• Tidak ada hasil yang ditemukan

28/09/2016. Pendahuluan. Biologi Sel dan Molekuler 5. Sistem Endomembran. Pendahuluan. Sistem Endomembran. Jalur Transportasi Vesikula Transport

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "28/09/2016. Pendahuluan. Biologi Sel dan Molekuler 5. Sistem Endomembran. Pendahuluan. Sistem Endomembran. Jalur Transportasi Vesikula Transport"

Copied!
9
0
0

Teks penuh

(1)

Biologi Sel dan Molekuler

5. Sistem Endomembran

Lab. Genetika dan Biologi Molekuler Prodi Biologi FMIPA UNPAD 2016

Pendahuluan

Sistem Endomembran– disusun oleh berbagai membran

yang tersuspensi di sitoplasma sel eukariotik.

Membran tersebut membagi sel menjadi kompartemen yang struktural dan fungsional – organel

Retikulum endoplasma, Badan Golgi, Endosom, Lisosom, Vakuola Sel prokariot tidak memiliki sistem endomembran

Pendahuluan

Organel pada sistem endomembran bersifat dinamis

dan membentuk suatu jejaring yang terintegrasi

 Berperan penting dalam sintesis (dan hidrolisis)

mekromolekul di dalam sel

 Juga dalam memodifikasi makromolekul agar fungsional

 Fungsi setiap organel merupakan bagian dari unit-unit yang terkoordinasi

Sistem Endomembran

RE Kasar Vesikula transport dari RE Vesikula transport dari Golgi Membran Plasma Nukleus RE halus Selubung inti Golgi apparatus Vakuola Lisosom

Transport Materi via Sistem Endomembran

 Materi ditransport dari satu organel menuju organel lain menggunakan vesikula transport bermembran yang merupakan tunas dari komparteman donor bermembran

 Saat mencapai tujuan, vesikula dapat fusi dgn membran akseptor

 Vesikula transport bergerak dengan pola yang terarah, seringkali ditarik oleh protein motoris yang bekerja di jalur yang dibentuk oleh sitoskelet (mikrotubulus dan mikrofilamen)

Jalur Transportasi Vesikula Transport

 Jalur biosintetik:

 Protein disintesis protein dengan bantuan ribosom di RE -dimodifikasi saat menuju dan di badan Golgi - ditransport ke berbagai tujuan, mis. ke membran plasma, lisosom atau vakuola; Dinamakan pula jalur sekretori

 Transportasi protein (protein terlarut yg akan dikeluarkan sel atau disimpan di kompartemen lain [mis.:enzim lisosom], protein integral di membran sel), lipid, dan polisakarida kompleks

 Terdiri atas dua jenis: sekresi konstitutif dan sekresi regulatif

 Jalur endositik:

 materi dari luar masuk ke dalam kompartemen sel mis.: endosom dan lisosom yang berada di sitoplasma

(2)

Transportasi Vesikula Transport via Jalur

Biosintetik

a)

Konstitutif

 Materi yang dibawa vesikula, akan dibawa dari tempat sintesis dan

dikeluarkan ke ruang ekstrasel secara kontinyu, mis.

 materi untuk matriks ekstraselular; materi untuk pembentukan dinding sel; materi untuk membran sel

b)

Regulatif

Materi yang akan dikeluarkan dari sel disimpan dahulu dalam

vesikula di dalam sel, materi akan dikeluarkan bila ada stimulus yg sesuai. mis:

 Sel saraf yang mengeluarkan neurotransmiter; Sel pankreas mengeluarkan enzim pencernaan; Sel endokrin melepaskan hormon

Pada jalur ini, sel dapat menyimpan materi yg akan disekresikan di

dalam granula sekretoris yg berukuran lebih besar dan padat

Jalur Transportasi

Vesikula Transport

Jalur Biosintetik

a)Konstitutif b)Regulatif •

Jalur endosistik

A. Retikulum

Endoplasma (RE)

Struktur

 Membran yang terkoneksi dengan selubung inti dan menyebar di hampir keseluruhan sitoplasma

 Merupakan sistem berpasangan dari membran paralel yang melingkupi ruang sempit (lumen)

dengan berbagai ukuran – tersusun oleh jejaring saluran (tubulus) dan kantung pipih (cisternae) yang terpisah dari lingkungan sitoplasma

 Menyusun sekitar 50% membran pada sel eukariot

A. Retikulum Endoplasma (RE)

Terdiri dari:

