BIOLOGI SELULER DAN MOLEKULER MUSKULOSKELETALNo. ICOPIM :

Modul No.: 1

Ilmu Orthopaedi & Traumatologi

BIOLOGI SELULAR DAN MOLECULAR MUSCULOSKELETAL

ICD : .......................

ICOPIM : .......................

1. Pendahuluan dan Ruang Lingkup1.1.Definisi

Struktur dasar sel dan siklus sel dan molekuler muskuloskeletal

1.2. Hubungan dengan modul lain :

1.3. Tujuan pembelajaran umum :Mampu untuk mengerti struktur dasar sel dan siklus sel dan molekuler muskuloskeletal

1.4. Tujuan pembelajaran khusus :1. Menjelaskan fungsi DNA dan RNA2. Menjelaskan proses transkripsi pada DNA 3. Menjelaskan proses pembelahan sel4. Menjelaskan sel-sel osteoblast dan osteoclast5. Menjelaskan fungsi DNA dan RNA. (Tingkat kompetensi A3, B3)6. Menjelaskan proses transkripsi pada DNA. (Tingkat kompetensi A3, B3, C3)7. Menjelaskan proses pembelahan sel . (Tingkat kompetensi A3, B4, C3)8. Menjelaskan sel-sel osteoblast dan osteoclast.(Tingkat kompetensi A3, B4, C3)

1.5. Pokok Bahasan/Sub. Pokok Bahasan :1. Struktur DNA dan RNA2. Proses transkripsi DNA3. Proses pembelahan sel4. Fenotipe osteoblast dan osteoclast

1.6. Kompetensi (diisi tingkat kompetensi yang diharapkan untuk setiap sub pokoko bahasan)

Pencapaian Tingkat Kompetensi (Level of Achievement)A1 Dapat mengetahui dan mengingat materiA2 Dapat memahami dan mengerti materiA3 Dapat menerapkan, menganalisa, mengevaluasi dan merumuskan

B1 Mampu mendiagnosis dan merujukB2 Mampu mendiagnosis dan memberi terapi sementara, dan merujukB3 Mampu mendiagnosis dan memberi terapi paripurnaB4 Mampu mendiagnosis, terapi dan rawat bersama

Kemampuan untuk tindakan / prosedur

C1 MelihatC2 Mengerjakan untuk kasus sederhanaC3 Mengerjakan dan mengajarkan kasus sulit

II. Pembelajaran2.1. Kegiatan

Metode1

- Workshop / pelatihan- Belajar mandiri- Kuliah- Grup diskusi- Continuing professional development

2.2. Sumber belajar dan prasarana - Papan tulis / flipchart - Komputer - LCD - Slide projektor - Internet - Telekonferens - Workshop

2.3.URAIAN BIOLOGI SELULER DAN MOLEKULER MUSKULOSKELETAL

IntroduksiDalam tubuh manusia terdapat kurang lebih 3 trilliun sel dan tiap sel berisi informasi herediter yang sama.

Informasi gen terdapat dalam DNA, yang merupakan polimer deoksiribonukleotida. Fungsi utama DNA adalah menyimpan dan mentransfer informasi genetik. Informasi pada DNA diteruskan pada RNA dan kemudian di ubah menjadi protein. DNA menjadi landasan untuk sintesis RNA pada proses yang disebut transkripsi. Ada tiga bentuk utama RNA : RNA mesengger (mRNA), RNA ribosomal (rRNA) dan RNA transfer (tRNA). Struktur DNA terdiri dari dua pita yang berbentuk double helix. Molekul DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida tidak bercabang yang berikatan oleh ikatan hidrogen yang dibentuk oleh sepasang basa yang spesifik (Adenine-Thymine) (Guanine-Cytosine)

Nukleotida terdiri dari dua basa nitrogen, glukose dan grup fosfat. Basa nitrogen terdiri dari Purin (Adenine dan Guanine) dan Pirimidin (Cytosine dan Thymine) atau Uracil pada RNA. Glukose terdiri dari Deoksiribosa (DNA) atau Ribose (RNA).

Pembelahan sel adalah suatu proses yang kompleks dan diatur secara ketat. Terjadinya kesalahan pada saat pembelahan sel adalah penyebab utama berkembangnya neoplasia, yang menunjukkan pentingnya proses pembelahan sel ini secara klinis.

