STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN SEL PDF

Preview

Summary

1 STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN SEL Membran sel (bahasa Inggris: cell membr ane, plasma membr ane, plasmalemma ) adalah fitur univer sal yang dimiliki oleh semua jenis sel ber upa lapisan antar muka yang disebut membr an plasma, yang memisahkan sel dengan lingkungan diluar sel (kecuali pada sel tumbuh...

Description

1

STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN SEL

Membran sel (bahasa Inggris: cell membr ane, plasma membr ane, plasmalemma ) adalah fitur univer sal yang dimiliki oleh semua jenis sel ber upa

lapisan antar muka yang disebut membr an plasma, yang memisahkan sel dengan lingkungan diluar sel (kecuali pada sel tumbuhan, bagian luar nya masih ter dapat dinding sel atau cell wall ) . Yang fungsinya untuk melindungi inti sel dan sistem kelangsungan hidup yang beker ja di dalam sitoplasma ( Wikipedia,2012:1).

A. Struktur Membr an Sel Menur ut Dalle (2007:1) Ada beber apa teor i tentang str uktur dar i membr an sel diantar anya :

1. Gortel & Grendel ( 1925) a. Membr an ber upa str uktur yang membatasi sel, ter dir i atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang ber sifat hidr ofob(yang tidak dapat lar ut dalam air tetapi dapat lar ut dalam minyak) b. gugus polar mengar ah ke bagian luar dar i bilayer , sedangkan gugus hidrofob (r antai asam lemak) ber ada di bagian tengah dar i lipid bilayer

Gambar 1 . Str uktur Membr an Sel Ber dasar kan Teor i Gor tel & Grendel. (Dalle,2007:1) . 2. Davson & Danielli ( 1954)

Membr an mer upakan str uktur lipid bilayer yang disisipi dengan pr otein globular yang melintasi membr an dan terdapat pula protein di permukaan luar dan dalam membran.

2

Gambar 2.Str uktur Membr an Sel Berdasar kan Teor i Davson & Daniel (Dalle,2007:1) . 3. Singer & Nicholson ( 1972)/ Model Mozaik Fluida

model mosaik fluida yang disusun berdasar kan hukum-hukum ter modinamika untuk menjelaskan str uktur membran sel. Model mosaik fluida yang dikembangkan pada tahun 1972 oleh Singer dan Nicolson memper kenalkan ide bar u tentang penyebar an lipid dan pr otein pada membr an, karena itu mer eka mer evolusi ilmu pengetahuan ( ber pikir ilmiah) tentang str uktur membr an. Model ini memecahkan dasar bar u dengan dalil (sasaran) yang meyakinkan bahwa pr otein ter pancang secar a langsung pada membr an bilayer . Matr iks phospholipid ter dir i atas dua lapisan, dan didalamnya ter dapat dua tipe pr otein, ialah protein per ifer yang dapat bereaksi dan dapat lar ut pada air (polar ), dan pr otein integr al yang sukar ber ikatan dan sukar lar ut air (nonpolar ) ( Anonim,C,2011:1).

Gambar

3 . Singer

&

Nicholson

( Dalle,2007:2).

(1972)/

Model

Mozaik

Fluida

3

B. Komponen Kimia Membran Sel Berdasar kan analisis kimia, membr an sel ter susun atas lipida dan pr otein ( lipoprotein) . Lipidanya berupa fosfolipid, glikolipid dan ster ol. Ster ol umumnya ber upa kolesterol. Menur ut Ar diyanto (2011:1) pr otein penyusun membran sel ter utama ter dir i dar i glikopr otein, Ber ikut adalah penyusun membrane sel : 1. Lipid

Membr an sel ter dir i

dar i

tiga kelas lipid amphipathic:

fosfolipid a, glikolipid, dan kolester ol. Jumlah dar i masing-masing ter gantung pada jenis sel, tetapi dalam sebagian besar kasus fosfolipid yang paling ber limpah. Ter dapat 3 tipe lipid, yaitu:

a. Fosfolipid. Molekul fosfolipid ter dir i dar i dua bagian, yaitu kepala dan ekor . Bagian kepala memiliki muatan positif dan negatif ser ta bagian ekor tanpa muatan. Bagian kepala kar ena ber muatan ber sifat hidr ofilik atau lar ut dalam air , sedangkan bagian ekor ber sifat hidr ofobik atau tidak lar ut dalam air . Fosfolipid digolongkan sebagai lipid amfipatik.

Gambar 4 .Str uktur Fosfolipid (Ar diyanto,2011:1) b. Kolesterol Banyak ter dapat pada membr an sel hew an (sekitar 50% dar i molekul lipid). Membr an sel tumbuhan dan semua sel bakter i tidak banyak mengandung kolester ol. Kolester ol lebih sedikit dibandingkan

4

lipida membr an lainnya dan tidak ter lalu ber sifat amfipatik. Gugus hidroksil dar i kolester ol yang ber sifat hidr ofilik menentukan or ientasi molekul ini pada membr an sel. Gugus hidr oksil ber ada pada bagian per mukaan membran.Kolestr ol pada membrane sel ber fungsi untuk mengatur fluiditas dan stabilitas mebran ser ta mencegah asam lemak lebih mer apat dan mengkr istal dengan meningkatkan suhu pr etransisi.

Gambar 5 .Kolester ol ( Dalle,1983:3) c. Glikolipid Glikolipid ialah molekul molekul lipid yang mengandung kar bohidrat, biasanya pula seder hana seper ti galaktosa atau glukosa. Akan tetapi istilah istilah glikolipid biasanya dipakai untuk lipid yang mengandung satuan gula tetapi tidak mengandung fosfor .Glikolipid dapat ditur unkan dar i gliser ol atau pingosine dan ser ing dimakan gliser ida atau sebagai spingolipida 2. Pr otein

Pr otein dalam membr an mer upakan kunci untuk fungsi membran

secara

keselur uhan.

Protein

ber guna

terutama

dalam

tr anspor tasi bahan kimia dan sistem informasi di selur uh membran. Setiap membran memiliki kandungan pr otein yang ber beda-beda. Pr otein bisa dalam bentuk per ifer atau integral. Jumlah pr otein ber beda pada tiap spesies dan ber gantung pada fungsinya bagi spesies ter sebut. Ter dapat 4 kelompok pr otein:

5

a. Protein per ipheral Dapat ditemukan baik di dalam ataupun di luar per mukaan membr an yang membentuk ikatan nonkovalen dengan per mukaan membr ane.

b. Protein integral Dapat ditemukan di antar a membr an dan memiliki daer ah hidrofobik yang menempel di antar a membr an ser ta daer ah hidr ofilik yang

menonjol

dar i

dua

per mukaan

bilayer . ber fungsi

untuk

memasukkan zat-zat yang ukur annya lebih besar .

c. Protein tr ansmembran Pr otein ini ter integrasi pada lapisan lipid dan menembus 2 lapisan lipid / transmembr an. Ber sifat amfipatik, mempunyai sekuen helix protein, hidr ofobik, menembus lapisan lipida, dan untaian asam amino hidrofilik. Banyak diantaranya mer upakan glikopr otein, gugus gula pada sebelah luar sel. Di sintesis di RE, gula dimodifikasi di badan golgi.

d. Protein yang berikatan dengan lipid Dapat ditemukan di luar membran lipid pada ekstraseluler atau sitoplasmik. Pr otein plasma memiliki fungsi antar a lain sebagai ber ikut: a. Pr otein pembawa ( carr ier ) senyaw a yang melew ati membran plasma, b. Mener ima isyar at ( signal) hor monal, c. Mener uskan isyar at tersebut ke bagian sel sendir i atau ke sel lainnya, d. Sebagai pangkal pengikat komponen-komponen sitoskeleton dengan senyawa-senyaw a ekstr aseluler .

Gambar 6 . Pr otein Membr an (Dalle,1983:3)

6

3. Karbohidrat

Karbohidr at pada membrane sel ter dapat dalam bentuk yang ber ikatan dengan lipid atau pr otein (glikolipid dan glikopr otein). Selain itu juga ter dapat pada per mukaan sel dan ber fungsi dalam inter aksi sel dan sekitar nya. Pada sel epitel glikolipid ter dapat pada per mukaan apical yang ter papar dan ber funsi untuk melindungi dar i pH r endah dan degradasi enzim.Kar bohidr at pada membr an plasma ter ikat pada pr otein atau lipida dalam bentuk glikolipida dan glikopr otein. Pada membran plasma ter kandung 2 – 10% kar bohidr at. Kar bohidrat dalam lemak ber fungsi untuk meningkatkan hidr ofisilitas lemak dan pr otein. Per an penting kar bohidr at dalam berbagai aktivitas sel :

a. Sistim kekebalan Karbohidr at pada Molekul karbohidrat ber tanggung jawab ter hadap kekhasan sifat antigenis membr an sel. Sifat antigenis ini ber kaitan dengan sistem kekebalan (imun) tubuh dan kemampuannya membedakan sel sendir i dar i sel asing. Sel asing dapat dikenali sebagai sel asing, kar ena glikopr otein pembentuk membrannya memiliki kar bohidrat yang berbeda dengan kar bohidr at glikopr otein pembentuk membr an sel pener ima. Keadaan seper ti ini memacu tanggapan kekebalan.

b. Pengenalan sel Karbohidr at mampu membedakan sel yang satu dengan sel lainnya. Penting pada perkembangan jar ingan dan or gan, Dasar pada penolakan sel asing oleh sistem imun.

