MAKALAH BIOLOGI SEL DAN MOLEKULERStruktur dan Fungsi Sistem Endomembran

Disusun Oleh:1. LISTYA MINARTI(12308144029)2. LUTFI APRILIANI (12308144030)3. MUHAMMAD IQBAL PERDANA (12308144031)4. SETYO SULISTYONO(12308144032)5. TINUK NOVIAKORNIYATI (12308144034)

PROGRAM STUDI BIOLOGI SWADANAJURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA2013BAB 1PENDAHULUAN

A. Sistem Endomembran Sebagai Pembeda Pada Sel Prokariotik dan Sel EukariotikBiologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani, kytos, wadah) adalah ilmu yang mempelajari tentang sel. Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan antara persamaan dan perbedaan diantara berbagai jenis sel merupakan hal penting khusunya bagi bidang biologi sel dan bio molekuler. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasi pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekuler dan biologi perkembangan.Makhluk hidup seluler baik bersel tunggal (unicellular) maupun yang bersel banyak (multicelluler) berdasarkan pada sifatnya, antara lain ada tidaknya sistem endomembran , dikelompokkan dalam dua tipe sel yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik , merupakan tipe sel yang tidak memiliki sistem endomembran sehingga sel tipe ini memiliki materi inti yang tidak dibatasi oleh sistem membran, dan tidak memiliki organel yang dibatasi oleh sistem membran. Sel prokariotik terdapat pada bakteri dan ganggang biru. Sedangkan sel eukariotik merupakan tipe sel yang memiliki sistem endomembran. Pada sel eukariotik memiliki inti yang jelas karena dibatasi oleh sistem membran. Pada sel ini, sitoplasma memiliki berbagai jenis organel seperti antara lain : Badan golgi, Retikulum endoplasma (RE), kloroplas (khusunya pada tumbuhan), mitokondria, badan mikro, lisosom, peroksisom dan glioksisom.B. Sistem Endomembran Terdapat Dalam Sitoplasma Sel EukariotikSitoplasma merupakan zat yag terdapat pada inti sel dan membran plasma. Substansi sitoplasma yang permanen dan berperan aktif dalam metabolisme disebut organel. Organel yang memiliki membran disebut sebagai Sistem Endomembran, yang termasuk di dalam sistem endomembran: retikulum endomembran, kompleks golgi, mitokondria, kloroplas (khusus tumbuhan), lisosom, badan mikro, peroksisom dan glioksisom.C. Pengertian dan fungsi Sistem Endomembran

Sistem Endomembran merupakan suatu kesatuan organel dalam sitoplasma yang memiliki membran, dimana organel tersebut membentuk satu kesatuan komplek yang fungsional. Fungsi dari sistem endomembran sendiri sebagai pendukung aktivitas sel salah satunya adalah sebagai sintesis lipid, sintesis protein, berperan dalam fagositosis dan lain sebagainya. Bagian sistem endomembran yang akan kita bahas antara lain: retikulum endomembran, kompleks golgi, mitokondria, kloroplas (khusus tumbuhan), lisosom, badan mikro, peroksisom dan glioksisom.

