Struktur Apparatus Golgi-1 [PDF]

Citation preview

STRUKTUR DAN FUNGSI APARATUS GOLGI



MAKALAH Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Biologi Sel yang dibimbing oleh Ibu Umie Lestari



Kelompok 1 Ahmad Chairil Affan Ayu Fitriana Dinda Tri Yunisa Rizky Rahma Tasafima Tesari Yulia Dwi Asparita



JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG Maret 2017



1.



Pendahuluan



1.1 Latar Belakang Sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil dari makhluk hidup. Berdasarkan struktur internalnya, sel dibedakan atas dua golongan yaitu prokariotik dan eukariotik. Pada sel prokariotik, senyawa genetik terdapat dalam satu badan inti atau badan sebelum inti yang tidak dikelilingi membran. Sedangkan pada sel eukariotik yang terdapat dalam semua sel hewan dan tumbuhan, inti sel yang amat kompleks dan telah jauh berkembang, dikelilingi oleh selubung inti yang terdiri dari dua membran atau membran ganda yang berdekatan. Kedua membran menyatu di sekitar pori-pori inti yang berdiameter kira-kira 90 nm sehingga berbagai senyawa antara inti sel dan sitoplasma terdapat pada berbagai organel antara lain Retikulum Endoplasma (RE), Mitokondria, Lisosom, Ribosom dan Diktikosom (Badan Golgi). Masing-masing organel ini dengan berbagai bentuk dan ukuran mempunyai struktur yang khas dalam jumlah yang bervariasi dengan fungsi tertentu di dalam Sitoplasma (Lehninger, 1993). Badan golgi atau biasa juga disebut dengan diktiosom (pada tumbuhan) merupakan salah satu organel sel yang berperan dalam lalu lintas vesikular intraseluler sel. Badan Golgi adalah sebutan terhadap kantong-kantong khas yang terdapat hampir di semua sel eukariotik. Nama ini diberikan pertama kali oleh seorang sitologiawan Italia bernama Camillo Golgi, yang pertama-tama menjelaskan organel ini pada akhir abad sembilan belas. (Salisbury dan Ross, 1995) Badan golgi memiliki struktur yang unik dan cara kerja yang rumit. Badan Golgi sebagai organel sel eukariotik mempunyai fungsi yang beragam. Badan



Golgi berperan dalam banyak proses selular yang berbeda tetapi yang utama adalah dalam hal sekresi (Sheeler and Bianchi, 1987). Pada makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai hal-hal tersebut. 1.2 Rumusan Masalah 1) Bagaimana struktur dari aparatus golgi? 2) Bagaimana cara kerja aparatus golgi secara umum? 3) Apa fungsi dari aparatus golgi? 1.3 Tujuan 1) Untuk menjelaskan tentang struktur dari aparatus golgi. 2) Untuk mengkaji cara kerja aparatus golgi secara umum. 3) Untuk menjabarkan fungsi dari aparatus golgi. 2. Bahasan 2.1 Struktur Apparatus Golgi



Apparatus Golgi adalah sebutan terhadap kantong-kantong khas yang terdapat hampir di semua sel eukariotik. Nama ini diberikan pertama kali oleh