Gambar 7 .Str uktur Karbohidr at ( Dalle,1983:4) .

7

C. Ker angka Membran Ker angka membr an atau disebut juga sitoskeleton mempunyai tiga macam jenis yaitu mikrotubulus, mikr ofilamen, dan filamen inter mediet (Dhiyas,2012:1) .

a. Mikrofilamen ( Filamen aktin) Bersifat fleksibel, filamen aktin biasanya ber bentuk jar ing atau gel. Aktin ber fungsi membentuk per mukaan membran.

b. Mikrotubula Mikrotubula atau mikrotubulus adalah tabung yang disusun dar i mikr otubulin.

c. Filamen Intermediet Berbentuk serat mir ip tali, filamen inter mediet member i kekuatan mekanis pada membran sel .

D. Fungsi Membran Sel Anonim ( 2010:1) menjelaskan fungsi dar i membr an sel sebagai ber ikut:

a. Kompertemenisasi Membr an sel mer upakan selaput ber kelanjutan dan tidak putus yang membatasi

dan

menyelubungi

suatu

r uangan

(koper temen) .

Membran sel menyelubungi isi selur uh sel, selain itu ada juga membr an yang membatasi nukleus dan r uang-r uang di sitoplasma. Ini kita ibar atkan sebagai r uang-r uang yang ada di dalam gedung. r uang-r uang ter subut per lu di batasi oleh par tisi atau tembok. Sehingga kegiatan di masingmasing di

satu r uangan dengan ruang yang lain. Di dalam sel

komper temenisasi mutlak per lu ada, kar ena r uang-r uang di dalam sel ber isi cairan dan adanya percampur an cair an dar i r uang-r uang ter sebut mer upakan malapetaka bagi sel tersebut.

8

b. Interaksi Antar Sel Pada or ganisme ber sel banyak, membr an sel ber tanggung jawab ter hadap inter ksi antara sel satu dengan yang lainnya. Alat tubuh pada umumnya ter dir i dar i macam sel yang berbeda yang har us beker ja sama untuk melaksanakan fungsi keselur uhan. Membran sel menyilahkan sel untuk saling mengenal kemudian saling ber tukar substansi dan infor masi dengan tidak memandang apakah sel sudah ter pakai di tempat ter tentu, seper ti dar i jar ingan.

c. Perubahan Energi Per ubahan satu bentuk ener gi menjadi bentuk ener gi lain mer upakan hal yang sangat penting dalam proses hidup, dan membr an sel sangat ter libat dalam pr oses ini. Hal yang sangat mandasar bagi semua kehidupan adalah kemampuan sel

tumbuh-tumbuhan untuk mengubah

ener gi cahaya matahar i menjadi ener gi kimia yang ter kandung dalam kar bohidr at. Sel hewan maupun tumbuh-tumbuhan juga mampu untuk mengubah ener gi kimia dar i kar bohidrat ter sebut manjadi ATP atau senyawa lain ber ener gi tinggi. Pr oses pengikatan ener gi ini ter jadi di dalam mambran dar i mitokondr ia dan kloroplas. Ener gi cahaya, ter mal, makanikal diubah oloeh reseptor dar i sistem saraf menjadi implus sar af yang mer upakan cara kumunikasi dalam sistem sar af ter sebut. Meskipun mekanisme pengubahan ini belum diketahui secar a pasti, namun demikian membran sangat ter libat dalam pr oses ini. d. Tr ansfer Infor masi Membr an mempunyai peranan mentr ansfer infor masi dar i satu sel ke sel yang lain. Di dalam membr an teradapt reseptor yang mampu mengkombinasi dengan mulekul ter tentu dengan bentuk yang sesuai, seper ti yang selalu berkombinasi dengan suatu subtrat yang sesuai. Sel yang ber beda mempunyai membr an yang memiliki reseptor yang juga