BAB IIPEMBAHASAN

A. Retikulum Endoplasma dan Badan Golgi1. Retikulo endoplasmaDalam sel prokariotik, bangunan ini tidak jelas terlihat, tetapi selalu ditemukan pada sel eukaryotik. pada berbagai sel Ditemukan macam-macam ukuran dan jumlah retikula endoplasma, membentang dari membran sel, sampai selubung inti, mengelilingi mitokondria, dan tampak berhubungan langsung dengan badan golgi. Struktur inilah yang menjadi salah satu faktor pendorong Roberson mengajukan pandangannya tentang evolusi sel. Retikula endoplasma dikenal ada dua macam, ialah 1) ergatoplasma, berpermukaan kasar dengan ribosoma permukaan diluarnya, dan 2) retikula endoplasma halus, tidak terdapat ribosoma dipermukaannya.Bila sel dirusak, dengan homogenasi dan fraksinasi menggunakan proses sentrifugasi diferensial, maka peletnya, ialah sedimen dari (100000x g, 30 menit) yang juga dikenal sebagai fraksi mikrosoma, ternyata mengandung fesikula kecil-keci dan fragmen yang berasal dari retikulo endoplasma. Sejumlah enzim yang penting pada retikulo endoplasma ialah, enzim untuk sintesa sterol, triasil gliserol, dan fospolipid: untuk detoksikasi obat, desaturasi dan elongasi asam lemak, dan untuk hidrolisa glukose 6P. Enzim-enzim terdapat dalam retikulo endoplasma hepar mamalia. Oleh karena itu aktifitas enzimatik itu semuanya hanya terjadi pada sel hepar, dan tidak ditemukan dalam mikrosoma dari sel eukariotik lainnya. Dalam mikrosoma itu tidak dijumpai sitokrom yang terdapat dalam mitokondria. Tetapi sitokrom b5 yang melayani sitem karier elektron tertentu dalam desaturasi asam lemak, dan sitokrom P-450 yang berperan dalam reaksi hidroksilasi pada sel hewan terdapat dalam mikrosoma. Karena ribosom berikatan erat dengan bagian permukaam retikulo endoplasa, sintesa proteinterjadi pada retikulo endoplasma. Perkiraan protein yang baru dibentuk disekresi ke dalam sistem vesikular selanjutnya ditransfer ke dalam bagan golgi, digunakan disana untuk pembentukan lisosom, dan mikrobodi lainnya. Menurut Conn & Stumft (1972) Seperti yang telah disebutkan di atas, bahwa RE terdapat di semua sel eukariotik. Meskipun demikian menurut Verma dan Agarwal (1979) pernah dikemukakan oleh Christine pada tahun 1960, bahwa adanya RE dalam sel bervariasi. Sel telur dan sel embrionik, tidak terdapat RE; pada sel spermatid, RE dijumpai sangat langka; sel jaringan adiposum, sel korteks adrenalis hanya mengandung RE-halus (=RE agranular); sedangkan sel yang menjadi tempat sintesis protein, misalnya sel pankreas, sel endikrin, mengandung RE sangat banyak dan terutama untuk jenis ergastoplasma (=RE granuler). Sel hepar mengandung baik RE granuler maupun RE agranuler.A. Morfologi RERE secara morfologik memiliki 3 macam bentuk, ialah:1) bentuk sisternae, 2) bentuk vesikular, dan 3) bentuk tubular1. Bentuk sisternaea. pipih, memanjang, seperti kantongb. tidak bercabangc. diameter antara 40-50 md. tersusun dalam berkas sejajare. dijumpai pada sel-sel seperti pankreas, kordadorsalis, dan sel otak2. Bentuk Vesikulera. merupakan bentuk ovalb. membentuk struktur vakuolar yang dibungkus oleh membranc. diameter antara 25-530 md. terdapat di kebanyakan sel, terutama sel pankreas3. Bentuk tubulera. seperti tabung, bercabang-cabangb. diameter antara 50-190 mc. terdapat di kebanyakan selB. Genesis RE Genesis RE, masih belum diketahui dengan jelas. Diduga RE berasal dari evaginasi membran inti.C. Fungsi REMenurut Verma dan Agarwal (1979) fungsi RE dapat dikemukakan sebagai berikuta. Fungsi umum RE granular dan Agranular1. Merupakan skleton ultrastruktural yang memberikan kekuatan mekanik sel, pada matriks sitoplasma koloidalnya.2. Pertukaran molekul, melalui membran RE (yang mengandung permease dan karier)3. Melakukan aktivitas metabolik dan sintetik (karena mengandung berbagai macam sistem enzim) dan memberikan permukaan yang lebih luas untuk reaksi enzimatik.4. Sebagai sistem sirkulasi dan transportasi, mulai dari RE granular, menuju ke RE-agranular, membran benda golgi, dan berakhir pada lisosom atau granula sekretori.5. Menyampaikan impuls intraselular, melalui membran RE.6. Membentuk bungkus inti baru pada pembelahan sel.7. Fungsi proteksi sel, karena membran RE mampu menghilangkan efek toksik melalui proses detoksifikasi.b. Fungsi RE-granularPada RE granular menempel ribosom, ribosom mensintesis protein berdasarkan petunjuk dari DNA-inti. Protein yang disintesis ribosom untuk keperluan ekstraselular. Protein yang telah disintesis transportasinya keluar sel melewati RE (granular dan agranular), kompleks golgi dan granula sekretori.

