RETIKULUM
ENDOPLASMA
Clara Khoirunnisa Dian Putri Permatasari
Shyfa F. Ruyani Yussa Annisa Syabilla
PENDAHULUAN
Retikulum endoplasma (RE) merupakan organel sel yang tidak statis dan dapatdianggap sebagai salah satu komponen dari suatu sistem dinamik yang lebih besar yaitusistem membran di dalam sel yang terdiri atas berbagai organel. Jaringan sistemmembran ini disebut jaringan cytocavitary yang di dalamnya termasuk mitokondria, lisosom, badan golgi, badan mikro, dan membran inti.
Bersama-sama mereka membentuk sebuah jaringan didalam sel, memisahkannya menjadi dua kompartemen yaitu kompartemen sitoplasmik dan kompartemen intracavitary. Jadi, membran yang membangun sistem itu disatu sisi permukaan menghadap sitoplasma ekstra organel (sitosol) dan permukaan lain menghadap lumen dari sistem membran.
•
Umumnya semua organel dari jaringan cytocavitary
secara terus menerus melakukan komunikasi dan
pertukaran diantara pasangan tertentu atau antar
tetangga,
sehingga
terlihat
melakukan
sebuah
interaksi
baik
secara
langsung
maupun
tidak
langsung.
•
Struktur dan fungsi dari retikulum endoplasma
bergantung dan tergantung pada organel dari
jaringan cavitary.
6.1 SIFAT UMUM DARI
RETIKULUM ENDOPLASMA
•
Tanpa adanya sistem membran yang dinamis,
bagian interior dari sel eukariotik akan sulit
dijangkau.
•
Substrat-substrat yang tidak mampu didifusikan
dengan cepat sesuai yang dibutuhkan dan
produk-produk buangan akan terakumulasi dengan sia-sia
menjadi racun. Hal tersebut bukan merupakan
masalah yg besar bagi sel prokariotik karena
pendeknya jarak metabolisme yang terjadi.
•
Tetapi jarak metabolisme pada sel eukariotik yang
menjadi masalah besar.
•
Jaringan cavitary khususnya retikulum endoplasma,
mencegah stagnasi pembentukan sistem sirkulasi
interseluler dan secara luas penyebaran enzim pada
aktivitas katabolisme dan anabolisme.
•
Substrat-substrat vital bisa menjangkau interior dari
sel dengan cepat oleh adanya fusi membran dan
pergerakan, dan material-material yang disintesis
dan dirakit di dalam sel dapat dengan cepat di
transportasikan ke permukaan.
RETIKULUM ENDOPLASMA
SECARA MIKROSKOPI
•
Secara mikroskopi, pada sel hati, terdapat dua
bagian besar dibentuk dari membran-membran
membentuk retikulum endoplasma.
•
Membran-membran yang memiliki rupa yang kasar,
karena
diselubungi
partikel
ribosom,
disebut
Retikulum Endoplasma Kasar (RER).
•
Membran-membran yang tidak memiliki partikel
ribosom dikenal sebagai Retikulum Endoplasma
Halus (SER).
RETIKULUM ENDOPLASMA KASAR
DAN HALUS
•
RER adalah tempat dari sintesis protein di dalam sel,
khususnya, sintesis dari protein sekresi dan protein dari
retikulum endoplasma itu sendiri.
•
SER memperantarai berbagai reaksi sintesis lainnya
baik seperti modifikasi kimia dari material-material
molekular.
•
Kehadiran dari keduanya RER dan SER pada sel hati
berhubungan dengan peran hati dalam metabolisme.
•
Secara
virtual
semua
reaksi
dari
metabolisme
intermediary mengambil tempat di liver, dan beberapa
reaksi terbagi diantara dua tipe dari membran.
•
Rasio REK dan REH pada setiap sel berbeda-beda
tergantung pada fisiologis dari sel yang bersangkutan.
•
Sel-sel yang lebih sering dilibatkan dalam sintesis
protein sekresi , seperti
pancreatic acinar
atau sel
plasma, memiliki lebih banyak RER. Tugas utama
RER adalah untuk merakit dan mengekspor protein.
