1

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Semua sel eukariotik mempunyai retikulum endoplama (RE). Secara khas

merupakan lebih dari separuh dari rata-rata total membran dari sel hewan. RE

diorganizir oleh netlike labirin dari tubula bercabang dan flattened sacs (kantong yg

rata) yang diperluas melalui sitosol (gambar 12-34). Tubula dan sacs saling

berhubungan, dan membran mereka berkelanjutan dengan membran luar inti. jadi, ER

dan membran iti membentuk lembaran berkelanjutan me-lampirkan ruang internal

single, yang disebut rongga ER atau ruang ER cisternal, yang sering menempati lebih

dari 10% dari volume total sel.

ER memiliki peran sentral baik dalam lipid dan biosintesis protein, dan juga

melayani penyaluran Ca2+ intraseluler yang digunakan dalam respons banyak sel sinyal.

Membran RE adalah tempat produksi dari semua protein transmembran dan lipid untuk

sebagian besar organel sel, termasuk ER sendiri, aparatus Golgi, lisosom, endosomes,

vesikel sekretorik, dan membran plasma. Membran ER juga membuat sebagian besar

lipid untuk mitokondria dan membran peroxisomal. Selain itu, hampir semua protein

yang akan disekresikan ke sel-eksterior tambahan yang diperuntukkan untuk lumen ER,

aparatus Golgi, atau lisosom yang awalnya dikirim ke lumen ER.

Istilah diktiosom, badan Golgi, kompleks golgi maupun aparatus Golgi,

sebenarnya semua menunjukkan organel yang sama.Organel ini dikaitkan dengan

fungsi ekskresi sel. Tidak perlu menggunakan mikroskop elektron untuk

mengamatinya, karena strukturnya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop

cahaya biasa. Karena memiliki fungsi yang berhubungan dengan ekskresi sel, maka

salah satu organel yang mengandung banyak diktiosom adalah ginjal. Meskipun

demikian, organel ini mempunyai struktur yang sama di hampir semua sel eukariotik,

dengan jumlah antara 10 hingga 20 buah setiap selnya. 

2

Untuk mengoptimalkan

fungsi sekresi sel, badan golgi

bekerja sama dengan retikulum

endoplasma. Retikulum endoplasma

membantu proses penampungan dan

penyaluran protein ke Golgi.Protein

tersebut selanjutnya direaksikan

dengan glioksilat sehingga

terbentuk  glikoprotein. Hasil reaksi

ini dibawa ke luar sel.

Kemampuan membawa hasil ke

luar sel inilah yang membuat badan Golgi mempunyai nama lain organel sekretori.

B. TUJUAN

Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk menjelaskan:

1. Sejarah penemuan Retikulum Endoplasma dan Aparatus Golgi

2. Bagian-bagian, struktur dan fungsi RE dan Aparatus Golgi

3. Mekanisme kerja RE dan Aparatus Golgi di sel.

4. Beberapa penyakit akibat disfungsi RE dan Aparatus Golgi

5.

Gambar 12-33 Bagian-bagian dari anggota sel

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. SEJARAH PENEMUAN RETIKULUM ENDOPLASMA DAN APARATUS GOLGI

1. Retikulum Endoplasma

Retikulum berasal dari bahasa latin yang berarti “jaringan”, sedangkan kata

endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma. RE sendiri adalah salah satu organel yang

terdapat di dalam sel, baik itu sel tumbuhan maupun sel hewan. Menurut sejarah, RE

ditemukan pada tahun 1887. Saat itu seorang ahli sel yang bernama Garnier menyelidiki

terjadinya perbedaan warna sitoplasma sel antara sel kelenjar dengan sejumlah bagian

lain dalam sitoplasma. Bagian yang berbeda warna itu seringkali diamati dan didapat

gambaran berupa struktur yang mirip seperti guratan. Bentuk inilah yang membuat

Garnier menduga, kalau organel ini ada hubungannya dengan fungsi sekresi pada sel. 

Karena itulah Garnier kemudian menyebut organel ini dengan Ergatoplasma.

Ergatoplasma di sel saraf disebut dengan Badan Nissl, yang selanjutnya juga disebut

dengan Retikulum Endoplasma.

Selanjutnya seorang ahli sel yang bernama Porter, pada tahun 1945 menemukan

jala-jala yang halus pada sitoplasma fibroblas ayam. Ketika dipotong melintang dan

diamati di bawah mirksokop, jala-jala ini tampak seperti saluran buntu, dengan bentuk

yang mirip gelembung memanjang. Penelitian ini diteruskan oleh Fry Wyssling dan

Muhlethaler di tahun 1965. Mereka mengamati di bawah mikroskop elektron dan

mengambil kesimpulan bahwa terusan-terusan tersebut saling berhubungan dan saling

berkaitan di seluruh sitoplasma. RE yang berukuran besar seperti badan Nissl dapat

diamati pada mikroskop cahaya biasa, namun RE dengan ukuran yang lebih kecil harus

diamati di bawah mikroskop elektron.

2. Aparatus Golgi

Sistem endomembran pertama kali ditemukan pada 1800-an ketika ilmuwan

Camillo Golgi melihat bahwa noda tertentu selektif hanya ditandai beberapa membran

selular internal. Golgi berpikir bahwa membran intraseluler saling berhubungan, namun

kemajuan dalam mikroskop dan studi biokimia dari berbagai membran pembungkus

4

organel menegaskan bahwa organel dalam sistem endomembran adalah kompartemen

terpisah dengan fungsi tertentu. Struktur ini melakukan pertukaran bahan membran

melalui tipe khusus transportasi. Para ilmuwan akhirnya menyimpulkan bahwa sistem

endomembran mencakup retikulum endoplasma (ER), Golgi aparatus, dan lisosom.

Vesikel juga memungkinkan pertukaran komponen membran dengan membran plasma

sel. Aparatus Golgi, atau Golgi kompleks, berfungsi sebagai sebuah pabrik di mana

protein yang diterima dari ER lebih lanjut diproses dan disortir untuk transportasi ke

tujuan akhirnya mereka: lisosom, membran plasma, atau sekresi. Selain itu, seperti

disebutkan sebelumnya, glikolipid dan sphingomyelin disintesis dalam Golgi. Dalam

sel tumbuhan, aparatus Golgi lanjut berfungsi sebagai tempat di mana polisakarida yang

kompleks dari dinding sel disintesis. Aparatus Golgi demikian terlibat dalam

pengolahan berbagai konstituen seluler yang melakukan perjalanan sepanjang jalur

sekresi.

B. BAGIAN-BAGIAN RETIKULUM ENDOPLASMA DAN APARATUS GOLGI

Sistem membran menyusun struktur RE secara keseluruhan. Di sekeliling RE

terdapat semacam sitoplasma yang disebut sitosol. Struktur Retikulum Endoplasma

sendiri tersusun atas kompartemen atau ruangan-ruangan kosong dengan lapisan

membran berukuran tebal 4 nanometer. Membran ini kemudian berkaitan dengan

membran nukleus atau inti sel.

Retikulum Endoplasma juga

mempunyai ribuan ribosom yang

merupakan tempat sintesis protein dalam

sel. Bagian RE yang mengandung

ribosom disebut Retikulum Endoplasma

Kasar atau Rough Endoplasmic

Reticulum. RE kasar berfungsi untuk

mengambil protein yang telah disintesis

oleh ribosom, dan kemudian membawa protein tersebut ke bagian-bagian sel lainnya.

Karena sebagian besar protein tidak diperlukan di dalam sel, namun lebih dibutuhkan

oleh organ lain. Dua contoh protein yang dihasilkan RE kasar adalah enzim dan

hormon.

5

Adapula bagian Retikulum Endoplasma yang tidak dikelilingi oleh ribosom.

Bagian ini disebut dengan Retikulum Endoplasma Halus atau Smooth Endoplasmic

Reticulum. Fungsi dari RE halus adalah membentuk lemak dan steroid. Sel-sel dengan

RE halus akan banyak dijumpai di organ seperti hati atau hepar.

RE memiliki struktur yang mirip kantung yang tersusun berlapis-lapis. Kantung-

kantung ini disebut dengan cisternae. Retikulum Endoplasma (RE) sebenarnya

merupakan labirin membran dalam sel. Begitu banyaknya membran yang ada di RE

sehingga jumlahnya lebih dari lima puluh persen total membran dalam sel-sel

eukariotik. Sejumlah ahli menyebut bahwa RE sebenarnya merupakan perluasan

membran sel yang kemudian membentuk labirin atau kantung yang saling berhubungan.

Kantung-kantung ini berfungsi membantu gerakan substansi sel dari satu bagian sel ke

bagian sel lain.

Dengan pengamatan di bawah mikroskop elektron, struktur Aparatus Golgi

lebih mirip kantung-kantung pipih yang tersusun bertumpuk dan dibatasi membran.

Masing-masing tumpukan biasanya tersusun atas 3 hingga 7 sakulus atau kantung. Tiap

tumpukan akan tampak cembung menghadap ke inti sel dan cekung menghadap bagian

luar sel.

Bagian dalam apparatus golgi tersusun atas sisterna dengan sejumlah lubang

atau disebut dengan fenestrasi. Untuk sakulus bagian atas mempunyai fenestra di bagian

tepi. Jika membran plasma umumnya terdiri dari dua lapis sel, apparatus golgi

mempunyai struktur membran trilaminar yang lebih tipis dari plasmalema. Di

permukaan apparatus golgi tampak sejumlah vesikel-vesikel kecil dengan ukuran

diameter 40 hingga 80 nm. Vesikel-vesikel itu berhubungan dengan sakulus, diduga

berfungsi sebagai media transportasi.

Bagian cis dari apparatus golgi menerima vesikel-vesikel yang berasal dari

Retikulum Endoplasma Kasar. Vesikel ini kemudian diserap ke ruangan-ruangan di

dalam Badan Golgi. Ruangan-ruangan tersebut akan bergerak dari sisi cis menuju ke

sisi trans. Setelah itu masing-masingruangan tersebut akan memecahkan diri dan

membentuk vesikel yang lain. Dengan proses ini vesikel siap untuk disalurkan ke

bagian-bagian sel yang lain atau dikeluarkan dari dalam sel.