9

ber beda, sehingga bermacam-macan r eseptor akan berkombinasi dengan ber macam-macam “ligand”. Ligand adalah molekul atau ion yang dapat berkombinasi dengan r eseptor yang terdapat dalam membr an. Ligand yang paling banyak dipelajar i adalah hormon, faktor tumbuhdan neur otr asmitter , semuanya terikat pada membr an sel tampa menembusnya. Inter aksi antar a r eseptor yang ter dapat di membr an sel dengan ligand yang ter dapat di luar sel dapat menimbulkan stimulus bar u yang ter libat dalam pengatur an ber macam-macam kejadian dalam sel. e. Penyediaan Enzim Banyak yang ter dapat membran.

di dalam sel merupakan bagian dar i

Contoh dapat dikemukakan di sini bahw ah “Na-Kactivated

ATPase yang berkaitan dengan pompa sodium dan kalium ter dapat di dalam membr an sel . enzim sitokrom yang ter libat dalam r espir asi mer upakan bagian dar i membr an dar i mitokondr ia. Sebaliknya enzim monoamin oksidase yang menyebabkan katekolamin tidak aktif hanya ter dapat di bagian luar membr an mitokondr ia. Sejumlah protein dan glikopr otein banyak ter dapat di dalam membran sel, ber tindak sebagai r eseptor

dar i

hor mon

dan

benda

penolak

atau

ter libat

dalam

pengangkutan substansi ke dalam sel. Ditempatkannya enzim di dalam membran sel mempunyai beber apa tujuan. Pada pr oses fosfor ilasi oksidatif yang ter jadi di mitokondr ia, tr anspor elektr on yang paling efisien ter capai apabila enzim ber ada saling ber dekatan. Bagian dalam membran menyediakan bantuan fisik dan or ientasi yang diper lukan. Pr otein dalam membr an yang ber tindak sebagai tempat pengikat bagi ber macam-macam ion, asam aminon dan gula dikenal sebagai “car r ier ” dipandang sebagai mekanisme dalam pr oses dalam tr nspor aktif.

10

Sistem

enzim

dalam

membran

pada umumnya disebut

adenilsiklase yang ter dapat pada hampir semua jar ingan mamalia kecuali sel dar ah merah. Aktivasi ter hadap adenilsiklase menimbulkan per ubahan ATP menjadi

adenosin

monofosfat

siklik

(cAMP)

didalam

sel.

Meningkatnya jumlah cAMP didalam sel selanjutnya membawa pengar uh ter hadap r espons fisiologik dar i sel, misalnya:sistem enzim menjadi aktif, ter jadi per ubahan per meabilitas membran ter hadap substansi ter tentu, ter jadi sintesa atau sekr esi hor mon, sintesa protein.

f. Membr an Sel Sebagai Per antara Membr an sel mer upakan per antar a bagi keluar masuknya zat ter larut. Kemampuan membr an plasma meluluskan substansi ter tentu masuk ke atau keluar dar i sel, tetapi membatasi per gerakan substansi ter tentu disebut

per meabilitas selektif. Suatu membr an dikatakan

permeabel ter hadap suatu substansi ter sebut. Per meabilitas membr an plasma ter gantung dar i :

1) Ukur an Sel Molekul berukur an besar tidak dapat menembus membr an plasma. Molekul air dan asam amino ber ukuran kecil dengan mudah dapat menembus membr an plasma, tetapi kebanyakan pr otein yang merupakan gabungan dar i banyak asam amino ter golong molekul besar dan tidak dapat menembus membr an plasma.

2) Kelarutan Dalam Lemak Substansi yang lar ut dalam menembus membr an plasma dengan lebih mudah dibandingkan dengan substansi lain. Hal ini sebabkan kar ena membran plasma ter dir i lapisan lemak. Contoh substansi yanglar ut dalam lemak : O2, CO2 dan hor mon steroid.

3) Muatan Ion Muatan ion yang akan menumbus membr an plasma sangat menentukan susah mudahnya ion ter sebut masuk ke atau keluar dar i

11

sel. Zat yang mempunyai muatan ber law anan dengan muatan membr an plasma akan di tar ik ke ar ah membran plasma sehingga lebih muda menembus membr an plasma,tetapi bila ion mempunyai muatan sama dengan muatan membr an plasma akan di tolak oleh membran plasma dan per gerakan ion menembus mambr an plasma sangat ter batas. Gejala ini seuai dengan hukum fisika yang menyatakan bahw a dua muatan yang sama akan saling tolak menolak dan dua muatan yang berbeda saling tar ik menar ik.