•
Sel-sel yang terkonsentrasi pada produksi steroid,
seperti pembuatan jaringan dari adernal bagian kortex,
mengandung retikulum endoplasma yang didominasi
bagian halus. Sintesis kolesterol juga terjadi di RE
halus tersebut seperti halnya beberapa reaksi dari
modifikasi
steroid
membentuk
progesteron
dan
deoxycorticosterone.
LAMELLAR, VESIKULAR, DAN
TUBULAR
• Selain adanya RER dan SER , retikulum endoplasma biasanya juga hadir dalam tiga bentuk fisik yang berbeda di dalam sel.
Lamellar
• RER paling sering terlihat dalam bentuk lamellar. Bentuk ini tidak semata-semata timbunan dari lembaran-lembaran
membran, tapi juga kumpulan dari kantung membran yang memipih.
• Salah satu sifat dari bentuk lamellar adalah adanya ribosom yang tidak merata (asimetri) pada membran ini yang mana terdapat sebuah ruang yang disebut Sisterna.
Vesikular
• Bentuk kantung (vesikular), kebanyakan terdapat dalam retikulum endoplasma halus.
• Penelitian secara in vivo menunjukan membran memiliki kecendrungan alami membentuk vesikel-vesikel. Secara in vitro menunjukan wujud membran tersebut sebagai
sebuah vesikel di dalam sel.
Tubullar
• Bentuk tubular (pembuluh). Bentuk ini terutama dimiliki oleh retikulum endoplasma halus, menunjukkan sifat yang dinamik dari RE dan mempunyai hubungan erat dengan gerakan membran, pemisahan dan fusi dalam sistem
ISOLASI : FRAKSI MICROSOMAL
•
Membran
dari
retikulum
endoplasma
dapat
diisolasikan dengan teknik homogenized jaringan ke
dalam sentrifugasi yang berbeda. Membran tersebut
berputar ke bawah seperti sebuah peluru setelah
mitokondria dihilangkan.
•
Mikroskop elektron menunjukan bahwa
membran-membran
tersebut
membentuk
vesikel-vesikel
tersebut dari salah satu antara bagian yang halus
maupun kasar dari membran. ( Gambar 6.6)
Membran yang berupa vesikel tersebut adalah
miscrosomes.
• Retikulum endoplasma terdisrupsi dari bentuk asalnya sebagai sebuah kumpulan dari vesikel membran.
• Vesikel-vesikel yang dihasilkan merupakan turunan dari RER ditunjukan dengan adanya ribosom yang melekat pada vesikel dibagian permukaan luar.
• Dapat disimpulkan semua vesikel miscrosomal memiliki orientasi luar dan dalam yang sama seperti yang ada pada permukaan luar permukaan sitoplasma didalam sel yang utuh. (Gambar 6.7)
• Dapat dijelaskan bahwa microsomes bukan benar-benar sebagai organel dari sel , pada kenyataanya, merupakan hasil isolasi.
• Istilah microsomes digunakan ketika mengacu pada retikulum endoplasma yang terisolasi dan istilah retikulum endoplasma untuk struktur membran sebagai mana yang ada pada sel yang utuh.
Struktur Fisik RE
•
Struktur fisik RE terlihat
sama seperti model mozaik
fluid
•
Pada mikroskop elektron
ketebalan membran RE 5nm
lebih
tipis
dibandingkan
membran plasma 8-10nm
•
Adanya daerah jembatan
micelles
lipoprotein
trilaminar, diduga daerah ini
mejadi
sistem
yang
memfasilitasi
kegiatan
membran untuk melakukan
fusi dan fisi
Struktur Kimia
Pada hati tikus, membran dari microsomenya
memiliki berat yang 60%-70% mengandung protein
dan 30%-40% sisanya mengadung phospholipid.
Setidaknya terdapat 33 polypeptides yang memiliki
struktur fisika dan kimia yang berbeda serta
pembagian dari microsomal phospholipid sebagai
berikut :
•
phosphatidylcholine (55%)
•
phosphatidylethanolamine (20-25%)
•
phosphatidylserine (5-10%)
•
phosphatidylinositol (5-10%)
•
sphingomyelin (4-7%)
Glukosa-6-fosfatase umumnya dibuat sebagai penanda enzim untuk RE membran. Kita akan membahas perannya ketika kita berurusan dengan metabolisme karbohidrat dalam RE
.