6

C. STRUKTUR RETIKULUM ENDOPLAMA DAN APARATUS GOLGI

1. Retikulum Endoplasma

RE mempunyai struktur mirip kumpulan kantung dengan membran yang

memanjang seperti pipa, atau gelembung yang meluas dalam sitoplasma khususnya sel

eukariot. RE terbagi menjadi dua jenis yaitu retikulum endoplasma kasar dan retikulum

endoplasma halus. Meski berbeda, namun kedua jenis retikulum endoplasma ini

menyusun sistem membran yang melingkupi hampir seluruh ruangan dalam sel. Bagian

dalam membran pada RE disebut dengan ruang sisterna (cysternal space).Sedangkan

bagian luar luar membran di sekitar RE disebut ruang sitosolik (cytololic space).

Perbedaan penampakan atau morfologi antara retikulum endoplasma kasar dan

retikulum endoplasma halus terletak pada ada dan tidaknya ribosom di sekitar membran

yang berhadapan dengan ruang sitosolik. Perbedaan lainnya adalah RE kasar

merupakan organel dengan membran yang terusun dari suatu kantong pipih yang

disebut dengan sisterna. Sedangkan RE halus merupakan organel dengan membran

berbentuk tubular.

Walau berbeda, RE kasar dan

halus akan menyatu di tempat tertentu,

karena keduanya bekerja sama dalam

melakukan berbagai aktivitas sel.

Area ER halus dimana

transportasi vesikel membawa protein

yang baru disintesis dan tunas lipid pergi

untuk transportasi ke aparatus Golgi

disebut ER transisi.

RE kasar memiliki struktur khas

yaitu setiap lembarannya tersusun atas 2 membran sel yang kemudian menjadi satu

pada bagian tepi sel masing-masing. Membran ini dibatasi oleh kantong yang berbentuk

sakulus. Bentuk dan letak sakulus bervariasi, sesuai dengan jenis, struktur dan fungsi

sel.Misalnya RE kasar yang  yang berada di pankreas, sakulus menjadi tampak

sistematis, terarah, serta paralel antara satu kantung dengan kantung lainnya. Contoh

RE kasar yang lain tampak pada sel-sel glandula dari acini pankreas dan paratoide

Gambar 12.36C RE kasar dan halus tiga dimensi pada sel hati (Bruce, A. 2008)

7

terdapat pada maxilla. Hampir seluruh sakulus yang diamati di bawah mikroskop

menempati bagian basal sitoplasma. Semakin aktif sebuah sel, maka jumlah ribosom

dan sakulur akan kian banyak.

Gambar 12-36. (A) Sebuah mikrograf elektron dari ER kasar dalam sel eksokrin pankreas yang membuat dan mengeluarkan sejumlah besar enzim pencernaan setiap hari. Sitosol diisi dengan lembaran dikemas erat membran ER dipenuhi dengan ribosom. Di kiri atas adalah sebagian dari inti dan selubung inti, perhatikan bahwa membran inti luar, yang kontinu dengan ER, juga dipenuhi dengan ribosom. (B) Sebuah mikrograf elektron bagian tipis polyribosom melekat pada membran ER. Bidang bagian di beberapa tempat pemotongan melalui RE kira-kira sejajar dengan membran, memberikan gambaran dari pola rosettelike dari polyribosom.

RE halus terbetuk dari satu labirin dengan kanalikuli yang halus, saling

berhubungan, serta berinfiltrasi dalam semua sitoplasma. RE halus tidak memiliki

ribosom pada permukaan luar membrannya. Jalur yang dibuka dengan RE halus adalah

jalur nutrisi dan mineral yang berhubungan dengan mitokondria, tempat glikogen dan

juga peroksisom.Sedangkan RE kasar mempunyai sistem organisasi membran sakular

dan penuh dilingkupi dengan ribosom. RE halus merupakan jalinan tubuli-tubuli yang

saling berkaitan dan tanpa adanya ribosom.

8

Gambar 12-38 (A) Kemelimpahan RE halus di sel yang mensekresi hormon steroid -. Mikrograf elektron ini adalah pensekresian testosteron oleh sel Leydig di testis manusia. (B) Sebuah rekonstruksi tiga dimensi dari wilayah ER halus dan ER kasar dalam sel hati. ER kasar membentuk tumpukan berorientasi cisternae rata, masing-masing memiliki ruang lumenal lebar 20-30 nm. Membran ER halus ini terhubung ke cisternae dan membentuk jaringan tubulus halus 30-60 nm.

2. Aparatus Golgi

Karena strukturnya yang besar dan teratur, aparatus Golgi adalah salah satu

organel pertama yang dideskripsikan menggunakan mikroskop cahaya. Tersusun atas

kumpulan membran-kompartemen tertutup yang ditumpuk rata, disebut cisternae, yang

menyerupai tumpukan roti pita. Setiap tumpukan Golgi biasanya terdiri atas empat

sampai enam cistemae (Gambar 2.2A), meskipun beberapa flagellata uniseluler dapat

memiliki hingga 60 cisternae. Pada sel-sel hewan, antara cisternae terkait ditautkan

oleh koneksi tubular dari banyak tumpukan, sehingga membentuk sebuah kompleks

tunggal, yang biasanya terletak di dekat inti sel dan dekat dengan sentrosom. Lokalisasi

ini tergantung pada mikrotubulus. Pada percobaan jika mikrotubulus depolymerisasi,

aparatus Golgi mereorganisasi ke tumpukan cisternae yang ditemukan di seluruh

sitoplasma, berdekatan dengan situs keluar ER (Gambar 2.3).

Beberapa sel, termasuk sel-sel tumbuhan, memiliki ratusan tumpukan cisternae

Golgi yang tersebar di seluruh sitoplasma (Gambar 2.2B). Setiap tumpukan cisternae

Golgi memiliki dua permukaan yang berbeda: permukaan cis (atau permukaan masuk)

dan permukaan trans (atau permukaan keluar). Kedua permukaan cis dan trans yang

terkait erat dengan kompartemen khusus, masing-masing terdiri dari jaringan struktur

tubular dan cisternal: jaringan cis Golgi (CGN) dan jaringan trans Golgi (TGN). CGN

adalah col-pembacaan dari leburan cluster tubular vesikuler dari ER. Protein dan lipid

memasuki jaringan cis Golgi dan keluar melalui jaringan trans Golgi menuju

permukaan sel atau kompartemen lain. Kedua jaringan penting untuk menyortir protein:

protein memasuki CGN tersebut dapat bergerak maju dalam aparatus Golgi atau

dikembalikan ke ER. Demikian pula, protein keluar dari TGN seterusnya bergerak dan

diurutkan sesuai dengan tujuan mereka berikutnya: lisosom, vesikel sekretorik, atau

permukaan sel. Mereka juga dapat dikembalikan ke kompartemen sebelumnya.

9

Gambar 2.2 Aparatus Golgi. (A) rekonstruksi tiga dimensi dari mikrograf elektron aparatus Golgi dalam sel sekretorik hewan tumpukan dari permukaan cis Golgi adalah paling dekat ke ER. (B) Sebuah Irisan tipis dari mikrograf elektron menekankan zona transisi antara ER dan aparat GoIgi dalam sel hewan. (C) Sebuah mikrograf elektron dari aparat Golgi dalam sel tumbuhan (alga hijau Chlornydomonas) terlihat pada penampang. Dalam sel tumbuhan, aparatus Golgi umumnya lebih jelas dan lebih jelas terpisah dari membran intraseluler selain dalam sel hewan. (A, digambar ulang dari A. Rambourg dan Y. Clermont, Eur J. your Biol 51:189 200, 1990 Dengan izin dari Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, B. milik Brij J. Gupta, C. milik George Palade.)

Gambar 2.3 Lokalisasi aparatus Golgi pada hewan dan sel tumbuhan. (A) Aparatus Golgi dalam kultur fibroblast diwarnai dengan antibodi fluorescent yang mengenali protein Golgi (merah). Aparatus Golgi terpolarisasi, menghadap ke arah di mana sel berada sebelum fiksasi. (3) aparatus Golgi dalam sel tanaman yang mengekspresikan fusi protein yang terdiri dari enzim Golgi resident bergabung dengan protein fluorescent hijau. Titik oranye terang (warna palsu) adalah tumpukan Golgi. (A courtesy, John Henley dan Mark McNiven, B, milik Chris Hawes.)

Peristiwa pengolahan yang berbeda dan pemilahan muncul untuk mengambil

tempat dan memerintahkan sekuen di wilayah yang berbeda dari aparatus Golgi,

sehingga aparatus Golgi dianggap terdiri dari kompartemen diskrit ganda. Meskipun

jumlah kompartemen tersebut belum terbentuk, aparatus Golgi paling sering dipandang

terdiri dari empat daerah fungsional yang berbeda: 1) jaringan cisGolgi; 2) tumpukan

Golgi (yang dibagi lagi menjadi sub medial kompartemen dan trans kompartemen); 3)

jaringan transGolgi (Gambar 2.4 ). Protein dari ER diangkut ke kompartemen antara

ER-Golgi dan kemudian dimasukkan ke aparatus Golgi pada jaringan cis Golgi. Untuk

kemudian maju ke kompartemen medial dan trans dari tumpukan Golgi, di mana

sebagian besar kegiatan metabolisme aparatus Golgi berlangsung. Protein dimodifikasi,

lipid, dan polisakarida kemudian pindah ke jaringan trans Golgi, yang bertindak sebagai

penyortiran dan pusat distribusi, mengarahkan lalu lintas molekuler untuk lisosom,

membran plasma, atau eksterior sel.

10

Gambar 2.4. Aparatus Golgi paling sering dipandang terdiri dari empat daerah fungsional yang berbeda: 1) jaringan cisGolgi; 2) tumpukan Golgi (yang dibagi lagi menjadi sub medial kompartemen dan trans kompartemen); 3) jaringan trans Golgi.

D. FUNGSI RETIKULUM ENDOPLASMA DAN APARATUS GOLGI

Fungsi RE

RE memiliki peran sentral dalam lipid dan biosintesis protein. Membrannya

adalah tempat produksi semua protein transmembran dan lipid untuk sebagian besar

organel sel, termasuk RE sendiri, aparatus Golgi, lisosom, endosomes, vesikel

sekretorik, dan membran plasma. Membran RE membuat kontribusi besar untuk

membran mitokondria dan peroxisomal dengan memproduksi sebagian besar lipid

mereka. Selain itu, hampir semua protein yang akan disekresikan ke sel eksterior-plus

mereka yang ditakdirkan untuk lumen RE, aparatus Golgi, atau lisosom -pada awalnya

dikirim ke lumen ER.

Retikulum endoplasma kasar memiliki beberapa peran penting yaitu sebagai

berikut.

