LISOSOM (Adnan, UNM)

18
LISOSOM Adnan (Dosen Biologi FMIPA Universitas Negeri Makassar) 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.

Transcript of LISOSOM (Adnan, UNM)

Page 1: LISOSOM (Adnan, UNM)

LISOSOM

Adnan (Dosen Biologi FMIPA Universitas Negeri Makassar)

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.

Page 2: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 135

Gambar 7.1. Foto mikrograf electron kelompok lisosom dekat mitokondria

(Sheeler dan Bianchii, 1983)

Lisosom adalah vesikula yang berbatas membran dimana di dalamnya

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.

Page 3: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 136

Gambar 7.2 Sifat kelatenan enzim (Thorpe, 1984)

Allar, M.A. 2005.

http://faculty.harrisburgu.net/~allar/Golgi%20Lyso%20Pero%20Mito%20TTh.ppt

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

Page 4: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 137

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 bahan-bahan intra dan ekstra sel, mikroorganisme yang

telah difagositosis dan program kematian sel selama organogenesis.

Gambar 7.3. Peristiwa fagositosis sel bakteri oleh sel fagosit (Thorpe, 1984)

Enzim-enzim hidrolase memiliki kemampuan untuk memecahkan

berbagai jenis molekul organik seperti polisakarida, protein, lipida, fosfolipida,

dan asam-asam nukleat.

Page 5: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 138

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 .

Page 6: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 139

Gambar 7.4 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.

Page 7: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 140

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.

2. 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.

Page 8: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 141

Gambar 7.5. Pembentukan dan fungsi lisosom pada heterofagi dan autofagi

seluler (Sheeler dan Bianchii, 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 7.6)

Page 9: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 142

Gambar 7.6 Siklus pencernaan intrasel (Thorpe, 1984)

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;

Page 10: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 143

2. Menjadi bahan residu tanpa bahan hidrolase;

3. Menghidrolisis kandungannya secara sempurna untuk dapat

berdifusi dan selanjutnya siap untuk siklus aktivitas yang baru.

Gambar 7.7. Nasib lisosom (Thorpe, 1984)

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;

Page 11: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 144

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 7.8 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

Page 12: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 145

kembali dilepaskan ke dalam sitoplasma dan selanjutnya terlibat di dalam

proses katabolisme atau anabolisme.

Gambar 7.9. Perbedaan bentuk lisosom (a) vakuola autofagi yang

mengandung mitokondria dan mikrobodi, (b) badan residu pada

sel sertoli testis (Thorpe, 1984)

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

Page 13: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 146

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 7.1).

Tabel 7.1 Beberapa jenis enzim lisosom (Sheeler & Bianchi, 1983)

Jenis Enzim Substrat Asal Lisosom

Fosfatase

Fosfatase

asam

Sebahagian besar

ester monofosfat

Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

Fosfodiester

ase asam

Oligonukleotida dan

diesterfosfat

Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

Nuklease

RNA-ase RNA Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

DNA-ase DNA Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

Hidrolase

Page 14: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 147

β-

Galaktosidase

Galaktosidase Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

Glikosidase Glikogen Jaringan hewan

Mannosidase Mannosida Jaringan hewan

β-

Glukuronidase

Polisakarida dan

Mukopolisakarida

Jaringan hewan

Lisosom Dinding bakteri

Mukopolisakarida

Ginjal

Hialuronidas

e

Asam hialuronat

kondritin sulfat

Hati

Asilsulfatase Sulfat organic Hati, Tumbuhan

Protease

Katepsin Protein Sel hewan

Kolagenase Kolagen Sel tulang

Peptidase Peptida Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

Enzim perombak lipida

Esterase Ester asam lemak Jaringan hewan, tumbuhan

dan protista

Fosfolipase Fosfolipida Tumbuhan

Page 15: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 148

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).

Page 16: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 149

Lisosom memainkan peranan yang sangat penting dalam resorbsi

tulang yang dilakukan oleh osteoklas (gambar 7.10)

Gambar 7.10 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 7.11)

Page 17: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi Sel 150

Gambar 7.11 Peranan lisosom dalam sekresi kelenjar tiroid (Thorpe, 1984)

Lisosom memainkan peranan yang sangat penting selama

berlangsungnya fertilisasi pada berbagai jenis hewan termasuk manusia,

terutama selama berlang-sungnya reaksi akrosom. Enzim-enzim yang

dilepaskan dari vesikula akrosom melakukan pencernaan terhadap selaput-

Page 18: LISOSOM (Adnan, UNM)

Biologi sel 151

selaput pelindung telur sehingga memungkinkan sel pronuklei jantan masuk

menembus membran telur untuk berfusi dengan pronuklei betina .