Enzim yang melimpah di RE adalah sitokrom P-450. Hal ini terjadi pada tingkat setinggi 10% protein microsomal. Sitokrom ini merupakan salah satu anggota RE dalam pengangkutan elektron jaringan yang meliputi NADPH-sitokrom p-450 reduktase dan phosphatidylcholine. Kompleks ini terlibat dalam reaksi hidroksilasi yang kita membahas secara lebih rinci dalam Bagian 6.4. enzim membran penting lain yang berpartisipasi dalam aspek-aspek tertentu dari pengangkutan elektron ini adalah sitokrom b5. Ini juga memiliki sifat reduktase, enzim yang mengandung NADH.
Ada banyak enzim RE yang kita tidak bisa bahas dalam lingkup teks ini. Diantaranya memiliki fungsi biosynthetic, seperti sintesis eter yang terkait dengan glycerolipids, sekelompok kompleks membran lipid. Serta lainnya yg memiliki peran katabolik serta mengenai kerusakan membran lipid
Topography of Enzyme in Lateral Plane
Vesikel-vesikel microsomal heterogen tergantung
dengan kerapatan, ukuran, dan muatan permukaan, yang
memungkinkan bagian-bagian kecil menjadi kelompok
sesuai dengan sifat-sifatnya. Semakin kecil vesikula,
semakin besar tingkat heterogenitas. Vesikula yang lebih
kecil akan memiliki ruang yg sedikit untuk enzim, secara
statistik diduga akan ditemukannya
satu vesikel yang
tidak sempurna pada beberapa komponen enzim jika
enzim yang didistribusikan secara acak dalam membran.
Di sisi lain, tingkat kehidupan ditandai dengan asosiasi
lateral kelompok-kelompok enzim tertentu
data-data sejauh ini menunjukkan kuantitatif tetapi perbedaan-perbedaan qualitatitve tidak ada dalam susunan enzim dari vesikel. Jadi, misalnya, Semua vesikel mengandung glukosa-6-fosfatase, sitokrom b5 dan NADH-sitokrom p-450 reduktase. Meskipun semua enzim sama dalam setiap vesikel, vesikel yg berbeda mungkin berisi enzim dalam rasio yang berbeda.
Heterogenitas mencerminkan mobilitasnya dibatasi oleh protein dalam lapisan lipid bilayer atau mungkin mengungkapkan tingkat struktural interaksi penting bagi kegiatan enzimatik. Selain itu, heterogenitas mungkin karena variasi dalam sifat ER dalam sel tunggal atau dalam sel yang berbeda dalam satu jaringan atau organ, daripada heterogenitas dalam kurun waktu terus-menerus dari membran ER.
Topography of Enzyme in the Transverse Plane
Tabel 6.1 termasuk lokalisasi topografi berbagai enzim ER. Hasil lebih jelas daripada studi lateral distribusi. Semua enzim yang terdaftar, kecuali sitokrom p-450. Sitokrom p-450 terlihat seperti protein transmembran. Posisi enzim ini dalam membran yang tidak diragukan lagi berhubungan dengan fungsi katalitik.
Studi rinci pada sitokrom b5 telah menyediakan beberapa wawasan yang luar biasa terhadap sifat topografi enzim. Sitokrom b5 adalah protein membran integral (berat molekul 11.000 daltons) yang condong ke arah permukaan sitoplasma. Hasil dari studi dalam sejumlah laboratorium telah mengarah pada kesimpulan bahwa enzim memiliki hydrophilichead yang mengandung sisi aktif catalytically dan hidrofobik ekor yang tidak aktif catalytically. Ekor hidrofobik larut dalam lemak bilayer membran. Kepala catalytic bebas berikatan dengan daerah permukaan hidrofil membran dimana berinteraksi dengan molekul substrat yang sesuai.
Bukti menunjukan bahwa NADH-sitokrom b5 reduktase, enzim ini menyuplai elektron ke sitokrom b5. Kedua enzim mungkin berinteraksi secara fisik dalam melaksanakan fungsi katalitik mereka.
