Berbicara mengenai sel tentu tidak akan lengkap tanpa mengetahui secara detail struktur dari sel tersebut, salah satu bagian sel yang terdapat pada bagian terluar adalah membran sel. Baca selengkapnya disini.
1. Struktur Membran dan Fungsinya :
Sebelum membahas tentang struktur dan fungsi membran, terlabih dahulu akan saya jelaskan pengertian membran plasma menurut beberapa ahli
Gortel & Grendel (1925) _Lipid bilayer
Membran berupa struktur yang membatasi sel, terdiri atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofobik.
Gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer.
Davson & Danielli (1954)
Membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasi membran dan terdapat pula protein di permukaan luar dan dalam membran.
Singer & Nicholson (1972)_model mosaik / ‘fluid mozaic’
Membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran - struktur dinamis - interaksi yang sementara atau semipermanen.
Protein terdistribusi secara mosaik yang berbeda dengan lipid - partikel tidak membentuk suatu lapisan yang kontinyu. Protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau berada di bagian tepi sel.
Dari beberapa pernyataan di atas dapat di ambil kesimpulan bahwa struktur membran plasma terdiri atas lipid (lipid bilayer) yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofobik. Lipid bilayer sendiri dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran dan protein terdistribusi secara mozaik yang berbeda dengan lipid.
Membran plasma sendiri memiliki banyak fungsi, yaitu :
1. Pembatas isi sel dengan sekitarnya.
2. Komunikasi antar sel.
3. Mendukung aktifitas biokimia yang berlangsung di dalam sel.
4. Perpindahan suatu senyawa terlarut.
5. Memberikan respons terhadap rangsangan luar.
6. Interaksi seluler.
7. Transduksi energi.
Jenis dan Peran Protein Membran
Protein pada membran tidak simetris yakni bagian luar membran dan bagian dalam membran tersusun berbeda. Posisi seperti ini memungkinkan membran sebelah luar beriteraksi dengan dengan ligan sektraseluer seperti hormon dan faktor pertumbuhan sedangkan bagian dalam dapat berinteraksi dengan molekul sitoplasma seperti protein G atau protein kinase.
Protein membran dapat diklasifikasi menjadi tiga kelas berdasarkan hubungan (posisi) pada lipid bilayer, yaitu:
1. Protein integral
Protein integral adalah protein yang berpenetrasi kedalam lipid bilayer. Protein ini dapat menembus membran sehingga memiliki domain pada sisi ekstra seluler dan sitoplasmik dari membran.
2. Protein perifer
Seluruhnya berlokasi dibagian luar dari lipid bilayer, baik itu di permukaan sebelah ekstraseluler maupun sitoplasmik dan berhubungan dengan membran malalui ikatan non kovalen.
3. Lipid anchor protein
Terdapat disebelah luar lipid bilayer tetapi berikatan secara kovalen dengan molekul lemak yang terdapat pada lipid bilayer.
Protein membran plasma memiliki fungsi yang sangat luas antara lain sebagai protein pembawa (carrier) senyawa melalui membran sel, penerima isyarat (signal) hormonal dan meneruskan isyarat tersebut ke bagian sel sendiri atau sel lainnya. Protein selaput plasma juga berfungsi sebagai pengikat komponen sitoskeleton dengan senyawa-senyawa ekstraseluler. Protein- protein permukaan luar memberikan ciri individual sel dan macam protein dapat berubah sesuai dengan diferensiasi sel. Protein- protein pada membran sel banyak juga yang berfungsi sebagai enzim terutama yang terdapat pada selaput mitokondria, retikulum endoplasma dan kloroplas. Sebagai contoh, senyawa-senyawa fosfolipid membran plasma disintesis oleh enzim-enzim yang terdapat pada membran retikulum endoplasma.