seorang sitologiawan Italia bernama Camillo Golgi, yang pertama-tama menjelaskan organel ini pada akhir abad sembilan belas. (Salisbury dan Ross, 1995). Struktur apparatus golgi berupa berkas kantung yang memiliki bentuk seperti cakram yang bercabang dan menjadi serangkaian pembuluh yang kecil di ujungnya. Karena badan golgi memiliki hubungan dengan fungsi pengeluaran sel sangat erat, pembuluh mengumpulkan dan membungkus karbohidrat serta zat-zat lainnya untuk diangkut ke permukaan sel. Pembuluh tersebut juga menyumbang bahan-bahan untuk pembentukan dinding sel. Apparatus golgi dibangun oleh membran yang memiliki bentuk tubulus dan vesikula. Dari tubulus tersebut dilepaskan kantung-kantung yang berukuran kecil yang berisi berbagai bahan yang diperlukan seperti misalnya enzim–enzim pembentuk dinding sel. Apparatus golgi merupakan bagian sel yang hampir serupa dengan retikulum endoplasma. Namun, apparatus golgi terdiri dari berlapis ruangan yang ditutupi membran. Badan golgi mempunyai 2 bagian, yaitu bagian cis serta bagian trans. Bagian cis merupakan bagian yang menerima vesikel yang biasanya berasal dari REK (Retikulum Endoplasma Kasar). Vesikel tersebut diserap ke ruanganruangan dalam apparatus golgi serta isi dari vesikel akan diproses untuk penyempurnaan dan sebagainya. Ruangan tersebut bergerak dari bagian cis ke bagian trans. Di bagian tersebutlah ruangan-ruangan akan memecahkan dirinya dan juga akan membentuk vesikel, serta siap disalurkan ke berbagai bagian sel yang lain ataupun ke luar sel.



Aparatus golgi mempunyai bentuk yang sangat berbeda-beda (pleomorfik). Pada beberapa sel bentuknya kompak dan terbatas sedang pada jenis sel lain bentuknya berupa jalinan dan tersebar. Namun pada dasarnya badan golgi berupa kumpulan rongga-rongga yang pipih, berbentuk mangkok, dikelilingi oleh vesikel-vesikel. Aparatus golgi dapat ditemui dan dikelilingi inti, ditepi dan tersebar. Jumlahnya mulai dari satu buah sampai ratusan tiap sel. Dengan mikroskop electron badan golgi dapat dilihat strukturnya merupakan membran khusus yang mempunyai bentuk bervariasi.



Badan Golgi



Morfologi Badan Golgi



Apparatus golgi dapat dijumpai dalam hampir semua jenis sel hewan dan tumbuhan. Aparatus golgi terdiri dari tiga komponen, yaitu : a.



Cisternae



Merupakan bangunan dasar.yang menjadi ciri khusus dari apparatus golgi. Terdiri dari sekitar 5 lempeng cisterna yang sejajar melengkung dan berbentuk piala setiap cisterna berupa kantung gepeng tertekuk.Bagian tepi setiap cisterna biasanya menggembung dan berlubang-lubang. Di bagian tepi tersebut terdapat



pembuluh yang menghubungkan semua cisternae antar sesamanya. Daerah tepi tersebut juga memiliki tonjolan-tonjolan yang dengan cepat akan membentuk vesikula-vesikula atau mungkin juga akan membentuk cisterna baru.Lebar masing-masing sisterna bervariasi antara 500 – 1000 nm (Lehninger, 1993). b.



Vesikula



Bagian vesikula terdapat dibawah (sebelah dalam sel) bagian cisternae yang terdiri dari banyak gelembung serta memiliki warna yang terang. Vesikula tersebut tumbuh dari reticulum endoplasma. c.



Vakuola



Bagian vakuola berada dibagian atas (sebelah puncak) yang terdiri dari banyak gelembung. Vakuola tersebut berisi bahan sekresi (getahan). Vakuola ini berasal dari cisterna bagian atas yang pecah dan membentuk vakuola. Bahan sekresi dalam vakuola disekresi dengan cara eksositosis. Protein yang akan disekresi atau glikoprotein yang telah disintesa di retikulum endoplasma, masuk ke dalam apparatus golgi melalui vesikula yang tumbuh lepas di ujung-ujung reticulum endoplasma dan yang terdekat dengan apparatus golgi. Pembentukan vesikula tersebut diawali dengan terbentuknya gembungan berupa kuncup dibagian ujung reticulum endoplasma atau juga di membran luar selaput inti. Gembungan ini lepas, menjadi vesikula. Vesikula bergabung-gabung membentuk cisternae. Di dalam cisternae, protein atau glikoprotein itu diproses lagi, lalu dibungkus-bugkus kecil dalam vakuola melalui gelembung-gelembung di ujung cisternae teratas, kemudian lepas menjadi vakuola yang telah berisi bahan sekresi.



