PENDAHULUANA. LATAR BELAKANGMembran yang paling luar baik pada
sel eukariotik maupun sel prokariotik adalah membran sel. Membran
sel (cell membrane, plasma membrane, plasmalemma) merupakan
perbatasan antara sel hidup dari lingkungan di sekelilingnya.
Membran sel menjaga agar cairan intraseluler (CIS) yang berada di
dalam sel tetap berada di lingkungannya sehingga tidak bercampur
dengan cairan ekstraseluler (CES) yang berada di luar sel. Tebal
membran sel hanya sekitar 8nm tetapi mampu lalu-lintas keluar masuk
sel yang diselubunginya. Selain itu, membran sel menjadi penghubung
sel dengan lingkungan luarnya. Membran sel juga menunjukkan
permeabilitas selektif (selective permeability) yang artinya
memungkinkan zat-zat tertentu menembus membran tersebut dengan
lebih mudah daripada zat-zat lainnya. Kemampuan sel untuk
membeda-bedakan pertukaran zat kimianya dengan lingkungan di
sekitarnya bersifat fundamental bagi kehidupan dan kemampuan ini
dapat dilakukan oleh membran sel beserta komponen-komponennya.
Lipid dan protein adalah bahan utama penyusun membran. Selain itu
juga terdapat karbohidrat sebagai penyusunnya. Lipid yang paling
banyak terdapat di membran sel adalah fosfolipid.Pada sel eukariot,
membran dalam membagi sel menjadi kompartemen bersifat hidrofobik
yang di dalamnya terjadi reaksi yang tidak disertai dengan reaksi
lain. Pada bagian dalam kompartemen terjadi reaksi yang paling
penting yang dapat memberikan energi sel, yaitu reaksi utama di
mitokondria dan kloroplas.Membran plasma memiliki berbagai macam
fungsi sehingga menjadikan membran sel sangat penting bagi
organisme. Berbagai fungsi tersebut, selain mengontrol lalu-lintas
keluar masuknya sel yang diselubunginya, antara lain melekatkan
membran pada sitoskeleton atau rangka sel, membentuk pertemuan
(junction) di antara dua sel yang bertetangga, bertindak sebagai
reseptor, mempertahankan konsentrasi ion di dalam sel dan di luar
sel, membungkus organel-organel sel, dan berperan dalam transpor
berbagai molekul baik makromolekul maupun mikromolekul.
B. RUMUSAN MASALAH1. Bagaimana perkembangan teori membran sel
?2. Bagaimana struktur dan fungsi membran sel ?3. Apa sajakah
komponen dari membran sel dan apa perannya bagi membran sel ?4. Apa
sajakah proses yang terjadi di dalam membrane sel ?
C. TUJUAN1. Memahami perkembangan teori membrane sel.2. Memahami
struktur dan fungsi membrane sel.3. Memahami komponen dari membrane
sel beserta peranannya.4. Memahami proses yang terjadi di dalam
membrane sel.
PEMBAHASANA. SEJARAH PERKEMBANGAN MEMBRAN SELPerkembangan
penemuan oleh ilmuwan:1. Charles Overton (1895), mempostulatkan
bahwa membran terbuat dari lipid berdasarkan pengamatannya bahwa
zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat daripada
zat yang tidak larut dalam lipid.2. Pada tahun 1915, membran yang
diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi dan
ternyata sel tersebut tersusun dari lipid dan protein.3. E. Gorter
dan E. Grendel (1925), menalar bahwa membran sel pastilah berupa
lapisan ganda fosfolipid. Lapisan ganda pada membran sel tersebut:
molekul lemak hidrofilik (luar) dan molekul lemak hidrofobik
(dalam).
4. Cole, juga ada protein selain lemak.5. Hugh Davson dan James
Danielli (1935), mengajukan struktur membran sel sebagai sandwich:
suatu lapisan ganda fosfolipid di antara dua lapisan protein.
6. Robertson, lapisan membran sel: trilaminar (unit membran)
7. S.J. Singer dan G. Nicholson (1972), model mosaic fluid.
Teori tentang membran plasma yang masih berlaku hingga saat ini
adalah teori membran plasma yang diajukan oleh Singer dan Nicolson
pada tahun 1972 dengan nama teori Fluid Mozaic Model. Menurut teori
ini, membran plasma tersusun dari lapisan lemak bimolekuler yang
disana-sini terputus oleh adanya molekul protein.
