Mikrobodi, Sitoskeleton, flagela dan Cilia

MIKROBODI,
SITOSKELETON,
FLAGELA DAN SILIA
Sri Rejeki Rahayuningsih
131963 533
BADAN MIKRO ( PEROXISOM & GLIOKSISOM)
Ciri-ciri umum:
 Badan sperikal,ø 0,2-1,5 μ, bermembran,
berasosiasi dg RE, Mitokondria, Kloroplas
atau keduanya, punya inti kristal (
mengandung enzim) ex. Sel protozoa, Fungi,
Tumbuhan, Hati, Ginjal Vertebrata
 Badan mikro menggunakan mol O2 seperti
Mitokondria & Flavin yg berikatan dg Oxidase
& Katalase→Metabolisme H2O2 dan enzim
untuk metabolisme Asam lemak

TIPE BADAN MIKRO





A. Peroksisom
Tdp pd sel hewan&Tumb. ( sel2 fotosintetik pd tmb tk
tinggi, jar. daun yg beretiolasi, koleoptil, hipokotil, pd
batang&kalus tembakau, buah pear masak), protozoa,
Algae coklat, fungi& paku
Pd sel tmb→melekat pd ER, kloroplas& Mtokondria
→Fotorespirasi
Struktur→ukuran&bentuk bervariasi, sirkular,
bermembrran 1 lapis mengelilingi matriks yg berisi
benang& fibril,Nukleid amorf (kristaloid), ø 0,2-1,5μ,
punya core (pusat)→ttdp enzim: urat
dioksidase,pdperoksisom hati tikus& katalase pd
tumbuhan
Aktivitas: metabolisme H202 dan siklus Glikolat
PEROXISOME (MICROBODY)
1950, Duve
 catalase : 15% of the total protein
 Hydrogen peroxide metabolism
 Catalatic mode: 2H2O2  O2 + 2H2O
 H2O2RH2 + O2 R + H2O2

4
PEROXISOME (MICROBODY)
Detoxification : methanol, ethanol, formic
acid, formaldehyde, nitrites and phenols
 Peroxidatic mode: catalase

Electrons derived from an organic donor
 R’H2 + H2O2 R’+ 2H2O


Vital peroxisomal function: Liver, kidney
5
Becker_6e_IRCD_Chapter_12
PEROXISOME (MICROBODY)
Oxidation of fatty acids
 b-oxidation
 Animal cells:

Long chain:16-20 carbons ; very long chain:2426 carbons; branched fatty acids  acetyl-CoA
 > 16 carbons fatty acid mitochondria


Plants and yeast : breaking …into acetyl-CoA
6
PEROXISOME (MICROBODY)

Metabolism of N-containing compounds
Uricase : urate + O2 allantoin + H2O2
 Aminotransferases:

Catabolism of unusual sub.
 Xenobiotics: alkanes, short-chain
hydrocarbon compounds found in oil
 Fungi  cleaning up oil spills

Becker_6e_IRCD_Chapter_12
7
PLANTS PEROXISOMES
Leaf peroxisomes
glycolate pathway (photorespiratory pathway);
involve the light-dependent uptake of O2 and
release of CO2
Glyxysomes :
Becker_6e_IRCD_Chapter_12
8
PEROXISOME BIOGENESIS BY DIVISION OF
PREEXISTING

Where peroxisomal membrane come from?
Some lipid synthesized by peroxisomal En.
 Exchange proteins

9
PEROXISOMAL PROTEIN–TWO PATHWAY BOTH
POSSIBLE

Where peroxisomal protein come from?
 Catalase
 Free
cytosolic ribosomes
 ATP-dependent
 Peroxins
: ER pathway (Fig.12-5 )
 N-linked
 Treat
glycoprotein
with brefeldin A  peroxin Pex3p in ER
 Peroxisomal

process
ER, protoperoxisome in plant
amino acid signal: SKL, serine-lysine-leucine
10
FIGURE 12-25 BIOGENESIS OF PEROXISOMES
11
IMPORT OF PROTEINS INTO PEROXISOMES




Peroxisomes are a type of microbody. Microbodies
are cell organelles bounded by a single membrane
and are used for a variety if different processes.
For example peroxisomes contain enzymes which
produce hydrogen peroxide (and have the means
for destroying it).
In addition plants have glyoxysomes which contain
the enzymes of the glyoxylate cycle
yeasts have a variety of microbodies including ones
involved in methanol oxidation.
TARGETING TO PEROXISOMES