Protein penyusun membran plasma dapat diekstrak dengan menggunakan SDA, Triton-X100, urea, N-butanol atau EDTA sebagai pelarut. Setelah larut protein-protein membran plasma dapat dipisahkan satu sama lain dengan menggunakan teknik eletroforesis atau kromatografi.
Protein membran sel memiliki kemampuan bergerak, sehingga dapat berpidah tempat. Perpindahan berlangsung ke arah lateral dengan jalan difusi. Namun tidak semu protein mampu berpindah tempat. Beberapa jenis protein integral tertahan dalam selaput oleh anyaman molekul-molekul protein yang berada tepat di bawah permukaan dalam selaput plasma. Anyaman ini berhubungan dengan sitoskelet atau rangka sel.
Struktur fisiko-kima protein selaput sel kurang diketahui, mengingat bahwa bentuknya sangat bervariasi. Berdasarkan kajian mikroskopis dan teknik freeze fracture diketahui bahwa protein dalam selaput sel berbentuk globular.
Permeabilitas membran dan bagaimana zat yang dapat dan tidak dapat mengalir bebas melintasi membran masuk dan keluar sel.
Setiap sel yang hidup harus selalu memasukkan materi yang diperlukan dan membuang sisa-sisa metabolismenya. Untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion di dalam sitoplasma, sel juga selalu memasukkan dan mengeluarkan ion-ion tertentu. pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke dalam sel sangat dipengaruhi oleh permeabilitas membran.
Bagian dalam lapisan lipid bilayer bersifat hidrofobik, sehingga tidak dapat ditembus oleh molekul-molekul polar dan substansi yang larut dalam air. Transpor materi-materi yang rarut dilam air dan bermuatan diperankan oleh protein integral membran. Transpor molekul – molekul kecil .
Pengangkutan molekul-molekul kecil melalui membran dilakukan secara pasif (transpor pasif) maupun secara aktif (transpor aktif). Kedua macam transpor ini dilakukan secara terpadu untuk mempertahankan kondisi intraseluler agar tetap konstan.
Dapat berlangsung karena adanya perbedaan konsentrasi larutan di antara kedua sisi membran. Pada transpor pasif tidak rnemerlukan energi rnetabolik. Transpor pasif dibedakan menjadi tiga, yaitu difusi sederhana (simple diffusion), difusi dipermudah atau difasilitasi (facilitated diffusion), dan osmosis.
Difusi merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul zat atau gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion),d ifusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by chanel formed), dan difusi difasilitasi (fasiliated difusion).
Difusi sederhana melalui membrane berlangsung karena molekul -molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, memmbran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O,CO2, HO, dan H2O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau chanel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam – garam mineral , tidak dapat menembus membrane secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membrane.
Proses masuknya molekul besar yang melibatkan transforter dinamakan difusi difasilitasi.
Difusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah pelaluan zat melalui rnembran plasrna yang melibatkan protein pembawa atau protein transforter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul vang akan ditransfer ke dalam sel. Setiap molekul atau ion memiliki protein transforter yang khusus, misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus untuk mentransfer glukosa ke dalam sel.
Protein transporter untuk grukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung, sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel – sel tersebut selalu membutuhkan glukosa untuk diubah menjadi energy.
Osmosis adalah proses perpindahan atau pergerakan molekul zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau semi permeabel. Jika di dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel, jika dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel ditempatkan dua Iarutan glukosa yang terdiri atas air sebagai pelarut dan glukosa sebagai zat terlarut dengan konsentrasi yang berbeda dan dipisahkan oleh selaput selektif permeabel, maka air dari larutan yang berkonsentrasi rendah akan bergerak atau berpindah menuju larutan glukosa yang konsentrainya tinggi melalui selaput permeabel. jadi, pergerakan air berlangsung dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi menuju kelarutan yang konsentrasi airnya rendah melalui selaput selektif permiabel. Larutan vang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan dengan larutan di dalam sel dikatakan .sebagai larutan hipertonis. sedangkan larutan yang konsentrasinya sama dengan larutan di dalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat di luar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah daripada di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis.