Enzim-Enzim penyusun Aparatus Golgi Di dalam aparatus golgi banyak ditemukan enzim yang sifatnya heterogen. Enzim-enzim pada aparatus golgi ini dapat digolongkan pada: 1. Glikosil transferase untuk biosintesis glikoprotein 2. Sulfo dan gliosiltransferase untuk biosintesis glikolipida 3. Oksidoreduktase 4. Fosfatase 5. Kinase 6. Mamnosidase 7. Transferase untuk sintesis fosfolisida 8. Fosfolifase Para ahli mencoba menemukan enzim sebagai tanda pada aparatus golgi dengan cara melihat aktivitas enzim-enzim pada organel-organel dan membandingkannya. Dari hasil penelitian ternyata glikosil transferase merupakan enzim tanda pada aparatus golgi. Enzim ini sebagai katalisator transfer glukosa dari carier UDP ke protein yang sesuai. Para peneliti menemukan bahwa setengah dari seluruh aktifitas glikosil transferase pada sel terjadi pada aparatus golgi. Adanya enzim tanda pada aparatus golgi dapat dipakai untuk membedakan badan golgi dari organel-organel lain.Selain memiliki enzim tanda, aparatus golgi juga memiliki perbedaan komposisi pada lipidnya. Komposisi lemak pada aparatus golgi memiliki sifat intermediet. Sehingga dapat disimpulkan bahwa aparatus golgi merupakan organel transisi diantara dua organel lain, yaitu reticulum endoplasma dan membrane plasma.



2.2 Pembentukan Badan Golgi Berikut ini adalah penjelasan mengenai badan golgi yang dikutip dari Sipayung, R. (2003). Pembentukan intraselular badan Golgi telah lama menjadi topik yang hangat diperdebatkan. Diantara berbagai pendapat mengatakan bahwa badan Golgi berasal dari : (1) Vesikula-vesikula yang melepas dari membran luar pembungkus (yang menyelubungi) inti. (2) Vesikula yang dikirim dari retikulum endoplasma (3) Vesikula-vesikula yang dibentuk oleh tonjolan ke dalam dari membran plasma. (4) Pembelahan badan Golgi yang terdapat di dalam sel. Dari beberapa pendapat di atas, pendapat yang diterima secara luas ialah pendapat yang mengatakan bahwa badan Golgi berasal dari vesikula yang dikirim dari Retikulum Endoplasma. Vesikula ini disebut vesikula transisi (Sheeler and Bianchi, 1987). Vesikula transisi yang dikirim dari Retikulum Endoplasma (RE) bermigrasi dan lalu melebur dengan membran sisterna yang ada sedemikian rupa untuk membentuk badan Golgi dan mewujudkan pertumbuhan organel. Agregasi vesikula transisi dalam sel terdapat pada daerah tertentu dalam cytoplasma yang disebut zona ekslusi yang bebas dari ribosom. Zona ini sering dikelilingi oleh membran Retikulum Endoplasma. Badan Golgi berukuran kecil diduga muncul dan berkembang pada zona ini. Perkembangan badan Golgi dapat terlihat terutama pada pembelahan sel-sel tumbuhan dan hewan, di mana jumlah badan Golgi dalam sel meningkat sehingga jumlah badan Golgi pada masing-masing sel hasil pembelahan lebih kurang adalah sama dengan jumlah badan Golgi pada induk sebelumnya. Pembentukan badan Golgi yang lengkap diperkirakan berlangsung dengan cara seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.



2.3 Cara Kerja Badan Golgi Secara Umum Ada dua penjelasan mengenai pergerakan lipid dan protein dari CGN ke TGN melalui sisterna medial dari kompleks golgi. Menurut stationary cisternae model, setiap kompartmen tumpukan golgi merupakan struktur yang stabil. Lalu lintas antara sisterna berturut dimediasi oleh vesikel shuttle yang berkembang dari satu sisterna dan berfusi dengan sistrna selanjutnya dalam rangkaian cis ke trans. Protein yang menuju TGN secara sederhana diangkut oleh vesikel shuttle, sementara molekul milik retikulum endoplasma dan kompartmen golgi secara aktif dipertahankan atau diambil kembali.