1. Glikosilasi protein

Fungsi utamanya adalah produksi dan pengolahan protein tertentu di lokasi

ribosom yang kemudian diekspor. Ribosom melakukan pekerjaan mereka dan

menghasilkan protein, yang kemudian dikirim ke retikulum endoplasma kasar, untuk

11

diproses lanjut. Penambahan kovalen gula ke protein merupakan salah satu fungsi

biosintesis utama dari RE. Protein di glikosilasi pada residu asparagin spesifik

(glikosilasi N-linked) dalam RE sementara translasi mereka masih dalam proses. Fungsi

retikulum melibatkan pembentukan dua jenis protein. Salah satunya adalah jenis yang

membentengi dan akan tertanam ke dalam membran retikulum. Jenis lain yang larut air,

yang, setelah penciptaan pada situs ribosom, melewati membran dan ke dalam lumen.

2. Folding Protein

Protein yang masuk diproses lebih lanjut dalam. Sama seperti kotak kardus dua

dimensi dilipat untuk membuat kotak, protein dilipat ke dalam bentuk tiga dimensi yang

tepat dan karbohidrat dapat ditambahkan. Banyak senyawa yang terhubung ke rantai

protein dirakit di lumen, sesuai dengan kebutuhan. Setelah lipat selesai, mereka siap

untuk pengiriman. Melipat dimungkinkan oleh kehadiran protein chaperon

(pendamping) dalam lumen. Molekul seperti hemoglobin diproduksi dalam retikulum

endoplasma kasar.

3. Transportasi protein

Fungsi lain RER adalah untuk mengangkut protein siap ke situs di mana mereka

diperlukan. Mereka juga dapat dikirimkan ke badan Golgi untuk diproses lebih lanjut,

melalui vesikel.

4. Pemeriksaan Kualitas Protein

Setelah perakitan, setiap protein dibuat dalam lumen RE dikenakan penilaian

kualitas menyeluruh. Protein diperiksa untuk penataan dan struktur yang benar dan jika

tidak sesuai dengan persyaratan yang tepat, maka ditolak, disimpan dalam lumen dan

dikirim kembali untuk didaur ulang. Banyak kondisi medis seperti Emfisema dan jenis

Cystic Fibrosis disebabkan karena penolakan terhadap protein krusial dengan sistem

memeriksa kualitas RE. Sehingga retikulum endoplasma kasar adalah bagian yang

sangat penting dari metabolisme sel, memainkan peran utama dalam fungsi setiap

jaringan sel yang berbeda.

Retikulum endoplasma halus akan banyak ditemui dalam sel berbagai organ

seperti sel otot pada rangka, tubulus pada ginjal dan juga kelenjar steroid. Protein

retikulum endoplasma halus mempunyai bermacam fungsi, seperti:

1. Proses sintesis hormon steroid, khususnya di kelenjar gonad maupun korteks ginjal

2. Proses pemurnian kembali atau detoksifikasi pada hati yang banyak mengandung

komponen organik seperti barbiturat serta etanol.

12

3. Proses pelepasan glukosa dari glukosa 6 fosfat pada hepar, maupun pelepasan gugus

gula yang lain.

4. Tempat penyimpanan glikogen dalam bentuk granula di membran luar RE halus,

yang berkaitan fungsi hepar.

Fungsi lain yang krusial dari RE pada banyak sel eukariotik adalah

mengasingkan Ca2+ dari sitosol. Perakitan Ca2+ pada sitosol dari ER dan selanjutnya

reuptake terjadi banyak rensopon cepat pada sinyal ekstraseluler. pompa transpor Ca2+

dari sitosol ke dalam lumen RE. konsentrasi tinggi pada ikatan Ca2+ protein pada ER

menfasilitasi penyimpanan Ca2+. beberapa jenis sel , dan mungkin banyak pada

lainnya, daerah spesifik dari ER dikhususkan pada penyimpanan Ca2+. di sel otot

jumlahnya melimpah, memodifikasi RE halus disebut sarkoplasmik retikulum.

pembuatan dan reuptake (penyerapan kembali) dari Ca2+ melalui sarkoplasmik

retikulum menggerakkan kontraksi miofibril dan relaksasi, berturut-turut selama

rentetan dari kontraksi otot .

Fungsi Aparatus golgi

Aparatus golgi merupakan organel

utama untuk sintesis karbohidrat, serta sortasi

(pemilihan), dan stasiun pengiriman produk

dari ER. Sel membuat banyak polisakarida di

dalam aparatus golgi, termasuk pektin dan

hemiselulosa dinding sel tumbuhan dan

sebagian besar glikosaminoglikan matriks

ekstraseluler pada hewan. Aparatus Golgi

juga ditemukan pada jalur keluar ER,

sebagian besar karbohidrat membuatnya

melekat sebagai rantai samping oligosakarida

dengan banyak protein dan lipid pada

ER. Potongan kecil (subset) dari

kelompok-kelompok oligosakarida

berfungsi sebagai tag/pengenal untuk mengarahkan proteins spesifik ke vesikel yang

kemudian mengangkut mereka ke lisosom. Setelah protein dan lipid memperoleh

oligosakarida yang tepat dalam aparatus Golgi, maka akan dikirimkan melalui

Gambar 2.1. Panah Biru menunjukkan jalur balik dari beberapa komponen sel dari aparatus golgi kembali ke ER. Panah merah menunjukkan jalur sekretori biosintetis dari ER ke aparatus golgi

13

transportasi vesikel ke bagian yang membutuhkan. Skema hubungan antara aparatus

golgi dan ER ditunjukkan Gambar 2.1.

E. MEKANISME KERJA RETIKULUM ENDOPLASMA DALAM SEL

1. Fungsi Dalam Proses Translasi dan Pascatranslasi Protein

Sel mamalia memulai mengimpor sebagian besar protein ke RE sebelum sintesis

lengkap dari rantai polipeptida yaitu, impor adalah proses kerja/co-translasi (Gambar

12-35A). Sebaliknya, impor protein ke mitokondria, kloroplas, inti, dan peroksisom

adalah proses pasca-translasi (Gambar 12-35B). Dalam co-translasi transportasi,

ribosom yang mensintesis protein adalah terpasang langsung ke membran ER,

memungkinkan salah satu ujung protein yang akan translokasi/berpindah tempat ke RE

sedangkan sisanya dari rantai polipeptida sedang dirakit.

2. Sequences Sinyal adalah Pertama Yang Ditemukan Di Protein Yang Diimpor Ke RE Kasar.

RE menangkap protein diseleksi dari sitosol ketika mereka sedang disintesis.

Protein ini terdiri dari dua jenis: protein transmembran, yang hanya sebagian

translokasi/pindah melintasi membran RE dan menjadi tertanam di dalamnya, dan

protein larut dalam air, yang sepenuhnya ditranslokasikan melintasi membran RE dan

dilepaskan ke dalam lumen RE. Beberapa protein transmembran berfungsi di RE, tetapi

banyak yang diperuntukkan untuk berada di membran plasma atau membran organel

lain. Protein -larut air diperuntukkan baik untuk sekresi atau untuk tinggal di lumen

organel. Semua protein ini, tanpa memperhatikan nasib mereka selanjutnya, diarahkan

ke membran RE oleh sekuen/ urutan sinyal RE, yang memulai translokasi mereka

dengan mekanisme umum. Sekuen sinyal (sekuen sinyal dan strategi pemilahan

Ga Fig.12-35. Co-translasi dan pascatranslasi protein translokasi (A) Ribosom berikatan dengan mem-bran RE selama Co-translasi translokasi (B) Perbedaannya, ribosom menyele-saikan sintesis protein dan melepaskan-nya pada pascatranslasi translokasi.

14

protein) pertama kali ditemukan pada awal tahun 1970 dalam sekresi protein yang

ditranslokasikan melintasi membran RE sebagai langkah pertama menuju pelepsan

akhir mereka dari sel. Dalam percobaan kunci, penyandian mRNA sekresi protein ini

diterjemahkan oleh ribosom secara in vitro. Ketika mikrosom dihilangkan dari sistem

sel-bebas, protein yang disintesis adalah sedikit lebih besar dari protein disekresikan

normal, panjang ekstra menjadi peptida yang memimpin N-terminal. Dengan

keberadaan mikrosom berasal dari RE kasar, bagaimanapun, protein dari ukuran yang

benar dihasikan. Menurut hipotesis sinyal, pemimpin adalah sekuen sinyal yang

mengarahkan protein disekresikan ke membran RE dan kemudian memutus melalui

sinyal peptidase di membran RE sebelum rantai polipeptida telah selesai (Gambar 12-

38).

3. Sinyal Pengenalan Partikel (SRP) Mengarahkan Sequences Signal RE Ke Reseptor Khusus Dalam Membran Re Kasar

Sekuen sinyal RE diarahkan ke membran RE oleh sekurang-kurangnya dua

komponen: partikel sinyal pengenalan (SRP), yang berputar/bersiklus antara membran

RE dan sitosol dan mengikat sekuen sinyal, dan sebuah reseptor SRP dalam membran

RE. SRP adalah partikel yang kompleks, yang terdiri dari enam rantai polipeptida yang

berbeda terikat dengan molekul RNA tunggal kecil (Gambar 12-39). SRP dan reseptor

Gambar 12.38 hipotesis sinyal

15

yang ditemukan di semua sel, menunjukkan bahwa mekanisme protein-target muncul di

awal evolusi dan telah dilestarikan.

Gambar 12-39 Sinyal pengenalan partikel.: (A). Mamalia SRP, (B). Ikatan SRP yang mengikat Ribosom

SRP adalah struktur rodlike yang membungkus di sekitar subunit ribosom besar, dengan

salah satu ujung mengikat urutan sinyal ER yang muncul sebagai bagian dari rantai

polipeptida yang baru dibuat dari ribosom, pada blok ujung lainnya faktor elongasi

mengikat situs yang menghubungkan antara subunit ribosom besar dan kecil (Gambar

12-39). Blok Ini menghentikan sintesis protein segera setelah sinyal peptida muncul

dari ribosom. Saat jeda sementara mungkin memberikan cukup waktu ribosom untuk

berikatan ke membran ER sebelum menyelesaikan rantai polipeptida, sehingga

memastikan bahwa protein tersebut tidak dilepaskan ke sitosol. Perangkat keamanan Ini

mungkin sangat penting untuk disekresikan dan hidrolisis lisosomal yang bisa

mendatangkan kerusakan di sitosol. Jeda tersebut juga memastikan bahwa sebagian

besar dari protein yang bisa melipat ke dalam struktur kompak tidak dibuat sebelum

mencapai Translocator dalam membran ER. Dengan demikian, berbeda dengan

pemasukan pasca-translasi pada protein ke mitokondria dan kloroplas, protein

pendamping tidak diperlukan untuk menjaga protein yangg dibentangkan.

