SISTEM ENDOMEMBRAN

SISTEM ENDOMEMBRAN

              Sistem endomembran adalah himpunan membran yang membentuk unit fungsional dan perkembangan tunggal, baik yang terhubung bersama-sama secara langsung, atau bertukar materi melalui transportasi vesikel. Sistem endomembran terdiri dari membran yang berbeda yang tersuspensi dalam sitoplasma dalam sel eukariotik. Berbagai membran dalam sel eukariota merupakan bagian dari sistem endomembran. Membran ini dihubungkan melalui sambungan fisik langsung atau melalui transfer antar segmen membran dalam bentuk vesikel (gelembung yang dibungkus membran) kecil. Sistem endomembran mencakup selubung nukleus, retikulum endoplasma, badan Golgi, lisosom, dan vakuola.

              Sistem ini memiliki berbagai fungsi, termasuk sintesis dan modifikasi protein serta transpor protein ke membran dan organel atau ke luar sel, sintesis lipid, dan penetralan beberapa jenis racun.

1.        Nukleus

Nukleus atau inti sel merupakan bagian penting sel yang berperan sebagai pengendali kegiatan sel. Nukleus merupakan organel terbesar yang berada dalam sel. Nukleus berdiameter sekitar 10-20 nm. Nukleus biasanya terletak di tengah sel dan berbentuk bulat atau oval. Pada umumnya sel organisme berinti tunggal, tetapi ada juga yang memiliki lebih dari satu inti. Nukleus ini umumnya paling mencolok pada sel eukariotik. Rata-rata diameternya 5 µm. Nukleus memiliki membran yang menyelubunginya yang disebut membran atau selubung inti. Membran ini memisahkan isi nukleus dengan sitoplasma. Nukleus diperlukan untuk mengontrol reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, pembelahan sel.

Nukleus di batasi oleh sepasang membran. Selubung yang terbentuk itu tidak sinambung, tetapi mengandung pori – pori. Hal ini boleh jadi memugkinkan bahan – bahan berlalu – lalang dari nukleus. Di dalam nukleus membran nuklir terdapat medium setengah cairan (semifluida) yang di dalamnya kromosom tersuspensi. Biasanya kromosom itu tampak sebagai struktur memanjang dan tidak mudah diamati dengan mikroskop cahaya. Dalam keadaan seperti biasa disebut kromatin. Nukleus merupakan pusat pengendali dalam sel.

 Nukleus juga bertugas untuk membawa perintah sintesis di inti DNA karena didalamnya mengandung sandi DNA (DNA code) untuk menentukan urutan sam amino protein. Di dalam nukleus, DNA diorganisakan bersama protein menjadi materi yang disebut kromatin. Sewaktu sel bersiap untuk membelah  (bereproduksi), kromatin kusut yang berbentuk benang akan menggulung (memadat), menjadi cukup tebal untuk bias dibedakan sebagai struktur terpisah  yang disebut kromosom. Nukleus ini mengontrol sintesis protein dalam sitoplasma dengan cara mengirim mesenjer molecular yang berbentuk RNA, RNA mesenjer ( messenger RNA, mRNA) ini disintesis dalm nucleus sesuai dengan perintah yang diberikan oleh DNA, mRNA kemudian penyampaian pesan genetic ini ke sitoplasma melalui pori nucleus. Sewaktu berada dalam sitoplasma, molekul mRNA akan melekat pada ribosom, di sini pesan genatik tadi diterjemahkan (ditranlasi) menjadi struktur primer suatu protein spesifik.

Gambar. 1 Nukleus

Bagian-Bagian Nukleus

• Nukleolus (anak inti) yang berfungsi menyintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom.
• Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun atas protein.
• Butiran kromatin terdapat pada nukleoplasma, tampak jelas pada saat sel membelah. Pada saat membelah, butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benang yang disebut kromosom. Kromosom mengandung DNA (asam deoksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis protein.

 

Fungsi Nukleus

• Nukleus berfungsi sebagai pengendali seluruh kegiatan sel
• Nukleus berfungsi untuk mengatur pembelahan sel
• Nukleus berfungsi sebagai pembawa informasi genetik (DNA) yang akan mewariskan sifat-sifatnya melalui pembelahan sel.