2. Badan GolgiAparatus Golgi merupakan organel yang hadir dalam sebagian besar sel eukariotik, yang merupakan sel-sel yang mengandung struktur internal. Hal ini umumnya dianggap sebagai kemasan sel dan pusat pengolahan. Sel menghasilkan banyak molekul yang berbeda, seperti lemak dan protein. Setelah mereka diproduksi, mereka akan dikirim ke aparatus Golgi di mana mereka dimodifikasi, dikemas, dan dikirim. Aparatus Golgi umumnya diibaratkan dengan kantor pos. Selain itu badan golgi adalah organel yang dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel dan struktur ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi misalnya ginjal.A. Morfologi Badan GolgiAparatus Golgi terdiri dari tumpukan struktur membran yang dikenal sebagai cisternae. Ada biasanya 4-8 cisternae di setiap aparatus. Setiap bagian tunggal dari cisternae, yang dikenal sebagai cisterna, adalah disc membran pipih yang mengandung enzim yang digunakan untuk memodifikasi molekul. Seluruh struktur terletak antara retikulum endoplasma, atau pabrik sel, dan membran sel. Posisi dan struktur aparatus Golgi memungkinkan bahan diproduksi dalam retikulum endoplasma akan segera diproses dan dikirim dari membran sel.Selain itu ada sumber yang menyebutkan struktur golgi :1. Tersusun atas gelembung-gelembung berdinding membran dengan berbagai bentuk dan ukuran, serta berwarna bening karena tidak mengikat warna basofil2. Permukaan membran yang menhadap sitosol tidak memiliki butir ribosom.3. Gelembung- gelembung berdinding membran golgi dibagi menjadi a. Sakula - Bentuknya gepeng seperti cakram- Tersusun atas tumpuk atau tumpukan yang dipisahkan oleh celah yang sempit- Bentuk masing-masing permukaan tidak sama (satu cembung, satu cekung)- Pada satu sakula dekat puncak sel, tepi sakula tampak gelembung-gelembung yang sebagian dilepaskan menjadi butir-butir sekresi bahkan gelembung-gelembung dilepaskan dari permukaan cekung. b. Vesikel sekretoris Gelembung yang merupakan bagian dari sakula yang terdapat di bagian tepi c. Microvesikel atau vesikel transfer- gelembung kecil yang berdiameter 40 nm dan dapat bergerak dan berasal dari RE dan bergabung dengan sakula , namun sudah kehilangan butir ribosomnya.

B. Fungsi Badan Golgi1. Menghasilkan sekret yang berupa butiran getah , lisosom primer.2. Menyimpan protein dan enzim yang akan disekresikan3. Pada tumbuhan badan golgi dimasukkan ke dalam diktiosom4. Organel ini menerima bahan dari RE yang akan diolah dan disekresikanselain itu ada sumber yang mengatakan bahwa fungsi badan golgi:ungsi utama dari aparat Golgi bertanggung jawab untuk menangani makromolekul yang diperlukan untuk fungsi sel yang tepat. Ini proses dan paket makromolekul ini untuk digunakan dalam sel atau sekresi. Terutama, aparatus Golgi memodifikasi protein yang diterima dari retikulum endoplasma kasar, namun juga mengangkut lipid ke bagian penting dari sel dan menciptakan lisosom. Sebagai bagian dari sel eukariotik, aparatus Golgi bekerja berbarengan dengan sistem endomembran.Fungsi lain dari aparatus Golgi termasuk produksi glikosaminoglikan, yang pergi untuk membentuk bagian dari jaringan ikat. Golgi akan menggunakan link xilosa polimerisasi yang glukosaminoglikan ke protein untuk membentuk proteoglikan.Kemudian melakukan sulfasi ke proteoglikan dalam rangka untuk membantu dalam sinyal kemampuan dan memberikan molekul muatan negatif.Ini Bcl-2 gen yang terletak di dalam aparatus Golgi juga memainkan peran penting dalam mencegah apoptosis, atau penghancuran sel.Hal ini kantor pos sel memainkan bagian integral dalam mempersiapkan molekul untuk digunakan baik di dalam dan di luar sel. Tujuan utamanya adalah modifikasi protein, yang berfungsi peran vital dalam hampir setiap proses biologis. Ia menambahkan gula dan gugus fosfat dengan protein, memodifikasi struktur dan fungsi mereka untuk mencocokkan tugas-tugas khusus mereka. Selain itu, ia terlibat dalam transportasi lipid dan produksi lisosom, yang mengandung enzim pencernaan yang memecah zat dalam sel.Untuk menyimpan dan mengangkut molekul, aparatus Golgi menggunakan vesikel. Vesikel kecil, kantung membran-tertutup yang digunakan untuk penyimpanan, transportasi, dan pencernaan. Vesikel juga digunakan untuk memindahkan zat keluar dari sel melalui proses yang dikenal sebagai eksositosis, di mana vesikel menyatu dengan membran sel dan melepaskan isinya di bagian luar. Mereka juga dapat bergabung dengan membran sel dari luar sel dan melepaskan isinya di dalam. Hal ini dikenal sebagai endositosis.Camillo Golgi, seorang dokter Italia, mengidentifikasi aparatus Golgi pada tahun 1898, dan struktur tersebut sekarang sesuai dengan namanya. Sementara aparatus Golgi sangat penting untuk berfungsinya sel eukariotik, seperti kebanyakan organel membran-terikat, tidak ada dalam prokariota. Secara umum, prokariota jauh lebih kecil daripada eukariota dan memiliki persyaratan lebih sedikit dalam hal modifikasi, transportasi, dan penyimpanan. Yang besar, eukariota kompleks, seperti manusia, memiliki kebutuhan yang jauh lebih beragam. Dengan demikian, tidak mungkin bahwa bekerja keras kantor pos sel akan kehabisan pekerjaan dalam waktu dekat.Bagaimana protein dan vesikula melewati struktur aparatus Golgi tidak jelas, bagaimanapun, ada teori mengenai subjek. Menurut model transportasi vesikuler, ada berbagai kompartemen terletak antara cis, pada dasarnya awal dari aparatus Golgi, dan trans, akhir. Ini kompartemen antar jemput sepanjang makromolekul dari bagian ke bagian operator menggunakan membran-terikat. Ini Model pematangan cisternal menyatakan bahwa penyatuan satu sama lain pada wajah cis aparat Golgi vesikel dan pada dasarnya didorong bersama sebagai vesikel baru memadukan bersama di belakang mereka.3. Mekanisme Sorting dan Distribusi Protein

