Lisosom Dan Peroksisom [PDF]

Citation preview

Lisosom (Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Biologi Sel dan Molekuler)



Disusun oleh : Mariya Ulfa Sukmah Martha PROGRAM SI FARMASI NON REGULER FAKULTAS ILMU KESEHATAN UNIVERSITAS KADIRI KEDIRI 2019 PENGANTAR



ii



Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, inayah, taufik, dan ilham-NYA sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Makalah ini disusun dalam rangka untuk memenuhi tugas Biologi Sel dan Molekuler. Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik. Makalah ini kami akui masih banyak banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki sangat kurang. Oleh karena itu diharapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.



Kediri, September 2019



Penyusun



DAFTAR ISI



iii



KATA PENGANTAR .............................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 A. Latar Belakang ................................................................................................ 1 B. Rumusan Masalah .......................................................................................... 1 C. Tujuan ............................................................................................................ 1 BAB II PEMBAHASAN .......................................................................................... 2 A. Lisosom .......................................................................................................... 2 1. Pengertian Lisosom ................................................................................. 2 2. Struktur Lisosom ..................................................................................... 3 3. Fungsi dan Hasil Metabolisme Lisosom ................................................. 7 BAB III PENUTUP ................................................................................................. 19 A. Simpulan ...................................................................................................... 19 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 20



iv



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pengetahuan kita terhadap struktur, komposisi, fungsi lisosom, dan badan mikro dapat dikatakan baru dibandingkan dengan pengetahuan kita terhadap organel sel lainnya. Meskipun variasi dari badan kecil (small bodies) yang dijumpai di sel hewan dan tumbuhan telah lama disebut “badan mikro” atau “sitosom” untuk beberapa tahun, keberagaman komposisi dan pergerakan mereka tidak dikenali sampai tahun 1950an. Penemuan lisosom dan badan mikro selama tahun 1950an disebabkan oleh perkembangan mikroskop elektron. Penggunaan dari prosedur yang lebih halus untuk penyebaran sel-sel dan jaringan, dan perkembangan dari metode pemisahan yang telah lebih baik, pemecahan, dan pembentukan subselular yang dilepaskan dari sel-sel yang telah rusak secara kimiawi. Pada masa kini, lisosom dikenal sebagai kategori organel tersendiri, sedangkan peroksisom dan glioksisom termasuk kedalam badan mikro. B. Rumusan Masalah 1. Bagaimana pengertian, struktur lisosom dan enzim lisosom? 2. Bagaimana fungsi lisosom? C. Tujuan 1. Mengetahui tentang pengertian, struktur, dan enzim lisosom. 2. Mengetahui tentang mengetahui fungsi lisosom.



2



BAB II PEMBAHASAN A. Lisosom 1.



Pengertian Lisosom Lisosom adalah kantong bermembran yang berisi enzim-enzim hidrolitik yang digunakan oleh sel hewan untuk mencerna makromolekul. Enzim lisosom bekerja paling baik dalam kondisi asam yang ditemukan dalam lisosom. Jika lisosom pecah atau bocor, enzim yang dilepaskan tidak sangat aktif sebab sitosol memiliki pH netral. Akan tetapi kebocoran yang berlebihan dari banyak lisosom dapat menghancurkan sel melalui autodigesti. (Campbell,2004:115-116) Lisosom adalah suatu organel sel yang berbentuk kantong terikat pada membran dan berisi dengan enzim hidrolitik. Dapat juga berfungsi untuk mengontrol pencernaan intraseluler dengan berbagai kondisi. Christian de Duve pada tahun 1950 menemukan Lisosom pertama kali ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel tersebut memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti glikosidase, fosfolipase, protease, nuklease, lipase, fosfatase, sulfatase. Dalam keadaan pH 5 Semua enzim tersebut dapat aktif . Fungsi utama dari lisosom adalah endositosis, fagositosis, serta autofagi



