Membran Sel
Membran Sel (cell membrane, plasma
membrane, plasmalemma) adalah fitur universal yang dimiliki oleh semua jenis sel berupa lapisan antarmuka yang disebut membran plasma,
yang memisahkan sel dengan lingkungan di luar sel, terutama untuk melindungi inti sel dan sistem kelangsungan
hidup yang bekerja di dalam sitoplasma.
Membran sel terdiri dari lapisan ganda fosfolipid dan berbagai protein.Membran
sel yang membatasi sel disebut sebagai
membran plasma dan berfungsi sebagai rintangan selektif yang memungkinkan
aliran oksigen, nutrien, dan limbah yang cukup untuk melayani seluruh
volume sel. Membran sel juga berperan dalam sintesis ATP, pensinyalan
sel, dan adhesi
sel.
Membran sel berupa lapisan sangat
tipis yang terbentuk dari molekul lipid dan protein. Membran sel bersifat dinamik dan
kebanyakan molekulnya dapat bergerak di sepanjang bidang membran. Molekul lipid
membran tersusun dalam dua lapis dengan tebal sekitar 5 nm yang menjadi penghalang bagi
kebanyakan molekul hidrofilik. Molekul-molekul protein yang
menembus lapisan ganda lipid tersebut berperan dalam hampir semua fungsi lain
membran, misalnya mengangkut molekul tertentu melewati membran. Ada pula
protein yang menjadi pengait struktural ke sel lain, atau menjadi reseptor yang mendeteksi dan menyalurkan sinyal kimiawi dalam
lingkungan sel. Diperkirakan bahwa sekitar 30% protein yang dapat disintesis
sel hewan merupakan protein membran.
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 lapisan dengan
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.
1.
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.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.
2.
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.
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 membran. Teori 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.
written by Nurhanifa
XI IPA 1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar