MIKROBODI, SITOSKELETON, FLAGELA DAN SILIA Sri Rejeki Rahayuningsih 131963 533
BADAN MIKRO ( PEROXISOM & GLIOKSISOM) Ciri-ciri umum: Badan sperikal,ø 0,2-1,5 μ, bermembran, berasosiasi dg RE, Mitokondria, Kloroplas atau keduanya, punya inti kristal ( mengandung enzim) ex. Sel protozoa, Fungi, Tumbuhan, Hati, Ginjal Vertebrata Badan mikro menggunakan mol O 2 seperti Mitokondria & Flavin yg berikatan dg Oxidase & Katalase Metabolisme H 2 O 2 dan enzim untuk metabolisme Asam lemak
TIPE BADAN MIKRO A. Peroksisom Tdp pd sel hewan&tumb. ( sel2 fotosintetik pd tmb tk tinggi, jar. daun yg beretiolasi, koleoptil, hipokotil, pd batang&kalus tembakau, buah pear masak), protozoa, Algae coklat, fungi& paku Pd sel tmb melekat pd ER, kloroplas& Mtokondria Fotorespirasi Struktur ukuran&bentuk bervariasi, sirkular, bermembrran 1 lapis mengelilingi matriks yg berisi benang& fibril,nukleid amorf (kristaloid), ø 0,2-1,5μ, punya core (pusat) ttdp enzim: urat dioksidase,pdperoksisom hati tikus& katalase pd tumbuhan Aktivitas: metabolisme H202 dan siklus Glikolat
PEROXISOME (MICROBODY) 1950, Duve catalase : 15% of the total protein Hydrogen peroxide metabolism Catalatic mode: 2H 2 O 2 O 2 + 2H 2 O H 2 O 2 RH 2 + O 2 R + H 2 O 2 4
PEROXISOME (MICROBODY) Detoxification : methanol, ethanol, formic acid, formaldehyde, nitrites and phenols Peroxidatic mode: catalase Electrons derived from an organic donor R H 2 + H 2 O 2 R + 2H 2 O Vital peroxisomal function: Liver, kidney 5
Becker_6e_IRCD_Chapter_12 PEROXISOME (MICROBODY) Oxidation of fatty acids b-oxidation Animal cells: Long chain:16-20 carbons ; very long chain:24-26 carbons; branched fatty acids acetyl-coa > 16 carbons fatty acid mitochondria Plants and yeast : breaking into acetyl-coa 6
PEROXISOME (MICROBODY) Metabolism of N-containing compounds Uricase : urate + O 2 allantoin + H 2 O 2 Aminotransferases: Catabolism of unusual sub. Xenobiotics: alkanes, short-chain hydrocarbon compounds found in oil Fungi cleaning up oil spills Becker_6e_IRCD_Chapter_12 7
PLANTS PEROXISOMES Leaf peroxisomes glycolate pathway (photorespiratory pathway); involve the light-dependent uptake of O 2 and release of CO 2 Glyxysomes : Becker_6e_IRCD_Chapter_12 8
PEROXISOME BIOGENESIS BY DIVISION OF PREEXISTING Where peroxisomal membrane come from? Some lipid synthesized by peroxisomal En. Exchange proteins 9
PEROXISOMAL PROTEIN TWO PATHWAY BOTH POSSIBLE Where peroxisomal protein come from? Catalase Free cytosolic ribosomes ATP-dependent process Peroxins : ER pathway (Fig.12-5 ) N-linked glycoprotein Treat with brefeldin A peroxin Pex3p in ER Peroxisomal ER, protoperoxisome in plant amino acid signal: SKL, serine-lysine-leucine 10
FIGURE 12-25 BIOGENESIS OF PEROXISOMES 11
IMPORT OF PROTEINS INTO PEROXISOMES Peroxisomes are a type of microbody. Microbodies are cell organelles bounded by a single membrane and are used for a variety if different processes. For example peroxisomes contain enzymes which produce hydrogen peroxide (and have the means for destroying it). In addition plants have glyoxysomes which contain the enzymes of the glyoxylate cycle yeasts have a variety of microbodies including ones involved in methanol oxidation.