 RE kasar (RER) – berikatan dengan ribosom

 RE halus (SER) – tidak berikatan

dgn ribosom 

Studi dgn penanda

radioaktif menunjukkan

bahwa RE halus

disintesis dari RE kasar

A. Retikulum

Endoplasma (RE)

Struktur

 Komposisi dari ruang sistena atau luminal di dalam membran RE berbeda dgn ruang sitoplasma di sekitarnya

 Antara RE kasar dan RE halus

merupakan struktur membran yang kontinyu Beberapa protein yang sama berada di keduanya(misalnya yg

terlibat dalam sintesis lipid dan kolesterol), ada juga protein yg berada di salah satu RE

A. Retikulum Endoplasma (RE)

Fungsi

:

 Menghasilkan membran

 Berperan dalam biositesis

 Berparan dalam penyokong mekanik dan distribusi sitoplasma

 Berperan dalam konduksi intraseluler impuls saraf, secara khusus disebut retikulum sarkoplasmik

 Berperan dalam pertukaran intraseluler dari materi dengan sitoplasma

 Menyediakan area permukaan yang luas untuk terjadinya reaksi kimia

(3)

A1. RE Halus

 Banyak ditemukan di sel otot rangka, sel-sel pada tubulus ginjal, sel-sel kelenjar endokrin penghasil steroid; pada tumbuhan banyak ditemukan pada sel penghasil minyak.

 Peran SER:

Sintesis hormon steroid dalam sel endokrin di gonad dan korteks adrenal

Detoksifikasi berbagai senyawa organik di dalam sel hati

Termasuk barbiturat dan alkohol -- pemakaian kronis  proliferasi SER pada sel-sel hati

Pembebasan glukosa dari glukosa-6-fosfat, mis. dalam sel hati

Pengaturan kadar Ca2+dalam sitoplasma sel otot rangka dan sel otot

jantung  kontraksi otot

Sintesis lipid – minyak, fosfolipid, steroid

A1. RE halus

Peran RE halus dalam sintesis lipid, misalnya di sel epitel pada usus halus, yaitu RE halus menyintesis lipid dari asam lemak dan gliserol yang sebelumnya diabsorbsi melalui mikrovili, yg selanjutnta diteruskan ke badan Golgi untuk dieksport

Model pembentukan badan lemak pada tumbuhan

yang melibatkan peran dari retikulum endoplasma

A2. RE Kasar

 Fungsi:

 Menghasilkan protein yang akan dieksport menggunakan vesikula transport

 Banyak ditemukan di dalam sel

yang memiliki aktivitas sekresi protein yang tinggi, misalnya

 Sel-sel asinus pankres, sel Goblet (penghasil mukus—mukoprotein) di saluran pencernaan dan respirasi, sel-sel endokrin penghasil hormon polipeptida, sel plasma penghasil antibodi, hepatosit penghasil protein serum darah

Lokalisasi Produksi Polipeptida

 Bbrp polipeptida disekresi di ribosom yg terikat di

permukaan sitosolik dari membran RE kasar

 Protein yang disekresikan keluar sel

 Protein integral di membran

 Protein terlarut yang disimpan dalam komparetemen lain di sistem endomembran (RE, Badan Golgi, lisosom, endosom, vesikula, vakuola)

 Bbrp polipeptida disintesis di ribosom bebas yg tersebar

di sitoplasma, dan dilepaskan ke sitosol

 Protein yg tetap berada di sitosol (enzim utk glikolisis, protein penyusun sitoskelet)

 Protein perifer yg berada di permukaan dalam membran plasma

 Protein yg ditransport ke nukleus

Lokalisasi

Produksi

Polipeptida

(4)

Sintesis protein sekretoris, lisosomal, vakuolaris pada

ribosom terikat membran RE

Sintesis protein sekretoris, lisosomal, vakuolaris pada

ribosom terikat membran RE

1. Sintesis polipeptida dimulai di ribosom sesaat setelah mRNA terikat. Pada saat sekuens sinyal (merah) berupa residu 6-15 aa hidrifobik keluar dari ribosom, maka akan terikat pada SRP (Signal Recognation Particle) – Partikel pengenalan sinyal, yg akan menghentikan translasi hingga kompleks SRP-ribosom-sekuens sinyal kontak dgn membran RE via reseptor SRP (2) yg diperlukan utk penempatan polipeptida di lumen RE 3. Perlekatan kompleks dgn reseptor SRP menyebabkan pelepasan SRP dan penggabungan ribosom dgn translocon (protein channel) di membran RE. 4. Peptida sinyal berikatan dgn bagian interior translocon , menggeser

sumbat dari saluran di protein channel, shg bagian sisa polipeptida ditranslokasikan melalui membran masuk ke lumen RE  peptida sinyal dipotong oleh protein membran (peptidase)  protein akan dilipat oleh chapeon (misal BiP) untuk diproses lebih lanjut.