2.         Retikulum Endoplasma

                                    Gambar. 2 Retikulum Endoplasma

             

              Retikulum endoplasma merupakan perluasan selubung nukleus yang terdiri dari jaringan (reticulum = 'jaring kecil') saluran bermembran dan vesikel yang saling terhubung. Semua sel eukaryote mengandung RE. organela ini bukan organela yang statis dan mudah dikenali, melainkan merupakan komponen dari suatu system yang dinamis.

              RE merupakan bangunan yang berbentuk ruangan-ruangan berdinding membrane dan saling berhubungan membentuk anyaman. RE terdiri atas jaring-jaring membrane tubuler dan kantong yang disebut sisterna (kotak). Membrane RE memisahkan ruang sisternal dan sitosol. Membrane RE merupakan kelanjutan dari membrane inti apabila RE melekat pada membrane inti. RE merupakan labirin membrane yang demikian banyak sehingga reticulum endoplasmic ini meliputi separuh lebih dari total membrane dalam sel-sel eukariotik.

Terdapat dua bentuk retikulum endoplasma, yaitu retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus. Retikulum endoplasma kasar disebut demikian karena permukaannya ditempeli banyak ribosom. Ribosom yang mulai mensintesis protein dengan tempat tujuan tertentu, seperti organel tertentu atau membran, akan menempel pada retikulum endoplasma kasar. Protein yang terbentuk akan terdorong ke bagian dalam retikulum endoplasma yang disebut lumen. Di dalam lumen, protein tersebut mengalami pelipatan dan dimodifikasi, misalnya dengan penambahan karbohidrat untuk membentuk glikoprotein. Protein tersebut lalu dipindahkan ke bagian lain sel di dalam vesikel kecil yang menyembul keluar dari retikulum endoplasma, dan bergabung dengan organel yang berperan lebih lanjut dalam modifikasi dan distribusinya.

Kebanyakan protein menuju ke badan Golgi, yang akan mengemas dan memilahnya untuk diantarkan ke tujuan akhirnya. Retikulum endoplasma halus tidak memiliki ribosom pada permukaannya. Retikulum endoplasma halus berfungsi, misalnya, dalam sintesis lipid komponen membran sel. Dalam jenis sel tertentu, misalnya sel hati, membran retikulum endoplasma halus mengandung enzim yang mengubah obat-obatan, racun, dan produk sampingan beracun dari metabolisme sel menjadi senyawa-senyawa yang kurang beracun atau lebih mudah dikeluarkan tubuh.

RE halus banyak ditemukan dalam sel otot rangka, sel-sel pada pembuluh ginjal, kelenjar endokrin, pada tumbuhan banyak ditemukan pada sel kelenjar atausel penghasil minyak. Peranan RE halus adalah mensintesis hormon steroid dalam sel endokrin pada gonad, detoksifikasi senyawa toksik dan obat, termasuk barbiturat dan Alkohol.

Fungsi dari RE yaitu :

·         Mendukung sintesis protein

·         Menetralkan racun, seperti  RE yang ada di sel-sel dihati.

·         Sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri.

·         Sebagai sistem transpor substrat dan hasil-hasil dari sitoplasma ke luar  sel dan ke nukleus.

3.     Badan Golgi

                                                Gambar. 3 Badan Golgi

Badan Golgi tersusun atas setumpuk kantong pipih dari membran yang disebut sisterna dan vesikula-vesikula. Biasanya terdapat tiga sampai delapan sisterna, tetapi ada sejumlah organisme yang memiliki badan Golgi dengan puluhan sisterna.  Jumlah dan ukuran badan Golgi bergantung pada jenis sel dan aktivitas metabolismenya. Sel yang aktif melakukan sekresi protein dapat memiliki ratusan badan Golgi. Organel ini biasanya terletak di antara retikulum endoplasma dan membran plasma. Badan golgi terdapat di dalam semua sel, kecuali sperma dewasa dan sel darah merah. Badan golgi terdiri atas anyaman saluran yang tidak teratur yang tampak seperti susunan membran yang sejajar tanpa granula. Badan golgi berperan sebagai pusat produksi, pergudangan, penyortiran, dan pengiriman produk sel. Materi dalam vesikula transpor dari RE akan diterima oleh badan golgi untuk dimodifikasi, disimpan, dan akhirnya dikirim ke permukaan sel atau untuk tujuan yang lain. Badan golgi pada tumbuhan disebut Diktiosom. Sel hewan memiliki 10-20 badan golgi, sedangkan sel tumbuhan mengandung ratusan badan golgi. Badan golgi juga merupakan tempat sintesis polisakarida, misalnya pada mukus. Selulosa yang disekresikan oleh sel tumbuhan untuk membentuk dinding sel, disintesis pada badan golgi. Di dalam sel-sel sekretori seperti pada kelenjar pencernaan dan kelenjar air mata, terdapat badan golgi dengan jumlah lebih banyak. 

