PLASMA MEMBRAN
BEBERAPA FUNGSI MEMBRAN
• MEMBATASI SEL
• MEMPERTAHANKAN PERBEDAAN ESSENTIAL ISI SEL DANLINGKUNGAN DILUAR SEL
• MERUPAKAN FILTER DENGAN SELEKTIVITAS SANGAT TINGGI
• BERFUNGSI SEBAGAI ALAT TRANSPORT , MENGONTROLMASUKNYA NUTRIENT DAN PENGELUARAN HASILPRODUKSINYA
• MENGHASILKAN PERBEDAAN KONSENTRASI ION DIDALAM DANDILUAR SEL
• TEMPAT TERTANAMNYA PROTEIN DENGAN BERBAGAI FUNGSI•• TEMPAT TERTANAMNYA KARBOHIDRAT
STRUKTUR DARI PLASMA MEMBRAN
MEMBRAN SEL MEMBRAN ORGANELLA MEMPUNYAI STRUKTURYANG SAMA WALAUPUN BERVARIASI DALAM KOMPOSISI NYA
STRUKTUR DASAR PLASMA MEMBRANE TERDIRI DARILIPID (BILAYER)PROTEIN (INTRINSIK/INTEGRAL, EKSTRINSIK/PERIFER)KARBOHIDRAT
OLEH KARENA TERDIRI DARI DUA LAPIS PADA PLASMA MEMBRANJUGA DINAMAKAN LIPID BILAYER
SIFAT PLASMA MEMBRANDINAMISFLUID STRUKTURLIPID DAN PROTEIN MEMBRAN DAPAT BERPINDAHTERSUSUN SECARA TERUS MENERUS DENGAN TEBAL 5 NMAMPHIPATHIC
STRUKTUR MEMBRANMembrane sel atau membrane organela mempunyai struktur yang sama yang
terdiri dari dua lapis molekul melokeul lemak yang juga dinamakan sebagai inner danouter membrane dualapis lemak membran ini dikenal pula sebagai lipid bilayer.
Selain lipid sebagai komponen utama membran, didalam membran lipid tersebut jugasebagai tempat tertanamnya protein protein dan juga karbohidrat yang utamanya
menyusun komponen matrik ekstrasel.
CHOLINE
PHOSPHAT
GLYCEROL
FATTY ACID
CIS DOUBLE BOND
HEAD
TAIL
CH2
CH2
CH
CH
CH2
HYDROPHILICHEAD
HYROPOBHICTAIL
Berbagai macam molekul lipidmenyusun lipid bilayer namunpada dasarnya terdiri dari headdan tail dimana head adalahlipopobic atau hidropilik sedangtainya adalah lopphilic atauihidrophobic sehingga lipidbilayer adalam bersifatamphipathic. Tail dari lipidbilayer ini mengandung asamlemak dimana salah satuekornya ikatan antar atom Cmengandung ikatan rangkap(asam lemak tak jenuh,polyunsatuated fatty acid(PUFA) yang menyebabkanfluiditas dari membran
LIPID MEMBRANA ADALAH MOLEKUL YANG AMPHIPATIC YANGBERARTIDAPAT DENGAN MUDAH MEMBENTUK BILAYER S4CARA SPONTANOLEH KARENA MOLEKUL LIPID TERSEBUT DAPAT LARYT DALAM AIRDAN SEBAGIAN LARUT DALAM PELARUT ORGANIK
PLASMA MEMBRANA TERDIRI DARI :MOLEKUL LIPID 50%PROTEIN HAMPIR 50%KARBOHYDRAT SANGAT KECIL
LUAS MEMBRAN 1UM X 1UM MENGANDUNG MOLEKUL LIPID 5 X 10 6
SEL PALING KECIL MENGANDING MOLEKUL LIPID SEBANYAK 10 9
TIGA TYPE UTAMA LIPID PADA LEMAK MEMBRANE ADALAHPHOSPOLIPID (PQLING BANYAKCHOLESTEROLGLYCOLIPID
SEMUANYA AMPHIPATIC ATAU AMPHIPILIC YAITU MEMPUNYAI SIFATHYDROPHLILC (WATER LOVING ATAU POLAR) YANG ADA PADA “HEAD”DAN HYDROPHOBIC (WATER HATING, NONPOLAR) YANG ADA PADABAGIAN “TAIL” HYDROCARBON
SIFAT AMPHIPATICDARI LIPID BILAYERDITUNJUKKAN OLEHBAGIAN TEPI BAIKINTRA SEL ATAU EKSTRASEL ADALAH POLARHYDROPHYLIC HEADSEDANG BAGIAN DALAM MEMBRAN ADALAHNONPOLAR HYDROPHOBIC FATTY ACID“TAILS”
MICELLE LIPID BILAYERPOSPOLIPID POSPOLIPID
POSPOLIPID DALAM AIR MEMBENTUK MICELLE ATAUBILAYER SECARA SPONTAN DAN CENDERUNG MEMBENTUK SATU KOMPARTEMEN TERTUTUP
GAMBARAN MIKROSKOPISDENGAN MIKROSKOP ELECTRON. NAMPAK DUA SELDIPISAHKAN OLEH LIPIDBILAYER ADA CELAH ANTARSEL (EKSTRA SELULER)
SEL 1
LIPID BILAYER
SEL 2
MOLEKUL POSPOLIPID DAPAT BERGERAK ATAU BERPINDAHKOLATERAL (DIFUSI LATERAL)MELAKUKAN FLEKSIMELAKUKAN ROTASIBERPINDAH KE BIDANG LAYER YANG LAIN (FLIP-FLOP
KOMPOSISI LIPID MENENTUKAN FLUIDITAS MEMBRAN, SUATU SIFATYANG MENYEBABKAN MEMBRAN DAPAT MENYESUAIKAN DIRI DENGANTEKANAN LINGKUNGAN, PERGERAKAN LIPID (ROTASI, LATERAL,MEMUDAHKAN PROTEIN BERGERAK/ PIDAH, MEMBANTU PROSESTRANSPORT MACROMOLEKUL ATAU ION
MISALNYA CHOLESTEROL YANG TINGGI MENYEBABKANPERUBAHAN FLUIDITASMENURUNKAN PERMEABILITAS MEMBRANMENINGKATKAN FLEKSIBILITASMENINGKATKAN STABILITAS
UNSATURATEDHYDROCARBONE CHAINSWITH CIS-DOUBLE BOUND
SATURATED STRAIGHTHYDROCARBON CHAINS
MEMBRANE FLUIDITY DITENTUKAN OLEH :RANTAI HYDROCARBON PENDEK MENYULITKAN RANTAI HKUNTUK BERINTERAKSIADANYA IKATAN RANGKAP CIS DOUBLE BOUND MENYEBABKAN KINK SEHIONGGA SULIT BERINTERAKSITEMPERATURE RENDAH MENYEBABKAN MEMBRAN MEMBEKUKOMPOSISI DARI MOLEKUL LIPID
PLASMA MEMBRAN MENGANDUNG EMPAT KELOMPOK PHOSPOLIPIDPHOSPHATIDYLCHOLINESPHINGOMYELINEPHOSPHATIDYL SERINEPHOSPHATIDYLETHANOLAMINEINOSITOLPHOSPOLIPID UNTUK SIGNAL TRANSDUKSI
KOMPOSISI LIPID PADA BERBAGAI SEL MEMBRAN
SELHATI ERYTHR MYELIN MITOCHON ER BACT
CHOLESTEROL 17 23 22 3 6 0PHOSPATIDYLETHANOLAMINE 7 18 15 35 17 70PHOSPATIDYLSERINE 4 7 8 2 5 TRACEPHOSPATIDYLCHOLINE 24 17 10 39 40 0SPHYNGOMYELIN 19 18 8 0 5 0GLYCOLIPID 7 3 28 TRACE TRACE 0OTHERS 22 13 8 21 27 30
ASIMETRI DARI MEMBRAN
KOMPOSISI LIPID BILAYER DIBAGIAN EXTRASEL DAN INTRA SEL BERBEDADALAM BERBAGAI HAL MISALNYA :
POSPATIDYLCHOLINE DAN SPHINGOMYELIN TERDAPAT BANYAKHEAD GROUP PADA LAYER BAGIAN EKSTRASEL.