2



Adapun pada tumbuhan organel, ini sering dikenal sebagai vakuola, yang berfungsi selain untuk mencerna, juga mempunyai fungsi untuk dapat menyimpan senyawa organik yang dihasilkan oleh tanaman. Lisosom hanya ditemukan pada sel hewan saja. Lisosom mempunyai struktur yang berbentuk agak bulat biasanya dibatasi oleh membran tunggal serta memiliki ukuran diameter sekitar 1,5 mikron. Lisosom memiliki peran dalam melakukan fungsi imunitas. Lisosom memiliki beberapa enzim hidrolitik yang dapat memecah polisakarida, lipid, fosfolipid, serta protein. Lisosom mempunyai peran yang sangat penting dalam pencernaan intrasel, contohnya pada protozoa dan sel darah putih. Lisosom berperan penting dalam matinya sel-sel. Lisosom juga banyak terdapat pada sel-sel Enzim hidrolitik dan membran lisosom dibuat oleh RE kasar dan kemudian ditransfer ke apparatus golgi untuk diproses lebih lanjut. Setidaknya, beberapa lisosom mungkin timbul melalui pertunasan dari sisi trans apparatus golgi. Protein-protein dipermukaan dalam membran lisosom dan enzim-enzim pencernaan sendiri diduga tidak mengalami kehancuran



2



karena memiliki bentuk berdimensi-tiga yang melindungi ikatan-ikatan yang rawan dari serangan enzim. (Campbell,2004:115-116) Lisosom melaksanakan pencernaan intraseluler dalam berbagai situasi. Amoeba dan banyak Protista lain makan dengan cara menelan organisme yang lebih kecil atau partikel makanan lain, proses tersebut disebut fagositosis (phagocytosis, dari kata Yunani phagein, makan, dan kytos, wadah, mengacu pada sel). Vakuola makanan dan terbentuk dengan cara ini kemudian berfusi dengan suatu lisosom, yang mengandung enzim-enzim pencernaan. Produk-produk pencernaan, termasuk gula sederhana, asam amino, dan monomer-monomer lain masuk kedalam sitosol dan menjadi nutrien bagi sel. Beberapa sel manusia juga melaksanakan fagositosis. Contohnya



makrofag,



sejenis



sel



darah



putih



yang



membantu



mempertahankan tubuh dengan cara menelan dan menghancurkan bakteri serta penyerbu lain. (Campbell,2004:115-116) Lisosom juga menggunakan enzim hidrolitiknya untuk mendaur-ulang materi organik milik sendiri, proses yang dikenal sebagai autofagi. Selama autofagi organel yang rusak atau sejumlah kecil sitosol diselubungi oleh membran ganda yang asal-usulnya belum diketahui dan suatu lisosom berfusi dengan membran luar vesikel ini. Enzim-enzim lisosom menguraikan materi yang diselubungi, dan monomer-monomer organik dikembalikan ke sitosol untuk digunakan kembali. Dengan bantuan lisosom, sel terusmenerus memperbarui dirinya snediri. Suatu sel hati manusia, misalnya, mendaur-ulang



separuh



makromolekulnya



setiap



minggu.



(Campbell,2004:115-116) Seperti halnya RE, apparatus golgi, lisosom juga tersusun dari membran seperti halnya membran sel, tetapi hanya terdiri dari satu lapis saja. Hasil pengamatan mikroskrop electron menunjukkan bahwa bentuk dan ukuran lisosom sangat bervariasi. Meski demikian lisosom tetap dapat diidentifikasi sebagai salah satu organel sel. Lisosom ditinjau dari segi 2



fisiologis terdiri dari 2 kategori yaitu lisosom primer yang hanya berisi enzim-enzim hydrolase dan lisosom sekunder yang selain berisi hydrolase juga terdapat substrat yang sedang dicerna. Kategori terakhir adalah vakuola pencernaan yang berasal dari fusi antara fagosoma atau endosoma dengan lisosom primer pada beberapa macam sel hewan. Lisosom berasal dari pembentukan tunas sisterna Aparatus Golgi pada sisi trans. Lisosom primer pada umumnya vesikuli yang bersalutkan protein yang disebut klatrin. Klatrin akan lepas dari vesikuli begitu vesikuli terlepas. (Sumadi dan Maryanti,2007:140-141) 2. Struktur Lisosom Lisosom secara struktural adalah kelompok organel yang heterogen dalam hal ukuran dan morfologi. Akibatnya sulit untuk mengidentifikasi lisosom berdasarkan kriteria dasar morfologinya. Saat pecahan yang kaya akan lisosom terisolasi secara sentrifugal oleh de Duve dan Novikoff dan diteliti dengan mikroskop elektron, ditemukan bahwa lisosom secara umum lebih kecil daripada mitokondria. Umumnya, diameter lisosom bervariasi dari 0,1-0,8 µm, dihubungkan dengan membran tunggal dan biasanya dipadati oleh elektron. Identifikasi lisosom secara keseluruhan terbilang lebih sulit karena organel kecil dan padat lainnya juga dihubungkan dengan membran tunggal. Aplikasi dari prosedur sitokimia pada level mikroskop elektron dimana lisosom ditemukan pada dasar kandungan enzim dapat lebih terpercaya.