Sisi badan Golgi yang paling dekat dengan nukleus disebut sisi cis, sementara sisi yang menjauhi nukleus disebut sisi trans. Ketika tiba di sisi cis, protein dimasukkan ke dalam lumen sisterna. Di dalam lumen, protein tersebut dimodifikasi, misalnya dengan penambahan karbohidrat, ditandai dengan penanda kimiawi, dan dipilah-pilah agar nantinya dapat dikirim ke tujuannya masing-masing.

Badan Golgi mengatur pergerakan berbagai jenis protein; ada yang disekresikan ke luar sel, ada yang digabungkan ke membran plasma sebagai protein transmembran, dan ada pula yang ditempatkan di dalam lisosom. Protein yang disekresikan dari sel diangkut ke membran plasma di dalam vesikel sekresi, yang melepaskan isinya dengan cara bergabung dengan membran plasma dalam proses eksositosis. Proses sebaliknya, endositosis, dapat terjadi bila membran plasma mencekung ke dalam sel dan membentuk vesikel endositosis yang dibawa ke badan Golgi atau tempat lain, misalnya lisosom.

Fungsi dari badan golgi yaitu:

·         Berperan dalam sekresi atau membentuk vesikula yang berisi enzim untuk sekresi.

·         Membentuk dinding sel pada tumbuhan.

·         Membentuk membran plasma.

·         Membuat makromolekul (seperti zat lengket pada sel hewan)

·         Tempat untuk memodifikasi dan memilah-milah  protein.

·         Membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim pemecah selubung telur.

·         Mengemas bahan-bahan sekresi yang akan dibebaskan dari sel.

·         Memproses protein-protein yang telah disintesis oleh ribosom dari reticulum endosperma

·         Mensintesis polisakarida tertentu dan glikolipid

·         Memilih protein untuk berbagai lokasi dalam sel. Protein yang ditujukan untuk granular sekresi, lisosom, dan membrane plasma dikirimkan ke cis dari badan golgi sepanjang adanya kelebihan protein membrane reticulum endoplasma. Protein reticulum endoplasma diyakini kembali ke reticulum endoplasma oleh pembuluh kecil yang dibebaskan dari cis.

·         Memperbanyak elemen membran yang baru bagi membrane plasma.

·         Memproses kembali komponen-komponen membrane plasma yang telah memasuki sitosol selama endositosis. Komponen-komponen membrane yang memasuki badan golgi menyusul endositosis dapat diproses dan digunakan kembali dalam sekresi, dalam pembentukan lisosom, atau dalam perbaikan membrane plasma itu sendiri.

·         Membentuk musin. Musin merupakan protein yang ditempeli karbohidrat.

4.        Lisosom  

                        

                                     

Gambar lisosom

Lisosom merupakan kantang terikat membrane dari enzim hidrolitik yang digunakan oleh sel untuk mencerna makromolekul. Lisosom berbentuk bulat seperti bola. Lisosom mengandung enzim-enzim yang berfungsi untuk mencernakan bahan makanan yang masuk ke dalam sel. Lisosom dihasilkan oleh RE kasar dan badan golgi. Lisosom berisi enzim-enzim hidrolitik seperti protease, nuclease, glikosidase, lipase, dan fosfatase. Enzim-enzim ini dibuat oleh ribosom yang menempel pada RE. lisosom juga berfungsi merusak bakteri jahat dan menghancurkan organel yang rusak.