Protein yang telah dibentuk disorting dan didistribusikan ke beberapa tempat seperti ke mitokondrian dan kloroplas. DNA mitokondria menyandikan semua RNA, akan tetapi sedikit saja protein mitokondria yang disandikannya. Sebagian besar protein mitokondria disandikan DNA inti dan disintesis dalam sitosol oleh ribosom bebas. Sesungguhnya kira-kira 10% dari protein dalam sel eukariot diimpor ke dalam mitokondria. Bagaimana protein ini mencapai tujuannya di mitokondria? Masalah ini menjadi lebih menarik lagi, karena protein mitokondria berada di empat tempat: membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks. Gorrfried Schatz menemukan bahwa protein diarahkan ke matrik motokonria oleh urutan di ujung asam aminom. Urutan pengarah ke matriks (dikenal juga sebagai presequence = praurutan) panjangnya khas antara 15 sampai 35 residu. Urutan ini kaya akan residu bernuatan positif (Stryer, 1996: 930).

4. Mekanisme Targeting Protein ke REA. Urutan Sinyal Menandai Protein yang akan Dipindahkan Melintasi Membran ke Retikulum EndoplasmaPelekatan ribosom yang sedang mensintesis protein ke membran RE adalah peristiwa kunci pemindahan protein melintasi membran ini. Apa yang mengarahkan ribosom ke membran? Dalam tahun 1970, David Sabatini dan Gunter Blobel mempostulasikan, bahwa sinyal untuk perlekatan berasal dari urutan asam amino dekat ujung amino pada polipeptida nasens. Hipotesis sinyal ini segera mendapat dukungan: Cesar Milstein dan George Brownlee menemukan bahwa rantai suatu imunoglobulin yang disintesis in vivo oleh ribosom bebas mengandung suatu urutan di sisi amino bebas, sepanjang 20 residu, yang tidak pankr terdapat pada imunoglobulin matang yang disintesis in vivo. Kemudian, Blobel menemukan bahwa protein sekresi utama pankreas mengandung perpanjangan sekitar 20 residu bila disintesis in vitro oleh ribosom bebas. Urutan sinyal ini tidak ada pada protein sekresi biasa, karena telah dipotong oleh pepdase sinyal di sisi lumen membran RE.Tidak semua protein sekresi ataupn protein membran plasma mengandung suatu urutan sinyal ujung amino yang dipotong settelah translokasi melintas membran RE. Sejumlah protein mengandung suatu urutan sinyal yang berperan sama. Tempat urutan sinyal internal pada ovalbumin, protein utama putih telur ayam, telah diketahui. Dengan teknik DNA rekombinan, berbagai penggalan gen ovalbumin ditiadakan untuk menemukan residu asam amino esensial dalam pemanduan protein. Ternyata, residu 22 sampai 41 sangat menentukan untuk membawa ovalbumin nasens melintasi membran retikulum endoplama.