Prosedur-prosedur



yang



paling



terkenal



adalah



yang



diperkenalkan oleh G. Gomori yang sering diterapkan pada bentuk modifikasi yang berbeda untuk mengenali lisosom pada dasar kandungan asam fosfat lisosom itu sendiri. (Sheeler dan Bianchi,1983:463-465)



2



(Gambar 2.1. Struktur Lisosom)



Pada metode Gomori, jaringan yang diteliti diinkubasi pada ph 5,0 dalam media yang mengandung β-gliserofosfat dan garam. Fosfat yang dibelah dari substrat selama masa inkubasi menggabungkan ion untuk membentuk fosfat yang tidak dapat dilarutkan, yang mempercepat lokus pada aktifitas enzim. Karena fosfat dipenuhi oleh elektron, lisosom nampak sebagai organel granular yg gelap pada mikroskoskop elektron. Untuk penilitan menggunakan mikroskop cahaya, amonium sulfida dapat digunakan untuk merubah fosfat menjadi sulfida yang kemudian terlihat berwarna hitam. Reaksi Gomori dapat dilakukan dengan senyawa yang telah dibagi juga dengan jaringan segar, walaupun efisiensinya berkurang sebagai hasil dari inaktifasi enzim selama fiksasi. (Sheeler dan Bianchi,1983:465) Beberapa bentuk lisosom berbeda yang telah ditemui pada sel-sel meliputi lisosom primer, lisosom sekunder, dan zat sisa tubuh (residual bodies).(Sheeler dan Bianchi,1983:465) a. Lisosom primer (primary lysosom) atau protolisosom Lisosom primer adalah organel yang baru diproduksi dan dihubungkan oleh membran tunggal dan memiliki ukuran yang sangat bervariasi. Lisosom primer adalah partikel murni yang dalamnya



2



terdapat enzim perncernaan yang belum mempunyai peran dalam hidrolisis.(Sheeler dan Bianchi,1983:465) b. Lisosom sekunder (secondary lysosom) Terdapat



dua



tipe



lisosom



sekunder:



vakuola



heterofag



(heterolisosom) dan vakuola autofag (autolisosom). Vakuola heterofag dibentuk oleh fusi (gabungan) dari lisosom primer dengan vakuola sitoplasma yang mengandung senyawa ekstraseluler yang dibawa ke sel dengan proses endositosis. Pada fusi selanjutnya, enzim hidrolase pada lisosom primer dilepaskan ke vakuola (disebut fagosom). Sedangkan vakuola autofag (autolisosom) mengandung senyawa yang terisolasi dari sel sitoplasma, termasuk mitokondria, badan mikro, dan bagian kasar dan halus dari retikulum endoplasma. Autodigesti dari organel seluler adalah hal yang normal selama pertumbuhan dan penyembuhan sel, dan utamanya lazim pada pembedaan jaringan dalam tekanan. (Sheeler dan Bianchi,1983:465-466) Pembentukan vakuola heterofag dan autofag selanjutnya diikuti oleh enzim pencernaan dari isi vakuola. Saat pencernaan dimulai, pembentukan vakuola heterofag dan autofag menjadi sulit untuk mengidentifikasi sifat dasar dari lisosom sekunder; istilah umum yang sering digunakan untuk mendeskripsikan organel pada tahap ini adalah vakuola pencernaan. (Sheeler dan Biacnhi,1983:465-466)



c. Badan Residu (residual bodies) Zat endositosis dan bagian-bagian dari organel autofagositosis yang tidak dicerna dalam lisosom sekunder dan di transfer ke sitoplasma biasanya bertahan dalam vakuola sebagai residu (zat sisa). Lisosom yang mengandung residu-residu tersebut disebut badan residu (kadang disebut telolisosom). Residu yang tidak dicerna sering berbentuk gulungan dari membran, massa tidak berbentuk, ferritin 2



seperti partikel atau mielin. Badan residu seringkali gagal dalam menunjukkan tingkat aktivitas hidrolitik yang sering dikaitkan dengan lisosom primer dan sekunder. (Sheeler dan Bianchi,1983:466-467)



(Gambar 2.2. Proses pembentukan lisosom primer, sekunder, dan badan residu)



(Gambar 2.3. Kiri: bentuk gulungan pada membran. Kanan: badan residu)



2



3. Fungsi dan Mekanisme Hasil Metabolisme Lisosom Lisosom memiliki beberapa fungsi antara lain sebagai berikut: a.



Mencerna zat makanan hasil dari fagositosis dan pinositosis.



b.



