BAB I PENDAHULUAN Membran plasma merupakan batas kehidupan, batas yang memisahkan sel hidup dengan sekelilingnya yang mati. Lapisan tipis yan luar biasa ini tebalnya kira- kira 8 nm. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan lebih mudah daripada substansi lainnya. (Campbell, dkk., 2002) Membran plasma membatasi isi sel dengan lingkungan di sekitarnya. Membran plasma tersusun atas dua lapisan lemak yang di bagian luarnya diselimuti lapisan protein. Membran plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel) sehingga ada zat yang dapat melalui membrane secara spontan dan ada pula yang tidak. Zat-zat melewati membran melalui transport pasif atau transport aktif. Transport pasif terjadi secara spontan dan tidak menggunakan energy sel, misalnya difusi dan osmosis. Transport aktif adalah transport zat yang terjadi dengan menggunakan energi dari sel. Begitu besarnya peranan membran sel terhadap kelangsungan hidup sel membuat orang tidak pernah puas
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
Membran plasma merupakan batas kehidupan, batas yang memisahkan sel
hidup dengan sekelilingnya yang mati. Lapisan tipis yan luar biasa ini tebalnya kira-
kira 8 nm. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki
permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat
melintasinya dengan lebih mudah daripada substansi lainnya. (Campbell, dkk.,
2002)
Membran plasma membatasi isi sel dengan lingkungan di sekitarnya.
Membran plasma tersusun atas dua lapisan lemak yang di bagian luarnya diselimuti
lapisan protein. Membran plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel)
sehingga ada zat yang dapat melalui membrane secara spontan dan ada pula yang
tidak.
Zat-zat melewati membran melalui transport pasif atau transport aktif.
Transport pasif terjadi secara spontan dan tidak menggunakan energy sel, misalnya
difusi dan osmosis. Transport aktif adalah transport zat yang terjadi dengan
menggunakan energi dari sel.
Begitu besarnya peranan membran sel terhadap kelangsungan hidup sel
membuat orang tidak pernah puas dan berhenti mempelajarinya. Banyak penemuan
di berbagai bidang yang berhubungan dengan struktur, komposisi, maupun sistem
transpor. Oleh karena itu, dalam makalah ini akan dibahas tentang struktur dan
fungsi membran, serta bagaimana membran seluler mengontrol perlintasan zat-zat,
transport membran dan aplikasinya.
BAB II
ISI
2.1 Struktur Dan Fungsi Membran Sel/ Membran Plasma
Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama membran, walaupun
karbohidrat juga merupakan bahan penting. Membran plasma memiliki struktur
seperti lembaran tipis, yang tersusun atas molekul lipid (lemak) dan protein.
Komponen lemaknya berupa fospolipid rangkap (bilayer fosfolipid), dan komponen
proteinnya berupa glikoprotein. Terdapat dua jenis protein membran yaitu protein
yang terbenam (protein integral), dan protein yang menempel (protein perifer).
Dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Gambar stuktur membran
Akhir-akhir ini, model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-
molekul tersebut dalam membran ialah model mosaik fluida yang dikemukakan
oleh S. J. Singer dan G. Nicholson pada tahun 1972. Teori ini menyatakan bahwa
membrane sel tersusun oleh lapisan protein. Protein tersusun mozaik atau tersebar
dan masing-masing tersisip atau tenggelam diantara lapisan ganda fosfolipid
(bilayer fosfolipid). Molekul protein dan lemak pada membran itu tidak statis,
melainkan senantiasa bergerak. Dapat dibayangkan molekul lemak sebagai “benda
cair” yang di atasnya dan di dalamnya terdapat molekul protein yang “berenang-
renang”. Itulah sebabnya struktur membrane yang demikian disebut sebagai
“membran mosaik cair” (fluid mosaic membrane). Untuk lebih jelasnya, perhatikan
Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Struktur membran model mosaik cair
Membran plasma berfungsi sebagai pembatas antara sel dengan
lingkungannya, mengontrol dan mengendalikan pertukaran zat kedalam dan keluar
sel, karena memiliki sifat selektif permeable, sebagai reseptor rangsang dari luar,
pelindung isi sel dan mempertahankan bentuk sel.
Membran sel merupakan bagian terluar sel dan tersusun secara berlapis-
lapis. Bahan penyusun membran sel yaitu lipoprotein yang merupakan gabungan
antara lemak dan protein. Membran sel mengandung kira-kira 50% lipid dan 50%
protein.
Lipid
Lipid yang menyusun membran terdiri atas fosfolipid (rantai asam lemak,
gliserol, fosfat, dan alkohol) dan kolesterol. Fosfolipid merupakan lipid yang
jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran. Fosfolipid memiliki
bentuk tidak simetris dan berukuran panjang. Fosfolipid mampu membentuk
membran karena struktur molekulernya. Fosfolipid bersifat amfipatik, yaitu
memiliki daerah hidrofobik dan daerah hidrofilik.
Gambar 2.3 Lipid penyusun membran
Irving Langmuir (1917) membuat model membran buatan yang terdiri dari
selapis fosfolipid dengan ekor hidrofobik mengarah ke udara sedangkan kepala
hidrofilik tercelup air. Itu tidak menjawab bagaimana jika sel berada di lingkungan
akuatik, yang mendasari E. Gorter dan F. Grendel (1925) mengemukakan model
bilayer fosfolipid yang tebalnya dua molekul. Bilayer seperti ini dapat menjadi
suatu batas stabil antara dua ruangan aquaeous karena susunan molekulernya
melindungi bagian hidrofobik dan membiarkan bagian hidrofiliknya menyentuh
cairan. Davson dan Danielli (1935) melengkapi model tersebut dengan melapisi
kedua permukaan itu dengan protein hidrofilik. Karena protein membran memiliki
daerah hidrofobik dan hidrofilik juga, maka pada tahun 1972 J. Singer dan G.
Nicolson menunjukkan protein tersebut sebenarnya terdispersi dan secara individual
disisipkan ke daerah bilayer fosfolipid dengan daerah hidrofobik di dalam dan
daerah hidrofilik menghadap cairan.
Gambar 2.4 Fosfolipid
Membran bersifat fluid agar dapat bekerja dengan baik. Disinilah fungsi
kolesterol steroid yang terjepit di antara molekul-molekul fosfolipid dalam
membran plasma hewan membantu menstabilkan membran tersebut. Kolesterol
menghambat penyusunan-rapat fosfolipid, kolesterol juga membantu menurunkan
suhu membran jika suhu disekitar naik. Jika membran membeku permeabilitasnya
berubah, protein enzimatik di dalamnya mungkin menjadi inaktif.
Protein
Membran merupakan suatu mozaik fluida yang terdiri atas lipid, protein, dan
karbohidrat. Protein menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran. Ada dua
protein utama membran yaitu protein integral dan protein periferal. Protein integral
adalah protein transmembran dengan daerah hidrofobik membentang sepanjang
interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas
satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar, yang biasanya tergulung menjadi
heliks-α. Bagian yang hidrofilik berada pada kedua sisi yang aqueous. Protein
periferal tidak tertanam dalam bilayer lipid melainkan terikat longgar pada
permukaan membran. Seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Protein penyusun membran
Karbohidrat
Gambar 2.6 Struktur karbohidrat membran
Karbohidrat membran memiliki fungsi untuk mengenali satu jenis sel
tetangga, yang menjadi dasar penolakan terhadap sel asing. Karbohidrat pada
membran biasanya berbentuk oligosakarida. Beberapa oligosakarida secara kovalen
terikat dengan lipid (membentuk glikolipid) dan sebagian besar terikat secara
kovalen dengan protein (membentuk glikoprotein). Molekul dan lokasi yang
beragam pada permukaan sel membuat oligosakarida dapat berfungsi sebagai
penanda yang membedakan sel yang satu dengan yang lainnya.