Sebelum diajukan teori membran plasma oleh Singer dan Nicolson
pada tahun 1972, teori-teori tentang struktur membran plasma dapat
disimpulkan dalam 3 kelompok:a. Teori lembaran (leaflet theory),
pada dasarnya menyatakan bahwa membran plasma tersusun oleh
lapisan-lapisan.
b. Teori bola-bola (globular theory), menyatakan bahwa komponen
lipid-protein berbentuk bola-bola yang tersusun membentuk
lembaran.
c. Teori dinamis, menyatakan bahwa struktur membran plasma dapat
berbentuk lembaran berlapis dan dapat berubah menjadi susunan
bola-bola mengikuti keadaan dan kebutuhan.
B. PENGERTIAN, STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN SELB.1. PENGERTIAN
MEMBRAN SELMembran sel adalah meliputi luar dari sel yang
melindungi organel internal. Dikenal sebagai membran plasma,
melaksanakan berbagai fungsi vital.Ini adalah fakta umum bahwa sel
adalah bangunan dasar kehidupan. Sebuah sel membentuk unit
struktural dan fungsional dasar dari setiap makhluk hidup.
Sementara beberapa organisme, seperti bakteri bersel tunggal,
sebagian besar makhluk hidup lainnya yang multiseluler. Dalam kasus
organisme multiseluler, ada berbagai jenis sel, yang ditugaskan
dengan tugas yang berbeda. Ketika fungsi dari berbagai jenis sel
bervariasi, bagian-bagian individu dari sel juga memiliki tugas
mereka sendiri. Ilustrasi berikut menunjukkan membran plasma
(membran sel) serta organel internal sel.
B.2. STRUKTUR MEMBRAN SELMembran sel atau membran
plasmaadalahbatas kehidupan, batas yang memisahkansel hidup dari
sekelilingnya yang mati. Seperti semua membran biologis, membran
plasma memiliki permeabilitas selektif; yakni, membran ini
memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan lebih
mudah daripada substansi yang lainnya. Semuamembrandisusun
darilemak dan proteindi mana setiap komponen diikat oleh ikatan
nonkovalen. Selainlemak dan protein,membrane seljuga
mengandungkarbohidrat.
1. LIPID
Lipid merupakan senyawa yang berisi karbon dan hidrogen, tidak
larut dalam air akan tetapi larut dalam pelarut oganik (Widman,
1989). Lemak disebut juga lipid, suatu zat yang kaya akan energi
yang berfungsi sebagai sumber energi yang utama untuk proses
metabolisme tubuh (Madja, 2007).Lipidpada membran tersusun atas
fosfolipid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat).Fosfolipid
merupakanlipidyang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar
membran. Kemampuan fosfolipiduntuk membentuk membran disebabkan
oleh struktur molekulernya.Fosfolipid merupakan suatu molekul
amfipatik yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik
maupun daerah hidrofobik. Sebagian besarmembranmengandung fosfat.
Molekulfosfatini bersifat hidrofilik (dapat mengikat air)sedangkan
molekullemakbersifathidrofobik (tidak dapat mengikat air).
Lipid berfungsi sebagai pemberi struktur dasar dari membran dan
berperan sebagai barier yang relatif impermeable.
Molekul-molekul lipid dari membran sel ternyata tersusun , dari
3 jenis, yaitu:a. FosfolipidMembran plasma tersusun dari lipid
bilayer, yaitu lapisan fosfolipid dengan protein yang menempel atau
terbenam di antara lapisan tersebut (juga disebut model fluid
mosaic. Fosfolipid pada membran sel memiliki kepala yang polar
(hidrofilik) dan dua ekor non polar (hidrofobik), artinya bersifat
amfipotik. Fosfolipid-fosfolipid ini tersusun dalam barisan dengan
posisi kedua ekor saling berhadapan, sehingga daerah non polar
membentuk region hidrofobik di antara kepala hidrofilik yang
terletak di sebelah dalam dan luar permukaan membran. Fosfolipid
adalah lipid yang mengandung gugus ester fosfat. Fosfogliserida
merupakan salah satu tipe fosfolipid. Senyawa ini biasanya
mengandung ester dan asam lemak pada dua posisi gliserol dengan
suatu ester fosfat pada posisi ketiga.
