BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Membran
sel atau membran plasma tersusun atas molekul lemak dan protein. molekul lemak
tersusun atas dua lapis, terdapat dibagian tengah membran. disebelah luarnya
terdapat lapisan protein perifer(protein tepi), yang yang menyusun tepi luar
dan dalam membran. selain protein perifer, terdapat pula molekul-molekul
protein tertentu yang masuk kedalam lapisan lemak. Bahkan ada yang masuk hingga
menenbus dua lapisan lemak. Protein yang masuk ke lapisan lemak itu disebut
protein integral. Pada tempat tertentu, terbentuk pori yang dibatasi oleh
molekul protein. Tebal membran plasma antara 5-10 nm. Molekul protein dan lemak
tidak bersifat statis, melainkan senantiasa bergerak. Banyangkan molekul lemak
sebagai "benda cair" yang diatasnya dan didalamnya terdapat molekul
protein yang "berenang - renang". Itulah sebabnya struktur membran
yang demikian disebut sebagai "membran mosaik cair"(fluid mosaic
membrane).
Lemak
membran tersusun atas fosfolifid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat),
gilikolipid (lemak yang bersenyawa dengan karbohidrat), dan Sterol (lemak
alkohol, misalnya kolesterol). sedangkan protein membran tersusun atas
gilikoprotein (protein yang bersenyawa dengan karbohidrat).
1.2 Rumusan
Masalah
1.
Apa pengertian dari membran sel?
2.
Seperti apakah struktur dan fungsi dari membran sel?
3.
Bagaimana proses system transpor dari membran sel?
1.3
Tujuan
1.
Mengetahui pengertian dari membran sel.
2.
Mengetahui struktur dan fungsi dari membran sel.
3.
Mengetahui bagaimana proses system transpor dari membrane sel.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
Membran sel di sebut juga membran plasma
adalah suatu bagian dari sel yang mempunyai lapisan ganda (bilayer).
Membran sel tersusun atas molekul lemak dan protein. Molekul lemak dan protein
itu tidak statis, melainkan senantiasa bergerak. Molekul lemak sebagai “benda
cair” yang di dalamnya terdapat molekul protein yang“berenang-renang”.
Karena kondisi tersebut, struktur membran sel disebut sebagai membran mosaik
cair (fluid mosaic membrane).
2.2 Struktur
Gortel & Grendel (1925) _Lipid bilayer
Ø Membran berupa struktur yang membatasi sel, terdiri atas lipid
yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofob
Ø gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus
hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer
Davson
& Danielli (1954)
Ø membran
merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang
melintasi membran dan terdapat pula
protein di permukaan luar dan dalam membran.
Singer
& Nicholson (1972)_model mosaik / ‘fluid mozaic’
Ø membran
plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat
bergerak lateral dalam daerah membrane, struktur dinamis, interaksi yang
sementara atau semipermanen.
Ø Protein
terdistribusi secara mosaik yang berbeda dengan lipid, partikel tidak membentuk
suatu lapisan yang kontinyu. Protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau
berada di bagian tepi sel
2.3 Dinamika Membran Plasma
o
Pergerakan Flip
flop_adanya enzim flippase gerakan transmembran pasif.
o
Pergerakan ke arah
lateral
Komposisi
Dari Membran Plasma. Membran
mengandung :
ü Lipid
bilayer _kerangka struktur membran dan berfungsi sebagai penghalang (‘barrier’)
yang membatasi pergerakan molekul secara acak
ü Protein_fungsi
khusus
ü Karbohidrat_berikatan
dengan lipida (glikolipid ) atau protein (glikoprotein)
1.
Lipid
Molekul lipid menyusun membran sebagai dua lapis lipid yang
kontinyu. Lemak pada membran sel memiliki tingkat variasi yang tinggi
tergantung pada jenis spesies, sel hewan atau sel tumbuhan. Molekul lemak
tersebut terdiri dari fosfogliserida, spingolipid, dan kolesterol sebagai kelompok mayor atau
kelompok besar. Fosfogliserida dan spingolipid merupakan senyawa yang terdiri
dari gugus fosfat dan secara umum dikenal dengan sebutan fosfolipid. Sedangkan
lemak yang memiliki gugus karbohidrat dan tidak memiliki gugus fosfat dinamakan
sebagai glikolipid. Berikut merupakan penjelasan beberapa makromolekul lipid
dalam membran :
•
Fosfogliserida
Fosfogliserida
merupakan polimer dari asam lemak dan fosfat yang berikatan kovalen pada rangka
karbon gliserol. Pada fosfogliserida, gugus fosfat mengikat alkohol pada gugus
polarnya. Alkohol tersebut dapat berupa cholin, ethanolamine, inositol, serine
atau treonin.