Setelah terbentuk, kompleks SRP-ribosom mengikat reseptor SRP, yang

merupakan protein kompleks membran integral tertanam dalam membran ER kasar.

Interaksi ini membawa kompleks SRP-ribosom ke protein Translocator. SRP dan

reseptor SRP kemudian dilepaskan, dan Translocator mentransfer pertumbuhan rantai

polipeptida melintasi membran (Gambar 12-40).

16

Gambar 12-40 sekuen sinyal RE dan SRP memerintahkan ribosom ke membran RE.

Proses transfer co-translasi Ini menghasilkan dua spasial pemisah populasi

ribosom di sitosol. Membran mengikat ribosom, melekat pada sisi sitosol dari membran

ER, yang terlibat dalam sintesis protein yang sedang secara bersamaan ditranslokasi ke

RE. Ribosom bebas, tidak terikat pada membran apapun, mensintesis semua protein lain

yang disandikan oleh genom nuklir. membran terikat dan Ribosom bebas secara

struktural dan fungsional identik. Mereka hanya berbeda dalam protein yang mereka

buat pada waktu tertentu.

17

Gambar 12-41 Free dan membran-terikat ribosom. (A) Sebuah kolam umum ribosom mensintesis protein yang tinggal di sitosol dan mereka yang diangkut ke RE.

4. Translokasi Melewati Membran ER Tidak Selalu Memerlukan Pemanjangan Rantai Polipeptida Yang Berkelanjutan

Beberapa protein disintesis sepenuhnya, bagaimanapun, dimasukkan ke RE,

menunjukkan translokasi yang tidak selalu memerlukan penerjemahan yang

berkelanjutan. Untuk berfungsi pada pasca-translasi translokasi, Translocator

membutuhkan protein aksesori yang memberi makan rantai polipeptida ke dalam pori-

pori dan perjalanan translokasi (Gambar 12-44). Pada bakteri, suatu mesin penggerak

(motor) translokasi protein, SecA ATPase, menempel ke sisi sitosol dari Translocator, di

mana ia mengalami perubahan konformasi siklik didorong oleh hidrolisis ATP. Setiap

kali ATP dihidrolisis, sebagian dari sisipan protein SecA masuk ke pori Translocator,

mendorong segmen pendek dari protein Passenger dengannya. Sebagai hasil dari

mekanisme ratchet (roda bergerigi searah), protein SecA secara progresif mendorong

rantai polipeptida dari protein diangkut melintasi membran.

Gambar 12-44 Tiga cara di mana translokasi protein dapat didorong melalui struktural translocators yang mirip.

Sel eukariotik menggunakan perangkat yang berbeda dari protein aksesori yang

mengasosiasikan dengan kompleks Sec61. Protein ini menjangkau membran ER dan

menggunakan domain kecil di sisi lumenal dari membran ER untuk menyetorkan

protein pendamping seperti Hsp70 (disebut BIP, untuk mengikat protein) ke rantai

polipeptida yang muncul dari pori-pori dalam lumen ER. Siklus BIP mengikat dan

18

melepaskan translokasi gerakan searah, seperti yang dijelaskan sebelumnya untuk

mitokondria protein Hsp70 yang menarik protein melintasi membran mitokondria.

Protein yang diangkut ke RE melalui mekanisme pasca-translasi adalah pertama

kali dirilis ke sitosol, di mana mereka mengikat protein pendamping untuk mencegah

unfolding, seperti yang dibahas sebelumnya untuk protein diperuntukkan untuk

mitokondria dan kloroplas.

5. Dalam Single-Pass Protein Transmembran, Sebuah Sekuen Sinyal Intern ER Tunggal Tetap Di Dalam Lipid Bilayer Sebagai Membran Cakupan α Helix

Rangkaian sinyal dalam rantai polipeptida yang sedang tumbuh diperkirakan

memicu pembukaan pori-pori di translocator protein: setelah urutan sinyal dilepaskan

dari SRP dan rantai pertumbuhan telah mencapai panjang yang cukup, rangkaian sinyal

mengikat ke situs tertentu di dalam pori itu sendiri, sehingga membuka pori-pori.

Sebuah urutan sinyal ER kemudian dikenal dua kali: pertama oleh SRP dalam sitosol

dan kemudian oleh pengikatan daerah pada pori dari translator protein, di mana ia

berfungsi sebagai sinyal start-transfer (atau start-transfer peptida) yang membuka

pori-pori (diilustrasikan pada sebuah protein terlarut ER pada Gambar 12-45).

Pengenalan ganda mungkin membantu untuk memastikan bahwa hanya protein yang

tepat memasuki lumen RE.

Gambar 12-45 Sebuah model yang menjelaskan bagaimana protein larut ditranslokasikan melewati

membran RE.

Ketika rantai polipeptida yang baru lahir tumbuh cukup panjang, sinyal ER

peptidase memotong urutan sinyal dan melepaskan mereka dari pori-pori ke dalam

membran, di mana mereka dengan cepat terdegradasi menjadi asam amino oleh

19

protease lainnya dalam membran ER. Untuk melepaskan urutan sinyal ke membran,

Translocator telah membuka secara lateral (kesamping). Translocator kemudian

berpagar (gated) dalam dua arah: dapat membuka untuk membentuk pori-pori melewati

membran untuk melepaskan bagian hidrofilik dari protein melintasi lapisan ganda lipid,

dan dapat membuka lateral dalam membran untuk membiarkan bagian hidrofobik dari

partisi protein ke dalam lipid bilayer .

Dalam kasus yang paling sederhana, urutan sinyal N-terminal memulai

translokasi, hanya sebagai protein terlarut, tapi segmen hidrofobik tambahan dalam

rantai polipeptida menghentikan proses transfer sebelum rantai polipeptida seluruh

ditranslokasikan. Sinyal stop transfer ini menyatukan protein dalam membran setelah

sekuens sinyal ER (sinyal start-transfer) telah dibebaskan dari Translocator dan telah

dipotong (Gambar 12-46). Mekanisme gating lateralis mentransfer urutan stop-transfer

ke bilayer, dan tetap ada sebagai segmen α heliks tunggal rentangan membran , dengan

ujung N-protein pada sisi lumenal membran dan C-terminal pada sisi sitosol.

Gambar 12-46 Bagaimana single-pass protein transmembran dengan urutan sinyal ER dibelah diintegrasikan ke dalam membran ER.

Dalam dua kasus lain, rangkaian sinyal adalah internal, bukan di ujung N-

terminal dari protein. Seperti N-terminal rangkaian sinyal ER, SRP juga mengikat ke

urutan sinyal internal. SRP membawa ribosom membuat protein ke membran ER dan

berfungsi sebagai sinyal start-transfer yang memulai translokasi protein. Setelah

dibebaskan dari Translocator tersebut, urutan start- transfer internal tetap dalam lapisan

lipid ganda sebagai alfa heliks bentangan membran tunggal.

Gambar 12-51. Glikosilasi protein dalam RE kasar. setelah ada rantai polipeptida yang memasuki lumen RE, terjadi glikosilasi dengan target asam amino asparagin

20

6. Kebanyakan Protein Disintesis Dalam RE Kasar dan Di Glikosilasi Oleh Penambahan Dari Ikatan N dari Oligosakarida Umum

Penambahan kovalen gula ke protein merupakan salah satu fungsi biosintesis

utama dari RE. Sebagian besar protein larut dan ikatan membrannya yang dibuat dalam

ER termasuk yang diperuntukkan untuk transportasi ke aparatus Golgi, lisosom,

membran plasma, atau ruang ekstraseluler adalah glikoprotein.

Kemajuan penting dalam memahami proses glikosilasi protein telah ditemukan

bahwa pembentukan awal prekursor oligosakarida (terdiri dari N-asetilglukosamin,

mannose, dan glukosa dan berisi total 14 gula) ditransfer dengan “en bloc” ke protein di

RE. Karena oligosakarida ini ditransfer ke rantai sebelah kelompok NH2 dari asam

amino asparagin pada protein, dikatakan menjadi N-linked (ikatan N) atau ikatan

asparagin (Gambar 12-50). Transfer dikatalisis oleh kompleks enzim ikatan membran-,

sebuah oligosaccharyl transferase, yang memiliki situs aktif terpapar di sisi lumenal di

membran RE, ini

menjelaskan mengapa protein sitosol tidak

glikosilasi dengan cara ini. Sebuah molekul

Gambar 12–50 Asparagine-linked (Ikatan N) pendahulu oligosaccharide yang ditambahkan pada kebanyakan pro- tein di membran RE kasar

21

khusus yang disebut lipid dolichol memegang prekursor oligosakarida dalam membran

RE. Dia mentransfer rantai oligosakarida kepada asparagin target dalam langkah

enzimatik tunggal segera setelah asam amino telah mencapai lumen RE selama

translokasi protein (Gambar 12-51). Satu salinan dari oligosaccharyl transferase

dihubungkan dengan tiap Translocator protein, yang mengijinkannya untuk memindai

dan glycosylate rantai polipeptida yang masuk secara efisien.

Gambar 12-52. Sintesis dari ikatan lipid prekursor dari oligosakaridae pada membran RE kasar

Ikatan N dalam oligosakarida yang jauh oligosakarida yang paling umum,

ditemukan pada 90% dari semua glikoprotein. jarang sekali, oligosakarida ini

dihubungkan dengan kelompok hidroksil pada rantai samping dari suatu serin, treonin,

atau asam amino hidroksilin. Ikatan O pada oligosakarida terbentuk dalam aparatus

Golgi.

7. Oligosakarida Digunakan Sebagai Kata Kunci Sebagai Penanda Protein Yang Melipat (Protein Folding)

22

Salah satu pengamatan yang sangat membingungkan adalah bahwa beberapa

protein membutuhkan ikatan N glikosilasi untuk melipat dengan tepat di ER, namun

lokasi yang tepat dari oligosakarida menempel permukaan protein tampaknya tidak

menjadi masalah. Sebuah petunjuk untuk peran glikosilasi dalam pelipatan protein

berasal dari studi dua pendamping protein ER, yang disebut calnexin dan calreticulin

karena mereka membutuhkan Ca2 + untuk kegiatan mereka. chaperone/pendamping Ini

adalah ikatan karbohidrat protein, atau lektin, yaitu yang mengikat oligosakarida dengan

lipatan protein tidak lengkap dan mempertahankan mereka di RE. Seperti chaperones

lain, mereka mencegah protein tidak sempurna melipat agar tidak menjadi ireversibel

agregat (gabungan yang tidak dapat dirubah). Baik calnexin dan calreticulin juga

mendorong hubungan antara protein tidak sempurna dilipat dengan chaperone RE yang

lain, yang mengikat sistein yang belum terbentuk ikatan disulfida.