Fortunately this is nice and simple. Two major targetting
signals Pex5 (PTS1R) and PTS2R have been identified.
The Pex5 signal is a carboxy-terminal tripeptide SKL.
The mechanism of Prx5appears to involve binding of the
SKL sequence to Pex5. This then interacts with a
peroxisomal membrane protein called Pex14 forming a
channel. It is not clear whether Pex5 and the protein
move together across the channel or whether the
imported protein is “pushed” through.
In the peroxisome the signal sequences are removed
and Pex5 is recycled with the help of Pex2, 10, and 12.
TO BE NOTED




ATP hydrolysis is required for import
Import into peroxisomes does not require unfolding
of the protein chain - even gold particles conjugated
to a peroxisomal protein are imported.
Hsp70 is however needed and becomes bound to
the exterior of the peroxisome.
.Study of patients with Zellweger’s syndrome, where
import of proteins into peroxisomes shows firstly
that the peroxisomal membrane proteins are
incorporated by another route and secondly that at
least 8 polypeptides, including Pex2, are involved in
the transfer.
PEROXISOME
MATRIX AND
MEMBRANE
PROTEINS
ENTER BY
DIFFERENT
ROUTES
SITOSKELETON
Terdiri :
1. Mikrotubulus.
2. Mikrofilament
3. Intermediate filament.
MIKROTUBULUS
DI dalam matriks sitoplasma sel-sel eukariotik
terdapat struktur tubular yang dikenal sebagai
mikrotubus . Mikrotubulus juga ditemukan dalam
tonjolan sitoplasma yang disebut silia dan
flagela. Garis tengah luarnya adalah 24nm , yang
terdiri atas dinding padat setebal 5 nm dan liang
pusatnya setebal 14nm .
Subunit sebuah mikrotubulus adalah suatu heterodimer yang
terdiri atas molekul tubulin α dan β yang tersusun dari asam
amino yang berhimpitan.
Molekul tubulin tersusun membentuk 13 protofilamen .
Mikrotubulus sitoplasma adalah stuktur kaku yang berperan
penting pada pembentukan dan mempertahankan bentuk sel.
Mikrotubulus juga ikut serta dalam transpor intrasel dari
organel dan vesikel.
Contoh: transpor aksoplasma dalam neuron , transpor melanin
dalam sel pigmen , pergerakan kromosom oleh gelendong
mitosis, dan pergerakan vesikel diantara kompartemen sel sel
yang berbeda
Mikrotubulus juga ikut serta dalam transpor intrasel
dari organel dan vesikel.
Contoh: transpor aksoplasma dalam neuron ,
transpor melanin dalam sel pigmen , pergerakan
kromosom oleh gelendong mitosis, dan pergerakan
vesikel diantara kompartemen sel sel yang berbeda
Transpor yang dipandu mikrotubulus
dikendalikan oleh protein khusus yang disebut
protein penggerak , yang memakai energi
untuk menggerakan molekul dan vesikel.
Mikrotubulus merupakan dasar bagi berbagai
komponen sitoplasma yang kompleks ,
Meliputi: sentriol, badan basal , silia , dan flagela.
SENTRIOL
Adalah struktur silindris , berdiameter 0,15ùm
Dan panjang 0,3 – 0,5 um.
Setiap sentriol terdiri atas 9 pasang mikrotubulus
yang tersusun berupa triplet .
A adalah mikrotubulus lengkap dengan 13
heterodimer, sedangkan B hanya memiliki 10
heterodimer. Terjulur dari dari permukaan
mikrotubulus A adalah pasaangan lengan yang
dibentuk oleh protein dinein, yang mempunyai
aktivitas ATPase.
Pada dasar setiap silium atau flagelum
terdapat sebuah badan basal, yang pada
dasarnya serupa dengan sentriol .
PEMBENTUKAN MIKROTUBUL
Sentriol
Benang
spindel
Kromosom
Sentriol
Sentriol pada hewan
i.
Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk
mempertahankan bentuk sel dan sebagai "rangka sel".
Contoh organel ini antara lain benang-benang Gelembung
pembelahan, Selain itu mikrotubulus Berguna dalam
pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.
j. Mikrofilamen
Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari
komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti
pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel.
k. Peroksisom (Badan Mikro)
Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa
berasosiasi dengan organel lain,dan banyak Mengandung
enzim oksidase dankatalase (banyak disimpan dalam sel-sel
hati).
SITOSKELETON
SITOSKELETON
Sitoskeleton adalah kerangka
internal sel, yang
merupakan kumpulan
serabut atau filamen
globular, serabut protein
Sitoskeleton terdiri atas:
1. Mikrofilamen (struktur
mirip “rod” yang
berupa protein
globular)
2. Filamen intermediate
(protein serabut)
3. Mikrotubul (tabung
berlubang terdiri atas
protein globular)
SILIA DAN FLAGELA
Mrp. Bnetuk filamen dr sitoplasma yg dpt
bergerak→ menghasilkan arus makanan,
berlaku sbg organ sensorik &
menunjukkan fungsi mekanik dlm sel
 Secara morfologi& fisiologi→ struktur
sama, keduanya dpt dibedakan bdsrkan:
jumlah, ukuran danfngsinya.