Menurut model kedua, yang dikenal dengan model pendewasaan sisterna, sisterna golgi adalah kompartmen yang tidak tetap dan secara bertahap berubah dari sisterna CGN melalui sisterna medial ke sisterna TGN. Dalam model ini, vesikula



transisi



dari



ER



berkumpul



untuk



membentuk



CGN,



yang



mengakumulasi enzim spesifik untuk butiran sekresi yang megandung muatan yang sudah disortir untuk berbagai tujuan di luar kompleks golgi. Penelitian terbaru dengan menggunakan mikroskop fluorescence pada sel ragi hidup untuk melihat individual sisterna golgi secara langsung mendukung model pendewasaan sisterna.



Pergerakan materi dari RE melalui kompleks golgi menuju membran plasma disebut transport anterograde. Setiap kali butiran sekresi berfusi dengan membran plasma dan melepas kontennya dengan eksositosi, sedikit membran yang berasal dari RE menjadi bagian dari membran plasma. Untuk menyeimbangkan aliran lipid menuju membran plasma dan memasitikan supply lomponen untuk membentuk vesikula baru, sel me-recycle lipid dan protein yang tidak dibutuhkan selama tahap akhir transport anterograde. Ini dilakukan dengan transport retrograde.



Setelah selesai diproses di badan golgi dan telah sampai pada TGN, material akan di-sortir sesuai tujuannya. Pada gambar di bawah ini ditunjukkan proses setelah keluar dari badan golgi.



2.4 Fungsi Badan Golgi Badan Golgi sebagai organel sel eukariotik mempunyai fungsi yang beragam, antara lain 1) mengemas bahan-bahan sekresi yang akan dibebas-kan dari sel, 2) memproses protein-protein yang telah disintesa oleh ribosom dari



retikulum endoplasma, 3) mensintesa polisakarida tertentu dan glycolipids, 4) memilih protein untuk berbagai lokasi di dalam sel, 5) memperbanyak elemen membran yang baru bagi membran plasma, dan 6) memproses kembali komponen-komponen membran plasma yang telah memasuki sitosol selama endositosis. Badan Golgi berperan dalam banyak proses selular yang berbeda tetapi yang utama adalah dalam hal sekresi (Sheeler and Bianchi, 1987). Sekresi Badan Golgi berperan dalam banyak proses selular yang berbeda tetapi yang utama adalah dalam hal sekresi (Sheeler and Bianchi, 1987). Badan Golgi menerima produk sel tertentu dari RE dan membawa produk ini ke dalam vesikula sekretori yang akan meneruskan lintasannya menuju ke bagian luar membran plasma sel, dan berdiffusi dengan membran. Bagian ini dapat terbuka untuk membebaskan isi vesikula keluar. Proses ini disebut eksositosis (Lehninger, 1993). Sebelum adanya isyarat atau signal yang memerintahkan vesikula sekretori menuju situs target, vesikula akan menunggu di dekat membran plasma. Ada dua jalur sekresi yang berbeda pada bagian trans dari golgi network yaitu:



1. Jalur sekresi pokok (Constitutive secretory pathway) 2. Jalur sekresi regulasi (Regulated secretory pathway)



Jalur Sekresi Pokok beroperasi pada semua sel. Banyak protein terlarut yang secara kontinyu disekresikan oleh sel melalui jalur ini. Jalur sekresi regulasi umumnya ditemukan pada sel-sel yang terspesialisasi untuk melakukan sekresi produk tertentu.