TARGETING TO PEROXISOMES Fortunately this is nice and simple. Two major targetting signals Pex5 (PTS1R) and PTS2R have been identified. The Pex5 signal is a carboxy-terminal tripeptide SKL. The mechanism of Prx5appears to involve binding of the SKL sequence to Pex5. This then interacts with a peroxisomal membrane protein called Pex14 forming a channel. It is not clear whether Pex5 and the protein move together across the channel or whether the imported protein is pushed through. In the peroxisome the signal sequences are removed and Pex5 is recycled with the help of Pex2, 10, and 12.
TO BE NOTED ATP hydrolysis is required for import Import into peroxisomes does not require unfolding of the protein chain - even gold particles conjugated to a peroxisomal protein are imported. Hsp70 is however needed and becomes bound to the exterior of the peroxisome..study of patients with Zellweger s syndrome, where import of proteins into peroxisomes shows firstly that the peroxisomal membrane proteins are incorporated by another route and secondly that at least 8 polypeptides, including Pex2, are involved in the transfer.
PEROXISOME MATRIX AND MEMBRANE PROTEINS ENTER BY DIFFERENT ROUTES
SITOSKELETON Terdiri : 1. Mikrotubulus. 2. Mikrofilament 3. Intermediate filament. MIKROTUBULUS DI dalam matriks sitoplasma sel-sel eukariotik terdapat struktur tubular yang dikenal sebagai mikrotubus. Mikrotubulus juga ditemukan dalam tonjolan sitoplasma yang disebut silia dan flagela. Garis tengah luarnya adalah 24nm, yang terdiri atas dinding padat setebal 5 nm dan liang pusatnya setebal 14nm.
Subunit sebuah mikrotubulus adalah suatu heterodimer yang terdiri atas molekul tubulin α dan β yang tersusun dari asam amino yang berhimpitan. Molekul tubulin tersusun membentuk 13 protofilamen. Mikrotubulus sitoplasma adalah stuktur kaku yang berperan penting pada pembentukan dan mempertahankan bentuk sel. Mikrotubulus juga ikut serta dalam transpor intrasel dari organel dan vesikel. Contoh: transpor aksoplasma dalam neuron, transpor melanin dalam sel pigmen, pergerakan kromosom oleh gelendong mitosis, dan pergerakan vesikel diantara kompartemen sel sel yang berbeda
Mikrotubulus juga ikut serta dalam transpor intrasel dari organel dan vesikel. Contoh: transpor aksoplasma dalam neuron, transpor melanin dalam sel pigmen, pergerakan kromosom oleh gelendong mitosis, dan pergerakan vesikel diantara kompartemen sel sel yang berbeda Transpor yang dipandu mikrotubulus dikendalikan oleh protein khusus yang disebut protein penggerak, yang memakai energi untuk menggerakan molekul dan vesikel. Mikrotubulus merupakan dasar bagi berbagai komponen sitoplasma yang kompleks, Meliputi: sentriol, badan basal, silia, dan flagela.
SENTRIOL Adalah struktur silindris, berdiameter 0,15ùm Dan panjang 0,3 0,5 um. Setiap sentriol terdiri atas 9 pasang mikrotubulus yang tersusun berupa triplet.
A adalah mikrotubulus lengkap dengan 13 heterodimer, sedangkan B hanya memiliki 10 heterodimer. Terjulur dari dari permukaan mikrotubulus A adalah pasaangan lengan yang dibentuk oleh protein dinein, yang mempunyai aktivitas ATPase. Pada dasar setiap silium atau flagelum terdapat sebuah badan basal, yang pada dasarnya serupa dengan sentriol.
PEMBENTUKAN MIKROTUBUL
Sentriol Benang spindel Kromosom Sentriol Sentriol pada hewan
i. Mikrotubulus Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai "rangka sel". Contoh organel ini antara lain benang-benang Gelembung pembelahan, Selain itu mikrotubulus Berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia. j. Mikrofilamen Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel. k. Peroksisom (Badan Mikro) Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain,dan banyak Mengandung enzim oksidase dankatalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).
SITOSKELETON
SITOSKELETON Sitoskeleton adalah kerangka internal sel, yang merupakan kumpulan serabut atau filamen globular, serabut protein Sitoskeleton terdiri atas: 1. Mikrofilamen (struktur mirip rod yang berupa protein globular) 2. Filamen intermediate (protein serabut) 3. Mikrotubul (tabung berlubang terdiri atas protein globular)
SILIA DAN FLAGELA Mrp. Bnetuk filamen dr sitoplasma yg dpt bergerak menghasilkan arus makanan, berlaku sbg organ sensorik & menunjukkan fungsi mekanik dlm sel Secara morfologi& fisiologi struktur sama, keduanya dpt dibedakan bdsrkan: jumlah, ukuran danfngsinya.
SILIA dan FLAGELA. Adalah tonjolan-tonjolan yang motil dan ditutupi membran sel, dengan pusat mikrotubul yang teratur. Sel bersilia memiliki panjang sekitar 2-3um. Sel berflagela hanya memiliki 1 flagela, panjangnya mendekati 100 um. Pada manusia,spermatozoa adalah satu-satunya jenis sel dengan sebuah flagelum.
FLAGELA DAN CILIA Cilia (tunggalnya cilium) dan flagela (tunggalnya flagellum) adalah alat atau mesin pergerakan sel, yang muncul dari suatu sel tertentu Cilia dalam satu sel jumlahnya biasanya banyak, ukurannya pendek Flagella biasanya tunggal atau sedikit jumlahnya dan ukuran biasanya panjang
STRUKTUR FLAGELA DAN SILIA Terdiri atas: i. Silium: bentuk silindris muncul dr perm. sel ii. Badan basal/granula, organel iii. Sel spt sentriol, dimana silium berasal pd. bbrp sel fibril yg disebut iv. Kaki = silia(rootlets) Fibril dr flagela bersifat kontraktil Struktur silia atau flagela tdr dr 11 fibril ( 2 letak di pusat dan 9 tersusun mengelilinginya) 9 fibril yg terletak di perifer menjaditebal tdr dr pasangan mikrotubul, dan 2 fibril yg di pusat kecil tdr dr mikrotubul tunggal Kerangka dasar silia & flagela Aksonema
PERBEDAAN FLAGELA DAN SILIA Jumlah 1-2 FLAGELA Tdp pd ujung sel Panjang Menunjukkan pergerakan Tersebar pd Protozoa( kelas Flagelata), sel Koanosit Spons, Spermatozoa pd Metazoa & tanaman (algae) dan sel kelamin SILIA Jml. 3000-14000 atau >>> Tdp pd seluruh perm. Sel Lebih pendek dr flagela Bergerak dlm suatu ritme yg terkoordinasi Bergerak/bergetar Pd Protozoa ( Ciliata), Epitel yg bersilia pd.metazoa, pd larva Platyhelmintes,Echinodermata,Molusca dan Annelida
Struktur Aksonema Aksonema flagela & silia: panjang bbrp μ 1 mm Pd umumnya dikelilingi membran luar, trilaminar, lipoprotein (semua komponen tdp dlm matriks) Biokimia Aksonema i. Tubulin : mrp. Protein yg tdr dr tubulin A & B, selain itu tdp 10 protein struktural sekunder yg larut ii. Dinein : Pd lengan sub fiber A mengandung protein spt: Niasin = Dinein ( berperan aktivitas ATP-ase) Fisiologi gerakan Silia Silia: struktur kontraktil punya 2 ritme yi: Metatronik & Isotronik/Sinkronik ( Gelombang kontraksi dlm silia)
Tipe pergerakan silia: i. Pendulus ii. Unciformis( pd Metazoa; spt Hook) iii. Infudibuliform; rotasi iv. undulan Fungsi silia dan flagela: i. Pergerakan silia & flagela pergerakan sel atau ii. iii. iv. organisme Silia aliran makanan pd hewanaquatik tk rendah Dlm respirasi pergerakan silia membantu menghilangkan partikelpadat Telur amfibia & mamalia keluar dr oviduct dg bantuan fibrasi silia v. Menyediakan proses fisiologi, pergerakan,sirkulasi, respirasi dan Ekskresi