Sintesis protein integral membran

Terjadi dalam RE

Mengandung satu atau lebih segmen transmembran yang

hidrofobik

Proses hampir serupa dengan sintesis protein yang akan

disekresikan, tetapi terdapat urutan asam amino yang

bersifat hidrofobik yang akan berikatan dengan protein

hidrofobik pada membran RE.

Sintesis protein integral membran

Biosintesis membran terjadi di dalam RE

Membran sel tidak dihasilkan secara de novo,

Membran baru dihasilkan dari membran yg sudah ada

Membran tumbuh saat protein dan lipid yg baru disintesis

mengalami insersi pada membran yg sudah ada di RE.

Komponen membran ditransport dari RE ke kompartemen

lain di sel – protein dan lipid dimodifikasi oleh enzim yang

terdapat di orgenel yg dituju

Sintesis lipid untuk membran

Lipid untuk membran pada umumnya disintesis di RE  Fosfolipid disintesis di RE

 Sfingomielin dan glikolipid disintesis di RE dan dilengkapi di badan Golgi

Enzim yang terlibat dalam sintesis fosfolipid merupakan protein integral di membran RE dgn sisi aktifnya menghadap sitosol.

Fosfolipid yg baru disintesis diinsersi ke bagian membran yg menghadap sitosol

Pada saat biosintesis membran, dapat terjadi pergerakan fosfolipid dengan cara flipflop (bantuan enzim flippase) untuk mengubah posisi fosfolipid

Lipid dibawa dari ER ke Golgi dan membran plasma dalam bentuk bagian daripada bilayer yang membangun membran vesikula transport.

(5)

Sintesis lipid untuk membran

 Dua molekul asam lemak akan ditambahkan pd

gliserol-3-fosfat untuk menghasilkan asam gliserol-3-fosfatidat (acyl transferase)

 Hal ini terjadi untuk memperluas lipid bilayer

 Fosfatese dan fosfotransferase melekat pada gugus kepala

(gugus fosfat)

 Menentukan sifat kimia dari membran lipid

 Lipid dapat didistribusikan di dalam sel melalui berbagai cara, yaitu: (a) difusi lateral terjadi antara RE dan selubung inti;

(b) vesikula transport terjadi di antara membran dalam sistem endomembran; dan (c) Protein penukar lipid dapat meneransfer lipid di antara dua membran, seperti antara RE dan mitokondria

Glikosolasi di RE kasar

Hampir semua protein yg dihasilkan di ribosom terikat

membran RE merupakan glikoprotein

 Gugus karbohidrat berperan penting sebagai sisi pengikatan antara protein dgn makromolekul lain; juga dalam pelipatan protein agar fungsional

 Sekuens gula yg ditambahkan pada oligosakarida yg membentuk glikoprotein sangat spesifik

 Penambahan gugus gula pada rantai oligosakarida dikatalisis oleh enzim glikosiltransferase – mentrasfer monosakarida spesifik dari rantai gula nukleotida, misalnya GDP-mannose atau UDP-N-astilglukosamin

 Urutan monomoner gula yg ditransfer saat pembentukan oligosakarida bergantung pd sekuens glikosiltransferase yg terlibat

Macam-macam Glikosolasi di RE kasar

 N-linked -- glikan terikat pada gugus amina di aspargin dlm RE

 O-linked– monosakarida terikat ke gugus hidroksil dari serin atau treonin dlm RE, Golgi, sitosol, dan inti

 Glypiation-- Glikan terikat ke fosfolipid dan protein

 C-linked -- mannosa terikat ke cincin indol dari triptofan

 Phosphoglycosylation– glikan terikat ke serin via ikatan fosfodiester

Glikosilasi di RE kasar – Transport ke Golgi

Pasca glikosilasi, protein dikeluarkan dar RE dgn membentuk vesikula transport

 Pada tempat keluar dari sisterna RE kasar tidak ribosom

 Setelah terbantuk tunas dari membran RE, terjadi fusi antar vesikula transport hingga membentuk vesikla yg lebih besar dan tubulus yg saling terkoneksi di ruang antara RE dan Golgi – ERGIC (endoplasmic reticulum Golgi intermediate compartment)

Struktur

Terutama disusun oleh kantung membran yang pipih – cisternae – yang tersusun bertumpuk dan membengkok, serta tubulus-tubulus