Gambar. Mekanisme targetting protein ke RE

B. Protein Sitosol dapat Diarahkan ke Retikulum Endoplasma bila Suatu Urutan Sinyal Dikatakan pada Ujung Aminonya Protein gabungan yang terbentuk melalui teknik DNA rekombinan telah memperjelas mekanisme pemanduan protein. Cara ini digunakan untuk mengetahui apakah suatu urutan sinyal ujung amino yang dapat dipotong mengandung semua informasi yang diperlukan untuk mengarahkan suatu protein menembus membran RE. Dalam percobaan ini, urutan sinyal berasal dari -laktamase, suatu enzim E. Coli yang menghidrolisis penisilin dan -laktam lain. Sementara disintesis, enzim ini disekresikan bakteri keruang periplasma diantara membran luar dan membran plasma. Dalam proses tersebut, suatu urutan sinyal sepanjang 23 residu dilepaskan dari polipeptida. Urutan ini dan 5 residu yang bersebelahan pada pita plaktamase diikatkan keujung amino rantai alfa hemoglobin dengan membentuk gen hibrid. Globin alfa dipilih karena protei ini ada disitosol dan sangat hidrofil. mRNA untuk protein gabungan ini masuk kedalam sistem sintesis protein invitro, yang dapat memindahkan protein sekresi melewati membran RE, sistem invitro ini yang bersasl dari sel eukaryot terdiri atas mikrosom. Ribosom tRNA dan faktor-faktor lain yang diperlukan untuk sintesis dan pemindahan protein. Ribosom yang mensistesis globin alfa dengan urutan sinyal, diikat pada mikrosom. Yang terpenting, rantai polipeptida.rantai polipeptida nasens melintasi membran RE urutan sinyal diputus dan globoin terkurung didalam vesikel. Jadi penambahan suatu urutan sinyal ke globin alfa mengubah protein ini dari protein sitosol menjadi protein sekresi. Percobaan ini juga menunjukkan bahwa urutan sinyal bakteri dan eukaryotik sama.

5. Distribusi Protein Keluar Jalur RE dan GolgiDalam sel eukariot, ada ribobosom yang bebas, ada pula yang terikat ke suatu sistem membran yang luas di dalam sel, yaitu retikulum endoplasma (RE). Separuh dari seluruh membran sel terdiri atas RE ini. Sebaliknya bagian RE yang tidak mengandung ribosom dinamai RE licin. Dalam garis besarnya, ribosom di membran RE mensintesis tiga kelas protein utama: protein sekresi (protein yang dieksspor sel), protein lisosom, dan protein yang terentang lintas tebal membran. Memang hampir seluruh protein integral dalam membran sel, kecuali yang di membran mitokondria dan kloroplas, dibuat olah ribosom yang terikat pada RE. Penyelidikan yang dirintis oleh George Palade tentang mekanisme sekresi zimogen oleh sel asinus pankreas, sel yang mengkhususkan diri untuk sintesis protein ekspor, telah membuka bidang kajian baru-pemanduan-protein dan menggariskan jalur yang ditempuhprotein sekresi. Penyelidikan tentang akivitas ribosom mensintesis protein dalam sistem tanpa sel telah menjawab soal penting ini. Ribosom bebas diambil sitosol dan ditambahkan ke membran RE yang telah dilucuti dari ribosom. Ternyata sistem hasil konstitusi ini mampu mensintesis protein sekresi asal saja ada mRNA yang tepat dan faktor-faktor terlarut lain. Begitu juga, ribosom yang diperoleh dari RE berbintil sepenuhnya mampu mensintesis protein yang biasanya dilepaskan ke sitosol. Selanjutnya, tidak ada perbedaan struktur yang nyata antara ribosom yang bebas dan ribosom yang diperoleh dari RE berbintil.6. Eksositosis dan Endositosis

a. EndositosisPada endositosis (endocytocis), sel mengambil molekul biologis dan pertikel dengan cara membentuk vesikel baru dari membran plasma. Walaupun protein yang terlibat dalam kedua proses transpor massal berbeda, peristiwa endisitosis terlihat seperti kebalikan eksositosis. Daerah kecil pada membran plasma menekuk kedalam membentuk kantong. Ketika bertambah dalam, kantongpun terlepas dari membran plasma, membentuk vesikel yang membentuk materi yang sepenuhnya berada di luar sel. Ada 3 tipe endositosis: fagositosis (pemakan selular/cellular eating), pinositosis (peminuman selular/celullar drinking), dan endositosis yang diperantarai reseptor (reseptor mediated endositosis).Sel manusia menggunakan endositosis diperantarai reseptor untuk mengambil kolesterol yang dimanfaatkan dalam sintesis membran dan steroid-steroid lain. Kolesterol mengalir dalam darah sebagai partikel yang disebut lipoprotein berdensitas rendah (LDL), komplek yang terdiri dari lipid dan protein. LDL bekerja sebagai ligan (istilah untuk molekul apapun yang berikatan secara spesifik dengan siklus reseptor dengan molekul lain) dengan cara berikatan dengan reseptor LDL pada membran plasma dan kemudian memasuki sel melalui endisitosis.