b. GlikolipidGlikolipid adalah gula (glikosuria) yang mengandung
lipid. Mereka berasal dari sphingosine bukannya bentuk fosfolipid
yang berasal dari gliserol (fosfolipid ada di kedua turunan dari
gliserol dan platform sphingomyelin). Perbedaan lain dari
fosfolipid adalah bahwa glikolipid mengandung unit gula (glukosa
atau bisa galaktosa) bukan gugus fosfat.Glikolipid dapat diturunkan
dari gliserol atau pingosine dan sering dinamakan gliserida atau
sebagai spingolipida. Glikolipid berfungsi dalam interaksi sel
dengan lingkungannya. Contoh: molekul Glycolipid ada dari molekul
paling dasar, cerebroside yang berisi 1 unit asam lemak, tulang
punggung sfingosin, dan 1 unit gula (glukosa atau galaktosa), untuk
molekul yang paling kompleks yang mengandung rantai bercabang
beberapa residu gula. Ketika glikolipid ada di membran, terminal
residu gula mereka selalu menghadapi sisi ekstraseluler.
(Berg, 2007)
c. Sterol (kolesterol)Kolesterol adalah suatu bentuk lemak yang
berbeda dari sisa kerabat. Hal ini relatif molekul media yang
berisi 4 molekul hidrokarbon siklik yang berdekatan dengan tiga
cincin enam-anggota dan satu cincin lima anggota yang memiliki
hidroksil dan terminal rantai hidrokarbon jenuh.Gugus hidroksil
dari kolesterol yang bersifat hidrofilik menentukan orientasi
molekul ini pada membran sel. Gugus hidroksil berada pada bagian
permukaan membran.Kolestrol pada membrane sel berfungsi untuk
mengatur fluiditas dan stabilitas mebran serta mencegah asam lemak
lebih merapat dan mengkristal dengan meningkatkan suhu
pretransisi.
(Berg, 2007)
Menurut Sumadi (2007: 58) gerakan-gerakan molekul lipid dalam
bilayer membran terbagi menjadi 4, yaitu:1. Molekul lipid pindah
dari satu lapisan ke lapisan lainnya atau gerakan lintas lapisan.
Gerakan ini disebut gerakan flip-flop, namun gerakan ini jarang
terjadi.2. Gerakan rotasi. Molekulnya berputar pada sumbu
molekulnya sendiri.3. Difusi lateral, molekul lipid dapat bergerak
ke kiri, ke kanan, atau diagonal.4. Gerakan fleksi, ekor rantai
molekul lipid yang mengadakan gerakan.
2. PROTEINProtein dalam membran merupakan kunci untuk fungsi
membran secara keseluruhan. Protein berguna terutama dalam
transportasi bahan kimia dan sistem informasi di seluruh membran.
Setiap membran memiliki kandungan protein yang berbeda-beda.
Protein bisa dalam bentuk perifer atau integral. Jumlah protein
berbeda pada tiap spesies dan bergantung pada fungsinya bagi
spesies tersebut. Terdapat 4 kelompok protein:
a. Protein peripheralDapat ditemukan baik di dalam ataupun di
luar permukaan membran yang membentuk ikatan nonkovalen dengan
permukaan membrane ganda, terikat pada bagian nonpolar. Protein
peripheral berfungsi sebagai reseptor serta mengubah molekul yang
akan masuk untuk digunakan dalam metabolisme.
b. Protein integral Protein Integral membentuk mayoritas protein
membran. Molekul ini menembus dan tertanam dalam lapisan. Dapat
ditemukan di antara membran dan memiliki daerah hidrofobik yang
menempel di antara membran serta daerah hidrofilik yang menonjol
dari dua permukaan bilayer, berfungsi untuk memasukkan zat-zat yang
ukurannya lebih besar.
c. Protein transmembranProtein 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. Protein
transmembran dibedakan menjadi 2 macam yaitu protein saluran
(channel protein) dan protein pembawa (carrier protein). Channel
protein merupakan komponen membran berupa protein yang berfungsi
sebagai perlintasan molekul-molekul yang diperlukan dalam
metabolisme yang berbentuk protein integral, sedangkan carrier
protein adalah protein yang berfungsi sebagai perlintasan ion-ion
yang diperlukan dalam metabolisme dan biasanya berbentuk protein
peripheral.
Protein tertanam dalam bilayer. Mereka mungkin melewati bilayer
(sebagai protein transmembran. Seperti yang kita lihat, molekul
lipid memiliki globular (kutub) kepala dan wilayah lurus
(non-polar). Setiap baris lipid adalah brosur. Oleh karena itu,
membran plasma terdiri dari dua selebaran dengan daerah non-polar
menunjuk ke dalam (Albert. 1994: 477 d. Protein yang berikatan
dengan lipid Dapat ditemukan di luar membran lipid pada
ekstraseluler atau sitoplasmik. Protein plasma memiliki fungsi
antara lain sebagai berikut: a. Protein pembawa (carrier) senyawa
yang melewati membran plasma,b. Menerima isyarat (signal)
hormonal,c. Meneruskan isyarat tersebut ke bagian sel sendiri atau
ke sel lainnya,d. Sebagai pangkal pengikat komponen-komponen
sitoskeleton dengan senyawa-senyawa ekstraseluler.
3. KARBOHIDRAT Berkaitan dengan molekul lipid atau protein.
Glikolipid dan glikoprotein yang dihasilkan dapat memberikan sisi
pengenal permukaan untuk interaksi antar sel, seperti
mempertahankan sel-sel darah merah agar tetap terpisah atau
memungkinkan penggabungan sel-sel yang sama untuk membentuk sebuah
jaringan. Karbohidrat membran berperan dalam pengenalan sel,
kemampuan sel untuk membedakan sel yang satu dengan sel
lainnya.Dari lebih 100 jenis monosakarida yang terdapat di alam,
hanya 3 jenis yang diketemukan pada molekul glikopotein dan
gliklipdmembran. Monosakarida yang utama adalah galaktosa, manosa,
galaktosianin, glukosa dan asam sialik. Fungsi rantai cabang
oligosakarida pada glikolipid dan glikoppotein membran plasma belum
begitu jelas. Sangat mungkin bahwa gugus olisakarida pada
glikoprotein membran membantu agar molekul protein dapat terpancang
kuat dalam membran dan berperan menstabilkan strukur protein.
Glikoprotein
Glikolipid
B.3. FUNGSI MEMBRAN SELB.3.1. KompartementalisasiMembran
plasmamembagi protoplasma menjadi beberapa kompartemen (ruangan).
Membran sel membungkus seluruh protoplasma. Membran inti memisahkan
nukleoplasma dengan dari stoplasma. Selain itu selaput plasma
membagi sitoplasma menjadi beberapa kompartemen yang disebut dengan
organel. Adanya selaput ini pembatas ini sangat penting karena
memungkinkan kegiatan setiap kompartemen dapat berlangsung tanpa
gangguan dari kompatemen lain namun tetap dapat bekerja sama.
B.3.2.Barier selektif permeabelMembran sel mencegah pertukaran
materi secara bebas dari satu sisi ke sisi lain pada saat
bersamaan. Membran plasma harus menjamin pertukaran molekul antara
bagian lur dan dalam pada saat yang tepat.B.4. PERMEABILITAS
MEMBRAN PLASMAMembran plasma tidak hanya merupakan pembatas pasif
tetapi merupakan penyaring dan pemilih yang berfungsi untuk
memelihara perbedaan kadar ion di dalam dan di luar sel. Membran
plasma lipid bilayer berfungsi sebagai penyekat impermeabel bagi
molekul yang terlarut dalam air dan molekul yang bermuatan.
Bahan-bahan yang melewati membran plasma dikelompokkan menjadi dua
kelompok : yaitu mikromolekul dan makromolekul ( Suryani,2004 :62
)Permeabilitas membrane plasma mempunyai sifat-sifat khas, misalnya
:1. Makromolekul protein tidak dapat melintasi membran plasma,
sehingga sitoplasma yang sebagian berat merupakan protein akan
tetap terkurung oleh membran plasma.2. Membran plasma dapat dilalui
ion-ion, sedangkan membran dwi-lapis lipid sintetik tanpa adanya
molekul-molekul protein tidak dapat dilalui ion-ion.3. Membran
plasma dapat dilalui glukosa, sukrosa dan molekul besar lain,
sedang dwi-lapis sintetik tidak dapat dilintasi glukosa, sukrosa,
dan molekul besar lainnya. Untuk transpor glukosa, asam amino, dan
asam lemak ke dalam sel dibutuhkan eneri yang tergantung pada
adanya pembawa yang terdapat dalam membran. Pembawa yang terdapat
tersebut, sebenarnya merupakan molekul protein , lagipula untuk
membawa molekul-molekul tersebut membutuhkan energi, sehingga
merupakan mekanime transpor aktif. Transpor aktif membutuhkan
sejumlah energi yang biasanya bersumber dari ATP , sehingga membran
sel dilengkapi dengan enzim ATPase. Sedangkan ATP tersebut
dihasilkan oleh mitokondria dalam sitoplasma.4. Adanya perbedaan
tekanan osmotis dalam sel dan di luarnya akan menimbulkan
transportasi air ke arah tekanan osmosis yang lebih tinggi.5.