Ø cisternae : 0,5-1,0 µm, dgn jumlah lapisan 8 dalam satu tumpukan

Dalam satu sel terdapat bbrp hingga ribuan tumpukan kantung Gologi Terdiri atas dua muka:

“cis” – menerima materi dgn cara fusi dgn vesikula transport

“trans” – bagian yg melakukan “pengiriman” dan membentuk tunas vesikula transport

(6)

B. Apparatus Golgi

cis face (“receiving” side of Golgi apparatus) Vesicles move from ER to Golgi Vesicles also transport certain proteins back to ER Vesicles coalesce to form new cis Golgi cisternae

Cisternal maturation: Golgi cisternae move in a cis-to-trans direction

Vesicles form and leave Golgi, carrying specific proteins to other locations or to the plasma mem-brane for secretion Vesicles transport specific

proteins backward to newer Golgi cisternae Cisternae trans face (“shipping” side of Golgi apparatus) 0.1 0 µm 1 6 5 2 3 4

Pemerosesan protein di apparatus Golgi

Selama mengalami transport dari area “cis” ke “trans”, produk

dari RE dimodifikasi untuk membentuk struktur akhir.

 Mater diberi kode tanda, disortir, dan dikemas hingga membentuk vesikula transport

Peran :

 Menerima dan memodifikasi hasil dari RE dan meneruskannya ke organel lain atau ke membra sel

 Pemilahan, penyelesaian dan transport produk dari sel

 Tempat terjadi glikosilasi

 Sintesis polisakarida, termasuk rantai glikosaminoglikan dari proteoglikan, serta pektin dan hemiselulosa yg mrpkn komponen dinding sel tumbuhan

Pemerosesan protein di apparatus Golgi

B. Apparatus Golgi Glikosilasi

 Kompleks Golgi berperan dalam merangkai komponen karbohidrat dari glikoprotein dan glikolipid.

 Di RE, saat sintesis rantai karbohidrat terikat gugus N, residu glukosa dihilangkan dari pusat oligosakarida

 Di Golgi, saat melalui cisterna “cis” dan medial”, residu mannosa juga dihilangkan, namu ditambahkan bbrp gula lain oleh glycosyltransferase.

Modifikasi

protein di

Apparatus

Golgi

(7)

C. Vesikula Transport

Tipe vesikula transport:

1. Vesikula terbungkus COPII – dari RE menuju ERGIC & Golgi

2. Vesikula terbungkus COPI – arah retrograde – dari ERGIC dan Golgi menuju RE

3. Vesikula terbungkus clathrin – dari Golgi menuju endosom, lisosom dan vakuola

C. Vesikula Transport

D. Lisosom

Kantung/vesikula berisi enzim pencernaan ±50 enzim yang akan

menghidrolisis makromolekul

 Enzim dan membran penyusun lisosom disintesis di RE kasar dan ditransportasikan ke Golgi

 Enzim dapat aktif pada pH rendah (~5) : protein di membarn lisosom memompa ion H+ dari sitosol ke internal lisosom

Terbentuk dari pertunasan “trans” badan Golgi

Ukuran 25-50 nm -- 1µm.

 Hanya ditemukan pada sel hewan

 Membran lisosom sangat

ter-glikosolasi – gugus KH membantuk lapisan proteksi dari serangan enzim yg dikandungnya

D. Lisosom

Enzim pada lisosom

- Mencerna makanan

- Menghancurkan patogen

‘recycle’ organel yang rusak 

Berperan dalam

perkembangan embrio

pada hewan

Peran Lisosom: Fusi dgn organel atau

makromolekul di sitosol untuk recycle materi

1 µm Lysosome contains active hydrolytic enzymes Food vacuole fuses with lysosome Hydrolytic enzymes digest food particles Digestion Food vacuole Plasma membrane Lysosome Digestive enzymes Lysosome

Nucleus Lysosome containing

two damaged organelles 1 µ m

Mitochondrion fragment Peroxisome fragment

Lysosome fuses with vesicle containing damaged organelle

Hydrolytic enzymes digest organelle components

Vesicle containing Digestion

(8)

Enzim yang terdapat di Lisosom

5. Vakuola

‘Organel’ multifungsi – merupakan fusi berbagai vesikula

Pada sel dewasa suatu kompartemen besar, mengisi hampir

90% volume sel

Memiliki membran tunggal – tonoplas, yang mengandung

sistem transport aktif

Vakuola memiliki

berbagai fungsi dan

karakter, tergantung

pada tipe sel

5. Vakuola

 Dimiliki oleh sel tumbuhan atau fungi dan protista

 Terdiri dari:

Vakuola makanan  dibentuk melalui fagositosis

Vakuola kontraktil (pada protista)  memompa kelebihan air keluar dari sel

Vakuola sentral (sel tumbuhan)  pemyimpanan molekul organik

dan air Central vacuole

Cytosol Tonoplast Central vacuole Nucleus Cell wall Chloroplast 5 µm 50 µm

Thousands of cilia cover the surface of Paramecium.

