BAB III SISTEM SELAPUT SITOPLASMIK I. PENDAHULUAN Bab ini menerangkan kompartemen dalam sel khususnya retikulum endoplasma, kompleks Golgi, lisosom dan peroksisom, struktur dan fungsinya dalam sel. Hubungan antara retikulum dan kompleks Golgi dalam sistem transport juga dibahas. Setelah mengikuti kuliah pokok bahasan ini diharapkan mahasiswa dapat menjelaskan terjadinya pembagian kompartemen di dalam sel, rnenerangkan struktur dan fungsi retikulum endoplasma, perbedaan antara dua jenis retikufum endoplasma, menjelaskan struktur dan fungsi badan golgi dan dapat membedakan struktur dan fungsi lisosom dan peroksisom. II. MATERI A. KOMPARTEMEN DI DALAM SEL Karena struktur yang kompleks dan sd eukariot, sel mengkompartemen fungsinya. Kompartemen sel menyediakan lingkungan lokal yang berbeda yang memfasilitasi fungsi-fungsi metabolik tersendiri serta proses-proses yang inkompatibel di dalam subselular kompartemen yang terpisah. Berdasarkan fungsinya sebagai pusat informasi, sel mengkompartemen dirinya menjadi nukleus dan ribosom, mitokondria dan kloroplast berdasar kebutuhan energi dan ER, Golgi, endosom dan lisosom berdasar fungsinya sebagai endomembran. Kompartemen terjadi akibat duplikasi dan partisi. Jaringan adalah kompertemen organisme, sel adalah kompartemen jaringan dan organela adalah kompartemen sel. B. RETIKULUM ENDOPLASMA Struktur Kata endoplasma berarti didalam sitoplasma dan kata retikulum berarti network. Retikulum endoplasma (RE) adalah suatu network membran yang berlipat yang memanjang dalam sitoplasma menuju membran inti dan secara spesifik menuju badan golgi. Lebih dan setengah membran pada sel eukariotik adalah RE. RE terdiri dan network tubul membran dan kantong-kantong yang
disebut cisternae. Membran RE memisahkan kompartemen internal, daerah sisternal, dengan sitosol. Karena membran RE menyelubungi selaput inti, maka daerah diantara dua membran inti juga mengikuti daerah sisternal RE. Ini berarti bahwa terdapat dua membran antara inti dan bagan golgi, diluar RE san membran inti. Terdapat dua membran antara golgi dan RE dan proses transport antara dua orgabela tersebut yang melibatkan vesikel (Gambar 3.1). Gambar 3.1 Retikulum endoplasma. RE terbuat dari dua lapis membran phospholipid. Kantong (sac) yang berdekatan disebut lumen RE, daerah internal RE. Terdapat dua macam retikulum endoplasma: 1. rough ER, retukukum endoplasma kasar. 2. smooth ER, retikulum endoplasma halus. Yang membedakan diantara keduanya adalah adanya ribosom yang menyelubungi permukaaan selaput. Ribosom melekat pada rough ER sehingga disebut kasar dan permukaan sitoplasma smooth ER tidak mengandung ribosom (Gambar 3.2). Gambar 3.2 Retikulum endoplasma (RE) kasar (kanan) dan halus (kiri)
Fungsi Retikulum endoplasma berfungsi sebagai tempat biosintesis lemak yang diperlukan untuk membuat membran baru, protein (melalui ribosom) dan kompleks karbohidrat. Pada dasarnya fungsi dasar RE adalah transport, protein yang dihasilkan oleh ribosom ditransportkan ke dalam sel dimana dia dibutuhkan dan ditransportkan ke badan Golgi untuk dikirim ke luar sel. Retikulum endoplasma halus berhubungan dengan daerah dalam sitoplasma yang terlibat dalam proses detoksifikasi racum dan biosintesis lemak. Eksositosis dan endositosis Kadang-kadang sel harus mentransport sejumlah besar material yang tidak dapat dilakukan dengan metode difusi, transport aktif atau difusi dipermudah. OIeh karena itu sel membuat kontainer mikro dari membran plasma. Bentuknya seperti kantong yang disebut vesikel. Proses pembentukan vesikel dan proses pergerakannya disebut sitosis. Sel dapat menggunakan vesikel untuk mentransport cairan atau padatan melalui membran baik ke dalam atau ke luar sel. Gambar 3.3. Proses endositosis dan eksositosis Endocytosis adalah pergerakan material ke dalam sel lewat vesikel membran sedangkan exocytosis adalah pergerakan material ke luar sel. C. BADAN GOLGI Struktur Aparatus Golgi (atau kadang disebut sebagai badan Golgi) mirip dengan retikulum endoplasma. Aparatus Golgi terdiri dan kantong (sacs) yang bertumpukan. Pada ujung yang datar dapat terlihat adanya vesikel.