Zat-zat yang tidak larut dalam lipid tetapi dapat menembus membran
plasma dapat diterangkan, bahwa membran plasma ( tidak seperti
membran sintetik ) mempunyai pori atau gerbang sehingga dapat
dilalui air ataupun ion-ion kecil (Subowo, 2011).B.4.1.Transport
molekulMembran plasma mengandung mesin transpor molekul dari satu
sisi ke sisi lain yang mencegah molekul dengan konsentrasi rendah
masuk ke dalam sel daerah yang memiliki konsentrasi tinggi. Mesin
ini memungkinkan sel mengakumulasi molekul tertentu dalam
konsentari yang lebih tinggi di bandingkan di sebelah
luar.B.4.2.Penghantaran signalMembran plasma memainkan peran
penting dalam respon sel terhadap signal. Proses itu disebut dengan
penghantaran signal. Membran sel memiliki reseptor yang
berkombinasi dengan molekul tertentu (ligan). Setiap sel berbeda
memiliki reseptor berbeda, yang mampu mengenali dan berespon
terhadap ligan pada lingkungan berbeda.B.4.3.Interaksi
interselulerMembran sel memperantarai interaksi antar sel pada
organisme multiseluler. Membran sel memungkinkan sel mengenal satu
sama lain, berikatan dan saling bertukar materi dan
informasi.B.4.4.Mekanisme Pengangkutan Melalui Membran SelMolekul
dan ion kecil bergerak melintasi membrane plasma dalam dua arah
seperti gula, asam amino dan nutrient lain memasuki sel, dan produk
limbah metabolisme meninggalkan sel. Sel menyerap oksigen untuk
respirasi seluler dan mengeluarkan karbon dioksida. Sel juga
mengatur konsentrasi ion anorganiknya seperti Na+, K+, Ca2+ dan Ca-
dengan cara membolak-balik arahnya dari satu arah ke arah lainnya
melintasi membran plasma. Meskipun lalu lintas melalui membrane sel
itu bersifat selektif permeable (membrane hanya dapat dilewati oleh
ion dan molekul polar tertentu), semipermeable (mudah dilewati oleh
molekul air) dan subtansi-subtansi tidak dapat melintasi rintangan
tersebut secara sembarangan.Sel tersebut dapat mengambil berbagai
macam molekul dan ion kecil dan menolak yang lainnya disamping itu
substansi-substansi bergerak melintasi membrane pada laju yang
berbeda.Membran sel memiliki fungsi dalam pergerakkan ion atau
molekul dari dalam ataupun dari luar sel. Menurut Campbell bagian
tengah membran yang bersifat hidrofibik merintangi pengangkutan ion
dan molekul polar yang keduanya bersifat hidrofilik. Stuktur lipid
bilayer merupakan penyebab adanya sifat selektif permeabel pada
membran. Gerakan molekul atau ion yang terjadi pada membran sel dan
organel-organel lainnya adalah :
a. Difusi SederhanaDifusi adalah suatu proses spontan di mana
molekul-molekul bergerak dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke
daerah yang memiliki konsentrasi rendah. Membran bersifat selektif
permeabel sehingga berpengaruh terhadap laju difusi beberapa jenis
molekul. Satu jenis molekul yang berdifusi bebas menembus banyak
jenis membran adalah air.Difusi bergantung pada pergerakan secara
acak dari suatu zat terlarut. Molekul-molekul dapat melewati
selaput plasma dengan jalan difusi sederhana sangat terbatas
jumlahnya dan untuk inipun selaput plasma masih memiliki
penghalang. Mikromolekul terutama jenis hidrofobik dapat melewati
membran plasma dengan mudah. Kemampuan sel untuk dapat memilah
senyawa hidrofilik dengan berat molekul (BM) kecil dari senyawa
yang memiliki BM besar sering kali disebabkan oleh adanya porus
pada selaput plasma. Terdapat dua jenis porus. Jenis pertama yang
dapat menembus protein integral atau di antara kelompok molekul
protein transmembran. Porus jenis kedua disebut porus statistik
yang terbentuk secara acak pada selaput plasma dan menembus lipid
bilayer.
b. Difusi TerfasilitasiDifusi dari suatu senyawa atau molekul
melewati membran selalu terjadi dari daerah dengan konsentasi
tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah, akan tetapi difusi
tidak selalu terjadi melalui lipid bilayer atau suatu saluran
terbuka. Sejumlah substansi diketahui berdifusi dengan terlebih
dahulu berikatan dengan suatu protein mebran yang disebut dengan
fasilitatif transporter yang memfasilitasi proses difusi.