The undigested contents of food vacuoles are released when the vacuoles fuse with a specialized region of the plasma membrane that functions as an anal pore.

Paramecium, like other freshwater

protists, constantly takes in water by osmosis from the hypotonic environment. Bladderlike contractile vacuoles accumulate excess water from radial canals and periodically expel it through the plasma membrane.

Food vacuoles combine with

lysosomes. As the food is digested, the vacuoles follow a looping path through the cell.

Paramecium feeds mainly on bacteria.

Rows of cilia along a funnel-shaped oral groove move food into the cell mouth, where the food is engulfed into food vacuoles by phagocytosis.

Oral groove Cell mouth

Micronucleus Macronucleus

Vakuola makanan dan vakuola kontraktil pada Paramecium

Contractile Vacuole

Peran vakuola

Kompartemen yang aktif secara osmotik

Air masuk secara osmosis

pH dalam vakuola rendah  pompa H+ATPase – dalam tonoplas yang memompa proton ke dalam carian vakuola  Pada tumbuhan CAM pH cairan dalam vakuola berfluktuasi  di malam hari terjadi akumulasi asam malat

Berfungsi seperti lisosom

tempat penghancuran senyawa tertentu – oleh enzim hidrolase

Peran vakuola

Tempat penyimpanan cadangan makanan

senyawa dan makromolekul sementara, mis. protein, enzim untuk pencernaan

Tempat penyimpanan senyawa metabolit sekunder

Alkaloid; vinblastin, nikotin; pigmen

Kristal

komponen bersifat toksik – menyimpan– hasil samping metabolisme.

(9)

Hubungan antar organel penyusun sistem

endomembran

1

Membran plasma meluas karena ada fusi Vesikula, protein disekresikan ke luar sel Vesikula transport

membawa protein menuju membran plasma untuk disekresikan. Lysosom dapat fusi Vesikula lain untuk Proses digesti intrasel

4 5 6

Membran inti terhubung dengan RE kasar, yang berlanjut dengan RE halus

Nucleus

Rough ER

Smooth ER

cis Golgi

trans Golgi Membran dan protein

yang dihasilkan oleh RE ditransportasikan dalam bentuk vesikula trasnport menuju apparatus Golgi

Nuclear envelop

Vesikula transport dihasilkan kembali oleh Apparatus Golgi, selain itu dibentuk pula Vesikula lain yg berkembang menjadi lisiosom dan Vakuola

3

Plasma membrane

Referensi

Dokumen terkait

Penelitian yang dilakukan oleh Rahardjo dkk (2014) mengenai “Efek Susu, Kombinasinya Dengan Teh, Dan Naf 0,2% Terhadap Demineralisasi Enamel Gigi” menunjukkan bahwa

Pendidik dalam keluarga dan yang paling bertanggung jawab terhadap pendidikan anak dalam rumah tangga adalahorang tua. 4 Orang tua mempunyai rohani. 3 Tujuan lain

Cakupan objek filsafat lebih luas dibandingkan ilmu. Jika ilmu terbatas hanya pada persoalan empiris, maka filsafat mencakup masalah diluar empiris. Secara historis, ilmu berasal

Bentuk hambatan lain dalam proses peradilan terhadap anak sebagai anggota geng motor yang melakukan tindak pidana terletak dalam pengetahuan para penegak hukum

Komite Pencegahan dan Pengendalian Infeksi Rumah Sakit PK !uhammadi"ah #og"akarta turut $erperan dalam mem$erikan masukan $erkaitan dalam pencegahan dan

Dengan menggunakan metode studi komparasi lintas waktu (cross- longitudinal) terhadap respon negara-negara terhadap keputusan Uni Eropa dalam dua tantangan di atas,

Saat sedang belajar di kelas, seorang anak tidak dapat berhenti berlari-lari di dalam kelas, meskipun tidak mengganggu temannya namun hal ini dianggap oleh teman atau guru sebagai

Berdasarkan hasil yang telah didapatkan bahwa semakin tinggi konsentrasi ekstrak maka semakin tinggi pula tingkat kematian larva (Meyer et al., 1982).Hubungan