              Lisosom mencerna materi yang dimasukkan ke dalam sel dan mendaur ulang materi dari pembuangan intraseluler. Selama fagositosis, sel mengurung makanan dalam vakuola dengan membrane yang terlepas secara internal dari membrane plasma. Vakuola makanan bergabung dengan lisosom, dan enzim hidrolitik mencerna makanan tersebut. Setelah hidrolisis, gula sederhana, asam amino, dan monomer lain melewati membrane lisosom untuk menuju ke dalam sitosol sebagai nutrient untuk sel tersebut. Dengan proses autofagi, lisosom mendaur ulang kandungan molekuler organel. RE dan golgi umumnya bekerja sama dalam memproduksi lisosom yang mengandung enzim aktif.

Fungsi lisosom :

-          Berperan dalam pencernaan intrasel.

-          Berperan pada proses fagositosis.

-          Autofag (menelan dan mendaur ulang organel yang rusak).

-          Autolisis (perusakans el sendiri dengan cara membebaskan semua isi lisosom).

-          Pompe (ketiadaan enzim lisosom untuk memecah polisakaridasehingga terjadi penimbunan glikogen yang dapat emrusak sel-sel hati).

-          Tay-sachs (enzim pencerna lipid inaktif atau hilang sehingga terjadi penimbuna lipid yang dapat emrusak otak).

5.        Vakuola

Vakuola (rongga sel) merupakan kantong berselaput. Selaput pada vakuola disebut tonoplas. Vakuola mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda tergantung fungsinya. Vakuola adalah organel berbentuk vesikula besar yang berisi cairan dan diselubungi membran tunggal. Vakuola terbentuk oleh pelipatan membran sel ke arah dalam. Vakuola yang berukuran besar dapat terbentuk karena penggabungan vakuola-vakuola kecil dari RE maupun badan golgi.

Pada sel tumbuhan, vakuola berukuran besar dan merupakan vakuola sentral. Vakuola sentral kemungkinan membantu sel tumbuhan untuk tumbuh membesar. Dengan adanya penyerapan air, vakuola sentral dapat menyimpan substansi yang vital dan produk sisa metabolisme sel. Vakuola sentral pada bunga berfungsi untuk menyimpan pigmen sehingga menarik serangga penyerbuk. Fungsi lain dari vakuola adalah menyimpan asam amino, asam organic, glukosa, gas, garam-garam kristal, minyak atsiri, dan alkaloid.

Vakuola pada umumnya terdapat pada sel tumbuhan. Pada hewan bersel satu dikenal adanya vakuola berdenyut (vakuola kontraktil). Selain vakuola kontraktil, terdapat pula vakuola makanan yang letaknya beredar karena berfungsi untuk mencerna makanan dan mengedarkan hasil pencernaannya. Vakuola makanan mencerna bahan makanan berupa partikel padat secara fagositosis atau mencerna bahan makanan berupa zat cair secara pinositosis.

Vakuola yang terdapat pada organisme bersel satu (misalnya amoeba) dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :

a)        Vakuola nonkontraktil (makanan), yang dibentuk saat fagositosis dan berfungsi untuk mencerna serta mengedarkan hasil pencernaan ke seluruh bagian sel.

b)        Vakuola kontraktil (vakuola berdenyut), berfungsi sebagai osmoregulator, yaitu pengatur tekanan osmosis sel dengan cara memompa air yang berlebihan ke luar sel.

Fungsi vakuola :

·         Menyimpan gas, senyawa-senyawa organik (misalnya alkaloid, protein dan asam organik) dan ion anorganik (misalnya kalium dan klorida)

·         Tempat menyimpan pigmen daun, buah, dan bunga.

·         Menyimpan senyawa beracun (hal ini dapat melindungi tumbuhan dari gangguan pemangsa)

·         Menyerap air.

·         Tempat pembuangan hasil metabolisme (seperti getah pada batang tumbuhan karet)

·         Tempat penyimpanan zat cadangan makanan seperti amilum dan glukosa.

DAFTAR PUSTAKA

Albert, Bruce. et. al. 2004. Essential Cell Biology Second Edition. Garland Science: NewYork USA.

Campbell, N.A.; Reece, J.B.; Mitchell, L.G. (2002). Biologi. 1. Diterjemahkan oleh R.

Kratz, R.F. (2009) (dalam bahasa Inggris). Molecular & Cell Biology for Dummies. Hoboken, NJ: John Wiley & Son.

Reece, Jane B. 2002. Biologi Edisi ke 5 jilid 1. Jakarta : Erlangga.