Sifat dari membran sel ini adalah selektif permiabel artinya adalah dapat
dilalui oleh air dan zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya. Oleh karena itu,
membran sel berfungsi untuk mengontrol dan mengendalikan pertukaran zat
kedalam dan keluar sel. Untuk menunjang fungsinya ini, membran sel memiliki
kemampuan untuk mengenali zat. Zat yang dibutuhkan akan diizinkan masuk,
sedangkan zat yang sudah tidak digunakan berupa sampah akan dibuang. Ada juga
zat tertentu yang dikeluarkan untuk diekspor ke sel lain. Masuknya zat dari luar
melalui membran sel yaitu melalui peristiwa transport pasif dan transport aktif.
2.2 Transport Melalui Membran
Membran sel adalah komponen sel yang sangat penting yaitu menjadi jalan
utama keluar masuknya molekul ataupun ion ke dalam dan ke luar sel. Organisasi
molekuler membran mengakibatkan permeabilitas selektif. Hal ini berarti membran
mengatur molekul dan ion yang bisa keluar dan masuk sel sehingga substansi-
substansi tersebut tidak dapat melintas secara sembarangan. Sel tersebut dapat
mengambil berbagai macam molekul dan ion kecil dan menolak yang lainnya.
Molekul yang dapat melintasi bilayer lipid dengan cepat adalah molekul
kecil, larut dalam lipid, hidrofobik, dan nonpolar. Molekul hidrofobik seperti
hidrokarbon, CO2, dan O2 dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan
mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat melewati
membran dengan lebih lambat. Contohnya ialah air, urea, gliserol, dan etanol.
Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang
lebih besar seperti glukosa dan sukrosa. Bilayer ini relatif tidak permeabel terhadap
ion, sekalipun ion-ion kecil seperti H+, K+, dan Na+.
Ada dua mekanisme transpor berdasarkan jumlah molekul yang melintasi
membran yaitu uniport (transpor satu molekul) dan co-transport (transpor dua
molekul). Co-transport berdasarkan kedua arah molekul yang ditranspor dibagi
menjadi symport (dua molekul ditranspor dengan arah yang sama), misalnya
glukosa dan Na+, dan antiport (kedua molekul ditranspor dengan arah berlawanan),
misalnya pompa Na-K.
Transpor melalui membran berdasarkan aliran gradien elektrokimia dibagi
menjadi transpor aktif dan transpor pasif. Transpor pasif artinya molekul melewati
membran tanpa melawan gradien konsentrasi dan sel tidak mengeluarkan energi,
misalnya air secara osmosis dan O2 secara difusi. Ada juga mekanisme difusi yang
dipermudah dengan menggunakan protein spesifik atau sering juga disebut transpor
terfasilitasi. Sedangkan transpor aktif membutuhkan energi karena harus melawan
gradien konsentrasi, misalnya pompa Na dan K.
Transpor aktif dan pasif diperantarai oleh protein carrier yang berikatan
dengan sumber energi. Protein ini akan mengikat senyawa yang akan ditranspor
dengan adanya perubahan pada konformasi protein. Protein carrier membantu
molekul keluar masuk sel dengan mekanisme “ping-pong”. Transpor ini relatif
lambat karena molekul yang masuk ditahan dulu dalam protein carrier yang
memediasi difusi kemudian baru dikeluarkan ke dalam sel.
Selain protein carrier, transpor pasif juga dapat melewati protein channel.
Protein ini tidak mengikat senyawa yang akan ditranspor, berupa lubang hidrofilik
sepanjang lipid bilayer. Transpor melalui channel lebih cepat daripada melalui
carrier.
Gambar 2.7 Transport molekul melalui membran
A. Transpor Pasif
Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien
konsentrasinya. Perbedaan konsentrasi molekul yang menyebabkan perpindahan
disebut gradien konsentrasi. 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 merupakan proses perpindahan atau pergerakan
molekul zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melalui membran
permeabel. Persyaratan yang harus dimiliki oleh suatu senyawa nonelektrolit agar
dapat berdifusi secara pasif melalui membran yaitu konsentrasi senyawa pada satu
sisi lebih dari sisi lain serta membran harus permeable terhadap substansi tersebut.
Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi 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.
Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu
difusi sederhana (simple difusion),difusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein
transmembran (simple difusion by chanel formed), dan difusi difasilitasi (fasiliated