Membran
sel sering juga disebut membran plasma.
Membran sel merupakan bagian paling luar yang membatasi isi sel dengan
sekitarnya (kecuali pada sel tumbuhan, bagian luarnya masih terdapat dinding
sel atau cell wall).
Membran sel berupa lapisan luar biasa tipisnya. Tebalnya kira-kira
8 nm. Dibutuhkan 8000 membran sel untuk menyamai tebal kertas yang biasa kita
pakai untuk menulis.
Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran,
meskipun karbohidrat juga merupakan unsur penting. Gabungan lipid dan protein
dinamakan lipoprotein. Saat ini model yang dapat diterima untuk penyusunan
molekul-molekultersebut dalam membran ialah model mosaik fluida.
Pada 1895, Charles Overton mempostuatkan bahwa membran terbuat
dari lipid, berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki
sel jauh lebih cepat dari pada zat yang tidak larut dalam lipid. 20 tahun
kemudian, membran yang diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi
ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus membenarkan postulat
dari Overton.
Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam
sebagian besar membran. Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan
oleh struktur molekularnya. Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik, yang
berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menykai air) maupun
daerah hidrofobik (takut dengan air).
Berdasar struktur tersebut maka membran sel bersifat semi permeable
atau selektif permeable yang berfungsi mengatur masuk dan keluarnya zat dari
sel.
Gbr.
Membran Sel
Membran sel
eukariota
Pada
sel eukariota,
membran sel yang membungkus organel-organel di dalamnya, terbentuk dari dua macam senyawa
yaitu lipid
dan protein,
umumnya berjenis fosfolipid seperti senyawa antara fosfatidil etanolamina
dan kolesterol,
yang membentuk struktur dengan dua lapisandengan permeabilitas tertentu
sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel, namun di sela-sela molekul
fosfolipid tersebut, terdapat transporter yang merupakan jalur masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak
dibutuhkan oleh sel.
Nilai
permeabilitas air
pada membran ganda dari berbagai komposisi lipid berkisar antara 2 hingga 1.000
× 10−5 cm2/dt. Angka tertinggi ditemukan pada membran plasma pada
sel epitelial ginjal,
beberapa sel glia dan beberapa sel yang dipengaruhi
oleh protein membran dari jenis akuaporin. Akuaporin-2
memungkinkan adanya transporter air yang peka
terhadap vasopresin,
sedang ekspresi akuaporin-4 ditemukan sangat tinggi pada beberapa sel glia dan ependimal.
Struktur
membran
Komponen
penyusun membran sel antara lain adalah fosfolipid,
protein,
oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.
Model mosaik
fluida
Pada
tahun 1972, Seymour
Jonathan Singer dan Garth Nicholson
mengemukakan model mosaik fluida yang disusun berdasarkan hukum-hukum termodinamika
untuk menjelaskan struktur membran sel.[3]
Pada model ini, protein
penyusun membran dijabarkan sebagai sekelompok molekul
globular heterogenus yang tersusun dalam struktur amfipatik, yaitu dengan gugus
ionik dan polar menghadap ke fase akuatik, dan gugus non-polar menghadap ke dalam interior
membran yang disebut matriks fosfolipid dan
bersifat hidrofobik.
Himpunan-himpunan molekul globular tersebut terbenam sebagian ke dalam matriks
fosfolipid tersebut. Struktur membran teratur membentuk lapisan ganda fluida
yang diskontinu, dan sebagian kecil dari matriks fosfolipid berinteraksi dengan
molekul globular tersebut sehinggal struktur mosaik fluida merupakan analogi
lipoprotein atau protein integral di dalam
larutan membran ganda fosfolipid.
Lapisan ganda
fosfolipid
Umumnya,
membran sel memiliki bagian kepala polar hidrofilik
dengan daya ikat gliserofosforilester yang
terdiri dari gliserol,
fosfat,
dan gugus tambahan seperti kolina, serina, dll;
dengan dua rantai hidrofobik asam lemak
yang membentuk ikatan ester.
Pada rantai primer, ditempati oleh asam lemak jenuh dan pada rantai sekunder
ditempati oleh asam lemak tak jenuh. Bagian kepala dapat berinteraksi dengan air maupun larutan fase akuatik,
sedangkan bagian rantai akan berhimpit membentuk matriks fosfolipid yang
disebut fase internal. Antara fase internal dan fase akuatik terjadi tegangan potensial
antara 220-280 mV
yang disebut tegangan
potensial dipol, atau potensial
membran.
Penamaan
dan sifat bagian kepala fosfolipid bergantung pada jenis gugus tambahan yang
dimilikinya, antara lain terdapat sebutan fosfokolina (pc), fosfoetanolamina (pe), fosfoserina (ps), dan fosfoinositol (pi); dan masing-masing
nama senyawa fosfolipid terkait yang terbentuk pada membran sel adalah fosfatidil
kolina, fosfatidil etanolamina,
fosfatidil serina, dan fosfatidil inositol.
Membran juga dapat terbentuk dari senyawa lipid seperti sfingomielin, sardiolipin, atau ikatan
dengan senyawa kolesterol, dan glikolipida.
Protein
integral membran
Protein
integral memiliki domain membentang di luar sel dan di sitoplasma. Protein
intregral juga berfungsi untuk memasukkan zat-zat yang ukurannya lebih besar.