Mencerna makanan cadangan apabila kekurangan makanan.



c.



Menghancurkan organel sel yang telah rusak.



d.



Menghancurkan benda yang berada di luar organel sel, contohnya enzim yang dikeluarkan oleh sperma agar dapat menghancurkan dinding sel ovum ketika terjadinya fertilasi.



e.



Menetralkan zat yang memiliki sifat karsinogen yang dapat menyebabkan kanker.



f.



Yaitu untuk pengahancuran diri sel dengan cara melepaskan semua enzim yang berada dalam lisosom.



g.



Pembebasan enzim keluar sel Terdapat 2 fungsi utama lisosom, yaitu heterofag dan autofag. a. Heterofag Fungsi lisosom dalam pencernaan intraseluler pada makromolekul ekstraseluler telah diprediksi dari penelitian yang dilakukan oleh E. Metchnikoff tahun 1893. Dalam penemuannya tentang fagositosis, Metchnikoff menunjukan bahwa bagian dalam vakuola makanan pada avertebrata dan organisme uniseluler adalah asam karena merubah kertas lakmus dari biru menjadi merah dan itu mengandung enzimenzim pencernaan. (Sadava,1993:283) Senyawa ekstraseluler yang dibawa oleh proses endositosis terdapat dalam vakuola yang disebut fagosom. Senyawa-senyawa ini kemudian mungkin di tolak oleh proses eksositosis, atau fagosom yang mungkin menggabungkan satu atau lebih lisosom primer yang mengosongkan enzim hidrolase pencernaan kedalam partikel yang baru dibentuk



2



(lisosom sekunder). Pencernaan lisosom dari proses endositosis disebut heterofag. (Sheeler dan Bianchi,1983:467-468)



b. Autofag Proses Autofagi digunakan untuk pembuangan serta degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang sudah tidak dapat berfungsi lagi. Bagian dari retikulum endoplasma kasar atau REK akan menyelubungi organel yang sudah rusak atau tidak berfungsi lagi kemudian membentuk autofagosom. Selanjutnya, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan kemudian berkembang menjadi lisosom atau endosom lanjut. Proses tersebut berguna pada sel hati, transformasi berudu yang akan menjadi katak, serta embrio manusia. (Zand,2006) Pada metamorfose katak, tahapan perubahan dari kecebong atau berudu menjadi katak adalah ekornya secara bertahap akan dihancurkan. Sel-sel ekornya yang kaya akan lisosom akan mati dan hasil penghancurannya digunakan dalam pertumbuhan sel-sel baru bagi katak yang sedang dalam pertumbuhan. (Sumadi dan Maryanti,2007)



(Gambar 2.4. Proses autofag pada lisosom)



2



Lisosom memiliki enzim-enzim yang terdapat didalamnya. Lisosom juga berbeda pada komposisi enzim hidrolitiknya. Lebih dari 60 enzim berikatan dengan organel, reaksi katalis pada umumunya yaitu: A-B + H2O



AH + BOH



Dengan begitu, enzim dalam sebuah organel merupakan bagian penting untuk pertahanan sel, jika komponen seluler mengalami kebocoran maka akan menyebabkan penyakit kanker, penuaan, dan penyakit yang menyebabkan fungsi tubuh lambat laun akan berhenti. (Sadava, 1993:279-280) Dengan adanya hidrolisis dalam lisosom menyebabkan 2 masalah untuk organel, yaitu: a. Kebanyakan enzim lisosom memiliki pH optimum keasaman. Tapi sitoplasma memiliki pH sekitar 6,5-7,5. Ini artinya harus ada mekanisme untuk menurunkan pH intralisosom.(Sadava,1993:280) b. Hidrolisis dalam lisosom berhasil dalam mengubah tekanan osmotik. Jika protein mengandung 100 asam amino yang dihidrolisis dalam organel, maka konsentrasi osmotik akan meningkat, dan lisosom akan pecah karena tekanan osmotik dalam air. Harus ada mekanisme yang dapat menurunkan berat molekul agar hasil dari hidrolitik dapat masuk ke dalam sitoplasma. (Sadava,1993:280) Enzim lisosom memiliki pH optimum yang bersifat asam, yaitu sekitar 5,0 supaya efesiensi atau fungsi aktivitas enzim lisosom dapat terjaga, pH di dalam lisosom harus lebih rendah daripada pH sitosol. Hal ini memberikan perlindungan terhadap sel. Jika sitosol memiliki pH 7,2 lisosom utuh tidak akan menghancurkan sel, kecuali sitosol menjadi asam. Hidrogen–ATP (pompa H+) terdapat dalam membran lisosom untuk mengasamkan lingkungan sebelum proses lisis, yakni dengan cara memompakan H+ ke dalam lisosom sehingga mempertahankan lumennya pada pH yang dibutuhkan. (Sadava,1993:280-281)



2



Enzim lisosom bersifat laten dan dikenal dengan istilah model kelatenan enzim lisosom. Apabila lisosom dalam keadaan utuh atau materi yang akan dilisis belum berfusi dengan lisosom, enzim-enzimnya tidak menghancurkan (tidak berfungsi).



(Gambar 2.5. pH Optimal enzim lisosom. Sumber: www.researchgate.net)



Enzim yang tergolong dalam nuclease adalah RNAase yang substratnya adalah RNA, dan DNAase substratnya adalah DNA. Asal lisosom keduanya sama



yaitu



berasal



dari



jaringan



hewan,



tumbuhan



dan



rylsulf.



(Robertis,1965:120-121) Enzim rylsulfa terdiri dari: a. b-galaktosidase substratnya galaktosida asal lisosomnya adalah jaringan hewan, tumbahan dan Protista. b. a-galaktosidase substratnya glikogen. c. a-manosidase substratnya manosida. d. b-glukoronidase substranya polisakarida dan mukopolisakarida. Ketiga enzim terakhir ini asal lisosomnya adalah jaringan hewan. Yang masih termasuk dalam kelompok enzim rylsulfa lisosom adalah lisosom yang substratnya adalah dinding bakteri. Kemudian hialurinidase substratnya adalah asam hialuronat, dan yang terakhir adalah arylsulfatase yang substratnya 2



adalah sulfat-sulfat organik; asal lisosomnya hati dan tumbuhan. (Alfaizar, 2017) Tabel 2.1. Enzim-enzim Lisosom



Jenis ikatan



Jumlah



hidrolase



enzim



Contoh



Asam anhidrida



3



Nukleosid, triposfat, adenilsulfat



amida



2



Ceramide, aspartilglukosamin



Karboksilik ester



5



Arylesterase,



phospholipases,



cholesterol esterase glycoside



24



Lysozyme,



α



–glucosidase,



gangliosidase,



glucocerebrosidase,



iduronidase, mannosidase Nitrogen Sulfur



1



Heparin sulfarnidase



Peptide



17



Chatepsins,



carboxypeptidases,



elastase, collagenase Phosphoric diester



5



Dnase II, sphingomyelinase



Phosphoric



3



Acid phosphatase, phosphoprotein



monoester Sulfur ester



phosphatase 6



Arysulfatases, cerebroside sulfatase



(Sumber : Sadava, 1993 : 279)



2



BAB III PENUTUP A. Simpulan Penemuan lisosom dan badan mikro selama tahun 1950an disebabkan oleh perkembangan mikroskop elektron. Lisosom merupakan suatu organel berbentuk kantung bermembran yang berisi enzim dan berfungsi untuk mengontrol pencernaan makromolekul intraseluler. Fungsi utama lisosom dalam pencernaan intrasel, yaitu heterofag dan autofag. Diameter lisosom bervariasi dari 0,1-0,8 µm, dihubungkan dengan membran tunggal dan biasanya dipadati oleh elektron. Lisosom terbagi menjadi 3 yaitu lisosom primer, lisosom sekunder, dan badan residu (residual bodies).



2



DAFTAR PUSTAKA Adabella van der Zand., dkk. 2006. The return of the peroxisome. Journal of Cell Science 119, 989-994. Published by The Company of Biologists. Campbell, Neil A., dkk. 2004. Biologi. Jakarta: Erlangga. Sadava, David. E. 1993. Cell Biology Organelle Structure and Function. London: Jones and Bartlett Publisher International. Sumadi, Marianti Aditya. 2007. Biologi Sel. Yogyakarta: Graha Ilmu. Robertis, Nowinski Wiktor. W, Saez Francisco. A. 1965. Cell Biology Fourth Edition of General Cytology. London: W.B. Sounders Company.



2