Sel-sel secara konstan menerima begitu banyak sinyal dari stimuli eksternal, termasuk hormon, faktor pertumbuhan, sitokin, gangguan secara mekanis, interaksi dengan sel-sel lain dan komponen matriks seluler, serta dari pengaruh lingkungan seperti suhu, pH, serta pengaruh ionik dan osmotik. Sinyal-sinyal ini akan mengaktivasi berbagai jalur transduksi sinyal di dalam sel yang saling berinteraksi, yang harus terintegrasi dengan baik, dan akhirnya akan dikonversi menjadi suatu pola ekspresi gen yang sesuai untuk merespon beragam stimuli tersebut. Sinyal-sinyal itu mempengaruhi aspek-aspek yang berbeda pada proses regulasi proliferasi dan diferensasi sel, dan berperan di titik-titik check point yang spesifik dalam siklus sel untuk merangsang maupun menghambat pembelahan sel.

Siklus sel dibagi menjadi 4 fase aktif dan 1 fase inaktif (Gbr.1).

2

Gbr.1 Fase-fase dalam siklus sel dan durasinya.Fase istirahat (G0) merupakan waktu yang dilalui oleh sel sebelum mempersiapkan fase pembelahan aktif. Fase ini tidak termasuk dalam siklus sel. Ketika suatu sinyal merangsang sel untuk memasuki kembali siklus sel, fase awal dimulainya siklus disebut G1 (G = growth). Dalam fase ini terjadi sintesis RNA dan protein dalam sel dan berlangsung selama 6-12 jam. Kemudian sel memasuki fase S (S=sintesis),dimana DNA bereplikasi hingga suatu sel diploid menjadi tetraploid dengan cara menggandakan seluruh material kromosomnya. Fase S biasanya berlangsung selama 6-8 jam. Berakhirnya fase S ditandai dengan selesainya proses replikasi DNA. Selama fase S, ukuran inti sel bertambah secara signifikan, dan volume protein yang terkandung didalamnya meningkat sehubungan dengan meningkatnya isi DNA. Fase G2 merupakan fase persiapan proses mitosis, berlangsung selama 3-4 jam, dan ditandai dengan peningkatan sintesis RNA dan protein secara kontinyu, tanpa sintesis DNA lebih lanjut. Akhir dari fase G2 ditandai dengan dimulainya mitosis atau fase M, dimana kromosom yang bereplikasi bersegregasi di bawah kontrol spindel mitotik, suatu aparatus yang terbentuk dari mikrotubuli sitoskeletal pada awal fase mitosis. Seluruh sel ini kemudian membelah diri, menandai berakhirnya fase M. Hampir semua sel membelah diri dengan pola seperti ini, meski sel-sel pada tahap embriogenesis membelah dengan kecepatan tinggi sehingga fase S dan fase M berlangsung tanpa melewati fase G diantaranya. Setelah proses pembelahan, sel kemudian memasuki fase G0 atau fase G1 untuk memulai proses pembelahan selanjutnya.Dalam suatu siklus sel terdapat dua titik penting dimana suatu sel memutuskan untuk melanjutkan proses pembelahan: yang pertama yaitu pada fase G1, ketika tiba saatnya untuk melakukan replikasi kromosom; yang kedua yaitu pada fase G2, dimana keputusan untuk melanjutkan ke proases mitosis harus diambil. Pada sebagian besar sel-sel mamalia, kontrol dominan untuk perkembangan siklus sel terjadi dalam fase G1. Terdapat dua golongan protein yang mengontrol siklus sel: cyclin dan cyclin-dependent kinases (cdk). Yang tergolong cdk adalah serine/threonine kinase, yang bertugas memfosforilasi protein regulator yang terlibat dalam mengontrol siklus sel. Cyclin adalah protein aktivator yang terikat pada cdk dan mengontrol aktivitas kinasenya. Perakitan cyclin, aktivasi, dan pembongkaran kompleks cyclin-cdk adalah proses yang penting yang mengantar terjadinya siklus sel. Saat initelah teridentifikasi 7 golongan cyclin, yaitu: A, B, C, D, E, F dan G; gen 10 cdk telah diketahui. Golongan cyclin yang spesifik terikat pada golongan cdk yang spesifik pula,dan mengatur aktivitas kinasenya. Aktivitas katalitik dari cdk juga dikontrol oleh fosforilasi yang spesifik. Protein seperti p53 dan Rb memodulasi proses-proses yang terjadi dalam siklus sel termasuk aktivitas cyclin, dan mutasi pada gen-gen ini merupakan penyebab hilangnya kontrol siklus sel seperti yang terjadi pada sel-sel kanker.

Fenotipe osteoblast, ada beberapa parameter fenotipe yang mengkarakteristikkan osteoblast. Osteoblast memproduksi dan mensekresi protein struktural ( seperti kolagen) dan protein regulator (seperti faktor pertumbuhan). Matriks protein utama yang disekresi oleh osteoblast yang membentuk lebih dari 90% matriks organik tulang adalah kolagen tipe 1.