Berperan dalam pembentukan bidang sel dan dinding sel pada jaringan tumbuhan Badan golgi berperan dalam pembentukan bidang sel dan dinding sel. Pada tumbuhan, bidang sel dan dinding sel dibentuk selama anafase dan telofase mitosis dan miosis II. Selama keadaan akhir dari pembelahan inti ini, kromosom telah terpisah ke dalam dua masa di dalam sel yang akan menjadi inti. Diantara kedua inti ini, pektin dan hemiselulosa di timbun perlahan-lahan membentuk suatu bidang di tengah, yang akhirnya tumbuh ke sisi bidang memotong dan memisahkan protoplas menjadi dua dan menghasilkan dua sel



anak. Sebelum anafase, kompleks golgi berada di luar kumparan (spindle). Selama anafase, kompleks golgi melepaskan vesikula-vesikula menuju ke pusat dari spindle dan menimbun disekitar benang-benang spindle. Vesikula-vesikula yang berasal dari badan golgi berisi bahan untuk pembentukan bidang sel dan dinding sel. Ketika terjadi sitokinesis pada pembelahan sel tumbuhan akan terbentuk matriks, di matriks tersebut banyak terdapat vesikel-vesikel yang berisi bahan baku dinding sel yaitu pektin, selulosa, hemiselulosa, dan sebagainya yang berasal dari Aparatus golgi. Matriks dan senyawa tersebut akan melebur dan membentuk sekat diantara dua buah inti di daerah mikrotubulus untuk membentuk di dinding sel primer. Dinding sel primer akan terus disuplai dengan bahan pembentuk dinding sel yang dikemas dalam vesikuli untuk selanjutnya tumbuh menjadi dinding sel skunder. Glikosilasi



Glikosilasi adalah modifikasi pasca translasi yang terjadi di dalam sistem ekspresi sel eukariotik dengan penambahan gugus gula (glikosil) pada untaian polipeptida. Modifikasi ini memiliki peran penting karena sebagian besar protein pada organisme eukariotik mengalami glikosilasi. Berikut ini adalah mekanisme glikosilasi. N-glikosilasi pada sel mamalia melibatkan sederetan enzim, di antaranya mannosidase I, N-asetil glukosaminil transferase I (GnTI), Mannosidase II, (Nasetil glukosaminil transferase II (GnTII), Galaktosiltransferase (GalT), dan Sialiltransferase (ST). Proses glikosilasi bermula di retikulum endoplasma (RE), kemudian berlanjut di aparatus golgi. Gugus gula yang mengandung polimanosa yang terbentuk di RE, di golgi, akan dimodifikasi oleh mannosidase I sehingga terjadi pemotongan manosa dan menyisakan 5 molekul manosa. Kemudian, enzim GnTI akan menambahkan N-asetil glukosamin di salah satu ujung manosa. Mannosidase II akan memotong kembali ujung manosa bebas sehingga GnTII akan dapat menambahkan satu gugus N-asetil glukosamin lainnya. Gugus glikosil hibrida ini selanjutnya membentuk gugus glikosil kompleks dengan penambahan sialil pada ujung N-asetil glukosamin oleh enzim ST. Berperan dalam pembentukan membran plasma Salah satu fungsi badan golgi merupakan memecah, mengelompokkan dan mendistribusikan protein dari RE ke Seluruh sel. Dalam pendistribusian ini vesikula akan melepas dari badan golgi bagian trans. Pada transpor membran vesikula badan golgi berperan untuk menghasilkan vesikel – vesikel. Yang akan menggantikan membran plasma yang mengalami endositosis. Ketika membran melakukan endositosis, membran plasma akan masuk ke dalam sitosol dan



menuju ke badan golgi. Vesikel ini akan menyatu dengan membran plasma sehingga luas permukaannya tidak berkurang. Ketika membran plasma yang menjadi sitosol ini menuju badan golgi, akan mereparasi sitosol tersebut menjadi vesikel. Vesikel tersebut akan melepas dan menuju dekat membran, ketika terjadi endositosis lagi maka vesikel ini akan menggantikan membran plasma tersebut. Peran badan golgi dalam pembentukan dan reparasi membran 1. Mempersiapkan komponen-komponen pembentukan membran plasma -



Mempersiapkan protein dari RE untuk distribusikan salah satunya untuk pembentukan membran