Gambar 12-53. Peranan N-linked (ikatan N) glikolisasi dalam proses folding protein di RE.

Calnexin dan calreticulin mengenali N-linked oligosakarida yang mengandung

glukosa terminal tunggal, dan kemudian mengikat protein setelah dua dari tiga glucoses

pada prekursor oligosakarida yang telah dihapus oleh glukosidase RE. Ketika glukosa

ketiga telah dihapus, protein dipisahkan dari caperon dan dapat meninggalkan RE.

Enzim lain RE, sebuah transferase glucosyl yang terus menambahkan glukosa

kepada oligosakarida yang telah kehilangan glukosa terakhir mereka. Dengan demikian,

sebuah protein yang dibentangkan mengalami siklus terus menerus pada pemotongan

23

glukosa (oleh glukosidase) dan penambahan glukosa (oleh transferase glycosyl),

mempertahankan ketertarikan untuk calnexin dan calreticulin sampai telah mencapai

keadaan sepenuhnya melipat (Gambar 12-53).

8. Protein Yang Tidak Dilipat Akan Ekspor Dari RE Dan Terdegradasi Di

Sitosol

Meskipun semua bantuan dari chaperones, banyak molekul protein (lebih dari

80% untuk beberapa protein) translokasi ke RE gagal untuk melipat dengan tepat atau

tempat oligomer. Protein tersebut diekspor dari belakang RE ke sitosol, di mana mereka

terdegradasi. Misalnya, seperti translokasi dalam mitokondria atau kloroplas, protein

chaperone mungkin diperlukan untuk menjaga rantai polipeptida dalam keadaan tidak

dilipat sebelum dan selama transportasi. Demikian pula, sumber energi yang dibutuhkan

untuk memberikan pengarahan untuk transportasi dan untuk menarik protein ke dalam

sitosol. Akhirnya, sebuah Translocator, mungkin terdiri dari beberapa komponen yang

sama yang digunakan untuk meneruskan transportasi ke RE (seperti Sec61), diduga

diperlukan.

Gambar 12-54. Proses ekspor dan degradasi dari protein gagal melipat di RE.

Memilih protein dari ER untuk degradasi adalah proses yang unik. Protein yang

gagal melipat atau subunit protein dirakit harus terdegradasi. Membantu dalam

membuat perbedaan ini berasal dari ikatan N oligosakarida, yang berfungsi sebagai

timer yang mengukur berapa lama protein telah menghabiskan di RE. Pemotongan

Lambat dari mannose tertentu pada pohon inti-oligosakarida oleh suatu enzim

24

(mannosidase) di ER diperkirakan membuat struktur baru oligosakarida bahwa

peralatan retrotranslocation dikenal. Protein yang melipat dan keluar dari ER lebih

cepat daripada aksi dari mannosidase karena itu akan lolos degradasi.

Setelah protein gagal melipat akan diretrotranslokasikan ke sitosol, N-glycanase

menghilangkan rantai oligosakarida yang en bloc. Polipeptida deglycosylasi dengan

cepat diubiquitylasi oleh ikatan ER enzim konjugasi ubiquitin- dan kemudian

dimasukkan ke dalam proteasomes di mana dia didegradasi (Gambar 12-54).

9. Kegagalan Protein Melipat Di RE Mengaktifkan Suatu Respon

Akumulasi protein yang gagal melipat di sitosol, misalnya, memicu respon heat-

shock (syok panas) , yang merangsang transkripsi gen penyandi chaperone sitosolik

yang membantu untuk melipat kembali protein. Demikian pula, sebuah akumulasi

protein yang gagal melipat di ER memicu respon protein yang gagal melipat, yang

mencakup peningkatan transkripsi gen penyandi chaperone ER, protein yang terlibat

dalam retrotranslocation dan degradasi protein dalam sitosol, dan banyak protein lain

yang membantu untuk meningkatkan kapasitas protein folding dari ER.

Bagaimana sinyal protein yang gagal melipat dalam ER bisa ke sampai ke inti?

Ada tiga jalur paralel yang menjalankan respon protein yang gagal melipat (Gambar 12-

55A). Jalur pertama, yang awalnya ditemukan dalam sel ragi, sangat luar biasa. Protein

yang gagal melipat di ER mengaktifkan kinase transmembran protein di ER, sehingga

terjadi oligomerisasi dan memfosforilasi sendiri dengan katalis kinase. Oligomerisasi

dan autofosforilasi mengaktifkan sebuah domain endoribonuclease di bagian sitosol

dari molekul yang sama, yang memotong sebuah molekul RNA spesifik sitosol pada

dua posisi, memotong intron. Ekson kemudian bergabung oleh ligase RNA kemudian

menjadi mRNA, yang diterjemahkan untuk menghasilkan gen aktif yang meregulasi

protein. Protein ini mengaktifkan transkripsi gen pengkode protein memediasi respon

protein unfoding /tidak melipat(Gambar 12-55b).

Protein yang gagal melipat juga mengaktifkan kinase transmembran kedua di

ER, yang menghambat faktor inisiasi terjemahan oleh fosforilasi dan dengan demikian

mengurangi produksi protein baru di seluruh sel.

25

Gambar 12-55 Respon terhadap protein yang tidak melipat. (A) Melalui tiga jalur paralel sinyal intraseluler, akumulasi protein yang gagal melipat di lumen ER mengirim sinyal ke inti untuk mengaktifkan transkripsi gen yang menyandi protein yang membantu sel untuk mengatasi kelimpahan protein yang gagal melipat di RE. (B) Mengatur splicing/penyambungan mRNA adalah tombol kunci peraturan dalam Pathway 1 dari respon protein tidak dilipat.

26

Salah satu konsekuensi dari pengurangan dalam terjemahan protein adalah untuk

mengurangi fluks dari protein ke RE, sehingga membatasi beban protein yang perlu

dilipat di sana. Beberapa protein, bagaimanapun, adalah istimewa diterjemahkan ketika

faktor inisiasi translasi langka (lihat hal. 490), dan salah satunya adalah gen pengatur

protein yang membantu mengaktifkan transkripsi gen pengkode protein aktif dalam

respon protein yang tidak dilipat.

Akhirnya, pada tahap ketiga , gen pengatur protein ini awalnya disintesis

sebagai protein membran ER terpadu. Karena secara kovalen ditambatkan ke membran,

tidak dapat mengaktifkan transkripsi gen dalam inti. Ketika protein yang gagal melipat

menumpuk di ER, protein transmembran diangkut ke aparatus Golgi, di mana ia

bertemu protease yang memotong domain sitosol, yang sekarang dapat bermigrasi ke

nukleus dan membantu mengaktifkan transkripsi gen pengkode protein yang terlibat

dalam respon pada masalah protein yang tidak melipat.

10. RE Merakit Sebagian Besar Lipid Bilayers

Membran RE mensintesis hampir semua kelas utama lipid, termasuk fosfolipid

dan kolesterol, diperlukan untuk produksi membran sel baru. Fosfolipid utama dibuat

oleh fosfatidilkolin (juga disebut lesitin), yang dapat dibentuk dalam tiga langkah dari

kolin, dua asam lemak, dan gliserol fosfat (Gambar 12-57). Karena asam lemak yang

tidak larut dalam air, mereka digiring dari situs mereka untuk mensintesis ke RE

melalui ikatan asam lemak protein dalam sitosol. Setelah tiba di membran ER dan

aktivasi dengan CoA, transferases asil berurutan menambahkan dua asam lemak untuk

fosfat gliserol untuk menghasilkan asam phosphatidic. Asam phosphatidic cukup larut

air untuk tetap dalam lipid bilayer, dan tidak dapat diekstraksi dari bilayer oleh ikatan

protein asam lemak. Oleh karena itu ini adalah langkah pertama yang memperbesar

lapisan ganda lipid RE.

Karena sintesis fosfolipid berlangsung pada paruh sitosol dari lapisan ganda

lipid ER, perlu ada mekanisme yang mentransfer beberapa molekul fosfolipid yang baru

dibentuk untuk selebaran lumenal dari bilayer. Dalam lipid bilayers sintetik, lipid tidak

"flip-flop" dengan cara ini. Di RE, bagaimanapun, fosfolipid menyeimbangkan

persimpangan membran. Gerakan antar-bilayer cepat dimediasi oleh Translocator

fosfolipid buruk disebut scramblase, yang menyeimbangkan fosfolipid antara dua

selebaran dari lapisan ganda lipid "flip flop-." (Gambar 12-58) . Dengan demikian,

berbagai jenis fosfolipid yang dianggap merata antara dua selebaran dari membran RE.

27

Membran plasma dan membran aparatus Golgi, lisosom, dan endosomes semua

merupakan bagian dari sistem membran yang berkomunikasi dengan RE melalui

vesikel transportasi, yang mentransfer baik protein dan lipid. Mitokondria dan plastida,

tidak termasuk sistem ini, karena itu mereka membutuhkan mekanisme yang berbeda

untuk mengimpor protein dan lipid untuk pertumbuhan. Kita telah melihat bahwa

mereka mengimpor sebagian besar protein mereka dari sitosol.

Gambar 12–58 Peranan phospholipid translocators pada synthesis lipid bilayer. (A) karena new lipid molecules di masukkan hanya ke cytosolic setengah dari molecules bilayer and lipid berputar secara spontan dari sebuah monolayer ke lainnya, sebuah ikatan membran phospholipid translocator (disebut scramblase) dibutuhkan untuk transfer molecules lipid dari setengah cytosolic menuju separuh lumenal sehingga membrane tumbuh sebagai bilayer. Scramblase tidak specific sebagai keterangan ujung grup phospholipid and kemudian perbedaan berimbang antara phospholipids dengan dua monolayers. (B) Bahan energi melalui hydrolysis ATP, sebuah ujung specific grup flippase pada membrane plasma mengaktifkan perputaran phosphatidylserine and phosphatidyl-ethanolamine diarahkan dari extracellular ke selebaran cytosolic, membuat characteristically asymmetric lipid bilayer dari membrane plasma pada cells animal .

