PENCERNAAN INTRASELULER (ENDOSITOSIS, LISOSOM)

PENCERNAAN (DIGESTION) Substrat / Bahan enzim Organ / organel Produk

Dua tahap utama eksositosis dan endosistosis yaitu: (1) perlekatan membran (bilayer adherence) (2) fusi membran (bilayer joining). Pada tahap awal perlekatan, yang berperan adalah dua : Cytoplasmic-side monolayer (pada eksositosis) Non cytoplasmic monolayer (pada endositosis)

endositosis ekstraseluler membran sel joining sitosol adherence eksositosis ekstraseluler membran sel joining sitosol adherence

Materi / molekul yang akan dicernaA JALUR ENDOSITOSIS Materi ekstraseluler Materi / molekul yang akan dicernaA recycling Enzim pencerna Enzim degradasi sorting Membran plasma Endosom awal Endosom akhir Lisosom / Vakuola pencerna

Jalur endositosis Substrat yang ditangkap oleh reseptor teraktivasi akan dicerna dalam lisosom Bagian apikal dan basolateral sel berkomunikasi melalui endosome yang berbeda Late endosome

Peranan reseptor dan protein lainnya dalam endositosis

Kapsul Viral nucleid acid EKSTRASELULER SITOSOL Viral envelope Kelompok protein fusogenik pada permukaan envelope-virus diduga dapat mengkatalisis fusi membran endosom-virus fusigenic protein ENDOSOM

Masuknya virus HIV dan replikasinya dalam sel Proses endositosis virus dalam sel

LISOSOM Definisi: Setiap partikel sel dapat diidentifikasi sbg lisosom jika: Diliputi oleh suatu membran pembatas Bentuk dan ukuran heterogen Mengandung 2 atau lebih enzim hidrolase asam Bersifat enzyme latency Khusus jaringan hewan FUNGSI Pemecahan debris intra dan ekstrasel (endositosis & eksositosis) Destruksi mikroorganisme yang terfagositosis Pemecahan bahan untuk nutrien sel (autolisosis) Membran mengandung protein-protein yang sangat terglikolisasi (unusually highly glycosylated) untuk melindungi dari protease di lumen lisosom pH lumen sekitar 5, dipelihara oleh pompa H+ATPase

STRUKTUR LISOSOM

A functioning lysosome

Lysosomes are commonly found in animal cells Lysosomes are commonly found in animal cells. In white blood cells that eat bacteria, lysosome contents are carefully released into the vacuole around the bacteria and serve to kill and digest those bacteria. (Campbell)

Nomenklatur dan bentuk-bentuk fungsional lisosom 1. Lisosom awal, dibentuk paling awal oleh sel sebelum ikut serta dalam proses pencernaan. Disebut juga sebagai lisosom primer, lisosom murni, lisosom asli, lisosom perawan 2. Lisosom sekunder, berperan dalam aktivitas pencernaan. Mempunyai 2 fungsi: a. Mencerna bahan dari luar sel, disebut heterolisosom atau vakuola pencerna. Merupakan fusi lisosom primer dan fagosom b. Mencerna bahan intra sel (sitosegresom), disebut autolisosom atau vakuola autofagik. Merupakan fusi lisosom primer dengan sitosegresom

Karakteristik Lisosom dalam beberapa tipe sel Sel Hewan Terdapat dalam semua sel mamalia kecuali sel darah merah Sel Tumbuhan Enzim hidrolase tidak terpisahkan dengan baik seperti hewan. Enzim terdapat pada dinding sel. Vakuola analog dengan lisosom, namun struktur dan fungsinya tidak indentik Sel Protista Pada protozoa aktivitas fosfatase asam terlihat dalam vakuola. Lisosom berfungsi pada pencernaan interseluler dan sekresi enzim ke lingkungan luar sel.

bakteri ekstraseluler Membran plasma fagosom fagositosis (1) Endosom akhir Endosom awal lisosom endositosis (2) mitokondria RE otofagosom otofagositosis (3) Tiga jalur transpor menuju pencernaan lisosomal, yaitu melalui endositosis (endosom), fagositosis (fagosom) dan otofagositosis (otofagosom)

Phagocytosis by Enhanced Attachment (Opsonization)

Mekanisme pencegahan perlekatan reseptor sel pada kapsul bakteri

Kemampuan bakteri melarikan diri dari fagosom Bakteri merubah transport vesikular fagosit dan menahan fusi fagosom dengan lisosom Kemampuan bakteri melarikan diri dari fagosom