4) Ada atau Tidak Adanya Mulekul Pengangkut Beber apa pr otein yang disebut “car r ier ” maupun untuk mengikat dan mengangkut substansi melintasi membr an plasma.

g. Pergerakam Substansi Melintasi Membr an Mekanisme bagaimana suatu substansi ber ger ak menembus membran sel adalah sangat penting bagi hidup matinya sel. Substansi ter tentu misalnya har us ber ger ak masuk ke dalam seluntuk menyokong agar sel itu hidup, namun sebaliknya zat-zat buangan yang di hasilkan oleh metabolisme sel harus di keluarkan dar i dalam sel untuk selanjutnya di buang keluar tubuh. Per ger akan substansi dapat dilakukan dengan car a pasif maupun aktif. Anonim (2011:1) ber pendapat tentang tr aspor t aktif dan tr anspor t pasif sebagai ber ikut:

1) Transpor pasif Tr anspor pasif mer upakan suatu per pindahan molekul menur uni gradien konsentr asinya. Tr anspor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi ter fasilitasi mer upakan contoh dar i transpor pasif. Difusi ter jadi akibat ger ak ter mal yang meningkatkan entr opi atau ketidakter atur an sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan ber lanjut selama respir asi seluler yang mengonsumsi O2 masuk. Osmosis mer upakan difusi pelar ut melintasi membr an selektif

12

yang ar ah per pindahannya ditentukan oleh beda konsentr asi zat ter larut total (dar i hipotonis ke hiper tonis). Difusi ter fasilitasi juga masih dianggap ke dalam tr anspor pasif kar ena zat ter larut ber pindah menur ut gradien konsentr asinya. Contoh molekul yang ber pindah dengan tr anspor pasif ialah air dan glukosa. Tr anspor pasif air dilakukan lipid bilayer dan tr anspor pasif glukosa ter fasilitasi tr anspor ter . Ion polar ber difusi dengan bantuan pr otein tr anspor .

2) Transpor aktif Tr anspor aktif mer upakan faktor utama yang menentukan kemampuan suatu sel untuk memper tahankan konsentr asi inter nal molekul kecil yang berbeda dar i konsentr asi lingkungannya. Oleh kar ena itu, ia memer lukan tenaga (yang terdir i dar ipada Adenosine Tr ifosfat

atau ‘ATP’) untuk mengger akkan bahan-bahan melalui

membr an plasma. Umumnya, bahan-bahan ini ter dir i dar ipada molekulmolekul

ber ukur an

besar

seper ti

pr otein-pr otein

ter tentu

dan

mikr oor ganisme. Bahan-bahan ini ber ger ak melintasi membr an sel melalui salah satu dar i 2 bentuk utama tr anspor aktif,yaitu endositosis, atau eksositosis. Tr anspor aktif mer upakan pemompaan zat ter lar ut melaw an gr adiennya.Disamping

membantu

pr otein

tr anspor ,

difusi

yang

diper mudah masih dianggap tr anspor pasif karena zat ter lar utnya ber pindah menur uni gr adien konsentr asinya.Definisi tr anspor t aktif, per tama kali dicetuskan oleh Rosenberg sebagai sebuah pr oses yang menyebabkan per pindahan suatu substansi dar i sebuah area yang mempunyai potensial elektrokimiaw i lebih rendah menuju ke tempat dengan potensial yang lebih tinggi. Pr oses ter sebut

dikatakan,

memer lukan asupan ener gi dan suatu mekanisme kopling agar dapat digunakan demi menjalankan proses per pindahan substansi.

13

Tr anspor aktif mer upakan kebalikan dar i transpor pasif dan ber sifat tidak spontan. Arah per pindahan dar i tr anspor ini melaw an gr adien konsentrasi. Tr anspor

aktif membutuhkan bantuan dar i

beber apa pr otein. Contoh pr otein yang ter libat dalam tr anspor aktif ialah channel pr otein dan car r ier pr otein , ser ta ionofor . Ionofor merupakan antibiotik yang menginduksi tr anspor ion melalui membr an sel maupun membr an buatan. Yang termasuk tr anspor aktif ialah coupled car r ier s, ATP dr iven pumps, dan light dr iven pumps. Dalam tr anspor menggunakan coupled car r ier s dikenal dua istilah, yaitu simpor ter dan antipor ter .

Simpor ter ialah suatu pr otein yang mentr anspor tasikan kedua substr at searah, sedangkan antipor ter mentr ansfer kedua substr at dengan ar ah ber law anan. ATP dr iven pump mer upakan suatu siklus tr anspor Na+/ K+ ATPase. Light dr iven pump umumnya ditemukan pada sel bakter i. Mekanisme ini membutuhkan ener gi cahaya dan contohnya ter jadi pada Bakter ior hodopsin. Hormon tr i-iodotir onina yang dikenal sebagai aktivator enzim fosfatidil inositol-3 kinase dengan mekanisme dar i dalam sitoplasma dengan bantuan integr i...