Osteoclast adalah sel yang berfungsi untuk meresorpsi tulang. Sel osteoclast adalah multinukleasi dan timbul melalui sinsitium dari beberapa prekusor yang di pengaruhi oleh faktor-faktor pertumbuhan yang spesifik. Osteoclast melekat pada tulang melalui reseptor sel spesifik yang di sebut integrin. Reseptor integrin disebut juga vitronectin.

3

Referensi :1. Buku teks Orthopaedic Basic Science American Academy of Orthopaedoc Surgeons2. Buku teks Disorders and Injuries Of Muskuloskeletal Systems, Salter3. Buku teks Essentials of Orthopaedic Surgery 3rd ed,Wiesel SW, Delahay JN

3. EVALUASI1. Pada awal pertemuan dilaksanakan pre-test dalam bentuk MCQ, essay dan lisan sesuai dengan tingkat

masa pendidikan, yang bertujuan untuk menilai kinerja awal yang dimiliki peserta didik dan untuk mengidentifikasi kekurangan yang ada. Materi pre-test terdiri atas :- Proses embriologi tulang- Proses osifikasi primer dan sekunder - Zona lempeng pertumbuhan dan faktor-faktor yang mempengaruhi- Dasar-dasar kelainan genetik muskuloskeletal

2. Selanjutnya dilakukan ‘ small group discussion’ bersama dengan fasilitator untuk membahas kekurangan yang teridentifikasi, membahas isi dan hal-hal yang berkenaan dengan penuntun belajar, kesempatan yang akan diperoleh pada saat kuliah.

3. Setelah mempelajari penuntun belajar ini, diwajibkan untuk mengaplikasikan langkah-langkah yang tertera dalam penuntun belajar dalam bentuk role-play (peer-assisted learning) atau kepada SP (standardized patient). Pada saat tersebut, yang bersangkutan tidak diperkenankan membawa penuntun belajar, penuntun belajar dipegang oleh residen lain untuk melakukan evaluasi (peer-asissted evaluation). Setelah dianggap memadai, melalui metoda bedside teaching dibawah pengawasan fasilitator, peserta didik mengaplikasikan penuntun belajar kepada model anatomik dan setelah kompetensi tercapai peserta didik akan diberikan kesempatan untuk melakukannya pada pasien sesungguhnya. Pada saat pelaksanaan, evakuator melakukan pengawasan langsung (direct observation) dan mengisi formulir penilaian sebagai berikut :- Perlu perbaikan : pelaksanaan belum benar atau sebagian langkah tidak dilaksanakan- Cukup : pelaksanaan sudah benar tetapi tidak efisien, misal pemeriksaan terlalu lama atau kurang

memberi kenyamanan kepada pasien- Baik : pelaksanaan benar dan baik ( efisien )

4. Setelah selesai kuliah , dilakukan kembali diskusi untuk mendapatkan penjelasan dari berbagai hal yang tidak memungkinkan dibicarakan di depan pasien, dan memberi masukan untuk memperbaiki kekurangan yang ditemukan

5. Self-asessment dan Peer-assissted Evaluation dengan mempergunakan penuntun belajar6. Pendidik / fasilitas :

- Pengamatan langsung dengan memakai evaluation checklist form / daftar tilik (terlampir)- Penjelasan lisan dari peserta didik / diskusi- Krieria penilaian keseluruhan : cakap / tidak cakap / lalai

7. Di akhir penilaian peserta didik diberi masukan dan bila diperlukan diberi tugas yang dapat memperbaiki kinerja (task-based medical education )

8. Pencapaian pembelajaran :

Soal Pre test1. DNA dibentuk oleh tiga pita yang berbentuk triple helix (B-S)2. Ikatan sulfida yang mengikat rantai polinukleotida DNA (B-S)3. Ada tiga bentuk utama RNA (B-S)4. Sintesis RNA disebut juga transkripsi (B-S)5. Dua kelompok utama basa nitrogen adalah Purin dan Pirimidin (B-S)6. Citosin dan Thimin termasuk kelompok Purin (B-S)7. Fase G0 termasuk dalam siklus pembelahan sel (B-S)8. Fase G0 juga disebut fase istirahat (B-S)9. Fase G1 adalah fase dimana terjadi replikasi DNA (B-S)10. Akhir fase G2 ditandai oleh dimulainya proses mitosis (B-S)