Pengikatan molekul atau senyawa pada fasilitastif transporter pada
satu sisi akan memicu perubahan komformasi pada protein dan
menyebabkan zat terlarut dapat berdifusi ke daerah yang
berkonsentrasi rendah.Senyawa yang melewati membran plasma dengan
jalan difusi dipermudah juga tidak memerlukan keterlibatan ATP,
seperti halnya difusi sederhana. Namun gerakan senyawa dari luar ke
dalam atau sebaliknya lebih cepat dari pada difusi sederhana. Hal
ini disebabkan oleh adanya protein pembawa yang mempercepat
pengangkutan. Molekul protein pembawa setelah mengikat senyawa atau
molekul yang akan di bawa, segera memindahkan senyawa/molekul dari
luar ke dalam atau sebaliknya.
c. Osmosis Osmosis adalah peristiwa perpindahan molekul air
(pelarut) melalui membran semipermeabel dari larutan yang
berkonsentrasi rendah ke larutan yang berkonsentrasi tinggi.
Peristiwa osmosis ini terjadi pada sel. Peristiwa tersebut
bergantung pada perbandingan konsentrasi larutan didalam dan diluar
sel. Jika konsentrasi larutan diluar sel lebih rendah daripada
larutan di dalam sel, berarti sel berada dalam larutan hipotenik.
Konsentrasi larutan diluar sel lebih tinggi dari pada larutan
didalam sel, berarti sel berada dalam larutan hipertonik.
d. Transpor AktifTranspor aktif adalah transpor yang menggunakan
energi di dalam prosesnya. Energi ini berbentuk ATP. ATP digunakan
untuk proses kerja memompa zat terlarut melintasi membrane melawan
gradient konsentrasinya. Protein yang diguakan dalam proses ini
adalah protein pembawa atau carrier. Transpor aktif terdiri dari
pompa Natrium-Kalium, endositosis dan eksositosis. Transpor aktif
dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam sel dan di luar sel.
Muatan listrik ini ditentukan oleh ion natrium (Na+), ion kalium
(K+), dan ion klor (C1-). Keluar masuknya ion Na+ dan K+ diatur
oleh pompa natrium-kalium. Pompa natrium-kalium bertanggung jawab
terhadap transpor aktif ganda Na+ dan K+ dari dalam keluar sel. Sel
hewan memiliki konsentrasi ion natrium yang lebih rendah dan ion
kalium yang lebih tinggi dibandingkan dengan lingkunganya. Membran
plasa membantu mempertahankan gradient yang curam ini dengan
memompa natrium ke luar sel dan kalium ke dalam sel. Pompa
Natrium-Kalium bekerja untuk mempertahakan konsentrasi ini.. Pompa
mengeluarkan tiga ion Na+ dari dalam sel untuk setiap dua ion K+
yang dimasukkan kedalam sel.
1.Tiga ion natrium (Na+) diambil dalam sel dan menempati binding
sites (tempat terjadinya ikatan ion atau molekul pada
membran).2.Energi diperlukan untuk mengubah bentuk protein integral
pada membran agar membuka ke bagian luar sel.3.Fosforilasi
menyebabkan protein berubah bentuk, sehingga afinitasnya terhadap
Na+ menurun, yang dilepaskan ke sebelah luar.4.Bentuk baru protein
memiliki afinitas tinggi terhadap K+, yang berikatan ke sisi
ekstraseluler dan memicu pelepasan gugus fosat.5.Hilangnya fosfat
mengembalikan bentuk awal protein, yang memiliki afinitas lebih
rendah terhadap K+6.Ion K+ dilepaskan, afinitas terhadap Na+ tinggi
lagi dan kemudian siklus ini berulang.KOTRANSPORTKotransport adalah
proses transportasi antara dua substansi yang melalui protein yang
terdapat pada membran sel secara simultan. Proses ini membutuhkan
energi berupa ATP. Kotransport dibedakan menjadi dua, yaitu simport
dan antiport. Simport adalah suatu proses ketika dua substansi yang
berbeda melewati protein di membran dari arah dan tujuan yang sama.
Sedangkan antiport adalah suatu proses ketika dua substansi yang
berbeda melewati protein di membran dari dan menuju arah yang
berlawanan.