Gambar 3.4. Aparatus Golgi Fungsi Badan Golgi rnempunyai dua ganda: 1) modifikasi lemak dan protein, 2) tempat penyimpanan dan pembungkusan material yang akan dikirim ke luar sel. Aparatus Golgi sering disebut sebagai shipping department dan sel. Vesikel dan badan Golgi bergerak ke sel membran dan material dalam dalam vesikel dikeluarkan ke luar sel. Beberapa vesikei juga dapat menjadi lisosom. Badan Golgi dan Retikulum Endoplasma Gambar 3.5. Interface antara retkulum endoplasma dan kompleks Golgi. Pada gambar 3.5 terlihat kompleks eksport dimana network cis-golgi dari vesikel dan cisternae terlibat. Pergerakan transport vesikel membutuhkan energi. Gambar diatas memperlihatkan bagaimana RE kasar membentuk vesikel baru yang membawa protein baru ke kompleks Golgi. Bagian dalam vesikel sejalan
dengan bagian dalam cisternae Golgi sedemikian sehingga kelompok protein yang menghadap ke dalam dapat diarahkan ke luar sel. Kelompok karbohidrat menempel (glikosilasi) dan sub unit yang lain bergabung pada cisternae. Protein kemudian bergerak ke bagian akhir Golgi yang disebut trans face. Terdapat daerah di vakuola yang menonjol (bud) yang karakteristik. Vakuola terus mengkondensasi protein dan granul yang terbentuk bergerak ke arah membran untuk disekresi. Kompleks Golgi mengatur lalu lintas protein yang berbeda-beda. Beberapa ditujukan untuk disekresi dan yang lain untuk matriks ekstraseluler. Protein yang lain sebagai contoh adalah enzim lisosom harus dipilih dan dipisahkan karena sifatnya yang merusak. Terdapat dua macam jalur sekresi: Jalur sekresi yang diatur (regulated secretory pathway) dan constitutive pathway. Regulated secretory pathway adalah jalur dimana protein memerlukan pemicu untuk rnensekresi. Beberapa stimulus mengatur sintesis dan sekresi protein. Constitutive pathway memungkinkan sekresi protein yang diperlukan di luar sel seperti matriks ekstraseluler. Jalur ini tidak memerlukan stimulus tetapi adanya faktor pertumbuhan dapat meningkatkan proses. Gambar 3.4. Sistem sekresi network Golgi D. LISOSOMA Struktur Lisosom berbentuk sferik terikat dengan membran tunggal dan dibentuk oleh aparatus Golgi. Lisosom mengandung lebih dari 3 dosin enzim hidrolitik yang
berbeda antara lain proteases, nucleases dan polysaccharidases. ph dalam lisosom sekitar 5, lebih kecil dari sitsol yang ber-ph sekitar 7,2. Semua enzim dalam lisosom bekerja baik pada ph asam. Material yang akan didigesti pertama kali disimpan dalam lisosom. Material itu antara lain: mitokondria yang sudah berhenti bekerja molekul makanan atau partikel makanan yang masuk ke dalam sel melalui endositosis partikel asing seperti bakteri (gambar 3.5) yang dimakan netrofil antigen baik yang ditangkap secara profesional seperti oleh sel dendritik secara fagositosis dan sel B melalui pengikatan dengan reseptor antigen diikuti endositosis yang diperantarai reseptor. Fungsi Lisosom adalah sistem pembuangan sampah