Soal Mid test

4

1. Yang termasuk dalam basa nitrogen,kecuali:a. Cytosine b. Guanine c. Arginined. Thymine

2. Yang termasuk bentuk utama RNA, kecuali:a. Mesengger (mRNA)b. Ribosomal (rRNA)c. Transfer (tRNA)d. Lisosomal (lRNA)

3. Siklus sel dibagi menjadi :a. 3 fase aktifb. 3 fase aktif dan 1 fase inaktifc. 4 fase aktif dan 2 fase inaktifd. 4 fase aktif dan 1 fase inaktif

4. Yang benar mengenai fase G1 :a. Terjadi setelah fase M b. Terjadi selama 1-2 haric. Terjadi sintesis RNA dan proteind. Terjadi sintesis DNA dan protein

5. Proses siklus sel:a. Dimulai Fase M - G0 - G1- G2 - S b. Dimulai Fase S - G0 - G1- G2 - M c. Dimulai Fase M – S- G0 - G1- G2 d. Dimulai Fase G0 - G1- S - G2 - M

6. Yang benar mengenai fase G2:a. Terjadi setelah fase G1b. Merupakan fase persiapan mitosisc. Terjadi selama 6-12 jamd. Disebut juga fase istirahat

7. Fase yang terpenting dalam siklus sel:a. Fase M b. Fase G0c. Fase S d. Fase G1 dan G2

8. Dibawah ini adalah golongan protein yang mengatur silkus sel:a. Cyclin dependent kinaseb. Arginine dependent kinasec. Thymine dependent kinased. Guanine dependent kinase

9. Fenotipe dari osteoblast adalah:a. Memproduksi dan mensekresi kolagen dan faktor pertumbuhanb. Memproduksi dan mensekresi kolagen tipe 2c. Memproduksi dan mensekresi kolagen dan hormon PTH d. Memproduksi dan mensekresi kolagen tipe 1 dan hormon PTH

10. Yang benar mengenai osteoclast:a. Pembentuk kolagen tipe Ib. Sel dengan multinukleasic. Pembentuk kolagen tipe IId. Berfungsi mengkalsifikasi tulang

5

Moduls renewals / evaluation Kognitif evaluation Psikomotor skill evaluation Afektif skill evaluation

IV. Penutup

Kata Penutup

Daftar Pustaka

DAFTAR CEK PENUNTUN BELAJAR PROSEDUR OPERASI

No. Daftar Cek Penuntun Belajar Prosedur Operasi SudahDikerjakan

Belum Dikerjakan

PERSIAPAN PRE OPERASI1. Informed Concent

DiagnosisRencana tindakanAlternatif tindakanRisiko komplikasiRisiko Anestesi

6

Rehabilitasi2. Laboratorium3. Pemeriksaan tambahan

Rontgen ekstremitasPenunjang lain sesuai kebutuhan :

- EKG- Rontgen thoraks- Penunjang lain

ANESTESI1 Narcose dengan general, regional, local anesthesia

PERSIAPAN LOKAL DAERAH OPERASI1 Narcose diatur dalam posisi...... sesuai dengan letak ...........2 Lakukan disinfeksi dan tindakan asepsis/antisepsi pada

daerah operasi3 Lapangan pembedahan diperluas dengan linen steril

TINDAKAN OPERASI1 Insisi kulit sesuai dengan indikasi operasi...................2 Selanjutnya irisan diperdalam menurut jenis operasi tersebut

diatas3 Prosedur operasi sesuai kaedah bedah orthopaedi

PERAWATAN PASCA BEDAH1 Observasi keadaan umum dan vital sign2 Pengawasan terhadap ABC3 Komplikasi dan penanganannya4 Perawatan luka operasi5 Observasi luka operasi6 Program rehabilitasi

Catatan : Sudah / Belum dikerjakan beri tanda

DAFTAR TILIKBeri tanda √ dalam kotak yang tersedia bila ketrampilan/tugas yang telah dikerjakan dengan memuaskan dan berilah tanda bila tidak dikerjakan dengan memuaskan serta T/D bila tidak dilakukan pengamatan.

√ Memuaskan Langkah/tugas dikerjakan sesuai dengan prosedur standar / penuntun Tidak Memuaskan Tidak mampu mengerjakan langkah/tugas sesuai dengan prosedur standar atau penuntunT/D Tidak Diamati Langkah, tugas atau ketrampilan tidak dilakukan oleh peserta latih selama penilaian oleh pelatih

Nama Peserta Didik TanggalNama Pasien No Rekam Medik

7

√

DAFTAR TILIKNO. Kegiatan / Langkah Klinik Kesempatan ke

1 2 3 4 5

Peserta dinyatakan : Layak Tidak Layak

Melakukan Prosedur

Tanda tangan pelatih

Tanda tangan dan nama terang

8