Sel biologi

Retikulum endoplasma

Retikulum endoplasma (ER) adalah sistem membran cisternae (kantung pipih) yang memanjang ke seluruh sitoplasma. Seringkali itu merupakan lebih dari setengah dari total membran dalam sel. Struktur ini pertama kali dicatat pada akhir abad ke-19, ketika studi sel-sel bernoda menunjukkan adanya beberapa jenis struktur sitoplasma yang luas, kemudian disebut gastroplasme. Mikroskop elektron memungkinkan studi tentang morfologi organel ini pada tahun 1940-an, ketika diberi nama yang sekarang.

Retikulum endoplasma dapat diklasifikasikan dalam dua bentuk yang berbeda secara fungsional, retikulum endoplasma halus (SER) dan retikulum endoplasma kasar (RER). Perbedaan morfologis antara keduanya adalah adanya partikel-partikel yang mensintesis protein, yang disebut ribosom, yang melekat pada permukaan luar RER.

Retikulum endoplasma halus

Fungsi-fungsi dari SER, sebuah sambungan dari vesikel membran tubular yang halus, sangat bervariasi dari sel ke sel. Salah satu peran penting adalah sintesis fosfolipid dan kolesterol, yang merupakan komponen utama plasma dan membran internal. Fosfolipid terbentuk dari asam lemak, gliserol fosfat, dan molekul kecil yang larut dalam air oleh enzim yang terikat pada membran ER dengan tempat aktifnya menghadap sitosol. Beberapa fosfolipid tetap berada di membran ER, di mana, dikatalisasi oleh enzim spesifik di dalam membran, mereka dapat "membalik" dari sisi sitoplasma bilayer, di mana mereka dibentuk, ke sisi exoplasmic, atau bagian dalam. Proses ini memastikan pertumbuhan simetris membran ER. Fosfolipid lain ditransfer melalui sitoplasma ke struktur membran lainnya, seperti membran sel dan mitokondria, oleh protein transfer fosfolipid khusus.

Dalam sel hati, SER khusus untuk detoksifikasi berbagai senyawa yang dihasilkan oleh proses metabolisme. SER hati mengandung sejumlah enzim yang disebut sitokrom P450, yang mengkatalisis pemecahan karsinogen dan molekul organik lainnya. Dalam sel-sel kelenjar adrenal dan gonad, kolesterol dimodifikasi dalam SER pada satu tahap konversi menjadi hormon steroid. Akhirnya, SER dalam sel otot, yang dikenal sebagai retikulum sarkoplasma, menyerap ion kalsium dari sitoplasma. Ketika otot dipicu oleh rangsangan saraf, ion kalsium dilepaskan, menyebabkan kontraksi otot.

Retikulum endoplasma kasar

RER umumnya merupakan serangkaian kantung pipih yang terhubung. Ini memainkan peran sentral dalam sintesis dan ekspor protein dan glikoprotein dan paling baik dipelajari dalam sel sekretori khusus dalam fungsi-fungsi ini. Banyak sel sekretori dalam tubuh manusia termasuk sel hati yang mensekresi protein serum seperti albumin, sel endokrin yang mensekresi hormon peptida seperti insulin, kelenjar ludah dan sel asinar pankreas mensekresi enzim pencernaan, sel kelenjar susu mengeluarkan protein susu, dan sel tulang rawan mensekresi kolagen dan proteoglikan.

Ribosom adalah partikel yang mensintesis protein dari asam amino. Mereka terdiri dari empat molekul RNA dan antara 40 dan 80 protein berkumpul menjadi subunit besar dan kecil. Ribosom bebas (yaitu, tidak terikat pada membran) dalam sitoplasma sel atau terikat pada RER. Enzim lisosom, protein yang ditujukan untuk ER, Golgi, dan membran sel, dan protein yang akan dikeluarkan dari sel adalah di antara yang disintesis pada ribosom yang terikat membran. Dibuat pada ribosom bebas adalah protein yang tersisa di sitosol dan yang terikat pada permukaan internal membran luar, serta yang akan dimasukkan ke dalam nukleus, mitokondria, kloroplas, peroksisom, dan organel lainnya. Fitur khusus protein memberi label untuk diangkut ke tujuan khusus di dalam atau di luar sel. Pada tahun 1971 ahli biologi seluler dan molekul kelahiran Jerman Günter Blobel dan ahli biologi seluler kelahiran Argentina David Sabatini menyarankan bahwa bagian terminal amino dari protein (bagian pertama dari molekul yang dibuat) dapat bertindak sebagai "urutan sinyal." Mereka mengusulkan bahwa urutan sinyal seperti itu akan memfasilitasi perlekatan protein yang tumbuh ke membran ER dan memimpin protein baik ke dalam membran atau melalui membran ke dalam lumen ER (interior).

Hipotesis sinyal telah dibuktikan oleh sejumlah besar bukti eksperimental. Terjemahan cetak biru untuk protein spesifik yang dikodekan dalam molekul RNA kurir dimulai pada ribosom gratis. Ketika protein yang sedang tumbuh, dengan urutan sinyal di ujung terminal amino-nya, muncul dari ribosom, urutannya berikatan dengan kompleks enam protein dan satu molekul RNA yang dikenal sebagai partikel pengenal sinyal (SRP). SRP juga berikatan dengan ribosom untuk menghentikan pembentukan protein lebih lanjut. Membran ER berisi situs reseptor yang mengikat kompleks SRP-ribosom ke membran RER. Setelah mengikat, terjemahan dilanjutkan, dengan SRP memisahkan dari kompleks dan urutan sinyal dan sisa protein nascent threading melalui membran, melalui saluran yang disebut translocon, ke dalam lumen ER. Pada titik itu, protein dipisahkan secara permanen dari sitosol. Dalam kebanyakan kasus, urutan sinyal dibelah dari protein oleh enzim yang disebut sinyal peptidase karena muncul pada permukaan luminal membran ER. Selain itu, dalam proses yang dikenal sebagai glikosilasi, rantai oligosakarida (gula kompleks) sering ditambahkan ke protein untuk membentuk glikoprotein. Di dalam lumen ER, protein terlipat menjadi konformasi tiga dimensi yang khas.

Di dalam lumen, protein yang akan dikeluarkan dari sel berdifusi ke dalam bagian transisi dari ER, suatu daerah yang sebagian besar bebas dari ribosom. Di sana, molekul-molekul tersebut dikemas menjadi vesikel pengangkut kecil yang dibatasi membran, yang terpisah dari membran ER dan bergerak melalui sitoplasma ke membran target, biasanya kompleks Golgi. Di sana membran transportasi vesikel bergabung dengan membran Golgi, dan isi vesikel dikirim ke lumen Golgi. Ini, seperti semua proses tunas dan fusi vesikel, mempertahankan keberpihakan membran; yaitu, permukaan sitoplasma membran selalu menghadap ke luar, dan isi luminal selalu diasingkan dari sitoplasma.

Protein nonsekretoris tertentu yang dibuat pada RER tetap menjadi bagian dari sistem membran sel. Protein membran ini memiliki, selain urutan sinyal, satu atau lebih daerah jangkar yang terdiri dari asam amino yang larut dalam lemak. Asam amino mencegah masuknya protein sepenuhnya ke lumen ER dengan menjangkarnya ke dalam bilayer fosfolipid dari membran ER.