Meskipun jenis interaksi protein integral membran dengan kedua bagian hidrofobik dan hidrofil membran mungkin umum, nampaknya tidak melanggar aturan. Protein membran tertentu yang lain menampilkan sifat yg kurang amphipathic, dan mungkin lebih, atau benar-benar, tenggelam di wilayah hidrofobik membran.
HUBUNGAN ANTARA RE KASAR DAN HALUS
Seperti telah ditunjukkan, terdapat perbedaan fungsional antara RE halus dan kasar. SER terlibat dalam sintesis dan metabolisme molekul kecil tertentu dan mekanisme cellular detocification, sedangkan RER terlibat dalam sintesis dan transportasi protein.
RE Kasar Memberikan Perkembagan Pada RE Halus
Dua bentuk yang berbeda dari segi morfologi yg berdekatan dalam sel. Salah satu bentuk SER, mungkin berasal dari yang lain. Point pada kasus ini, Phenobarbital(sejenis obat yg memiliki efek penenang) merangsang proliferasi membran RE. Hal ini terjadi dlm dua tahap proses. Pertama, RER proliferasi dan kemudian SER berproliferasi. Fungsi dari SER yg terkait dengan Phenobarbital yaitu reaksi detoksifikasi, enzim detoksifikasi(yg telah dibentuk) bergabung ke dalam membran dengan ribosom terikat. Maka munculnya RER pertama, diikuti dengan peningkatan SER.
Dengan demikian, RER dan SER memiliki fungsional
berkaitan tetapi tidak sama. Sejumlah penelitian telah
menunjukkan bahwa microsomes kasar dan halus, dapat
dipisahkan oleh tekhnik kepadatan gradien. Namun, banyak
peneliti telah melaporkan perbedaan antara microsomes
kasar dan microsome halus, ada bukti yg menunjukkan
setidaknya terdapat dua protein membran yang merupakan
karakteristik dari microsomes kasar dan memiliki fungsi
sebagai tempat melekatnya ribosom. Protein ini disebut
ribophorin
, memiliki berat molekul 63.000 dan 65.000
daltons. Diduga bahwa fungsi lain dari
ribophorin
yaitu
dapat membentuk jaringan perancah seluruh membran
interkoneksi sisi pelekatan ribosom. Jaringan filamen ini
memberi RER bentuk lamellar yang khas, yang cenderung
lebih kaku dan stabil daripada bentuk vesikuler dan tubular
pada SER
Ribosome Binding Sites on ER
Sintesis protein dibawa keluar kedua ribosom bebas dan terikat menuju RE. Ribosom bebas menghasilkan protein larut di sitosol, sedangkan ribosom terikat menerjemahkan sekresi protein dan protein membran integral. Dalam sel hewan ribosom berbaris di messenger RNA yang membentuk polysomes, yang mungkin juga bebas atau terikat di ER ketika memproduksi protein.
Ketika ribosom melekat di ER, mereka menempel pada subunit besar. Umumnya diterima ribophorins I dan II, dua protein integral transmembran, adalah protein yang mengikat ribosom dan dengan demikian dpt menempel pada membran.
Teknik membekukan-fraktur 11-nm partikel telah diamati pada ER membran yang tampaknya setara struktur ribosom mengikat situs. Diperkirakan bahwa setiap partikel tersusun atas satu molekul ribophorins I dan II ditambah dengan minculnya rantai polypeptida.
Gambar 6.9 mocrograph elektron terdapat bekas polysome pada membran RER. Pada umumnya, satu partikel 11 nm untuk setiap ribosom jejak di polysome dan partikel ini terletak di peripherally dekat jejak. Oleh karena itu akan muncul seolah-olah subunit besar ribosom berlabuh di partikel integral membran tidak secara langsung di pusat subunit tetapi lebih paada ke satu sisi.
Hubungan antara ribophorins dan partikel-partikel yang dilihat dengan mikroskop elektron tidak pasti, namun diyakini bahwa mereka sama. Dengan demikian kita dapat melihat protein kompleks yang bertugas untuk mengikat ribosom di RER.
SER dan RER dalam segi fungsi dan struktural saling terkait, namun berbeda dalam sifat dasar mereka