F. BERBAGAI GANGGUAN ATAU PENYAKIT AKIBAT DISFUNGSI RE

Protein yang tidak melipat (unfolding) dan kondisi lain seperti hipoksia dan

hipoglikemia, dan paparan racun mempengaruhi homeostasis endoplasma retikulum

(RE) menyebabkan RE stres. Sel bereaksi terhadap stres RE dengan aktivasi respon

protein yang tidak melipat (UPR), yang menginduksi perubahan besar dalam

28

metabolisme sel, termasuk pelemahan umum translasi, peningkatan regulasi transkripsi

dari gen molekul pendamping, dan aktivasi RE-terkait degradasi. Namun, hasil stress

berkepanjangan atau RE akut menghasilkan kematian sel. Kemajuan terbaru

menunjukkan bahwa stress ER dan UPR memainkan peran kunci dalam respon

kekebalan tubuh, diabetes, pertumbuhan tumor dalam kondisi hipoksia, dan dalam

beberapa penyakit neurodegenerative.

1. Respon stres RE dan protein unfolding terhadap respon imun

Selain memiliki peran dalam menghilangkan stres RE, UPR juga digunakan

untuk sintesis sejumlah besar protein dalam RE oleh beberapa sel sekretori. Sebagai

contoh, antibodi-mensekresi sel plasma memanfaatkan komponen UPR untuk

diferensiasi selular dan upregulation sintesis protein. Dalam experiments transplantasi

sel vivo menunjukkan bahwa ketika Ire1 sel-sel hematopoietik dapat tumbuh menjadi

sel normal, pro-B mereka gagal untuk berkembang lebih lanjut ke dalam sel pre- B,

yang menunjukkan bahwa Ire1 diperlukan untuk diferensiasi sel B progenitor tetapi

tidak penting untuk hematopoiesis awal. Selain itu, over ekspresi dari pnyambungan

membentuk Xbp1 (Xbp1s) tidak mengembalikan diferensiasi sel pro-B, memberi kesan

bahwa IRE1 lain diatur protein yang diperlukan untuk diferensiasi sel-sel.

Tahap akhir dari diferensiasi sel plasma juga membutuhkan jalur IRE1. Plasma

sel dengan mutasi dominant negative baik dalam kinase atau endoribonuclease tersebut

domain dari IRE1, daerah terbukti diperlukan untuk splicing XBP1, gagal untuk

mengeluarkan antibodi secara efisien. Meskipun ekspresi Xbp1s tidak cukup untuk

diferensiasi sel pro-B, ekspresi ektopik dari Xbp1s mengembalikan sepenuhnya fungsi

antibodi penghasil plasma sel ini. Selain itu, ekspresi dominan- negatif eIF2a tidak

mengganggu diferensiasi sel plasma atau produksi antibodi, menyarankan keterlibatan

selektif cabang IRE1 dari UPR dalam diferensiasi sel B. Bahkan, untuk menghambat

degradasi protein dan kematian sel sekaligus memaksimalkan translasi dan folding

protein, jalur PERK direpresi dalam plasma sel melalui p58IPK, regulator negatif dari

aktivitas kinase PERK yang tidak langsung diregulasi oleh XBP1

2. Respon Stress ER dan protein yang tidak melipat terhadap diabetes

Diabetes adalah penyakit metabolik umum disebabkan oleh gagal pankreas

dikaitkan dengan otoimun (tipe I) atau resistensi insulin pada jaringan perifer (tipe II).

DM tipe I bisa terjadi akibat insulin mutan gagal melipat yang menyebabkan stres RE

kronis pada sel b-pankreas, seperti pada tikus Akita. Deregulasi dari penekanan

29

translasi menyebabkan kelebihan protein juga menyebabkan mengetik diabetes I,

seperti yang ditunjukkan oleh tikus dan manusia membawa mutasi di cabang PERK dari

UPR.

Kelebihan aktivasi dari cabang PERK dari sinyal UPR juga dapat menyebabkan

stres RE dalam sel b-pankreas dan mengakibatkan diabetes. Derepression pelemahan

translasi diperlukan oleh pemulihan stres RE dan dimediasi oleh p58IPK, kinase PERK

inhibitor. Baru-baru ini, tikus KO p58IPK juga telah ditemukan menunjukkan gejala

diabetes tipe I (Tabel 2), termasuk kadar glukosa darah tinggi dan kadar insulin

menurun seiring dengan apoptosis pankreatik yang sel b islet.

3. RE stres dan respon protein unfolding pada kanker

Stres RE dan UPR telah diamati pada tumor, tapi bagaimana aktivasi UPR

kontribusi untuk kelangsungan hidup sel kanker tidak jelas. Baru-baru ini, telah

dilaporkan bahwa UPR diaktifkan oleh hipoksia, suatu kondisi sering ditemukan di inti

tumor padat. Secara In vitro, hipoksia telah terbukti menaikkan meregulasi splicing

Xbp1 dan transkripsi pada banyak yang terkait protein UPR, termasuk BIP dan GRP94

(keluarga protein ER HSP90). sel yang kekurangan XBP1 menunjukkan kepekaan

terhadap hipoksia yang berkorelasi terbalik dengan jumlah XBP1 ekspresi, dan

menghasilkan tumor yang lebih kecil ketika ditanamkan ke tikus SCID.

G. MEKANISME KERJA DARI APARATUS GOLGI PADA SEL

1. Proses pembentukan rantai oligosakarida

Satu spesies N-linked oligosakarida terpasang en bloc untuk banyak protein di

ER dan kemudian dipangkas ketika protein masih di ER. Oligosakarida Intermediet

yang dihasilkan oleh reaksi pemangkasan berfungsi untuk membantu protein melipat

dan untuk membantu transportasi protein yang gagal melipat ke sitosol untuk degradasi.

Dengan demikian, mereka memainkan peran penting dalam mengontrol kualitas protein

keluar dari ER. Setelah fungsi ER telah dipenuhi, sel bebas untuk mendesain ulang

oligosakarida untuk fungsi baru. Hal ini terjadi dalam aparatus Golgi, yang

menghasilkan struktur oligosakarida heterogen terlihat pada protein matang. Setibanya

di CGN, protein melewati cis Golgi jaringan, sebelum memasuki pertama dari

pemrosesan kompartemen Golgi (cis Golgi cisternae). Mereka kemudian pindah ke

kompartemen berikutnya (cisternae medial) dan akhirnya ke cisternae trans, di mana

30

glikosilasi selesai. Lumen cisternae trans dianggap berhubungan dengan TGN, tempat

di mana protein dipisahkan ke dalam paket transportasi yang berbeda dan dikirim ke

tujuan akhir mereka. Langkah-langkah pengolahan oligosakarida terjadi dalam urutan

terorganisir dalam tumpukan Golgi, dengan masing-masing cisterna mengandung

kelimpahan karakteristik enzim pengolahan. Protein yang dimodifikasi berturut-turut

dalam tahap ketika mereka bergerak dari cisterna ke cisterna di tumpukan Golgi,

sehingga tumpukan membentuk unit pengolahan banyak tahap/fase.

Kompartementalisasi ini mungkin tampak tidak perlu, karena masing-masing enzim

pengolahan oligosakarida dapat menerima glikoprotein sebagai substrat hanya setelah

diproses dengan benar oleh enzim sebelumnya. Meskipun demikian, jelas bahwa proses

terjadi dalam tata ruang serta urutan biokimia: enzim katalisator langkah-langkah

pengolahan awal terkonsentrasi pada cisternae di permukaan cis tumpukan Golgi,

sedangkan langkah-langkah pengolahan berikutnya enzim katalisator terkonsentrasi di

cisternae pada permukaan trans. Ketika lumen ER penuh protein resident lumenal

terlarut dan enzim, semua protein resident dalam aparatus Golgi terikat membran.

Reaksi enzimatik dalam aparatus Golgi tampaknya dilakukan sepenuhnya pada

permukaan membran. Semua Golgi glycosidases dan transferases glycosyl adalah

protein transmembran single-pass, yang banyak diatur dalam kompleks multi-enzim.

Dengan demikian, kedua organel dalam jalur biosintesis-sekresi, ER dan aparatus

Golgi, diatur dalam cara yang berbeda.

Gambar 2.5

Pengolahan oligosakarida dalam kompartemen Golgi. Lokalisasi setiap proses ditunjukkan ditentukan oleh kombinasi teknik, termasuk subtractionasi biokimia dari membran aparatus GoIgi dan mikroskop elektron setelah pewarnaan dengan antibodi spesifik untuk beberapa enzim pengolahan. Enzim Pengolahan tidak terbatas pada cisterna tertentu, melainkan, distribusi mereka dinilai melintasi tumpukan-seperti yang enzim awal yang berperan terdapat pada sebagian besar cisternae cis GoIgi dan enzim yang bertindak sesudahnya ditemukan sebagian besar di cisternae trans Golgi.

31

2. Proses Glikosilasi Protein berlangsung dalam aparatus Golgi

Gambar 2.6 Pengolahan oligosakarida terikat N dalam Golgi. Oligosakarida terikat N dari glikoprotein diangkut dari ER untuk lebih lanjut dimodifikasi oleh reaksi yang berurutan di aparatus Golgi

Pengolahan Protein dalam Golgi melibatkan modifikasi dan sintesis dari bagian

karbohidrat dari glikoprotein. Salah satu aspek utama dari proses ini adalah modifikasi

dari N-linked oligosakarida yang ditambahkan ke protein di ER. Protein yang diubah

dalam ER dengan penambahan oligosakarida yang terdiri dari 14 residu gula. Residu

Tiga glukosa dan satu mannose kemudian dihapus sementara polipeptida masih di ER.

Setelah transportasi ke aparatus Golgi, N-linked oligosakarida dari glikoprotein tunduk

pada modifikasi lebih lanjut yang luas.

N-linked oligosakarida diproses dalam aparatus Golgi dalam memerintahkan

urutan reaksi (Gambar 9.24). Modifikasi pertama protein adalah penghapusan tiga

residu mannose tambahan. Hal ini diikuti dengan penambahan berurutan dari N-

asetilglukosamin, penghapusan dua mannoses, dan penambahan fucose dan dua lagi N-

acetylglucosamines. Akhirnya, tiga galaktosa dan tiga residu asam sialat ditambahkan.

Glikoprotein yang berbeda dimodifikasi untuk luasan yang berbeda selama perjalanan

mereka melalui Golgi, tergantung pada kedua struktur protein dan jumlah enzim

32

pengolahan yang hadir dalam kompleks Golgi dari berbagai jenis sel. Akibatnya,

protein dapat muncul dari Golgi dengan berbagai N-linked oligosakarida berbeda.