POSPATHIDYL ETHANOLAMINE DAN PHOSPATIDYLSERINEBANYAK TERDAPAY PADA HEAD GROUP LAYER BAGIAN INTRASEL
DISTRIBUSI HYDROCARBON PADA TAIL GROUP JUGA BERBEDAANTARA BAGIAN EXTRACEL DAN INTRASEL
PROTEIN TERLETAK TIDAK SIMETRIS ANTARA LAYER BAGUANEXTRASEL DAN INTRASEL
DEMIKIAN PULA KARBOHYDRAT BANYAK DIDAPAYKAN DIBAGIANEXTRASEL SEBAGAI PENYUSUN MATRIKS EKSTRASEL
Didalam membran terdapat pula protein yang dapat sebagai integral protein yangmenmebus bagian luar dan bagian dalam membrane sel, adapula yang lebih banyak dimemban bagian luar ada yang lebihbanyak dibagian dalam dari membrane. Protein
protein tersebut dapat berfungsi sebagai receptor, dimana apabila berikatan dengan ligandakan menyebabkan terjadinya proses signal transduksi. Serlain itu protein membrane juga
dapat sebagai kanal ion yang secara spesifik apabila terbuka dapat dilewati leh on iontertentu. Peran lain dari protein adalah sebagai transport sistem baik sebagai karier
protein atau sebagai transprt aktif.Dibagian luar dari membran sel didapatkan kelompok karbohidrat seperti proteoglikandan glikoprotein yang juga berperan dalam kehidupan sel misalnya sebagai matriks
ekstrasel.
DIDALAM MEMBRAN DIDAPATKAN PROTEIN YANG SANGAT PENTINGUNTUK BERLANGSUNGNYA KEHIDUPAN SEL SEPERTI.
SEBAGAI ALAT TRANSPORT MIKROMOLEKUL
SEBAGAI SENSOR DAN SIGNAL TRANSDUKSI
SEBAGAI KANAL UNTUK TRANSPORT ION
SEBAGAI ENZIM DIDALAM MEMBRAN
UNTUK TEMPAT MELEKATNYA SITOSKELETON
Transport membran
TRANSPORT BAHAN MASUK KELUAR SEL DIPERLUKANAGAR SEL TETAP HIDUP, HAL INI DISEBABKAN OLEH KARENA ADANYA.
BAHAN YANG WATER SOLUBLEBAHAN DENGAN MOLEKUL BESARBAHAN METABOLIT YANG HARUS KELUAR SEL
` MENGATUR KOMPOSISI ELEKTROLIT DALAM SEL
PERMEABILITAS SELEKTIFDAN TRANSPORT AKTIF
MENYEBABKAN BEDAKOMPOSISI ION ANTARASITOSOL DAN EKSTRA SEL
MENYEBABKAN SELMEMBRANEMAMPU MENYIMPAN ENERSI DLMBENTUK ION GRADIENT
UNTUK MENGATUR PROSES` TRANSPORT
SIGNAL ELEKTRIK
DI MITOKONDRIA UNTUKSINTESA ATP
PERBEDAAN KOMPOSISI ION INTRASEL DAN EKSTRASEL
INTRASEL EKSTRASEL{mM} [mM}
KOMPONEN
Na + 5-15 145
K + 140 5
Mg + 0.5 1-2
Ca 2+ 10 -4 1-2
H + 10.-7.3 10 -7,4
Cl - 5 -15 110
KEBANYAKAN Ca DALAM SEL TERIKAT DENGAN PROTEINDAN TERSIMPAN DALAM ORGANELLA, FREE Ca 10 -7 mM
Membran sangat selktifTerhadap bahan sekitarSel.
Tidak semua bahanKimia dengan leluasamasuk keluar sel .
Dibutuhkan persyaratantertentu untuk dapatmelewati sel
Syarat syarat tersebutdapat anda simpulkandari diagram sebelah
TRANSPORT MEMBRANE
MAKROMOLEKUL MIKROMOLEKUL
EKSOSITOSIS SIMPLE DIFUSION
ENDOSITOSIS FASILITATED DIFFUSION
CHANNEL MEDIATED
CARRIER MEDIATED
ACTIVE TRANSPORT
= TRANSPORTED MOLECULE = CO TRANSPORT ION
UNIPORT SYMPORT ANTIPORT
COUPLED TRANSPORT
Terdapat berbagai macamcara transport bahan masukdan keluar sel
Tansport pasif ada yangsederhana dan ada yangmembutuhkan fasiliator
Dapatkah anda menyebutkansatu cara fasilitasi ?
Selain itu transport membutuhkankarier protein dan membutuhkancotranspot
Kapan transport active terjadi
Transport makromolekul
• Endositosis (pemasukan)Molekul kecil:- pinositosis sederhana- RME (receptor mediated endositosis)Molekul besar fagositosis
• Eksositosis (pengeluaran)
TRANSPORT MAKROMOLEKUL
ENDOCYTOSIS DAN EXOCYTOSIS
PARTIKEL MAKANANLOW DENSITY LIP[OPROTEIN SUPLY KOLESTEROLPROSES PAGHOSITOSIS BACTERIPROSES BUTUH RESEPTOR / CHEMOKINESECRESI WASTE PRODUK DARI SELSECRESI HORMON INSULINSECRESI NEUROTRANSMITTERPRODUK SEL DIKEMAS DALAM VESICLEPERLU FUSI MEMBRAN DENGAN VESIKEL
JALUR EXCOCYTOSIS
CONSTITUTIVEREGULATED
Transport molekul denganmolekul besar keluar danmasuk sel dengan caraendoitosis
Coba anda cari cara transportEndositosis yangmembutuhkan reseptor
Bagaimana proses eksositosisterjadi ?
Structure of eucaryotic cells
mitochondria
cell membranelysosomes
Golgi
ribosomes)
centrosome
nucleolus
nucleus
cytoplasm
Nucleus structure
nucleolus
nuclear pore
doublemembrane
heterochromatin
euchromatin
ribosome
Nuclear pore Complex (NPC)
outermembrane
innermembrane nuclear
ringprotein
cytosolicringprotein
RPRP
The more recent models
1935 – Davson-DanielliPhospholipid bilayer betweentwo layers of globular proteins
1972 – Singer and NicolsonPhospholipid bilayer withIndividually embedded proteins
Modeling the membraneusing indirect methods and deduction
1895 – OvertonMembranes are made of lipids
evidence: lipid and lipid soluble material entersthe cell more rapidly than substances not solublein lipids.
It was believed that things moved the membrane bydissolving in it (like dissolves like).
1917 – LangmuirPhospholipids can form membranesAmphipathic (having both a hydrophilic and hydrophobic
region) phospholipids will form anartificial membrane on the surface ofwater.
Fluid mosaic
Membrane protein experiment:Fused stained human andmouse cells.Tracked pattern of proteins inthe cell membrane
Fluidity affected by:-Saturated vs unsaturated-Temperature-Cholesterol
This can be modified in responseto the environment. eg. Winter wheat
Membrane: a mosaic
Transmembrane proteinsWith hydrophobic centralregionsAttached to the membranes surface
Selective permeabilityBiological feature that allows some substances to passThrough membrane more readily than others
Depends on membrane solubility characteristicsand presence of integral proteins
Non-polar versus Polarhydrophobic will pass through; large polar (e.g. glucose)and ions have trouble passing through
Transport proteins: integral proteins that transport specificMolecules or ions across biological membranes
-hydrophilic tunnel-bind and move through-are specific to the molecule they translocate
DiffusionThe tendency of molecules of anysubstance to spread outInto available space.
-results from intrinsic kineticenergy (thermal motion)
Any substance will diffuse downits (own) concentration gradient.-diffusion is spontaneous because itreduces free energy
Passive transport
OsmosisWater diffuses from the hypotonic solutionto the hypertonic solutionDiffusion of water across a
selectively permeablemembrane (a special caseof passive transport)
Hypertonic = solution withA higher concentration ofsolutes
Hypotonic = solution with alower concentration of solutes
Hypotonic solution has more‘unbound’ water molecules…Free to move across the membrane
Depends on TOTAL solute concentration!
Water balance of living cells
Water is moving in and out, butno net osmosis.
osmoregulation
Internally hypertonic
Facilitated diffusion(still considered passive transport)
Polar molecules and ionsdiffuse with the help oftransport proteins.
Transport proteinshave similar featuresof an enzyme:-specific to its substrate-binding site-can be inhibited
Facilitate a physical process- moving molecules across a membrane
Active transportpumping of solutes across their gradient
Compared to theenvironment, cellshave much higherconcentrations ofpotassium ions andmuch lowerconcentration ofsodium ions.
ATP powersthe transfers
This pump oscillates between two conformational states
Transport reviewHydrophobicmolecules
Hydrophilicmolecules Against the concentration
gradient (requires ATP)
CotransportA substance pumped across a membranecan do work as it leaks back by diffusion.
Hydrogen ions escortsucrose molecules viaa commontransport protein
Plants use this pump toload their leaves’ veinswith sucrose fordistribution around plant.
Phospholipase C
Exo and EndocytosisExocytosis of secretory proteinsof cells
Endocytosis: cells take in macromoleculesAnd particulates by forming new vesicles
3 types of endocytosis:
INTI
sitoskeleton
KLOROPLAS DANFOTOSINTESIS
Reaksi Terang
Struktur Chloroplas
MITOKHONDRIA
Glukoneogenesis
Piruvat keEnergi:
Glikolisis
Siklus Asam Sitrat (TCA)
Transpor elektron &Fosforilasi oksidatif
Cell cycle
DEF: time period between two consecutive cell divisionsof proliferating cells
cell proliferation and cell differentiation areinversely coupled to each other
proliferation differentiation
proliferation differentiation
Differentiation and Proliferation
stem cell- low differentiation- pluripotenz- high prolifration rate
primedprogenitor cell
- primed for several lines- high prolifration rate
determinedprogenitor cell
- primed for one line only- proliferation
blast cell - differentiation within a line- Proliefration
peripheralblood cell
- high degree of differentiation- no proliefration
Prol
ifera
tion
pote
ncy D
egree of differentiation
Cell cycle
the duration of cell cycle, which varies from hours to weeks or years ismainly determined by length of G1
G0 arrest for non-proliferating cells
DNA synthesis restrictionpoint
Biokimia
Cell cycle
DEF: time period between two consecutive cell divisionsof proliferating cells
cell proliferation and cell differentiation areinversely coupled to each other
proliferation differentiation
proliferation differentiation
Regulation of G1-S-transition
mitogens are capable of initiating G1-S-transition
cell cycle consists of a mitogen-dependent and of anautonom part (mitogen-independent) separate by therestriction point
mitogens have to be present for the most part of the G1-phase (R-point must be reached) in order to induce theS-phase
cyclins are proteins that regulate the cell cycle (cyclin Dimportant for initiating G1-S-transition) and differentcyclins occur in different phases of the cell cycle
growth factors
G1-S-transition
activation of IE-genes(FOS, JUN)
initiation ofreplication
activation of DE-genes(D-cyclins)
signaling
Mitosis
Prophase DNA condenzation (histone phosphorylation)so that chromosomes become visible
Metaphase centromer division; destruction of nuclearmembrane; chromosome alignment at cellequator; caryograms possible
Anaphase movement of chromatides to the cell poles byshortening of microtubuli
Telophase formation of nuclear strutures and cell divisionby new cellular membrane