SISTEM ENDOMEMBRAN

 

Pengantar

Mari kita bayangkan seandainya anda adalah sel pankreas. Tugas Anda adalah mengeluarkan enzim pencernaan, yang berjalan ke usus halus dan membantu memecah makanan. Untuk melakukan pekerjaan ini, Anda harus mengirimkan enzim-enzim itu dari tempat sintesisnya di dalam sel ke tempat kerjanya di luar sel.

Apa yang dimaksud dengan sistem endomembran?

Sistem endomembran ( endo - = "dalam") adalah sekelompok membran dan organel dalam sel eukariotik yang bekerja sama untuk memodifikasi, mengemas, dan mengangkut lipid dan protein. Ini mencakup berbagai organel, seperti amplop nuklir dan lisosom, yang mungkin sudah Anda ketahui, dan retikulum endoplasma dan aparatus Golgi, yang akan kita bahas segera.

Meskipun secara teknis tidak berada di dalam sel, membran plasma juga merupakan bagian dari sistem endomembran. Seperti yang akan kita lihat, membran plasma berinteraksi dengan organel endomembran lainnya, dan itu adalah tempat di mana protein yang disekresikan (seperti enzim pankreas di bagian pendahuluan) diekspor. Catatan penting: sistem endomembran tidak termasuk mitokondria, kloroplas, atau peroksisom.

Mari kita pahami lebih dekat bagian-bagian berbeda dari sistem endomembran dan bagaimana fungsinya dalam pengiriman protein dan lipid.

Retikulum endoplasma

The retikulum endoplasma ( ER ) memainkan peran kunci dalam modifikasi protein dan sintesis lipid. Ini terdiri dari jaringan tubulus membran dan kantung pipih. Cakram dan tubulus RE berongga, dan ruang di dalamnya disebut lumen .

RE kasar

The retikulum endoplasma kasar ( RE kasar ) mendapatkan namanya dari ribosom bergelombang melekat ke permukaan sitoplasma nya. Saat ribosom ini membuat protein, mereka memberi makan rantai protein yang baru terbentuk ke dalam lumen. Beberapa ditransfer sepenuhnya ke RE dan mengapung di dalam, sementara yang lain berlabuh di membran.

Di dalam RE, protein melipat dan mengalami modifikasi, seperti penambahan rantai samping karbohidrat. Protein yang dimodifikasi ini akan dimasukkan ke dalam membran sel — membran RE atau organel lain — atau disekresikan dari sel.

Jika protein yang dimodifikasi tidak ditakdirkan untuk tinggal di RE, mereka akan dikemas ke dalam vesikel , atau bidang membran kecil yang digunakan untuk transportasi, dan dikirim ke aparatus Golgi. RE kasar juga membuat fosfolipid untuk membran seluler lainnya, yang diangkut ketika vesikel terbentuk.

Mikrograf dan diagram retikulum endoplasma. Mikrograf menunjukkan RE kasar sebagai rangkaian lipatan membran yang mengelilingi nukleus. Diagram memberikan representasi 3D RE kasar dan RE halus bersama dengan inti sel.

_Kredit gambar: kiri, " Sistem endomembran dan protein: Gambar 2 " oleh OpenStax College, Biology ( CC BY 3.0 ), modifikasi karya Lousia Howard; benar, modifikasi " Struktur sel hewan " oleh Mariana Ruiz, domain publik_

Karena RE kasar membantu memodifikasi protein yang akan disekresikan dari sel, sel yang tugasnya mensekresi sejumlah besar enzim atau protein lain, seperti sel hati, memiliki banyak RE kasar.

RE halus

Retikulum endoplasma halus ( RE halus ) kelanjutan dengan ER kasar tapi memiliki sedikit atau tidak ada ribosom di permukaannya sitoplasmiknya. Fungsi RE halus antara lain:

• Sintesis karbohidrat, lipid, dan hormon steroid
• Detoksifikasi obat dan racun and
• Penyimpanan ion kalsium

Dalam sel otot jenis khusus RE halus yang disebut retikulum sarkoplasma bertanggung jawab untuk penyimpanan ion kalsium yang diperlukan untuk memicu kontraksi terkoordinasi dari serat otot.

Ada juga bercak kecil "halus" RE yang ditemukan di dalam RE kasar. Patch ini berfungsi sebagai tempat keluar untuk vesikel yang bertunas dari RE kasar dan disebut RE transisional$$^1mulai superskrip, 1, akhiri superskrip.

Aparatus Golgi

Ketika vesikel keluar dari UGD, kemana mereka pergi? Sebelum mencapai tujuan akhirnya, lipid dan protein dalam vesikel transpor perlu disortir, dikemas, dan diberi tag sehingga berakhir di tempat yang tepat. Penyortiran, penandaan, pengemasan, dan distribusi ini terjadi di aparatus Golgi (badan Golgi), sebuah organel yang terdiri dari cakram membran yang pipih.

Mikrograf aparatus Golgi menunjukkan serangkaian cakram membran pipih di penampang

_Kredit gambar: " Sistem dan protein endomembran: Gambar 3 " oleh OpenStax College, Biology ( CC BY 3.0 ), modifikasi karya Lousia Howard_

Sisi penerima aparatus Golgi disebut wajah cis dan sisi yang berlawanan disebut wajah trans . Vesikel transpor dari RE berjalan ke permukaan cis , menyatu dengannya, dan mengosongkan isinya ke dalam lumen aparatus Golgi.