Apakah yang terjadi jika sel tumbuhan atau hewan, misalnya sel darah merah ditempatkan dalam suatu tabung yang berisi larutan dengan sifat larutan yang berbeda-beda? Pada larutan isotonis, sel tumbuhan dan sel darah merah akan tetap normal bentuknya. Pada larutan hipotonis, sel tumbuhan akan mengembang dari ukuran normalnya dan mengalami peningkatan tekanan turgor sehingga sel menjadi keras. Berbeda dengan sel tumbuhan, jika sel hewan/sel darah merah dimasukkan dalam larutan hipotonis, sel darah merah akan mengembang dan kemudian pecah /lisis, hal irri karena sei hewan tidak memiliki dinding sel. Pada larutan hipertonis, sel tumbuhan akan kehilangan tekanan turgor dan mengalami plasmolisis (lepasnya membran sel dari dinding sel), sedangkan sel hew'an/sel darah merah dalam larutan hipertonis menyebabkan sel hewan/sel darah merah
mengalami krenasi sehingga sel menjadi keriput karena kehilangan air.
mengalami krenasi sehingga sel menjadi keriput karena kehilangan air.
gambar:difusi sifasilitasi.jpg
Pada transpor aktif diperlukan adanya protein pembawa atau pengemban dan memerlukan energi metabolik yang tersimpan dalam bentuk ATP. selama transpor aktif, molekul diangkut melalui gradien konsentrasi. Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan sekunder.
Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transpor ini. contoh transpor aktif primer adalah pompa ion Na- dan ion K+. Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada di luar sel, sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na- dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP. Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel. Untuk hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran yang berperan sebagai enzim.
Tranpor aktif sekunder merupakan transpor pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan molekul lain. Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion Na+. Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP.
Molekul-molekul besar seperti protein, polinukleotida, dan polisakarida tidak akan dapat menembus membran dengan cara-cara seperti pada pengangkutan molekul-molekul kecil. Akan tetapi, sel memiliki kemampuan untuk memasukkan dan mengeluarkan makromolekul. Bahkan beberapa jenis sel mampu menelan partikel.
Pemasukan makromolekul ke dalam sel melibatkan pembentukan vakuola atau vesikel endositik dengan cara endositosis. Ukuran vakuola yang terbentuk tergantung pada materi yang dimasukkan. Berdasarkan ukuran vakuolanya, endositosis dibedakan atas pinositosis dan fagositosis. Pada pinositosis, materi yang masuk berupa larutan dan vakuola endositik yang terbentuk berukuran kecil, yaitu kurang dari 150 nm. Vakuola yang terbentuk pada pinositosis dinamakan pinosom. Pada fagositosis, materi yang dimasukkan ke dalam sel berupa partikel dan vakuola yang terbentuk berukuran kurang dari 250 nm. Vakuola yang terbentuk pada fagositosis dinamakan fagosom.
Semua sel hewan mampu melakukan pinositosis, tetapi hanya sel-sel tertentu yang mampu melakukan fagositosis. Contoh sel pada mamalia yang mampu melakukan fagositosis adalah makrofag dan neutrofil. Untuk melakukan endositosis diperlukan energi. Oleh karena itu, baik pinositosis maupun fagositosis merupakan mekanisme aktif.
Pengeluaran makromolekul dari dalam sel dilakukan dengan cara eksositosis. Proses eksositosis merupakan kebalikan dari endositosis. Vakuola yang berisi makromolekul yang akan dikeluarkan, berfusi dengan membran plasma, selanjutnya isi vakuola akan dikeluarkan dari sel. Pengeluaran sekret oleh vesikel sekretori yang dihasilkan oleh Aparatus Golgi tergolong sebagai peristiwa eksositosis.
gambar:transpor molekul besar.jpg
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Kawan-kawan, bagaimana kalau menurut kalian?