B.4.5. Pengangkutan Makromolekul Melewati Selaput
PlasmaMakromolekul seperti protein atau atau polisakarida tidak
dapat lewat melalui protein transmembran yang berperan sebagai
pembawa.Namun sel tetap dapat memasukkan dan mengeluarkan
makromolekul-makromolekul tersebut. Pengangkutan makromolekul
sangat berbeda dengan pengangkutan mikromolekul. Mekanisme
pengangkutan makromolekul dari lingkungan eksternal ke dalam suatu
vesikula dilakukan melalui suatu lipatan atau invaginasi membran
plasma. Pengambilan makromolekul dari matriks ekstraseluer dapat
dibagi menjadi dua kategori yaitu fagositosis yaitu pengambilan
maromolekul padat dan pinositosis pengambilan materi berupa
cairan.a. EndositosisPada endositosis, sel memasukkan makromolekul
dan materi yang sangat kecil dengan cara membentuk vesikula baru
dari membrane plasma. Langkah-langkahnya pada dasarnya merupakan
kebalikan dari eksositosis. Sebagian kecil luas membrane plasma
terbenam terdalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin
dalam, kantong ini terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi
yang telah terdapat diluar selnya. Terdapat tiga jenis endositosis,
yaitu fagositosis (pemakanan seluler) pinositosi (peminuman
seluler) dan endositosis yang diperantai reseptor.Endositosis
secara umum dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu:bulk-phase
endocytosis danreceptor-mediated endocytosis.Bulk-phase
endocytosismengambil cairan ektraseluler tanpa adanya proses
pengenalan oleh permukaan membran plasma.Bulk-phase
endocytosisdapat diamati dengan memberikan bahan tertentu pada
medium kultur seperti enzim horseradish peroxidase yang akan di
ambil oleh sel-sel pada umumnya.Receptor-mediated endocytosis
merupakan pengambilan makromolekul tertentu (ligand) yang akan
berikatan dengan reseptor pada permukaan luar membran.
b. EksositosisSel mensekresi makro molekul dengan cara
menggabungkan vesikula dengan membrane plasma disebut dengan
eksositosis. Vesicula transfor yang lepas dari apparatus golgi
dipindahkan oleh sitoskeleton ke membrane plasma. Ketika membrane
vesikula dan membrane plasma bertemu, molekul lipid keduan bilayer
menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membrane bergabung.
Kandungan vesikulanya kemudian tumpah dari sel.
C. TEORI MOSAIK CAIR
Dari hasil pembuktian kimia dan mikroskop elektron, dari
analisis persamaan dalam sifat-sifat lapisan ganda fosfolipida
sintetik dan sifat-sifat membra sel alami, S. Jonathan Singer dan
Garth Nicolson menyampaikan postulat suatu teori gabungan dari
struktur membran yang disebut model fluida mosaik pada tahun 1972.
Menurut S. Jonathan Singer dan Garth Nicolson , bagian matriks atau
bagian yang berkesinambungan dari struktur membran adalah lapisan
ganda lipida polar. Lapisan tersebut bersifat fluida karena ekor
hidrofobik dari kandungan lipida polarnya terdiri dari suatu
campuran yang seimbang dari asam lemak jenuh dan tidak jenuh, yang
bersifat fluida pada suhu normal sel. Model fluida mosaik
mengusulkan bahwa protein integral membran memiliki gugus R asam
amino yang bersifat hidrofobik pada permukaan protein yang akan
menyebabkan protein tersebut me-larut di dalam bagian hidrofobik di
tegah-tengah lapisan ganda. Di lain pihak , model ini menyarankan
bahwa protein membran periferal atau ekstrinsik sesungguhnya
memiliki gugus R hidrofilik pada permukaannya, yang terikat oleh
gaya tarik elektrostatis dengan bagian kepala polar dari lipida
lapisan ganda, yang bersifat hidrofilik dan bermuatan listrik.