dalam sel. Lisosom bekerja dengan mendegradasi makromolekul seperti monosakarida atau partikel sel yang rusak atau tua, dan juga bakteri yang telah diambil secara fagositosis (gambar 3.5). Setelah bakteri masuk vakuola, vesikel yang mengandung ensim lisosomal (lisosome primer) berusi. ph menjadi asam dan mengaktivasi enzim. Vakuola kemudian menjadi lisosom sekunder dan mendegradasi bakteri. Lisosom juga mendegradasi mitokondria dimana mitokondria membungkus dirinya sendiri dan nembentuk akuola. Vesikel yang membawa ensim lisosomal berfusi dan vakuola menjadi lisosom sekunder yang aktif. Fungsi ketiga dari lisosom adalah mengantisipasi produk-produk yang masuk melalui endositosis yang diperantarai reseptor reseptor, ligan dab membrane. Dalam hal ini vesikel yang dibawa dalam reseptor dan ligam membentuk endosom. Adanya enzim lisosom dan perubahan ph menjadi asarn menyebabkan degradasi. Proses ini dapat digunakan untuk recycling reseptor dan komponen membran.
Gambar 3.5. Tiga jalur pembentukan lisosom E. PEROKSISOMA Struktur Peroksisom terbuat dari lapisan ganda phospholipid membungkus material-material mudah teroksidasi. Secara umum berberbentuk sferik dan kadang-kadang berbentuk bulat. Peroksisom mempunyai membran protein yang berperan dalam pemasukan protein dan proliferasi serta segregasi sel. Perbedaan utamanya ada pada tipe phospholipid yang digunakan dan ukuran membrane. Peroksisom jauh lebih kecil daripada sel. Gambar 3.6. Peroksisom
Peroksisom (atau yang juga disebut mikrobodi) adalah organela sel yang mengandung enzim pengoksidasi seperti D-amino acid oxidase, ureate oxidase, dan catalase. Peroksisom mirip lisosom hanya saja peroksisom tidak terbentuk pada kompleks Golgi. Pembedanya adalah struktur Kristal di dalam kantong (sac) dan adanya material amorfus tak berwarna. Peroksisom melakukan penggandaan sendiri seperti mitokondria. Komponen berakumulasi pada tempat tertentu dan bergabung dalam peroksisom. Penampakannya seperti granul tetapi proses pembentukannya tidak seperti granul. Peroksisom juga membesar dan membentuk bud untuk membentuk peroksisom yang baru. Fungsi: Peroksisom berfungsi untuk rnenghilangkan substansi toksik dalam tubuh seperti hidrogen peroksida dan metabolit yang lain. Komponen utama pengunaan oksigen dan banyak terdapat pada hati dirnana produk toksik banyak terakumulasi. F. TUGAS DAN LATHIAN SOAL 1. Proses apakah yang terjadi dalam aparatus Golgi? Pada bagian yang mana proses ini terjadi? 2. Bedakan fungsi lisosom dan peroksisom! III. PENUTUP Ringkasan Karena struktur yang kompleks, sel eukariot mengkompartemen fungsinya. Berdasarkan fungsinya sebagai pusat informasi, sel mengkompartemen dirinya menjadi nukleus dan ribosom, berdasar kebutuhan energi adalah mitokondria dan kioroplast dan berdasar fungsinya sebagai endomembran adalah ER, Golgi, endosom dan lisosom. Pada pokok bahasan berikutnya nucleus sebagai pusat informasi dalam sel.