Digestive Compartments

When a white blood cell engulfs a bacterium, it is the lysosomes that digest the bacteria. Lysosomes are sometimes called "suicide sacks" becauase they are responsible for AUTOLYSIS, a process in which a cella self-destructs. Autolysis, incidentally, is Greek for "self kill." How does this happen? When a lysosome ruptures in a cell, it causes all of the cell's internal proteins to be digested. This action is not accidental; rather, it is regulated by signals that scientists do not fully understand. Autolysis allows an organism to eliminate worn-out cells.                                                                                            Autolysis: A. Cellular swelling B. Normal cells C. Swelling and rupture (notice holes on membrane)     

Transport hidrolase lisosomal dari badan Golgi ke lisosom

ACID HYDROLASES Nucleases Proteases Glycosidases Lipases Phosphatases Sulfatases phospholipases pH ~ 5 H+ pH ~ 7.2 CYTOSOL 0.05 – 0.5 m ATP ADP + Pi Hidrolase asam dalam lisosom merupakan enzim hidrolitik yang aktif pada suasana asam. Lumen lisosom dijaga pada pH asam oleh suatu pompa H+ATPase pada membran yang memompa H+ke dalam lisosom

Reseptor LDL, terdiri atas LDL binding site yang menghadap ke ekstraseluler dan LDL coated-pit binding site di permukaan sitosolik berasosiasi dengan protein yang menyelubungi coated pit. (A) Reseptor normal; (B) Sel mutant dengan reseptor LDL abnormal yang dapat mengikat LDL tetapi tidak dapat mencerna (ditemukan pada 1 di antara 500 individu)

STRUKTUR PROTEIN CLATHRIN

2 fungsi Pada sel tumbuhan Lisosom yang berperan dalam aktivitas pencernaan intraseluler lisosom sekunder 2 fungsi Mencerna bahan di luar sel (endositosis/fagosium) - Vakuola pencerna (heterolisosom) Mencerna bahan di dalam sel (sitosegresom) - Vakuola autofagik (autolisosom) Pada sel tumbuhan Dictyosom - vakuola - Kompartmen degradatif - Berperan dalam penentuan ukuran sel Organel penyimpan (nutrient, metabolit, antosianin, dll) - Tidak mampu memakan partikel besar - Sekresi hidrolase sangat penting - Pengontrol tekanan turgor - Pada tumbuhan insectivor - Kompartmen degradatif

Peran Lisosom dalam dinamika jaringan a. Metamorfosis - Regresi ekor berudu (tipe autofagi) - Peningkatan aktivitas lisosom b. Perkecambahan biji - Enzim hidrolase aktif - Disintesis di aleuron

LISOSOM DAN PENYAKIT a. Penyakit lisosom bawaan sejak lahir Keabnormalan genetika penyakit deposisi Terjadi penimbunan makromolekul Penyakit Pompe kekacauan cadangan glikogen Penyakit encok (“gout”) merusak kristal monosodium (kesalahan metabolisme) b. Penyakit yang diinduksi lingkungan Silikosis dan asbetosis efek partikel silikon dioksida dan asbes

Penyakit Pompe Glukosidase asam dalam lisosom untuk menguraikan glikogen dan oligosakarida menjadi glukosa tidak ada Terjadi penimbunan berlebih pada sel hati dan otot Lisosom pecah dan enzim-enzim lisosom dibebaskan ke dalam sel Katepsin yang dilepaskan ke dalam sel otot mencerna serabut otot dan pasien menderita hancurnya otot

In people with Pompe disease, there is a defect in a gene that is responsible for making an enzyme called acid alpha-glucosidase (pronounced AL-fa glue-CO-sih-days and abbreviated as GAA). Enzymes are proteins that do specific jobs to help keep the cells in the body working normally.

Penyakit Encok akut Pembentukan kristal monosodium urat di persendian Sel-sel fagosit eritrosit memakan kristal dan memasukkan ke dalam fagosom sel Fagosom berfusi dengan lisosom primer. Enzim hidrolisis membebaskan kristal dari protein plasma sehingga mendedahkan suatu permukaan yang padat gugus hidroksil Gugus hidroksil bebas membentuk ikatan hidrogen dengan bagian polar amfifatik pada membran lisosom Struktur membran lisosom melemah dan pecah. Enzim hidrolisis dilepaskan ke sitosol dan merusak leukosit sehingga membebaskan bahan-bahan toksik dan enzim hidrolisis ke lingkungan sel. Terjadi pembekakan dan rusaknya jaringan yang khas bagi artritis

Tay-Sachs Desease

Other Diseases that related to lysosome malfunctions are Krabbe sidease, Hunter disease, and Niemann-Pick disease