2. Mereparasi membran plasma -



Bagian cis menerima vesikel-vesikel yang pada umumnya berasal dari Retikulum Endoplasma Kasar



-



Bagian trans akan melepas vesikel-vesikel untuk didistribusikan



Perkembangan akrosom pada sperma Perkembangan akrosom sel- sel sperma adalah suatu contoh baik dari keterlibatan apparatus golgi pada pembentukan organel sel yang lain. akrosom adalah suatu struktur yang dikelilingi pada bagian anterior dari sel – sel sperma pada sebagian besar hewan. Sebagian dari membrane akrosom nampak menjadi terlibat pada pengenalan dan pengikatan sel sperma pada permukaan sel telur selama pembuahan (fertilisasi). Akrosom mengandung enzim hidrolitik yang paling berlimpah adalah hyaluromidase, ini menyebabkan pemecahan pertahanan permukaan telur. Seperti badan golgi besar tunggal dari sel sperma melepaskan gelembung – gelembung yang berlimpah “the forming” akrosom. Pada permukaan akrosom gelembung ini berfusi dengan membrane akrosom mendukung pertumbuhan akrosom. Karena akrosom tersusun dari enzim hidrolitik telah diusulkan bahwa akrosom tidak ada yang lebih besar dari pada lisosom raksasa. Bila akrosom tumbuh, badan golgi ukurannya menjadi mereduksi dan dalam banyak sel sperma yang masuk seluruhnya menghilang. Membrane luar akrosom melebar dengan membrane plasma. Pada sel sperma tikus, telah ditunjukkan bahwa daerah membrane plasma yang berfusi dengan membrane akrosom mengandung sejumlah besar sisi pengikatan convanalin. Penambahan jumlah gliko protein pada membrane bersifat menghubungkan terhadap keaslian aparatus golgi.



3.



Kesimpulan



Badan golgi atau diktiosom (pada tumbuhan) merupakan salah satu organel yang berperan dalam transport intraseluler sel. Organel ini juga merupakan sistem endomembran. Badan Golgi berbentuk tumpukan (stack) dari sejumlah lempengan atau sisterna dengan pinggiran yang menggelembung dikelilingi kantong-kantong bulat kecil atau vesikula. Fungsi dan peranan badan Golgi ialah untuk mengangkut material ke berbagai tujuan selular, terutama dalam hal sekresi.



Daftar pustaka Albert, B. Johnson, A. Lewis, J. Raff, M. Roberts, K. Walter, P. 2008. Moleculer Biology of The Cell Fifth Edition. Garland Science. United State of America Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J. Raff, M., Roberts, K., Welter, P. 2010. Essential Cell Biology Third Edition. Garland Science. United State of America. Hardin, J., Bertoni, G., Kleinsmith, L. J. 2012. Becker’s World of The Cell Eigth Edition. Pearson Education, Inc. California Karp, Gerald. 2010. Cell and Moleculer Biology Concepts and Experiments 6th Edition. John Willey & Son, Inc. United State of America Kimbal, J. W. 1990. Biologi. Terjemahan dari Biology oleh Hj. Siti Sutarmi dan N. Sugiri. IPB. Bogor. Bumi Aksara. Jakarta.



Lehninger, A. L. 1993. Dasar-dasar Biokimia. Terjemahan dari Principles of Biochemistry oleh Thenawijaya, M. IPB. Bogor. Erlangga. Jakarta. Salisbury, F. B. dan C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. Terjemahan dari Plant Physiology oleh D.R. Lukman dan Sumaryono. ITB. Bandung. Sheeler, P. and D. E. Bianchi. 1987. Cell and Molecular Biology. Third Edition. John Wesley and Sons, Inc. New York. Sipayung, Rosita. 2003. Badan Golgi Biosintesis dan Fungsinya dalam Metabolisme. (Online), http://repository.usu.ac.id, diakses pada tanggal 15 Maret 2017. Suryani, Yoni. 2004. Biologi Sel dan Molekuler Common Text Book Edisi Revisi. Jurusan Biologi, Fakultan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta