Pengertian Peroksisom, Fungsi, Ciri Dan Struktur : Adalah Kompartemen metabolik terspesialisasi yang dibatasi oleh membran tunggal. Peroksisom mengandung enzim-enzim yang mentransfer hidrogen dari berbagai substrat ke oksigen (), menghasilkan hidrogen peroksida )
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Proses Metabolisme Protein Dalam Tubuh
Pengertian Peroksisom
Peroksisom merupakan organel purbakala yang melakukan semua metabolisme oksigen di dalam sel eukariot primitif. Produksi oksigen oleh bakteri fotosintetik akan terakumulasi di atmosfer. Hal ini menyebabkan oksigen menjadi toksik bagi sebagian sel. Peroksisom berperan menurunkan [oksigen] dalam sel dan melakukan reaksi oksidatif. Perkembangan mitokondria membuat peroksisom kurang terpakai. Sebagian besar fungsi peroksisom diambil alih mitokondria. Yang tersisa hanya fungsi penting yang tidak dapat dilakukan mitokondria.
Peroksisom (bahasa Inggris: peroxysome) adalah organel yang terbungkus oleh membran tunggal dari lipid dwilapis yang mengandung protein pencerap (reseptor). Peroksisom tidak memiliki genom dan mengandung sekitar 50 enzim, seperti katalase dan ureat oksidase yang mengkristal di pusatnya.
Peroksisom adalah kompartemen metabolik terspesialisasi yang dibatasi oleh membran tunggal. Peroksisom mengandung enzim-enzim yang mentransfer hidrogen dari berbagai substrat ke oksigen (), menghasilkan hidrogen peroksida ) sebagai produk sampingan, yang menjadi sumber nama organel tersebut.
Reaksi-reaksi ini mungkin memiliki banyak fungsi yang berbeda.Beberapa peroksisom menggunakan oksigen untuk memecah asam lemak menjadi molekul-molekul yang lebih kecil yang kemudian dapat ditranspor ke mitokondria, tempat molekul-molekul tersebut digunakan sebagai bahan bakar untuk respirasi seluler.
Peroksisom di hati mendetoksifikasi alkohol dan senyawa-senyawa berbahaya lain dengan cara mentransfer hidrogen dari racun-racun itu ke oksigen. yang dibentuk peroksisom sendiri bersifat toksik, namun organel itu juga mengandung sejenis enzim yang mengubah menjadi air.
Berbeda dengan lisosom, peroksisom tidak muncul melalui pertunasan dari sistem endomembran. Peroksisom tumbuh menjadi besar dengan cara menggabungkan protein-protein yang terutama dibuat di sitosol, lipid yang dibuat di RE, dan lipid yang disintesis di dalam peroksisom itu sendiri. Jumlah peroksisom dapat bertambah dengan cara pembelahan menjadi dua ketika telah mencapai ukuran tertentu.
Peroksisom adalah organel yang ditemukan di hampir semua sel eukariotik yang terbungkus oleh membran tunggal dari lipid yang mengandung protein reseptor.Peroksisom awalnya diidentifikasi sebagai komponen untuk memproduksi hidrogen peroksida, degradasi hidrogen peroksida, dan metabolisme asam lemak, yang merupakan fungsi umum untuk hampir semua organisme.
Peroksisom terlibat dalam proses metabolisme asam lemak, asam amino, dan biosintesis plasmalogens, yaitu efek fosfolipid yang penting untuk fungsi otak mamalia dan paru-paru. Peroksisom tidak memiliki genom dan mengandung sekitar 50 enzim, seperti katalase dan urea oksidase yang mengkristal di pusatnya.Peroksisom mampu beradaptasi dengan kondisi yang berubah-ubah.Peroksisom pertama kali dikenal sebagai organel oleh sitologis dari Belgia Christian de Duve pada tahun 1967 setelah pertama kali dijelaskan oleh mahasiswa doktor dari Swedia, J. Rhodin pada tahun 1954.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Proses Metabolisme Lemak Dalam Tubuh
Struktur Peroksisom
Untuk mengetahui struktur dan fungsi peroksisom, teknik sentrifugasi gradient kepadatan (isodensity gradient centrifugation) tidaklah memadai karena relative kecilnya perbedaan kepadatan antara lisosom dan peroksisom.Untuk itu dilakukan injeksi dengan deterjen Triton WR- 1339 dilanjutkan dengan penggunaan mikroskop electron (Kleinsmith dan Kish, 1988; Sheeler dan Bianchii, 1980).
Hasilnya menunjukkan bahwa peroksisom mengkonfirmasikan identitas yang unik.Bentuknya kecil seperti bola kasar, berukuran antara mitokondria dan ribosom.Karena ukuran yang kecil inilah (0.2 – 2 µm), bersama-sama dengan glioksisom maka peroksisom digolongkan dalam benda-benda mikro.Peroksisom mempunyai struktur yang terdiri dari kristal-kristal padat dan pekat yang terbungkus oleh satu lapis membran unit.
Fungsi Peroksisom
Fungsi utama peroksisom adalah menyederhanakan rantai asam lemak yang panjang melalui beta oksidasi.Dalam sel hewan, asam lemak yang sangat panjang menjadi rantai medium asam lemak, yang kemudian dibawa ke mitokondria dan akhirnya dipecah menjadi karbon dioksida dan air.Dalam sel tanaman, proses ini hanya untuk peroksisom.
Reaksi pertama dalam pembentukan plasmalogen dalam sel-sel hewan juga terjadi di peroksisom.Plasmalogen adalah fosfolipid terbanyak di selubung mielin.Kekurangan plasmalogens menyebabkan kelainan di bagian selubung mielin pada sel saraf, yang merupakan salah satu alasan mengapa gangguan pada peroksisom mempengaruhi sistem saraf.Peroksisom juga berperan dalam produksi asam empedu yang penting untuk pencernaan lemak dan vitamin yang larut dalam lemak seperti vitamin A dan K. Gangguan kulit adalah kelainan genetik yang mempengaruhi fungsi peroksisom.
Peroksisom berisi enzim oksidatif, katalase, asam amino, dan asam urat.Namun enzim asam urat terdapat pada manusia, dan dapat mengakibatkan penyakit yang dikenal sebagai asam urat yang disebabkan oleh akumulasi asam urat.Enzim tertentu dalam peroksisom, dengan menggunakan molekul oksigen dan menghapus atom hidrogen, menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) yang beracun.
Enzim katalase yang terdapat di dalam peroksisom menggunakan H2O2 untuk mengoksidasi substrat lainnya, seperti fenol, asam format, formaldehida, dan alkohol. Proses ini akan menghilangkan hidrogen peroksida yang beracun tersebut. Reaksi ini sangat penting dalam hati dan sel-sel ginjal, dimana peroksisom mendetoksifikasi berbagai zat-zat beracum yang masuk ke dalam darah. Sekitar 25% etanol pada minuman keras teroksidasi dengan cara ini. Selain itu, ketika kelebihan H2O2 di dalam sel, enzim katalasi mengubahnya melalui reaksi ini.
Pada tanaman yang lebih tinggi tingkatannya, peroksisom juga berisi antioksida.Ini membuktikan bahwa peroksisom menghasilkan superoksida (O2–) dan nitrat oksida (NO).Peroksisom pada sel tumbuhan terpolarisasi ketika melawan jamur penetrasi.
Fungsi peroksisom, yaitu:
- Penghasil enzim oksidase dan katalase
Peroksisom mengandung enzim oksidase dan enzim katalase. Enzim oksidase berfungsi memindahkan hidrogen dari suatu substrat agar dapat bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai produk sampingan. Oleh karena itu, organel tersebut dinamakan peroksisom
- Memecah asam lemak menjadi molekul kecil sebagai bahan bakar untuk respirasi sel.
menyederhanakan rantai asam lemak yang panjang melalui beta oksidasi. Dalam sel hewan, asam lemak yang sangat panjang menjadi rantai medium asam lemak, yang kemudian dibawa ke mitokondria dan akhirnya dipecah menjadi karbon dioksida dan air. Dalam sel tanaman, proses ini hanya untuk peroksisom.
- Di dalam sel hati, peroksisom menetralisir racun alkohol dan senyawa berbahaya lainnya.
Enzim katalase yang terdapat di dalam peroksisom menggunakan H2O2 untuk mengoksidasi substrat lainnya, seperti fenol, asam format, formaldehida, dan alkohol. Proses ini akan menghilangkan hidrogen peroksida yang beracun tersebut. Reaksi ini sangat penting dalam hati dan sel-sel ginjal, dimana peroksisom mendetoksifikasi berbagai zat-zat beracun yang masuk ke dalam darah. Sekitar 25% etanol pada minumal keras teroksidasi dengan cara ini. Selain itu, ketika kelebihan H2O2 di dalam sel, enzim katalasi mengubahnya melalui reaksi ini.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Metabolisme Sel Beserta Penjelasannya
Ciri-ciri Peroksisom
Reaksi di dalam Peroksisom
Peroksisom menggunakan oksigen (O2) dan hidrogen peroksida (H2O2) untuk melakukan reaksi oksidatif.Enzim-enzim dalam peroksisom ini menggunakan molekul oksigen untuk melepaskan atom hidrogen dari substrat organik (R) tertentu dalam suatu reaksi oksidatif yang menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2).
H2O2 dimanfaatkan oleh enzim katalase untuk mengoksidasi substrat lain (fenol, asam format, formaldehida, dan alkohol).Reaksi oksidasi ini berperan untuk mendetoksifikasi bermacam-macam molekul racun dalam darah.Penumpukan H2O2 diubah oleh katalase menjadi O2.
Salah satu fungsi penting dari reaksi oksidatif yang dilakukan di peroksisom adalah pemecahan molekul-molekul asam lemak dalam proses yang disebut beta-oksidasi. Oksidasi asam lemak diikuti pembentukan H2O2 yang berasal dari oksigen. H2O2 akan diuraikan oleh katalase dengan cara diubah menjadi molekul H2O atau dioksidasi oleh senyawa organik lain.Enzim-enzim pada peroksisom selain katalase berfungsi mengoksidasi substrat untuk menghasilkan hydrogen peroksida (H2O2) seperti pada persamaan (1).Selanjutnya enzim katalase menguraikan hydrogen peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2) seperti pada persamaan (2) dan (3). Reaksi selengkapnya adalah sebagai berikut (Giese, 1974) :
- RH2 + O2 → R + H2O2
- H2O2 + H2O2 → O2 + 2 H2O (model katalitik)
katalase- RH2 + H2O2 → R + 2 H2O (model peroksidatik)
katalase
Pembentukan Peroksisom
Ada dua Ada dua teori yang menerangkan bagaimana peroksisom dibentuk dan dihasilkan oleh sel. Teori pertama yang disebut model klasik menyatakan bahwa protein peroksisom disintesis dengan bantuan ribosom yang menempel pada endoplasmik retikulum, kemudian protein peroksisomal tersebut masuk ke dalam sisternae dari endoplasmik retikulum dan membentuk kantung (ekor) yang selanjutnya menggenting serta akhirnya memisahkan diri membentuk peroksisom bebas.
Teori kedua menyatakan bahwa protein peroksisomal disintesis dengan bantuan ribosom bebas, kemudian protein peroksisomal tersebut dibebaskan ke sitoplasma dan berkembang menjadi peroksisom.
Peroksisom dapat berasal dari retikulum endoplasma dan replikasi oleh fisi.Peroksisom mempunyai komposisi enzim yang berbeda dalam jenis sel yang berbeda.Matriks peroksisom diterjemahkan di dalam sitoplasma sebelum dilepas. Ada setidaknya 32 protein peroksisom yang disebut peroksin, yang berperan dalam proses perakitan peroksisom. Reseptor protein, peroksin PEX5 dan peroksin PEX7 mengantarkan peroksisom (mengandung PTS1 atau urutan asam amino PTS2) dan kembali ke sitosol.Mekanisme ini disebut mekanisme antar-jemput.Sekarang, telah ada bukti bahwa hidrolisis ATP diperlukan untuk daur ulang reseptor untuk sitosol.
Keragaman Peroksisom
Peroksisom mempunyai komposisi enzim yang berbeda dalam jenis sel yang berbeda.Peroksisom mampu beradaptasi dengan kondisi yang berubah-ubah.Contohnya, sel khamir yang ditumbuhkan dalam gula mempunyai peroksisom yang kecil, sedangkan sel ragi yang ditumbuhkan dalam metanol mempunyai peroksisom yang besar untuk mengoksidasi metanol.Jika sel khamir tersebut ditumbuhkan dalam asam lemak peroksisomnya membesar untuk memecahkan asam lemak tersebut menjadi asetil-KoA melalui beta-oksidasi.
- Peroksisom Sel Hewan dan Tumbuhan
Pada tumbuhan terdapat dua macam peroksisom sedangkan pada hewan terdapat satu macam peroksisom.Salah satu fungsi penting biosintetik dari peroksisom hewan adalah untuk mengkatalisis reaksi pertama dari pembentukan plasmalogen.Plasmalogen merupakan jenis phospolipid terbanyak pada myelin.Kekurangan plasmalogen ini menyebabkan myelin pada sel saraf menjadi abnormal, karena itulah kerusakan peroksisom berujung pada kerusakan saraf.
Peroksisom juga sangat penting dalam tumbuhan.Terdapat dua jenis peroksisom sudah yang diteliti secara ekstensif.Tipe pertama terdapat pada daun, yang berfungsi untuk mengkatalisis produk sampingan dari reaksi pengikatan CO2 pada karbohidrat, yang disebut fotorespirasi.Reaksi ini disebut fotorespirasi karena menggunakan O2 dan melepaskan CO2.Tipe peroksisom lainnya, terdapat dalam biji yang sedang berkecambah.Peroksisom kedua ini, dinamakan glioksisom, mempunyai fungsi penting dalam pemecahan asam lemak, yang tersimpan dalam lemak biji, menjadi gula yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman muda.
Proses pengubahan lemak menjadi gula ini dilakukan dengan rangkaian reaksi yang disebut siklus glioksilat.
Dalam siklus glioksilat, dua molekul asetil-KoA dihasilkan dari pemecahan asam lemak, selanjutnya digunakan untuk membuat asam suksinat. Selanjutnya asam suksinat ini meninggalkan peroksisom dan akan diubah menjadi glukosa. Siklus glioksilat ini tidak terjadi pada sel hewan.Hal ini menyebabkan sel hewan tidak dapat mengubah asam lemak menjadi karbohidrat.
- Reaksi Fotorespirasi Pada Sel Tumbuhan
Selama fotosintesis, CO2 diubah menjadi glukosa melalui siklus Calvin, yang dimulai dengan penambahan CO2 ke dalam gula lima karbon, ribulosa-1,5-bifosfat. Akan tetapi, enzim yang terlibat dalam reaksi ini kadang-kadang mengkatalisis penambahan O2 ke dalam ribulosa-1,5-bifosfat, yang berakibat pada produksi senyawa dengan dua karbon, fosfoglikolat.
Fosfoglikolat kemudian diubah menjadi glikolat, yang kemudian ditransfer ke peroksisom, kemudian dioksidasi dan diubah menjadi glisin.Kemudian glisin ditransfer ke mitokondria dan diubah menjadi serin.Serin lalu dikembalikan ke dalam peroksisom dan diubah menjadi gliserat, yang kemudian ditransfer kembali ke kloroplas.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kunci Determinasi : Pengertian, Contoh, Dikotomi Hewan & Tumbuhan
Kondisi Medis yang Terkait dengan Peroksisom
Gangguan pada peroksisom adalah suatu kondisi media yang biasanya mempengaruhi sistem saraf manusia serta banyak organ lainnya.Dua contoh umum yang terkait adalah adrenoleukodystrophy dan gangguan biogenesis peroksisom.
Sindrom Zellweger
Sindrom Zellweger merupakan penyakit keturunan yang disebabkan oleh mutasi pada gen yang mengkode protein integral membran peroksisom (Peroksin PEX2) sehingga tidak dapat melakukan impor protein. Sindrom ini menyebabkan abnormalitas pada otak, hati, ginjal, dan dapat menyebabkan kematian.Penyakit ini belum ada pengobatannya dan menyebabkan komplikasi pneumonia dan gangguan pernapasan, serta kematian setelah enam bulan kelahiran.