Protein
transmembran
Protein
ini terintegrasi pada lapisan lipid dan menembus 2 lapisan lipid /
transmembran. Bersifat amfipatik, mempunyai sekuen helix protein, hidrofobik,
menembus lapisan lipida, dan untaian asam amino hidrofilik. Banyak diantaranya
merupakan glikoprotein, gugus gula pada sebelah luar sel. Di sintesis di RE,
gula dimodifikasi di badan golgi
Kerangka
membran
Kerangka
membran atau disebut juga sitoskeleton mempunyai tiga macam jenis yaitu
mikrotubulus, mikrofilamen,dan filamen intermediet.
Sistem
transpor membran
Salah
satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul
dan ion
secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah
molekul hidrofobik (CO2,
O2), dan molekul polar yang sangat kecil
(air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan
ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme
khusus agar dapat masuk ke dalam sel.
Banyaknya
molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas
membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan
transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme
khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus. Lalu
lintas membran akan membuat perbedaan konsentrasi ion sebagai akibat dari dua
proses yang berbeda yaitu difusi dan transpor
aktif, yang dikenal sebagai gradien ion. Lebih lanjut, gradien ion
tersebut membuat sel memiliki tegangan
listrik seluler. Dalam keadaan istirahat, sitoplasma
sel memiliki tegangan antara 30 hingga 100 mV lebih rendah daripada interstitium.
Transpor
pasif
Transpor
pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya.
Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis,
dan difusi terfasilitasi
merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang
meningkatkan entropi atau
ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan
berlanjut selama respirasi seluler yang mengonsumsi O2 masuk.
Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya
ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke
hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam transpor pasif
karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.
Contoh
molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor
pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa
terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.
Transpor
aktif
Definisi
transport aktif, pertama kali dicetuskan oleh Rosenberg sebagai sebuah
proses yang menyebabkan perpindahan suatu substansi dari sebuah area yang
mempunyai potensial elektrokimiawi lebih rendah
menuju ke tempat dengan potensial yang lebih tinggi.] Proses
tersebut dikatakan, memerlukan asupan energi dan
suatu mekanisme kopling agar asupan energi dapat digunakan demi menjalankan
proses perpindahan substansi.
Transpor
aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah
perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif
membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam
transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionofor. Ionofor merupakan
antibiotik
yang menginduksi transpor ion melalui membran sel maupun membran buatan.
Yang
termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps,
dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers
dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu
protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter
mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump
merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light
driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan
energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.
Hormon tri-iodotironina
yang dikenal sebagai aktivator enzim fosfatidil inositol-3 kinase dengan
mekanisme dari dalam sitoplasma dengan bantuan integrin alfavbeta3.
Lintasan enzim fosfatidil inositol-3 kinase, lebih lanjut akan memicu transkripsi
genetik dari Na+ ATP sintase, K+ ATP sintase, dll,
beserta penyisipan ATP sintase tersebut pada membran plasma, berikut regulasi
dan modulasi aktivitasnya.
Interaksi
fosfolipid
Pembentukan
dwilapis lipid adalah proses yang menguras banyak energi ketika gliserofosfolipid yang
dijelaskan di atas berada di dalam lingkungan basah. Di dalam sistem basah,
gugus polar lipid berjejer menuju polar, lingkungan basah, sedangkan ekor
hidrofobik memperkecil hubungannya dengan air dan cenderung menggerombol
bersama-sama, membentuk vesikel; bergantung pada konsentrasi
lipid, interaksi biofisika ini dapat berujung pada pembentukan misel, liposom, atau dwilapis lipid.
Penggerombolan lainnya juga diamati dan membentuk bagian dari polimorfisma
perilaku amfifila (lipid). Polimorfisme lipid adalah
cabang pengkajian di dalam biofisika dan merupakan mata pelajaran penelitian akademik
saat ini. Bentuk dwilapis dan misel di dalam medium polar oleh proses yang
dikenal sebagai efek hidrofobik. Ketika
memecah zat lipofilik atau amfifilik di dalam lingkungan polar, molekul polar
(yaitu, air di dalam larutan air) menjadi lebih teratur di sekitar zat
lipofilik yang pecah, karena molekul polar tidak dapat membentuk ikatan
hidrogen ke wilayah lipofilik daru amfifila. Jadi, di dalam
lingkungan basah, molekul air membentuk kurungan "senyawa klatrat"
tersusun di sekitar molekul lipofilik yang terpecah.
Pada
teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan
molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran.
Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak.
Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana
komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai
bentuk interaksi semipermanen komponen muchus membran sel semipermanen di
lapisan membran
Secara
alami di alam fosfolipid akan membentuk struktur misel (struktur menyerupai
bola) atau membran lipid 2 lapis. Karena strukturnya yang dinamis maka komponen
fosfolipid di membran dapat melakukan pergerakan dan perpindahan posisi.
Pergerakan yang terjadi antara lain adalah pergerakan secara lateral
(Pergerakan molekul lipid dengan tetangganya pada monolayer membran) dan
pergerakan secara flip flop (Tipe pergerakan trans bilayer).
Membran
mitokondria
Hingga
saat ini terdapat tiga teori mengenai membran mitokondria.
Teori pertama mengatakan bahwa mitokondria memiliki satu lapisan membranTeori
kedua mengatakan bahwa terdapat dua lapisan membran, yaitu membran sisi dalam
dan membran sisi luar. Teori ketiga mengatakan bahwa mitokondria memiliki tiga
lapisan, yaitu membran sisi dalam, membran sisi luar dan membran plasma
source of
:http://biologi.blogsome.com/2007/07/05/membran-sel-2/
http://id.wikipedia.org/wiki/Membran_sel
0 komentar:
Posting Komentar