SILIA dan FLAGELA.
 Adalah tonjolan-tonjolan yang motil dan ditutupi
membran sel, dengan pusat mikrotubul yang
teratur.
 Sel bersilia memiliki panjang sekitar 2-3um.
Sel berflagela hanya memiliki 1 flagela, panjangnya
mendekati 100 um.
 Pada manusia,spermatozoa adalah satu-satunya
jenis sel dengan sebuah flagelum .
FLAGELA DAN CILIA
Cilia (tunggalnya
cilium) dan flagela
(tunggalnya flagellum)
adalah alat atau
mesin pergerakan sel,
yang muncul dari
suatu sel tertentu
Cilia dalam satu sel
jumlahnya biasanya
banyak, ukurannya
pendek
Flagella biasanya
tunggal atau sedikit
jumlahnya dan
ukuran biasanya
panjang
STRUKTUR FLAGELA DAN SILIA

Terdiri atas:
i. Silium: bentuk silindris muncul dr perm. sel
ii. Badan basal/granula, organel
iii. Sel spt sentriol, dimana silium berasal pd. bbrp sel fibril yg
disebut
iv. Kaki = silia(rootlets)




Fibril dr flagela bersifat kontraktil
Struktur silia atau flagela tdr dr 11 fibril ( 2 letak di
pusat dan 9 tersusun mengelilinginya)
9 fibril yg terletak di perifer menjaditebal tdr dr
pasangan mikrotubul, dan 2 fibril yg di pusat kecil tdr dr
mikrotubul tunggal
Kerangka dasar silia & flagela → Aksonema
PERBEDAAN FLAGELA DAN SILIA
FLAGELA





Jumlah 1-2
Tdp pd ujung sel
Panjang
Menunjukkan pergerakan
Tersebar pd Protozoa(
kelas Flagelata), sel
Koanosit Spons,
Spermatozoa pd Metazoa
& tanaman (algae) dan sel
kelamin
SILIA






Jml. 3000-14000 atau >>>
Tdp pd seluruh perm. Sel
Lebih pendek dr flagela
Bergerak dlm suatu ritme yg
terkoordinasi
Bergerak/bergetar
Pd Protozoa ( Ciliata), Epitel yg
bersilia pd.Metazoa, pd larva
Platyhelmintes,Echinodermata
,Molusca dan Annelida
Struktur Aksonema
Aksonema flagela & silia: panjang bbrp μ – 1 mm
 Pd umumnya dikelilingi membran luar, trilaminar, lipoprotein
(semua komponen tdp dlm matriks)

Biokimia Aksonema


i. Tubulin : mrp. Protein yg tdr dr tubulin A & B, selain itu tdp
10 protein struktural sekunder yg larut
ii. Dinein : Pd lengan sub fiber A mengandung protein spt:
Niasin = Dinein ( berperan aktivitas ATP-ase)
Fisiologi gerakan Silia

Silia: struktur kontraktil punya 2 ritme yi: Metatronik &
Isotronik/Sinkronik ( Gelombang kontraksi dlm silia)
Tipe pergerakan silia:
i.
ii.
iii.
iv.
Pendulus
Unciformis( pd Metazoa; spt Hook)
Infudibuliform; rotasi
undulan
Fungsi silia dan flagela:
i.
ii.
iii.
iv.
v.
Pergerakan silia & flagela→ pergerakan sel atau
organisme
Silia → aliran makanan pd hewanaquatik tk rendah
Dlm respirasi→pergerakan silia membantu
menghilangkan partikelpadat
Telur amfibia & mamalia→ keluar dr oviduct dg
bantuan fibrasi silia
Menyediakan proses fisiologi, pergerakan,sirkulasi,
respirasi dan Ekskresi