Gambar fagositosis

Gambar pinositosis

Gambar endositosis diperantarai reseptor

b. EksositosisSel yang mensekresikan molekul biologis tertentu melalui penyatuan (fusi) vesikel dengan membran plasma disebut eksositosis. Vesikel transpor yang gtelah bertunas dari aparatus golgi bergerak disepanjang mikrotubulus skeleton ke membran plasma. Ketika membran vesikel dan membran plasma itu bersentuhan, molekul-molekul lipid poada kedua lapisan ganda menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran berdifusi. Kandungan cesikel kemudian tumpah keluar sel, sementara membran vesikel menjadi bagian dari membran plasma. Banyak sel sekresi menggunakan eksositosis untuk mengekspor produk. Misalnya, beberapa sel di pankreas membuat dan mensekresikan insulin kedalam cairan ekstraseluler melalaui eksositosis.

7. LisosomLisosom terdapat pada sel hewan. Bentuknya seperti bola dan ukuran diameternya kurang lebih 500 nm. Lisosom mengandung enzim yang berfungsi untuk mencernakan bahan makanan yang masuk ke dalam sel baik secara pinositosis ( makannya berupa padat ). Lisosom primer yang baru dibentuk oleh golgi yang mengandung enzim hidrolase yang bersifat laten. Lisosom primer bergabung dengan vakuola makanan membentuk lisosom sekunder dan terjadilah proses pencernaan. Bahan yang bisa dicerna dikeluarkan ke sitoplasma sedangkan sisanya di keluarkan dari sel 8. Glioksisom

A. Struktur dan Fungsi Glioksisom

Glioksisom merupakan badan mikro yang hanya ditemukan pada sel tumbuhan. Diameter glioksisom antara 0,5 sampai 1,0 mikrometer. Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan, misalnya pada lapisan aleuron biji padi-padian. Aleuron merupakan bentuk dari protein atau kristal yang terdapat dalam vakuola. Glioksisom banyak ditemukan pada biji-bijian yang berperan sebagai tempat menyimpan asam lemak untuk pembentukan energi dalam proses perkecambahan. Salah satu proses utama pada biji yang sedang mengalami perkecambahan adalah perubahan dari asam lemak dalam glioksisom, menjadi karbohidrat atau disebut glukoneogenesis. Penguraian asam lemak menjadi asetil ko-A selanjutnya berubah menjadi oksaloasetat untuk membentuk sitrat. Asam sitrat yang terbentuk akan diubah menjadi glukosa melalui serangkaian reaksi enzimatis yang terdapat di dalam glioksisom.

Berikut gambar struktur dari glioksisom pada badan mikro :

B. Fungsi Glioksisoma. Mengontrol dan mengkatalisis dekomposisi senyawa secara bertahap; khusus penyimpanan lemak. b. Menyalurkan produk terhadap sintesis senyawa karbon banyak atau karbohidrat. Mereka sangat penting selama pertumbuhan karena mereka membantu sintesis dinding sel baruc. Sebagai tempat metabolisme asam lemak d. Tempat terjadinya siklus glioksilatC. Jalur glikosilat

a. Jalur glikosilat merupakan serangkaian reaksi kimia yang terjadi di peroksisom dan bergandeng dengan siklus karbon di kloroplas. Jalur ini melibatkan kloroplas, peroksisom, mitokondria, dan sitosol. Jalur ini meliputi pengubahan senyawa yang tak mengandung fosfat (nonphosphorilated) yakni gliserat menjadi glisin, serin, dan persenyawaan C1, dan ini penting sebagai precursor dalam biosintesis asam inti.b. Jalur glikosilat dimulai di kloroplas, di mana fosfoglikosilat, glikosilat, dan fosfogliserat dibentuk dalam fotosintesis. Kloroplas memiliki enzim fosfatase, yang dapat melepas fosfat dari dua subtrat yang mengandung fosfat (yaitu fosfogliserat dan fosfoglikosilat) menjadi glikosilat.c. Glikosilat meninggalkan kloroplas menuju peroksisom dengan perantaraan suatu pengemban atau pengangkut yang disebut glikosilat-glikosilat shuttle. Dalam peroksisom glikosilat dioksidasi menghasilkan glioksilat dan membebaskan H2O2. Dengan adanya katalase di peroksisom ini, H2O2 diubah menjadi H2O dan O2. Glioksilat akan disintesis menjadi asam amino serin atau kembali ke kloroplas. Kembalinya glioksilat ke kloroplas ini di duga sebagai mekanisme untuk menghabiskan NADPH dalam kloroplas yang dihasilkan dalam fotosintesis. NADPH direoksidasi dalam kloroplas dengan mekanisme tanpa menghasilkan H2O2 karena di kloroplas tidak ada katalase.

d. Asam amino glisin dibentuk dari glikosilat, melalui reaksi interkonversi dalam mitokondria menjadi asam amino serin, suatu bagian dari siklus yang belum diketahui dengan jelas. Serin ditranspor kembali ke peroksisom, lalu mengalami deaminasi menjadi oksalat dan kemudian direduksi menjadi gliserat. Gliserat kemudian ditranspor kembali ke kloroplas yang kemudian mengalami fosforilasi menjadi fosfogliserat. Dengan demikian selesailah siklus ini, dengan catatan bahwa sebagian reaksi ini searah dan sebagian lainnya bolak balik. Jadi serin dapat dihasilkan secara langsung dari fosfogliserat dibandingkan dari fosfoglikosilat.e. Jalur ini membebaskan 1 molekul CO2, menghasilkan satu molekul serin atau gliserat dari dua molekul fosfoglikosilat, atau menghasilkan 1 molekul serin atau 1 molekul glisin ditambah persenyawaan C1 dari satu molekul fosfogliserat. Pola metabolic ini penting bagi sel tumbuhan karena setengah dari karbon yang difiksasi berlangsung dengan cara ini.f. Reaksi glikosilat juga dikenal sebagai fenomena fotorespirasi. Fotorespirasi adalah suatu reaksi yang membebaskan CO2 dari organ yang berwarna hijau karena pengaruh cahaya. Fotorespirasi didorong oleh kondisi atmosfer di mana tekanan O2 tinggi, sedangkan tekanan CO2 rendah. Diduga O2 berkompetisi dengan CO2 terhadap enzim RuBP-karboksilase, yang umumnya enzim tersebut adalah enzim untuk memfikasai CO2. Bila O2 telah digunakan oleh enzim tersebut, senyawa antara tak stabil terbentuk dan akan segera terurai menjadi 3-P-gliserat dan P-glikosilat. Terbentuknya fosfoglikosilat dalam reaksi ini akan menambah konsentrasi asam glikosilat dengan cara membebaskan P-group, dank arena itu kelebihan glikosilat akan dioksidasi dan lepaslah CO2.g. Itulah sebabnya fotorespirasi dikatakan sebagai proses yang merugikan bagi tanaman. Hal ini menyangkut enzim-enzim pengikat CO2 dan hasil-hasil pengikatannya. Rate fotorespirasi dapat mendekati 50% dari rate bersih fotosintesis, dan hal inilah yang menyebabkan fotosintesis menjadi tidak efisien. Fotorespirasi merupakan problem bagi tanaman C3, yang mudah dipengaruhi adanya tekanan CO2 yang rendah, sebaliknya tanaman C4 lebih efisien. Inilah tujuan pertanian yang dikembangkan agar dapat mengembangkan tanaman-tanaman yang memiliki efisiensi fotosintesis yang tinggi.D. Siklus Glioksilat (Siklus Glioksilat) siklik Serangkaian reaksi yang melibatkan * siklus TCA intermediet di mana satu molekul suksinat terbentuk dari dua molekul asetil KoA. Reaksi yang berbeda dari siklus TCA ditandai dengan panah putus dalam diagram. Reaksi-reaksi ini dikatalisis oleh lyase isocitrate dan malat sintase masing-masing. Siklus glioksilat menghindari langkah-langkah pembentukan karbon dioksida dari siklus TCA dan dengan demikian memungkinkan sintesis bersih karbohidrat dari asam lemak melalui suksinat (glukoneogenesis lihat). Enzim-enzim dari siklus glioksilat aktif dalam minyak biji berkecambah bantalan dan di lain jaringan tanaman-metabolisme lemak. Siklus juga terjadi di mikroorganisme tetapi tidak pada hewan tingkat tinggi. Dibawah ini adalh gambar dari siklus glioksilat.

Gambar Siklus Glioksilat9. PeroksisomPeroksisom ditemukan di semua sel eukaryotik. Mereka terdiri dari enzim oksidatif seperti katalase dan urate oksidase, pada berbagai konsentrasi yang tinggi di beberapa sel. Seperti mitokondria, peroksisom merupakan tempat besar untuk penghasilan oksigen. Satu hipotesis adalah bahwa peroksisom merupakan sisa organel tua yang melaksanakan metabolisme oksigen pada ansestor primitif sel eukaryotik. Peroksisom terdiri dari satu atau lebih enzim yang menggunakan oksigen molekuler untuk mengubah atom hidrogen pada subtrat organik yang spesifik pada reaksi oksidasi yang menghasilkan hidrogen peroksida sebagai hasil samping.Reaksi :RH2 + O2 R + H2O2Katalase dengan enzim lain pada organel menggunakan H2O2 untuk mengoksidasi macam-macam subtrat lain termasuk fenol, asam formic, formaldehid, dan alkohol dengan reaksi perokdative. Tipe reaksi oksidasi ini secara khusus penting pada sel hati dan ginjal, yang mana peroksisom akan menetralkan molekul toksik yang akan masuk ke dalam aliran darah. Bila kita meminum athanol seperti alkohol maka ini akan dioksidasi menjadi asetaldehid. Ketika terdapat kelebihan akumulasi H2O2 dalam sel, maka katalase akan mengubahnya menjadi H2O ( 2H2O2 2H2O + O2). Fungsi penting dari reaksi oksidasi yang berlangsung di peroksisom adalah memecah molekul asam lemak. Pada proses yang disebut beta oksidasi, ikatan alkil asam lemak dipendekkan menjadi 2 atom karbon yang kemudian akan diubah menjadi asetil Ko-A dan diekspor dari peroksisom menuju sitosol untuk digunakan kembali pada reaksi biosintesis. Beta oksidasi dalam sel mamalia terjadi pada mitokondria dan peroksisom. Peroksisom merupakan organel yang tidak biasa dan pada sel yang berbeda dari satu organisme dapat terdiri dari enzim-enzim yang berbeda. Mereka dapat beradaptasi terhadap perubahan kondisi. Sel jamur yang berkembang pada gula memiliki peroksisom yang kecil. Tetapi ketika jamur berkembang pada methanol, mereka memiliki peroksisom yang besar yang mengoksidasi methanol, dan ketika jamur berkembang pada asam lemak maka mereka memiliki peroksisom yang besar untuk memecah asam lemak menjadi asetil Ko-A. Peroksisom juga memiliki peran yang penting pada tanaman. Peroksisom yang berada di daun dimana ini mengkatalisis oksidasi produk samping dari reaksi yang krusial yang menambahkan CO2 di karbohidrat. Proses ini disebut dengan fotorespirasi karena ini mengikat oksigen dan membebaskan karbondioksida. Tipe lain dari peroksisom yaitu yang berada di bibit perkecambahan, dimana ini memainkan peran penting untuk mengubah asam lemak pada lipid menjadi gula yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman muda. Karena pengubahan ini melalui siklus glikolat, maka peroksisom ini juga disebut dengan glioksisom. Pada siklus glikolat 2 molekul asetil KoA yang diproduksi oleh asam lemak dipecah di dalam peroksisom yang akhirnya digunakan untuk membuat asam suksinat. Selanjutnya, ini akan meninggalkan peroksisom dan diubah menjadi gula. Siklus glikolat ini tidak terjadi pada sel hewan dan hewan tidak dapat mengubah asam lemak menjadi karbohidrat.

BAB IIIPENUTUP

1. KesimpulanDari makalah yang telah kami buat berdasarkan studi pustaka dan diskusi maka dapat kami simpulkan bahwa :1. Sistem endomembran merupakan sebuah kesatuan fungsional dari sebuah organel-organel bermembran di dalam sitoplasma sel eukariotik yang menjalankan fungsi atau peranan penting dalam kehidupan sel seperti mensekresikan protein dan juga lipid.2. Sistem endomembran meliputi:a. Struktur dan fungsi Retikulum Endoplasma dan badan golgib. Mekanisme sorting dan distribusi protein c. Mekanisme targeting protein ke REd. Distribusi protein keluar jalur RE dan golgie. Eksositosis dan endositosisf. Lisosomg. Glioksisomh. Peroksisom 3. Berdasarkan pemaparan diatas kami simpulkan bahwa sistem endomembran memiliki peran yang cukup vital dalam kehidupan sel

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A.,J.B,reece,L.G.Mitchell.2002.Biologi.Jakarta:ErlanggaKarp, G.,2007. Cell and Molecular Biology Concepts and Experiment.Asia: John Wiley & sons Inc.Murray, Robert K.2003.Harpers ilustrated Biochemystry twenty-sixth edition.New York: McGraw-Hill inc.Prawiranata,W.,S.Harran dan P.Tjondronegoro.1981.Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan.Bogor: Departemen Botani Fakultas Pertanian IPB.Subowo, Sagung Sato.2011.Biologi sel Edisi 6.Jakarta:Yayasan Obor IndonesiaStryer.1995.Biokimia.Jakarta:EGC.