•
Sfingolifida
Merupakan fosfolipid yang tidak
diturunkan dari gliserol, kerangka karbonnya adalah sfingosin, suatu alkohol
amino yang mengandung rantai hidrokarbon panjang dan tak jenuh. Dalam molekul
sfingomielin, gugus amino pada kerangka karbon sfingosin berikatan dengan suatu
asam lemak melalui pembentukan amida.
•
Kolesterol
Merupakan komponen membran pada sel hewan. Kolesterol
merupakan turunan asam lemak berantai karbon siklik, sehingga sangat
hidrofobik.
Kolesterol ssangat berperan penting pada fluiditas membran.
Pada tremperatur tinggi, kolesterol mejaga membran agar tidak terlalu fluid dan
menjadikan membran kurang permeabel terhadap molekul kecil dengan ikatannya
terhadap dengan interaksi antar ikatan asam lemaknya. Begitu pula
sebaliknya, dengan interaksi antar ikatan asam lemak tersebut pada temperatur
yang sangat rendah kolesterol mencegah membran dari kekakuan.
2. Protein
Jumlah dan tipe protein yang ada pada membran sangat
bervariasi pada setiap membran dari sel tergantung pada fungsi spesifik yang
diembannya. Secara umum protein membran digolongkan menjadi dua, yaitu protein
integral dan protein membran.
a.
Protein Integral
Protein membran terpadu (integral membrane proteins)
adalah protein yang menembus membran pada kedua permukaannya atau membentang
diantara kedua permukaan membran.
Protein
ini meliputi beberapa jenis, yaitu :
•
Protein Transmembran
Merupakan protein yang menembus membran pada kedua sisi,
baik yang satu kali menembus membran (singlepass protein) ataupun yang
beberapa kali menembus membran (multipass protein). Setiap tembusan
membran merupakan struktur α-heliks dengan bagian yang tertanam dalam lipid
bilayer, sehingga masuk akal bila bagian struktur primer protein yang menembus
membran tersusun oleh jenis asam amino yang hidrofobik. Bagian hidrofobik dari
protein tersebut berinteraksi dengan bagian ekor dari fosfolipid, sementara
bagian hidrofiliknya muncul pada kedua permukaan membran (sisi luar dan sisi
dalam sitoplasmik). Bagian protein yang menyembul pada kedua sisi permukaan
tentulah bersifat hidrofilik, sehingga mampu berinteraksi dengan lingkungan
air.
•
Protein Integral yang Bagian Utamanya Terletak di Permukaan
Membran Sisi Interior Sel
Protein ini berasosiasi dengan membran bilayer melalui
perantaraan ikatan kovalen dengan rantai asam lemak atau rantai lipid khusus
seperti gugus prenyl. Protein ini disintesis sebagai protein terlarut pada
sitosol dan mengalami modifikasi berikatan dengan gugus lipid secara kovalen pasca
translasi, yaitu di dalam retikulum endoplasma dan badan golgi.
•
Protein Integral yang Bagian Utamanya Terletak di Permukaan
Membran Sisi Luar Sel
Protein ini berikatan dengan fosfatidil kolin inositol
dengan perantaraan oligosakarida yang berikatan secara kovalen.
b. Protein Perifer
Protein ini merupakan protein yang terletak di daerah
perifer dari kedua sisi membran (sisi sitoplasmik dan sisi luar) dan
berinteraksi dengan protein membran lain secara non kovalen.
c.
Protein Anchored
Merupakan protein yang terjangkar pada plasma membran oleh
ikatan kovalen lipid atau glikolipid.
Fungsi
dari protein integral dan perifer dalam membran plasma sangat bervariasi,
diantaranya :
a. Sebagai enzim yang
melekat membran
Contoh enzim beta glukosidase untuk
membebaskan auksin pada sel-sel saat perkecambahan dan protein integral pada
membran mitokondria atau kloroplas yang berfungsi untuk enzim-enzim transpor
elektron (peristiwa oksidasi dan reduksi molekul pembawa protin dan elektron
sambil membentuk ATP secara bersamaan).
b. Sebagai mediator transpor
aktif
Contoh pada sel dinding usus halus
pada saat menyerap sari makanan ke dalam pembuluh darah.
c. Sebagai elemen
struktural membran plasma
d. Sebagai pompa proton pada
membran dalam mitokondria
e. Sebagai reseptor
(penerima) hormon dan faktor pertumbuhan sel
Contoh hormon estrogen menempel ke
reseptor estrogen dan memberi pesan perintah sel tersebut untuk melaksanakan
sintesis protein sesuai yang dikehendaki (misal sel penanda pertumbuhan
sekunder hewan) untuk kedewasaan seksual.
f. Sebagai
identitas sel
Identitas ini biasa dikenali karena
protein yang menghadap keluar sel mengandung oligosakarida. Protein tersebut
dinamakan glikoprotein.
g. Sebagai cara
membedakan antara sel diri (self) dan sel asing (non self)
Contoh pada reaksi pencangkokan sel
asing, sel diri mengenali sel asing karena adanya perbedaan glikoprotein.