Protein integral membran, yang meliputi enzim dan sistem transport,
bersifat inaktif kecuali jika protein ini ditempatkan di dalam inti
hidrofobik dari lapisan ganda, yang menghasilkan konfirmasi tiga
dimensi yang sesuai dengan aktivitasnya. Tidak terdapat ikatan
kovalen di antara molekul lipida pada lapisan ganda atau di antara
komponen protein dan lipida ( Lehninger, 1995 :
361-362).Keistimewaan dari model mosaik cairMembran bilayer (
membran yang terdiri atas dua lapisan) struktur bilayer yang
diusulkan oleh Singer dan Nicolson untuk bagian lipid membran
biologik berada dalam bagian yang besar atau suatu penegasan dari
model yang lebih awal . Keistimewaan yang ditekankan oleh Singer
dan Nicolson adalah bahwa bilayer sangat cair di bawah tekanan
fisiologik. Tambahan pada model asli yang diusulkan bahwa flip-flop
(mengubah) molekul phospholipid dari satu bilayer ke yang lain
sangat dibatasi (Suryani, 2004 : 58).Fluiditas MembranMembrane
tetap bersifat fluid ketika suhu menurun hingga akhirnya
fosfolipid-fosfolipid tersusun sangat rapat dan membrane menjadi
padatan ( memadat ), mirip seperti lemak daging yang membentuk
gajih ketika mendingin. Suhu saat membrane memadat bergantung pada
tipe lipid penyusunnya. Membrane tetap fluid pada suhu rendah jika
banyak mengandung fosfolipid dengan ekor hidrokarbon tak jenuh.
Karena lekukan terdapat di ekor tempat ikatan ganda berada , ekor
hidrokarbon tak jenuh tidak dapat tersusun serapat hidrokarbon
jenuh dan ini menjadikan membrane lebih fluid (Campbell, 2010 :
138).Membrane harus fluid agar bisa bekerja dengan benar . Ketika
membrane memadat, permeabilitasnya berubah, dan protein-protein
enzimatik dalam membrane menjadi tidak aktif misalnya, jika protein
harus bias bergerak lateral dalam membrane agar tetap aktif.
Komposisi lipid dalam sel dapat berubah sebagai penyesuaian
terhadap perubahan suhu (Campbell, 2010 : 138).
PENUTUPKESIMPULANPara ilmuwan telah mngembangkanan teori
membrane sel dari yang awalnya menyatakan membrane sel tersusun
atas lipid saja sampai yang masih berlaku saat ini. Teori tentang
membran plasma yang masih berlaku hingga saat ini adalah teori
membran plasma yang diajukan oleh Singer dan Nicolson pada tahun
1972 dengan nama teori Fluid Mozaic Model. Menurut teori ini,
membran plasma tersusun dari lapisan lemak bimolekuler yang
disana-sini terputus oleh adanya molekul protein.
Semuamembrandisusun darilemak dan proteindi mana setiap komponen
diikat oleh ikatan nonkovalen. Selain lemak dan protein, membrane
sel juga mengandung karbohidrat. Fungsi membrane sel antara lain
untuk kompartementalisasi, barier selektif permeable, transport
molekul, penghantaran sinyal, interaksi interseluler, dan mekanisme
pengangkutan. Pada membrane sel juga terjadi berbagai proses antara
lain difusi, osmosis, eksositosis, endositosis, pengangkutan
makromolekul, fagositosis, dan transport aktif.
DAFTAR PUSTAKAStryer, Lubert, dkk. 2007. Biochemistry. 6th
Edition. W.H. Freeman and Company.
Stryer, Lubert, dkk. 2007. Biochemistry. 7th Edition. W.H.
Freeman and Company.
Campbell, Neil A, dkk. 2008. Biologi Jilid 1. Edisi Kedelapan.
Jakarta: Erlangga.
Eichman, Philip. From the Lipid Bilayer to the Fluid Mosaic: A
Brief History of Membrane Models. Diunduh dari
www1.umn.edu/ships/9-2/membrane.htm pada 23 September 2014.
Frances K, Widmann, 1989, Tinjauan Klinis atas Hasil Pemeriksaan
Laboratorium, Jakarta.
Lehninger, Albert. Dasar-dasar Biokimia. 1982.Jakarta :
Erlangga.
Lestari, Sri utami. ____. Gambaran Umum Sel. Diunduh dari
elib.fk.uwks.ac.id pada 23 September 2014.
Murray, Robert K, dkk. Biokimia Harper. Jakarta: EGC.
Subowo. 2011. Biologi Sel. Jakarta: CV Sagung Seto.
Sumadi & Aditya Marianti. 2007. Biologi Sel. Yogyakarta:
Graha Ilmu.
Suryani, Yoni. 2004. Biologi Sel dan Molekuler. Yogyakarta:
Jurusan Biologi FMIPA UNY.
____.____. Membranes-An Introduction. Diunduh dari
www.wiley-vch.de pada 23 September 2014.
23