Mekanisme Transfer Protein ke dalam Peroksisom
Peroksisom tidak memiliki DNA dan ribosom sehingga tidak dapat mensintesis protein sendiri.Oleh karena itu dilakukan impor protein melalui membran.Hanya protein tertentu yang dapat masuk ke peroksisom, yaitu protein yang memiliki sekuen tiga asam amino spesifik (serin-lisin-leusin) pada ujung C atau ujung N (Protein Targeting Signal/PTS).
Protein reseptor impor peroksisom yang terlibat dalam transpor protein ke dalam peroksisom adalah peroksin (PEX). Protein reseptor impor peroksisom yang larut dalam sitosol (PEX2 atau PEX5) mengenali protein peroksisom di sitosol yang mengandung tiga sekuens asam amino spesifik di ujung N atau ujung C. PEX2 atau PEX5 mengangkut protein ke dalam peroksisom dengan bantuan protein membran peroksisom. Kemudian di dalam peroksisom protein dilepaskan lalu PEX2 atau PEX5 kembali ke sitosol.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Tumbuhan Berpembuluh
Fungsi Peroksisom Pada Tumbuhan
Tolbert, seorang ahli fisiologi tumbuhan dari Amerika (Prawiranata, Harran dan Tjondronegoro, 1981) menemukan bahwa ada dua enzim utama yang amat berperan pada peroksisom tumbuhan yaitu asam glikolat oksidase dan katalase.Pada tumbuhan fungsi peroksisom adalah berperan dalam fotorespirasi, bersama-sama dengan dua organel sel lainnya yaitu kloroplas dan mitokondria membentuk rangkaian kerja 3 in 1.Hal ini mengakibatkan mengapa sering diperoleh pengamatan (dengan mikroskop elektron) bahwa ketiga organel sel tersebut selalu terletak berdekatan satu dengan lainnya.
Fotorespirasi didefinisikan sebagai respirasi yang terjadi pada saat pencahayaan (terang).Decker (dalam Prawiranata dkk, 1981) menyatakan bahwa fotorespirasi berlangsung bersama-sama dengan respirasi normal. Salah satu perbedaan antara respirasi normal dan fotorespirasi adalah responsnya terhadap konsentrasi oksigen (O2) pada atmosfir luar, dimana respirasi normal jenuh pada konsentrasi O2 sebanyak 2 % , sedang fotorespirasi terus meningkat hingga konsentrasi O2 udara normal )21 %). Untuk dapat memahami tentang fotorespirasi, diperlukan pengetahuan tentang enzim RubisCO serta mengenai biosintesa dan metabolisme asam glikolat (CH2OHCOOH).
Bergantung kepada perbandingan konsentrasi O2 dan CO2 dalam atmosfer, enzim RubisCO dapat mengkarboksilasi atau sebaliknya mengoksidasi substrat RuBP. Bila RuBP bergabung dengan CO2 akan masuk ke lintasan atau siklus Calvin dari fotosintesa menghasilkan 2 (dua) molekul asam fosfogliserat (PGA), tetapi bila RuBP bergabung dengan O2 akan masuk ke lintasan fotorespirasi menghasilkan satumolekul asam fosfogliserat dan satu molekul asam fosfoglikolat. Asam fosfoglikolat selanjutnya mengalami reaksi defosforilasi oleh enzim glikolat fosfatase membentuk asam glikolat.Pembentukan asam glikolat terjadi di kloroplas.Kemudian asam glikolat menuju ke peroksisom dan dioksidasikan oleh enzim glikolat oksidase menghasilkan asam glioksilat dan hydrogen peroksida.
Hidrogen peroksida selanjutnya diurai menjadi oksigen dan air oleh enzim katalase. Asam glioksilat beberapa rangkaian reaksi akan menghasilkan glisin (salah satu jenis asam amino).Metabolisme selanjutnya terjadi dalam mitokondria, dimana 2 (dua) molekul glisin bergabung membentuk satu molekul serin (jenis asam amino) dan juga karbondioksida (CO2).Reaksi oleh enzim serin transhidroksimetilase ini merupakan sumber utama dari produksi CO2 pada fotorespirasi. Serin kembali ke peroksisom dan melalui beberapa rangkaian reaksiakan membentuk gliserat. Gliserat oleh kloroplas dengan bantuan enzim gliserat kinase dan dengan membutuhkan satu molekul ATP akanmembentuk satu molekul asam fosfogliserat dan satu molekul ADP.