Pengolahan oligosakarida terikat N pada protein lisosomal berbeda dengan

protein yang disekresikan membran plasma. Awal tidak melakukan penghapusan tiga

residu mannose, protein ditujukan untuk dimasukkan ke dalam lisosom yang

dimodifikasi oleh fosforilasi mannose. Pada langkah pertama dari reaksi ini, N-

asetilglukosamin fosfat yang ditambahkan ke residu mannose tertentu, mungkin saat

protein masih dalam jaringan cis Golgi (Gambar 2.7). Hal ini diikuti dengan

penghapusan kelompok N-asetilglukosamin, meninggalkan mannose-6-fosfat residu

pada N-linked oligosakarida. Karena modifikasi ini, residu ini tidak dihapus selama

proses lebih lanjut. Sebaliknya, residu ini mannose terfosforilasi secara khusus diakui

oleh reseptor mannose-6-fosfat di jaringan trans Golgi, yang mengarahkan

pengangkutan protein untuk lisosom.

Gambar 2.7 Penargetan protein lisosomal oleh fosforilasi residu mannose

Fosforilasi residu mannose merupakan langkah penting dalam memilah protein

lisosomal ke tujuan intraseluler mereka yang benar. Kekhasan dari proses ini berada

dalam enzim yang mengkatalisis langkah pertama dalam urutan reaksi-penambahan

selektif N-asetilglukosamin fosfat untuk protein lisosomal. Enzim ini mengenali

penentu struktural yang hadir pada protein lisosomal tetapi tidak pada protein ditujukan

untuk membran plasma atau sekresi. Penentu pengenalan ini bukanlah urutan sederhana

asam amino, melainkan terbentuk dalam protein terlipat oleh penjajaran urutan asam

amino dari berbagai daerah dari rantai polipeptida. Berbeda dengan urutan sinyal bahwa

33

protein translokasi langsung ke ER, penentu pengenalan yang mengarah ke fosforilasi

mannose, dan pada akhirnya menargetkan protein untuk lisosom, tergantung pada

konformasi tiga dimensi dari protein dilipat. Determinan tersebut patch called signal,

berbeda dengan sinyal menargetkan linear.

Protein juga dapat dimodifikasi dengan penambahan karbohidrat untuk rantai

samping serin akseptor dan residu treonin dalam urutan tertentu dari asam amino (O-

linked glikosilasi) (lihat Gambar 2.8). Modifikasi ini berlangsung di aparatus Golgi

dengan penambahan berurutan residu gula tunggal. Serin atau treonin biasanya

dihubungkan langsung ke N-asetilgalaktosamin, maka gula yang lain dapat

ditambahkan. Dalam beberapa kasus, gula ini lebih lanjut dimodifikasi dengan

penambahan kelompok sulfat.

Gambar 2.8. Modifikasi dengan penambahan karbohidrat

Glikosilasi terikat N berperan dalam mempromosikan protein terlipat dalam dua

cara. Pertama, berperan langsung dalam membuat lipatan intermediet lebih mudah larut,

sehingga mencegah agregasi protein. Kedua, modifikasi berurutan dari N-linked

oligosakarida membentuk "glyco-kode" yang menandai perkembangan protein folding

dan memediasi pengikatan protein untuk pendamping. Misalnya: Lektin, dalam

mengarahkan transportasi ER-ke-Golgi. Lektin juga berpartisipasi dalam memilah

protein dalam jaringan trans Golgi. Dengan cara ini, misalnya, kehadiran oligosakarida

cenderung membuat glikoprotein lebih tahan terhadap pencernaan oleh enzim

proteolitik. Ini mungkin bahwa oligosakarida pada sel-permukaan protein awalnya

34

disediakan sel leluhur dengan lapisan pelindung. Dibandingkan dengan dinding sel

bakteri kaku, mantel lendir memiliki keuntungan untuk meninggalkan sel dengan

kebebasan mengubah bentuk dan bergerak. Rantai gula sejak menjadi dimodifikasi

untuk melayani keperluan lain juga. Lapisan lendir dari paru-paru dan usus sel,

misalnya, melindungi terhadap banyak patogen. Pengakuan rantai gula oleh lektin

dalam ruang ekstraseluler adalah penting dalam banyak proses perkembangan dan

dalam sel-sel pegenalan: selectins, misalnya, lektin yang berfungsi dalam adhesi sel sel

selama migrasi limfosit. Kehadiran oligosakarida dapat mengubah sifat antigen protein,

membuat glikosilasi merupakan faktor penting dalam produksi protein untuk tujuan

farmasi.

Glikosilasi juga dapat memiliki peran regulasi yang penting. Signaling melalui

Notch reseptor permukaan sel-sinyal, misalnya, menentukan nasib sel dalam

pembangunan. Notch adalah protein transmembran yang 0-glikosilasi dengan

penambahan fucose tunggal untuk beberapa serines, threonines, dan hydroxylysines.

Beberapa jenis sel mengungkapkan transferase glycosyl tambahan yang menambahkan-

N-asetil glukosamin untuk masing-masing fucoses di aparatus GoIgi. Selain mengubah

spesifisitas reseptor Notch untuk sel-permukaan protein sinyal yang mengaktifkan

reseptor.

3. Metabolisme Lipid dan Polisakarida dalam aparatus Golgi

Selain kegiatan dalam pengolahan dan pemilahan glikoprotein, fungsi aparatus

Golgi khususnya dalam metabolisme lemak, dalam sintesis glikolipid dan

sphingomyelin. Seperti telah dibahas sebelumnya, fosfolipid gliserol, kolesterol, dan

ceramide disintesis di ER. Sphingomyelin dan glikolipid kemudian disintesis dari

ceramide dalam aparatus Golgi (Gambar 2.9). Sphingomyelin (satu fosfolipid

nonglycerol hanya dalam membran sel) disintesis oleh transfer gugus

phosphorylcholine dari fosfatidilkolin ke ceramide. Atau, penambahan karbohidrat

untuk ceramide dapat menghasilkan berbagai glikolipid yang berbeda.

35

Gambar 2.9 Synthesis dari sphingomyelin dan glikolipid. Ceramide, yang disintesis di UGD, diubah baik untuk sphingomyelin (fosfolipid) atau glikolipid dalam aparatus Golgi. Dalam reaksi pertama, kelompok phosphorylcholine ditransfer dari fosfatidilkolin ke ceramide. Atau, berbagai glikolipid yang berbeda dapat disintesis dengan penambahan satu atau lebih residu gula (misalnya, glukosa).

Sphingomyelin disintesis pada permukaan lumenal dari Golgi, tetapi glukosa

ditambahkan ke ceramide di sisi sitosol ternyata kemudian Glucosylceramide membalik

dan karbohidrat tambahan ditambahkan di sisi lumenal membran. Baik sphingomyelin

maupun glikolipid kemudian dapat mentranslokasi melintasi membran Golgi, sehingga

hanya ditemukan pada paruh lumenal dari bilayer Golgi. Setelah transportasi vesikuler,

diterjemahkan ke setengah luar membran plasma, dengan gugus kepala polar mereka

terkena pada permukaan sel. Oligosakarida dari glikolipid merupakan penanda

permukaan penting dalam sel-sel pengenal. Dalam sel tumbuhan, aparatus Golgi

memiliki tugas tambahan sebagai tempat sintesis polisakarida yang kompleks dari

dinding sel.

Dinding sel tanaman terdiri dari tiga jenis utama dari polisakarida. Konstituen

dominan Selulosa adalah polimer linear sederhana residu glukosa. Hal ini disintesis

pada permukaan sel oleh enzim dalam membran plasma. Polisakarida dinding sel lain

(hemiselulosa dan pektin) adalah kompleks molekul rantai bercabang yang disintesis

dalam aparatus Golgi dan kemudian diangkut dalam vesikel ke permukaan sel. Sintesis

dari polisakarida dinding sel adalah fungsi selular utama, dan sebanyak 80% dari

aktivitas metabolisme dari aparatus Golgi dalam sel tanaman dapat dikhususkan untuk

sintesis polisakarida.

36

4. Sortasi dan Ekspor Protein dari Aparatus Golgi

Protein, serta lipid dan polisakarida, yang diangkut dari aparatus Golgi ke tujuan

akhir mereka melalui jalur sekresi. Ini melibatkan penyortiran protein menjadi berbagai

jenis vesikel transportasi, tunas dari jaringan trans Golgi memberikan isinya ke lokasi

selular yang sesuai (Gambar 2.10). Beberapa protein yang dibawa dari Golgi ke

membran plasma oleh jalur sekresi konstitutif, yang menyumbang penggabungan

protein baru dan lipid ke dalam membran plasma, serta untuk sekresi terus menerus

protein dari sel. Protein lain diangkut ke permukaan sel dengan jalur yang berbeda dari

sekresi diatur atau secara khusus ditargetkan untuk tujuan intraseluler lainnya, seperti

lisosom dalam sel hewan atau vakuola dalam ragi.

Gambar2.10Transport dari aparatus Golgi. Protein yang diurutkan dalam jaringan trans Golgi diangkut dalam vesikel ke tujuan akhir mereka. Dengan tidak adanya sinyal menargetkan khusus, protein dibawa ke membran plasma oleh sekresi konstitutif. Atau, protein dapat dialihkan dari jalur sekresi konstitutif dan ditargetkan untuk tujuan lain, seperti lisosom atau sekresi diatur dari sel.

5. Transport Melalui Badan Golgi Dapat Terjadi oleh Transport vesikular atau Pematangan Cisternal

Bahan-bahan bergerak melalui berbagai kompartemen dari kompleks Golgi yang

telah lama dibentuk, namun, dua pandangan bertentangan tentang cara ini telah

mendominasi selama bertahun-tahun. Sampai pertengahan 1980-an, secara umum

diterima bahwa Golgi cisternae adalah struktur sementara. Hal ini menunjukkan bahwa

Golgi cisternae terbentuk di daerah cis dari tumpukan, oleh fusi dari pengangkut

membran membran dari ER dan ERGIC dan bahwa setiap cisterna secara fisik pindah

dari cis sampai trans yang merupakan akhir tumpukan, perubahan dalam komposisi

37

mengalami perkembangan. Hal ini dikenal sebagai model pematangan cisternal karena,

menurut model, masing-masing cisterna "matang" ke dalamcisterna selanjutnya di

sepanjang tumpukan.