Saat protein dan lipid berjalan melalui Golgi, mereka mengalami modifikasi lebih lanjut. Rantai pendek molekul gula dapat ditambahkan atau dihilangkan, atau gugus fosfat dilampirkan sebagai tag. Pengolahan karbohidrat ditunjukkan pada diagram sebagai percabangan naik dan turunnya cabang pada gugus karbohidrat ungu yang menempel pada protein.

Gambar menunjukkan transpor protein membran dari RE kasar melalui Golgi ke membran plasma. Protein awalnya dimodifikasi dengan penambahan rantai karbohidrat bercabang di RE kasar; rantai ini kemudian dipangkas kembali dan diganti dengan rantai percabangan lain di aparatus Golgi. Protein, dengan rangkaian akhir rantai karbohidratnya, kemudian diangkut ke membran plasma dalam vesikel transpor. Vesikel menyatu dengan membran plasma, lipid dan muatan proteinnya menjadi bagian dari membran plasma.

_Gambar dimodifikasi dari " Sistem dan protein endomembran: Gambar 1 " oleh OpenStax College, Biology ( CC BY 3.0 ), modifikasi karya Magnus Manske_

Akhirnya, protein yang dimodifikasi disortir (berdasarkan penanda seperti urutan asam amino dan label kimia) dan dikemas ke dalam vesikel yang tumbuh dari permukaan trans Golgi. Beberapa vesikel ini mengirimkan isinya ke bagian lain dari sel di mana mereka akan digunakan, seperti lisosom atau vakuola. Lainnya menyatu dengan membran plasma, memberikan protein berlabuh membran yang berfungsi di sana dan melepaskan protein yang disekresikan di luar sel.

Sel yang mensekresi banyak protein—seperti sel kelenjar ludah yang mensekresi enzim pencernaan, atau sel sistem kekebalan yang mensekresi antibodi—memiliki banyak tumpukan Golgi. Pada sel tumbuhan, aparatus Golgi juga membuat polisakarida (karbohidrat rantai panjang), beberapa di antaranya tergabung ke dalam dinding sel.

Lisosom

The lisosom adalah organel yang mengandung enzim pencernaan dan bertindak sebagai fasilitas organel-daur ulang dari sel hewan. Ini memecah struktur lama dan tidak perlu sehingga molekulnya dapat digunakan kembali. Lisosom adalah bagian dari sistem endomembran, dan beberapa vesikel yang meninggalkan Golgi terikat ke lisosom.

Lisosom juga dapat mencerna partikel asing yang dibawa ke dalam sel dari luar. Sebagai contoh, mari kita perhatikan kelas sel darah putih yang disebut makrofag, yang merupakan bagian dari sistem kekebalan manusia. Dalam proses yang dikenal sebagai fagositosis , bagian dari membran plasma makrofag berinvaginasi—melipat ke dalam—untuk menelan patogen, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Diagram fagositosis, di mana fagosom yang dihasilkan oleh menelan partikel menyatu dengan lisosom, memungkinkan pencernaan partikel.

_Kredit gambar: dimodifikasi dari " Sistem dan protein endomembran: Gambar 4 " oleh OpenStax College, Biology ( CC BY 3.0 )_

Bagian invaginasi, dengan patogen di dalamnya, terlepas dari membran plasma untuk membentuk struktur yang disebut fagosom. Fagosom kemudian menyatu dengan lisosom, membentuk kompartemen gabungan di mana enzim pencernaan menghancurkan patogen.

Vakuola

Sel tumbuhan unik karena memiliki organel mirip lisosom yang disebut vakuola . Vakuola pusat yang besar menyimpan air dan limbah, mengisolasi bahan berbahaya, dan memiliki enzim yang dapat memecah makromolekul dan komponen seluler, seperti lisosom.$$^3potong dadu Vakuola tumbuhan juga berfungsi dalam keseimbangan air dan dapat digunakan untuk menyimpan senyawa seperti racun dan pigmen (partikel berwarna).$$^4mulai superskrip, 4, akhiri superskrip

Lisosom vs. peroksisom

Satu hal yang dapat membingungkan adalah perbedaan antara lisosom dan peroksisom. Kedua jenis organel terlibat dalam pemecahan molekul dan menetralkan bahaya pada sel. Juga, keduanya biasanya muncul sebagai gumpalan bulat kecil dalam diagram.

Namun, peroksisom adalah organel yang berbeda dengan sifat dan perannya yang unik dalam sel. Ini menampung enzim yang terlibat dalam reaksi oksidasi, yang menghasilkan hidrogen peroksida ($$\teks H_2 \teks O_2teks awal, H, teks akhir, subskrip awal, 2, subskrip akhir, teks awal, O, teks akhir, subskrip awal, 2, subskrip akhir) sebagai produk sampingan. Enzim memecah asam lemak dan asam amino, dan mereka juga mendetoksifikasi beberapa zat yang masuk ke dalam tubuh. Misalnya, alkohol didetoksifikasi oleh peroksisom yang ditemukan di sel hati.

Yang penting, peroksisom—tidak seperti lisosom— bukan bagian dari sistem endomembran. Itu berarti mereka tidak menerima vesikel dari aparatus Golgi. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana protein dikirim ke peroksisom dalam artikel tentang penargetan protein .