BAB VIIIL I S O S O M

A Pengertian

Lisosom ditemukan oleh de Duve dkk., pada awal tahun 1950

setelah mempelajari distribusi beberapa jenis enzim yang terlibat di

dalam metabolisme karbohidrat. Salah satu enzim yang terlibat di

dalam metabolisme karbohidrat. Salah satu enzim yang dipelajari

adalah fosfatase asam yang memecah gugus fosfat pada beberapa

fosfat yang mengandung ester fosfat.

Lisosom adalah vesikula yang berbatas membran dimana

didalamnya terkandung enzim-enzim hidrolase. Suatu organel dapat

didefinisikan sebagai lisosom bilamana memenuhi beberapa kriteria,

yaitu:

1. Organel yang bersangkutan berbatas membran;

2. Mengandung dua atau lebih enzim-enzim hidrolase yang

semua-nya adalah asam hidrolase;

3. Memiliki sifat kelatenan enzim.

Lisosom dibatasi oleh membran tunggal dan di dalamnya

terkandung kurang lebih 40 jenis enzim yang semuanya adalah

enzim hidrolase seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase,

fosfolipase, fosfatase, dan sulfatase. Enzim-enzim hidrolase bekerja

dengan baik pada pH kurang lebih 5. Untuk mempertahankan pH

tersebut, maka secara terus menerus terjadi pemompa-an ion

hidrogen ke dalam lumen lisosom dengan melibatkan hidrolisis ATP

sebagai sumber energi. Lisosom memiliki protein maker yang

disebut sebagai “Docking-marker acceptor”. Dengan demikian,

lisosom akan dapat berfusi dengan vesikula-vesikula target dengan

tepat.

Beberapa molekul sederhana dapat menembus membran

lisosom, misalnya quinakrin. Quinakrin dapat meningkatkan pH di

dalam lisosom jika diberikan ke dalam sel. Quinakrin digunakan di

laboratorium sebagai inhibitor fungsi lisosom. Lisosom memiliki

fungi pencernaan intra sel yang sangat luas meliputi pencernaan

128 Biologi Sel

bahan-bahan intra dan ekstra sel, mikroorganisme yang telah

difagositosis dan program kematian sel selama organogenesis.

Enzim-enzim hidrolase memiliki kemampuan untuk memecahkan berbagai jenis molekul organik seperti polisakarida, protein, lipida, fosfolipida, dan asam-asam nukleat.

B Pembentukan dan Nasib Lisosom

Asal dan pembentukan lisosom telah dipelajari dengan sangat intensif. Dari berbagai hasil temuan, ada dua pendapat yang berkenaan dengan asal dan pembentukan lisosom, yaitu:

1. Berbagai bukti telah ditemukan bahwa protein-protein hidrolitik dibentuk oleh ribosom yang terdapat pada retikulum endoplasma. Dari retikulum endoplasma kasar, selanjutnya protein tersebut ditranslokasikan menuju permukaan pembentukan badan golgi untuk diproses lebih lanjut. Setelah itu, protein-protein hidrolitik dikemas dan dibungkus dalam bentuk vesikula-vesikula untuk selanjutnya dilepaskan sebagai lisosom primer.

2. Protein-protein hidrolitik dibentuk pada ribosom yang terdapat pada retikulum endoplasma kasar, selanjutnya ia dilepaskan dalam bentuk vesikula menuju daerah GERL (Golgi associated Endoplasmic Reticulum giving rise to Lisosom) yang berdekatan dengan daerah permukaan matang badan golgi. Dari GERL, selanjutnya dilepaskan vesiula-vesikula yang disebut lisosom primer (gambar 8.1).

Lisosom 129

Gambar 8.1 Dua ide tentang pembentukan lisosom (Thorpe, 1984)Lisosom yang pertama dibentuk oleh sel dan belum terlibat

dalam aktivitas pencernaan sel disebut lisosom primer.

Sedangkan lisosom sekunder adalah lisosom yang merupakan

hasil fusi berulang antara lisosom primer dengan berbagai substrat

yang berbatas membran (Albert et al., 1983). Dengan demikian,

lisosom sekunder telah terlibat dalam aktivitas pencernaan sel dan

di dalam lumennya terdapat substrat dan enzim-enzim hidrolitik.

Lisosom sekunder memiliki dua fungsi yang berbeda, yaitu:

1. Heterolisosom, yaitu bila substrat yang dicerna berasal dari

luar sel. Dengan demikian, heterolisosom dibentuk dari

hasil fusi antara lisosom primer dengan fagosom atau

endosom. Heterolisosom sering disebut sebagai vakuola

pencerna.

Albert et al. (1983) membagi heterolisosom menjadi dua

tipe, yaitu:

· Vakuola pencerna, yaitu hasil fusi antara fagosom

(partikel-partikel yang difagositosis seperti bakteri)

dengan lisosom primer.

· Badan-badan multivesikula, yaitu hasil fusi antara

beberapa endosom (substrat yang masuk secara

endositosis dan bukan dalam bentuk partikel) dengan

lisosom primer. Dengan demikian, badan-badan

multivesikula merupakan kantung-kantung berbatas

membran dimana di dalamnya mengandung banyak

vesikula-vesikula kecil dengan diameter berkisar 50 nm.

1. Vakuola autofagi atau autolisosom, yaitu lisosom yang

mengan-dung dan mungkin mencerna substrat-substrat

intraseluler yang berbatas membran (sitosegresom),

misalnya organel-organel intraseluler seperti mitokondria.

Autolisosom dibentuk dari hasil fusi antara sitosegresom

dengan lisosom primer.

130 Biologi Sel

Gambar 8.2 Berbagai bentuk lisosom sekunder (Albert et al., 1983)

Di dalam sel, sesungguhnya terdapat kerjasama yang erat

antara heterolisosom dengan autolisosom. Selama heterofagi

berlangsung, protein-protein ditempatkan di dalam vesikula-vesikula

endosom, kemudian berfusi dengan lisosom primer dan selanjutnya

mengalami hidrolisis. Selama auto-fagi, sitosegresom berfusi

dengan lisosom primer membentuk autolisosom dan memasuki

siklus pencernaan intrasel (gambar 8.3)

Lisosom 131

Gambar 8.3 Siklus pencernaan intrasel (Sheeler & Bianchi, 1983)

Tergantung pada keadaan fisiologisnya, vakuola pencerna

atau vakuola autofagi pada akhirnya mengalami satu dari tiga

kemungkinan yang terjadi, yaitu :

1. Mengosongkan kandungannya dengan cara eksositosis

atau defekasi seluler;

2. Menjadi bahan residu tanpa bahan hidrolase;

3. Menghidrolisis kandungannya secara sempurna untuk

dapat berdifusi dan selanjutnya siap untuk siklus aktivitas

yang baru.

132 Biologi Sel

Tentang pembentukan sitosegresom, ada beberapa

pandangan yang diusulkan, yaitu :

1. Sitosegresom dibentuk dari suatu membran sisterna yang

melingkupi mitokondria secara sempurna dan

selanjutnya diikuti dengan berdegenerasinya membran

dalam;

2. Sitosegresom dibentuk dari suatu membran yang

melingkupi mitokondria secara sempurna;

3. Sitosegresom dibentuk dari vesikula endosom yang

melingkupi mitokondria secara sempurna yang

selanjutnya diikuti dengan berdegenerasinya membran

dalam;

4. Sitosegresom dibentuk dari vesikula endosom, dimana

mitokondria memasuki vesikula endosom melalui suatu

celah.

Gambar 8.4 Pembentukan sitosegresom (Thorpe, 1984)

Bentuk akhir heteroslisosom dan autolisoson disebut

telolisosom atau postlisosom atau badan residu. Bahan-bahan yang

terkandung di dalam telo-lisosom sewaktu-waktu dapat dilepaskan.

Proses pelepasannya dinamakan defekasi seluler. Bahan-bahan

yang telah dicerna di dalam lisosom dapat kembali dilepaskan ke

Lisosom 133

dalam sitoplasma dan selanjutnya terlibat di dalam proses

katabolisme atau anabolisme.

C Ultra Struktur dan Komposisi Lisosom

Lisosom merupakan vesikula berbatas membran tunggal, dimana di dalamnya terdapat enzim-enzim proteolitik. Membran lisosom mengandung karbohidrat netral, hexoamina, dan asan N-asetilmuramat yang lebih banyak dibandingkan dengan membran plasma.

Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bahwa membran lisosom memiliki membran dengan tebal 9 nm, lebih tebal dari membran mitokondria. Membran lisosom memiliki kemampuan untuk berfusi secara selektif dengan membran sel yang lain, seperti fusi yang terjadi antara membran lisosom dengan fagosom atau endosom selama pencernaan intra sel. Demikian pula antara lisosom dengan membran plasma selama berlangsungnya sekresi sel.

Salah satu ciri lisosom adalah adanya kandungan berbagai enzim hidrolase seperti fosfatase, nuklease, hidrolase, protease, dan enzim-enzim untuk perombak lipida (tabel 8.1).Tabel 8.1 Beberapa jenis enzim lisosom (Sheeler & Bianchi, 1983)Jenis Enzim Substrat Asal LisosomFosfatase

Fosfatase asam

Sebahagian besar ester monofosfat

Jaringan hewan, tumbuhan dan protista

Fosfodiesterase asam

Oligonukleotida dan diesterfosfat

Jaringan hewan, tumbuhan dan protista

NukleaseRNA-ase RNA Jaringan hewan, tumbuhan dan

protistaDNA-ase DNA Jaringan hewan, tumbuhan dan

protistaHidrolase

b-Galaktosidase

Galaktosidase Jaringan hewan, tumbuhan dan protista

Glikosidase Glikogen Jaringan hewanMannosidase Mannosida Jaringan hewanb-

GlukuronidasePolisakarida dan Mukopolisakarida

Jaringan hewan

Lisosom Dinding bakteri Ginjal

134 Biologi Sel

Mukopolisakarida

Hialuronidase Asam hialuronat kondritin sulfat

Hati

Asilsulfatase Sulfat organik Hati, TumbuhanProtease

Katepsin Protein Sel hewanKolagenase Kolagen Sel tulangPeptidase Peptida Jaringan hewan, tumbuhan dan

protistaEnzim perombak lipida

Esterase Ester asam lemak

Jaringan hewan, tumbuhan dan protista

Fosfolipase Fosfolipida Tumbuhan

D Peranan Lisosom

Peranan fisiologi lisosom umumnya berhubungan dengan pencernaan intraseluler. Misalnya pencernaan makanan yang berlangsung pada protozoa dimana bahan-bahan yang berasal dari luar dicerna secara intraseluler atau heterofagi.

Endositosis merupakan persyaratan bagi pencernaan intraseluler bahan eksogen dengan molekul tinggi. Bukti menunjukkan bahwa vakuola makanan dihasilkan dari fusi antara endosom dengan lisosom primer.

Dalam darah, terdapat banyak sel-sel fagosit yang bekerja sebagai penghalang yang efektif dari invasi mikroorganisme atau benda-benda asing lainnya. Ada empat tipe fagosit darah, yaitu (i) Polymorpho Nuclear Neutrofic Leukocytes (PMNs), (ii) Eosinofil, (iii) Basofil, dan (iv) Monosit. Meskipun keempat tipe tersebut bersirkulasi di dalam darah, neutrofil dan manosit memiliki kemampuan untuk meninggalkan aliran darah dan mengembara di seluruh jaringan untuk menghilangkan bahan-bahan asing dalam jaringan dengan cara memfagositosisnya.

Monosit di dalam jaringan akan berkembang menjadi dewasa dan menjadi sel-sel makrofag. Berbagai jenis makrofag antara lain histiosit dalam jaringan pengikat, makrofag alveolar di dalam paru-paru, sel-sel kuffer di dalam jaringan hati, makrofag pelural di dalam peritoneal, osteoklas di dalam tulang, sel mikroglia di dalam sistim saraf pusat, sel schwann di dalam serabut saraf perifer, sel sinvial tipe A di dalam ruang sendi, dan makrofag di dalam jaringan limfoid dan jaringan ikat (Subowo, 1990).

Lisosom 135

Lisosom memainkan peranan yang sangat penting dalam resorbsi yang dilakukan oleh osteoklas (gambar 8.5)

Gambar 8.5 Peranan lisosom dalam resorbsi tulang (Thorpe, 1984)Selain itu, lisosom memegang

peranan penting di dalam sekresi

kelenjar tiroid oleh sel-sel epitel dari

folikel tiroid (gambar 8.6)

Lisosom memainkan peranan

yang sangat penting selama

berlangsungnya fertilisasi pada

berbagai jenis hewan ter-masuk

manusia, terutama selama berlang-

sungnya reaksi akrosom. Enzim-

enzim yang dilepaskan dari vesikula

akrosom melakukan pencernaan

terhadap selaput-selaput pelindung

telur sehingga me-mungkinkan sel

pronuklei jantan masuk menembus

membran telur untuk berfusi dengan

pronuklei betina (gambar 8.7).

Gambar 8.6 Peranan lisosom dalam sekresi kelenjar tiroid

(Thorpe, 1984)

136 Biologi Sel

Gambar 8.7 Reaksi akrosom yang berlangsung pada bintang laut (Albert et al., 1983)