Dari pertengahan 1980-an sampai pertengahan 1990-an, model pematangan dari

pergerakan Golgi sebagian besar ditinggalkan dan diganti dengan model lain, yaitu

yang berpendapat bahwa cisternae dari tumpukan Golgi tetap di tempat sebagai

kompartemen stabil. Dalam model yang terakhir ini, yang dikenal sebagai model

transportasi vesikuler, muatannya (seperti, sekretorik, lisosomal, dan protein membran)

bergerak melalui tumpukan Golgi, dari CGN ke TGN, dalam vesikel yang tunasnya dari

satu kompartemen membran dan bergabung dengan kompartemen tetangga sepanjang

tumpukan. Model transportasi vesikuler diilustrasikan dalam Gambar 2.11, dan

penerimaan ini sebagian besar didasarkan pada pengamatan berikut:

1. Setiap cisternae Golgi dari berbagai tumpukan memiliki jumlah enzim yang berbeda

(Gambar 2.11A). Bagaimana bisa berbagai cisternae memiliki sifat yang berbeda

jika setiap cisterna mengalami peningkatan pada jalan ke yang berikutnya, seperti

disarankan oleh model pematangan cisternal.

2. Sejumlah besar vesikel dapat dilihat pada mikrograf elektron dari awal sampai

pinggiran Golgi cisternae. Pada tahun 1983, James Rothman dan rekan-rekannya di

Stanford University menunjukkan, dengan menggunakan sel bebas dari membran

Golgi bahwa transportasi vesikel telah bisa melewati satu cisterna Golgi dan

bergabung dengan Golgi cisterna in vitro. Percobaan ini terbentuk dari hipotesis

dasar yang menunjukkan bahwa dalam sel, muatan-membentangkan ujung vesikula

dari cis cisternae dan menyatu dengan cisternae yang terletak di posisi yang lebih

trans dalam tumpukan.

38

Gambar 11. Model transport dalam aparatus golgi (A) Vesikular Transport (B)Cisternal Maturation Model

Meskipun kedua model fungsi Golgi terus memiliki pendukung mereka,

konsensus pendapat telah bergeser kembali ke model pematangan cisternal. Beberapa

alasan utama untuk pergeseran ini dapat dicatat:

1. Model pematangan cisternal memperlihatkan kedinamisan yang tinggi dari

kompleks Golgi di mana unsur utama dari organel ini, cisternae, terus-menerus

terbentuk di permukaan cis dan tersebar ke permukaan trans. Menurut pandangan

ini, keberadaan kompleks Golgi sendiri sangat tergantung pada terus-menerus

masuknya operator transportasi dari ER dan ERGIC. Seperti yang diperkirakan oleh

pematangan cisternal. Model, ketika pembentukan operator transportasi dari ER

dihambat oleh perlakuan sel yang dipengaruhi obat-obatan spesifik atau penggunaan

suhu-sensitif mutan, kompleks Golgi menghilang.ketika obat tersebut dihilangkan

atau sel mutan dikembalikan ke temperatur permisif, kompleks Golgi dengan cepat

berkumpul sebagai ER dan transportasi Golgi diperbarui.

2. Beberapa bahan yang diproduksi dalam reticulum endoplasma dan berjalan melalui

kompleks Golgi terbukti tetap dalam cisternae Golgi dan tidak pernah terlihat Golgi

terkait vesikel transportasi. Misalnya, studi tentang fibroblast menunjukkan bahwa

kompleks besar molekul prokolagen (prekursor dari ekstraseluler kolagen) pindah

dari cisternae cis ke trans cisternae tanpa pernah meninggalkan lumen cisternal.

3. Diasumsikan sampai pertengahan 1990-an bahwa vesikel transport selalu bergerak

ke arah "depan" (anterograde), yaitu, dari daerah asal cis ke daerah trans. Tapi

sebagian besar bukti telah menunjukkan bahwa vesikula dapat bergerak ke arah

"mundur" retrograde), yaitu dari trans donor membran ke membran akseptor cis.

39

4. Studi pertumbuhan sel ragi mengandung fluorescently berlabel Golgi protein telah

menunjukkan secara langsung bahwa komposisi dari cisterna Golgi individu dapat

berubah waktu dari satu yang berisi (cis) protein Golgi menjadi salah satu yang

berisi (trans) protein Golgi. Hasil dari penelitian ini ditampilkan pembukaan

mikrograf pada Bab 18 dan mereka tidak kompatibel dengan model vesikel

transport. Apakah iya atau tidak, hasil pada ragi ini dapat diekstrapolasikan ke

mamalia Golgi kompleks, yang lebih kompleks, struktur yang bertumpukan, masih

harus dijelaskan.

H. KERUSAKAN APARATUS GOLGI DAN AKIBATNYA

Apa yang terjadi ketika ada kerusakan fungsi aparatus Golgi? Cacat dalam

berbagai aspek fungsi Golgi dapat mengakibatkan gangguan glikosilasi kongenital,

beberapa bentuk distrofi otot, dan dapat menyebabkan diabetes, kanker, dan cystic

fibrosis (Ungar 2009).

1. Kanker

Salah satu fungsi badan golgi sebagai tempat sekresi asam amino untuk

membentuk hormon. Salah satu hormon yang berperan dalam perkembangan sel

kanker adalah hormon estrogen. Hormon estrogen ini berfungsi dalam merangsang

pertumbuhan sel tidak terkecuali juga untuk sel kanker. Sehingga dapat berpotensi

meningkatkan perkembangan sel kanker tersebut. Salah satu hormon yang dapat

menghambat perkembangan sel adalah hormon progestron yang dapat melindungi

perkembangan sel yang berlebihan. Hal ini akan menjadi salah satu masalah

apabila badan golgi mensekresi terlalu banyak hormon estrogen serta terlalu sedikit

mensekresikan hormon progestron. Sehingga terjadinya gangguan keseimbangan

pada hormone tersebut. Akibatnya hormon estrogen akan terus merangsang

perkembangan sel kanker tanpa dihalangi oleh hormon progestron.

2. Dwarfism

Hormon pertumbuhan barupa polipeptida dengan bm 22.000. Secara fisioligis,

sekresinya diatur oleh hipothalamus. Hipothalamus menghasilkan faktor

pengelepas hormon pertumbuhan (GHRF – growth hormone releasing factor) dan

juga menghasilkan somatostatin (GHIH – growth hormone inhibitory hormone)

yang menghambat sekresi hormon pertumbuhan. Defisiensi hormon pertumbuhan

dapat disebabkan oleh defek hipofisis (tidak adanya hormon pertumbuhan) atau

40

sekunder dari disfungsi hipotalamus (tidak adanya GHRH). Hiposekresi hormon

pertumbuhan pada anak-anak menimbulkan cebol (dwarfism). Hiposekresi hormon

pertumbuhan disebabkan oleh menurunnya sintesis protein oleh sel, sehingga

pertumbuhan tulang terhambat. Menurunnya sintesis protein oleh sel dapat

disebabkan oleh gangguan pada badan golgi dalam mengemas hasil produksi

ribosom.

3. Cystic fibrosis

Cystic fibrosis atau CF, adalah penyakit kelenjar sekretori warisan , termasuk

kelenjar yang memproduksi berlebihan lendir dan keringat. CF kebanyakan

mempengaruhi paru-paru, pankreas, hati, usus, sinus, dan organ-organ seks.

Lendir merupakan zat yang dibuat oleh lapisan dari beberapa jaringan tubuh.

Biasanya, lendir adalah zat, licin berair. Itu membuat lapisan-lapisan dari organ-

organ tertentu lembab dan mencegah mereka dari pengeringan atau mendapatkan

terinfeksi. Hal ini tentu saja akan mempengaruhi kerja badan golgi pada sel-sel

organ tersebut.

Misalnya pada organ paru-paru,dimana lendir menumpuk di paru-paru dan saluran

udara yang membawa udara masuk dan keluar dari paru-paru. Penumpukan lendir

memudahkan bakteri untuk tumbuh. Badan golgi sendiri akan terhalangi fungsinya

oleh lendir tersebut. Sehingga memungkinkan terjadinya infeksi paru-paru serius.

4. Tay-Sachs

Lisosom; organ pencernaan sel. Tersusun dari membran yang mengandung enzim-

enzim hidrolitik kuat. Enzim-enzim tersebut berasal dari kompleks golgi. Lisosom

baru terbentuk dari kumpulan khusus enzim hidrolitik yang baru disintesis dan

tertangkap di dalam vesikel berselubung yang kemudian melepaskan diri dari

kompleks golgi. Suatu bahaya inheren bahkan pada sel sehat dan utuh adalah

pecahnya membran lisosom tanpa sengaja dan menimbun di dalam lisosom.

Faktornya bisa disebabkan oleh enzim-enzim hidrolitik yang bekerja optimal pada

suasana asam, sehingga bagian dalam lisosom lebih asam dari bagian luarnya.

Salah satu penyakit ini adalah penyakit Tay-Sachs, ditandai oleh adanya

penimbunan abnormal senyawa golongan gangliosida, yaitu molekul kompleks

yang ditemukan di sel-sel saraf.

41

DAFTAR PUSTAKA

Alberts, B. et al. 2008. Molecular Biology Of The Cell Ed. 5th. USA: Garland Science.

Anonim. 2013. Rough Endoplasmic Reticulum Function. (Online), Buzzle, (http://www.buzzle.com/articles/rough-endoplasmic-reticulum-function.html), Diakses 11 mei 2013.

Anonim. 2013. Endoplasmic Reticulum, Golgi Apparatus, and Lysosomes. (Online) (http://www.nature.com), Diakses tanggal 9 Maret 2013.

Anonim. 2013. Kajian Sistem Endomembran, Retikulum Endoplasma, Vesikula, Badan Golgi Dan Lisosom. (Online), Makalah. 2012. (www.scribb.com). Diakses tanggal 9 Maret 2013.

Anonim. 2013. Struktur dan Fungsi Retikulum Endoplasma (RE). (Online), (http://www.bimbie.com/struktur-retikulum-endoplasma.htm), diakses 9 maret 2013.

Anonim. 2013. The Golgi Aparatus . (Online) (http://micro.magnet.fsu.edu). Diakses

tanggal 9 Maret 2013.

Alim, T. 2013. Retikulum Endoplasma (RE).(Online), ( www.biologi-sel.com/2013/.../ retikulum - endoplasma -re.htm ), diakses 9 Maret 2013.

Cooper, G.M. 2000. The Cell: A Molecular Approach, 2nd Ed. (Online), NCBI Bookshelf. diakses 11 Mei 2013.

Zhao, L. dan Ackerman, S. L. 2006. Endoplasmic Reticulum Stress In Health And Disease. (Online), Jurnal Current Opinion in Cell Biology 2006, 18:444–452, (http://www8.umoncton.ca/umcm-gauthier_didier/bc6423/4SRE/Zhao06%20-%20ER%20stress.pdf), diakses 9 Maret 2013.