3. Karbohidrat
Semua sel
eukariotik mempunyai karbohidrat pada permukaan sel, baik sebagai oligosakarida
maupun polisakarida yang berikatan secara kovalen dengan lipid atau protein
integral. Persenyawaan karbohidrat dengan lipid disebut glikolipid. Pada
membran plasma, prosentase glikolipid berkisar antara 2-10% dari berat total membran.
Glikolipid hanya didapatkan pada sisi eksoplasmik dari membran. Fungsi dari
glikolipid antara lain adalah :
a. Sebagai
pelindung sel atauu glikocalyx (contoh pada permukaan apikal sel epidermis
intestinum)
b. Sebagai
insulator sel (contoh pada sel saraf)
c. Sebagai
penanda sel atau cell recognition (contoh sebagai reseptor toksin
kolera)
d.
Sebagai penambat sel terhadap matrik extraseluler atau sel lain.
Selain
glikolipid, membran biologi juga mempunyai glikoprotein, yaitu protein membran
yang mempunyai residu karbohidrat.
Fungsi
dari glikoprotein antara lain :
a.
Komunikasi antara sel dengan sel, sel dengan virus.
Contoh
virus HIV menyerang sel darah putih (Sel T Penolong) karena mengenali
glikoprotein yang dinamakan CD4
b. Pengingat respon sistem kekebalan
Distribusi karbohidrat pada membran
lipid bersifat asimetrikdan nampaknya hanya terdapat pada permukaan membran sel
bagian luar (sisi eksoplasmik)
2.3 Fungsi
1. Pembatas
•
lapisan yang bersinambungan
• melingkupi
sel, inti, organel
2. pembatas
yang bersifat selektif permeabel
•
mencegah pertukaran molekul dari satu
sisi ke bagian lainnya.
•
memungkinkan substansi
tertentu masuk ke sitoplasma dari lingkungan luar
•
mencegahmasuknya senyawa tertentu masuk
ke sitoplasma
3. komunikasi
antara sel
4. Mendukung
aktivitas biokimia yang berlangsung di dalam sel
•
Beberapa proses di dalam sel tergantung pada
suatu serial reaksi yang dikatalis oleh enzimyang terdapat dalam membran, produk
suatu reaksi akan bertindak sebagai reaktan untuk reaksi selanjutnya. Jika
enzim yang berbeda pada membran berada dalam susunan yang berurutan, produk
suatu reaksi dapat dilepaskan ke dekat enzim untuk reaksi berikutnya.
Fungsi
Membran pada Transport Ion dan Molekul
Ada
beberapa cara suatu molekul melewati membran plasma, diantaranya :
1. Transpor Molekul-Molekul Kecil
Pengangkutan molekul-molekul kecil melalui membran dilakukan
secara pasif (transpor pasif) maupun secara aktif (transpor aktif). Kedua macam
transpor ini dilakukan secara terpadu untuk mempertahankan kondisi intraseluler
agar tetap konstan.
a.
Transpor Pasif
Dapat berlangsung karena adanya perbedaan konsentrasi
larutan di antara kedua sisi membran. Pada transpor pasif tidak rnemerlukan
energi rnetabolik. Transpor pasif dibedakan menjadi tiga, yaitu difusi
sederhana (simple diffusion), difusi dipermudah atau difasilitasi, dan osmosis.
1) Difusi Sederhana (simple diffusion)
Difusi merupakan perpindahan suatu molekul atau zat terlarut
dari larutan yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) menuju larutan yang
konsentrasinya lebih renhah (hipotonis). Molekul yang dapat berdifusi melewati
sela-sela lapisan lipid bilayer yaitu :
a) Molekul yang bersifat non-polar,
seperti oksigen, nitrogen, benzen, etilen, dan eter.
b) Molekul yang bersifat polar namun
tidak bermuatan dan berukuran kecil, seperti air.
Kecepatan masing-masing molekul untuk berdifusi tergantung
pada daya larutnya dalam lipid serta ukuran molekulnya. Walaupun air tidak
dapat larut dalam lemak, namun molekul-molekulnya dapat melintasi lapisan lipid
ganda dengan cepat. Hal ini disebabkan karena ukuran molekulnya memang kecil
dan mungkin juga karena struktur molekulnya bipolar.
Difusi sederhana ini dapat terjadi melalui dua cara:
a) Melalui celah pada lapisan lipid
ganda, khususnya jika bahan berdifusi terlarut lipid.
Salah satu faktor paling penting yang menentukan kecepatan
suatu zat melalui lapisan lipid ganda ialah kelarutan lipid dan zat terlarut.
Seperti misalnya kelarutan oksigen,nitrogen, karbon dioksida dan alkohol dalam
lipid sangat tinggi,sehingga semua zat ini langsung larut dalam lapisan lipid
ganda dan berdifusi melalui membran sel sama seperti halnya dengan difusi yang
teradi dalam cairan. Kecepatan zat-zat ini berdifusi melalui membran berbanding
langsung dengan sifat kelarutan lipidnya.
b) Melalui saluran licin pada beberapa
protein transpor.
Molekul lain yang bersifat tidak larut dalam lipid dapat
berjalan melalui saluran pori protein dengan cara yang sama seperti molekul air
jika ukuran molekulnya cukup kecil. Semakin besar ukurannya,kemampuan
penetrasinya menurun secara cepat. Saluran protein dibedakan atas dua sifat
khas :
1) Saluran ini bersifat permeabel
selektif terhadap zat.
Sebagian besar saluran protein bersifat sangat selektif
untuk melakukan transpor satu atau lebih ion atau molekul spesifik. Ini akibat
dari ciri khas saluran itu sendiri seprti diameternya, bentuknya dan jenis
muatan listrik di sepanjang permukaan dalamnya.
2) Saluran ini dapat dibuka dan ditutup
oleh gerbang.
Pembukaan
dan penutupan gerbang diatur dalam dua cara:
•
Voltase gerbang (Voltage-gated Channels)
Pada saat terdapat muatan negatif kuat pada bagian dalam
membran sel,gerbang natrium dibagian luar akan tertutup rapat, sebaliknya bila
bagian dalam membran keilangan muatan negatifnya,gerbang ini akan akan terbuka
secara tiba-tiba sehingga memungkinkan sejumlah besar ion natrium mengalir
masuk melalui pori-pori natrium. Pada gerbang kalium akan membuaka bila bagian
dalam membran sel menjadi bermuatan positif.
•
Gerbang kimiawi (Ligand-gated Channels)
Gerbang saluran protein akan terbuka karena mengikat molekul
lain dengan protein, hal ini akan menyebabkan perubahan pada molekul protein
sehingga gerbang akan terbuka atau tertutup. Contohnya efek saluran
asetilkolin.
2) Difusi fasilitasi
Difusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah pelaluan
zat melalui rnembran plasrna yang melibatkan protein pembawa atau protein
transforter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki
tempat perlekatan terhadap ion atau molekul vang akan ditransfer ke dalam sel.
Setiap molekul atau ion memiliki protein transporter yang khusus, misalnya
untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus
untuk mentransfer glukosa ke dalam sel. Protein
transporter untuk glukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung,
sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel–sel tersebut selalu membutuhkan
glukosa untuk diubah menjadi energi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi:
1. Permeabilitas membran
2. Perbedaan konsentrasi
3. Potensial listrik
4. Perbedaan tekanan.
3) Osmosis
Osmosis adalah proses perpindahan atau pergerakan molekul
zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan
yang konsentrasi zat pelarutya rendah melalui selaput atau membran selektif
permeabel atau semi permeabel.
b.
Transpor Aktif
Pada transpor aktif diperlukan adanya protein pembawa atau
pengemban dan memerlukan energi metabolik yang tersimpan dalam bentuk ATP,
karena dalam transpor aktif, molekul diangkut melawan gradien konsentrasi.
Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan sekunder.
1) Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan
hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transpor ini.
Contoh transpor aktif primer adalah pompa ion Na+ dan ion
K+. Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada di luar sel,
sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk
mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na- dan K+ harus selalu dipompa
melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP. Tiga ion
Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel. Untuk hidrolis ATP
diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran yang berperan
sebagai enzim. Salah satu fungsi terpenting dari pompa natrium-kalium ialah
untuk mengatur volume sel. Tanpa fungsi pompa ini, kebanyakan sel tubuh akan
membengkak sampai kemudian pecah (lisis).
2) Tranpor aktif sekunder merupakan
transpor pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan
pengangkutan molekul lain. Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari
lumen usus halus menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan
ion-ion Na+. Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan
membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP.
Perbedaan antara transport aktif dengan transport pasif
adalah :
1) Pada transpor aktif,
substansi/molekul dapat bergerak melawan gradien elektrokimia.
2) Pada transpor aktif diperlukan
energi, yang terutama bersumber pada ATP
2. Transpor
Molekul-molekul Besar
Di samping molekul polar dan non-polar yang kecil, terkadang
molekul partikel yang besar juga harus masuk ke dalam sel atau meninggalkan
sel, seperti protein, polinukleotida, dan polisakarida. Substansi yang semacam
ini, tentu saja tidak dapa melintasi membran plasma dengan cara menembus
lapisan lipid ganda maupun dengan mekanisme transpor-protein. Karena bersifat
cair dan dinamis, membran plasma dapat bnerubah bentuk dan robek untuk
sementara waktu guna membentuk semacam kantong kecil di dalam sel. Pada saat
yang demikian lapisan lipi ganda secara otomatis akan menutup diri sehingga
kembali menjadi membran permukaan yang kontinu.
a.
Endositosis
Endositosis merupakan proses pengambilan suiatu substansi
oleh sebuah sel dari sekitarnya (luar sel) ke dalam sel melalui membran plasma.
Tahapan utama pada endositosis yaitu tahap pengenalan oleh membran
sehingga terbentuk ikatan antara partikel yang hendak masuk dengan bagian
membran, setelah terjadinya pengenalan selanjutnya membran mengalami invaginasi
kea rah dalam, setelah itu pembentukan vesikel. Pemasukan makromolekul
ke dalam sel melibatkan pembentukan vakuola atau vesikel endositik. Ukuran
vakuola yang terbentuk tergantung pada materi yang dimasukkan. Berdasarkan
ukuran vakuolanya, endositosis dibedakan atas pinositosis dan fagositosis.
1) Fagositosis
Berasal dari bahasa Yunani, “Phagein” yang berarti makan.
Fagositosis diartikan sebagai proses pengambilan partikel-partikel padat yang
ukurannya agak besar, misalnya bakteri atau fragmen-fragmen sel yang rusak.
2) Pinositosis
Berasal dari bahasa Yunani, “pinein” yang berarti minum.
Pinositosis diartikan sebagai proses pengambilan molekul yang bebentuk cair
dari sekitar sel atau partikel- partikel yang sangat kecil yang larut dalam
larutan tersebut. Membran plasma mengadakan invaginasi, membentuk vakuola.
Vakuola tersebut lama-kelamaan melepaskan diri sehingga isina dapat diserap
oleh sitoplasma.
3) Endositosis dengan Perantaraan
Reseptor
Beberapa partikel, misalnya protein dan lipoprotein diambil
oleh sel secara selektif. Partikel tersebut lebih dahulu harus melekat pada
reseptor protein yang terdapat pada membrane plasma dan selanjutnya membrane
plasma mengadakan invaginasi bersama-sama dengan reseptor yang mengikat
partikel yang diperlukan. Partikel lipoprotein yang diambil oleh sel mengandung
kolesterol dan lemak untuk kepentingan membran.
b. Eksositosis
Eksositosis merupakan pengeluaran makromolekul dari dalam
sel. Proses eksositosis merupakan kebalikan dari endositosis. Vakuola yang
berisi makromolekul yang akan dikeluarkan, berfusi dengan membran plasma,
selanjutnya isi vakuola akan dikeluarkan dari sel. Pengeluaran sekret oleh
vesikel sekretori yang dihasilkan oleh Aparatus Golgi tergolong sebagai
peristiwa eksositosis.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dapat disimpulkan fungsi membran sel yaitu membatasi
isi sel dengan lingkungannya,mengatur permeabilitas terhadap senyawa-senyawa
atau ion ion yang melewatinya yang diatur oleh protein integral, Bertindak sebagai reseptor, misal terhadap zat kimia dan hormon.
Berperan sangat penting dalam dalam transpor berbagai molekul,
baik mikromolekul maupun makromolekul.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell,dkk. 2004. Biologi. Edisi Kelima Jilid
III. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Satifani, Reza. 2010, Struktur
dan Fungsi Membran Sel (http://oryza-sativa135rsh.blogspot.com/2010/03/struktur-dan-fungsi-membran-sel.html) diakses pada tanggal 3 Oktober
2013.
Endang Sri Lestari, dkk. 2009. Biologi. Makhluk Hidup dan
Lingkungannya SMA/MA. Jakarta: Penerbit Pusat Pembukuan Departemen
Pendidikan Nasional
