Post on 19-Jun-2015
04/03/2009
1
STRUKTUR DAN FUNGSI
MEMBRAN SEL
Struktur membran plasma / plasmalema
�Gortel & Grendel (1925) � Lipid bilayer
– Membran berupa struktur yang membatasi sel, terdiri atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofob
– gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer
04/03/2009
2
�Davson & Danielli (1954)
� membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasimembran dan terdapat pula protein di permukaanluar dan dalam membran.
• Singer & Nicholson (1972) ���� model mosaik / ‘fluid
mozaic’– membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan
fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran ���� struktur
dinamis ���� interaksi yang sementara atau semipermanen.
– 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
04/03/2009
3
Dinamika membran plasma
• Pergerakan Flip flop � adanya enzim flippase
� gerakan transmembran pasif.
• Pergerakan ke arah lateral
Komposisi Kimia dari Membran
Membran mengandung :
– Lipid bilayer � kerangka
struktur membran dan
berfungsi sebagai penghalang
(‘barrier’) yang membatasi
pergerakan molekul secara
acak
– Protein � fungsi khusus
– Karbohidrat � berikatan
dengan lipida (glikolipid ) atau
perotein (glikoprotein
04/03/2009
4
Lipid membran :Membran mengandung lipida yang
bersifat amfipatik
� memiliki gugus yang bersifat
hidrofilik dan hidrofobik.
Tipe lipid membran :
� Fosfogliserida
� Sfingolipida
� Kolesterol
Fosfogliserida
� Fosfolipid yang mengandung
gugus fosfat
• Kolesterol
– Banyak terdapat pada membran sel hewan � + 50% dari molekul lipid.
– membran sel tumbuhan dan semua sel bakteri tidak banyak mengandung kolesterol.
– lebih sedikit dibandingkan lipida membran lainnya dan tidak terlalu bersifat amfipatik.
– Gugus hidroksil dari kolesterol yang bersifat hidrofilik menentukan orientasi molekul ini pada membran sel. Gugus hidroksil berada pada bagian permukaan membran
kolesterol
04/03/2009
5
Protein membran
Ada 3 kelompok protein :
A. integral � amfipatik
B. perifer berikatan dengan permukaan membran dengan ikatan
nonkovalen
C. protein yang berikatan dengan lipid, yang berlokasi di luar membran
lipid, pada ekstraselular atau sitoplasmik.
Karbohidrat membran
• karbohidrat berikatan secara
kovalen pada lipid dan
protein.
• Pada membran plasma
terkandung 2 – 10%
karbohidrat.
�membran plasma sel darah
merah manusia mengandung
52% protein, 40% lipid dan 8 %
KH.
• dapat menentukan golongan
darah seseorang. A, B, AB, O
04/03/2009
6
Fungsi membran sel :
� Pembatas• lapisan yang bersinambungan
• melingkupi sel, inti, organel
� pembatas yang bersifat selektifpermeabel
• mencegah pertukaran molekul dari satu sisike bagian lainnya.
• memungkinkan substansi tertentu masuk kesitoplasma dari lingkungan luar
• mencegah masuknya senyawa tertentumasuk ke sitoplasma
� komunikasi antara sel
� mendukung aktivitas biokimia yang berlangsung di dalam sel• Beberapa proses di dalam sel tergantung
pada suatu serial reaksi yang dikatalis olehenzim yang terdapat dalam membran, produk suatu reaksi akan bertindak sebagaireaktan untuk reaksi selanjutnya. Jika enzimyang berbeda pada membran berada dalamsusunan yang berurutan, produk suatureaksi dapat dilepaskan ke dekat enzimuntuk reaksi berikutnya.
� perpindahan suatu senyawa terlarut
� Memberikan respons terhadap
rangsangan luar
� berperan dalam memberi respons terhadap
rangsangan luar ���� transduksi sinyal ����
reseptor + ligand.
� Tipe sel yang berbeda memiliki molekul
reseptor yang berbeda
� interaksi interselular
�membran plasma mengantarai interaksi
antar sel dalam organisme multiselular
� Transduksi energi
� terlibat dalam proses perubahan energi
ke bentuk energi lain.
04/03/2009
7
Transport molekul melalui membran
Fungsi membran sel :• mempertahankan materi terlarut dalam sel dan
tidak boleh bocor ke lingkungan• harus ada pertukaran material
Membran lipid • ideal untuk mencegah hilangnya senyawa
bermuatan dan polar, termasuk ion, gula dan asamamino.
• Sel harus memungkinkan terjadinya gerakannutrien, gas O2 dan CO2, hormon, limbah, komponen lainnya.
Transport molekul melalui membran
• pasif � difusi
– difusi sederhana melalui lipid bilayer
– difusi sederhana melalui channel protein
– difusi terfasilitasi
• aktif � dengan adanya pemanfaatan energi (ATP) �transport aktif
04/03/2009
8
Transport molekul melalui membran
DIFUSI
� pergerakan senyawa dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke yang rendah.
Difusi melalui membran
• Persyaratan yang harus dimiliki oleh suatu senyawa nonelektrolit agar dapat berdifusi secara pasif melalui membran :
– konsentrasi senyawa pada satu sisi > sisi lain
– membran harus permeable terhadap substansi tersebut.• Senyawa tsb dapat melalui membran
• Dapat melalui pori aqueous
• Faktor penentu kecepatan penetrasi suatu larutan/senyawa :– kelarutan dalam pelarut nonpolar
– ukuran
04/03/2009
9
DIFUSI– Difusi : pergerakan senyawa dari
daerah dengan konsentrasi tinggi ke yang rendah.
Difusi melalui membran
• Persyaratan yang harus dimiliki oleh suatu senyawa nonelektrolit agar dapat berdifusi secara pasif melalui membran. – konsentrasi senyawa pada satu sisi >
sisi lain
– membran harus permeable terhadap substansi tersebut.
• Senyawa tsb dapat melalui membran
• Dapat melalui pori aqueous
• Faktor penentu kecepatan penetrasi suatu larutan/senyawa :– kelarutan dalam pelarut nonpolar
– ukuran
04/03/2009
10
Pada membran semipermeable :
• molekul air bergerak lebih cepat daripada ion-ion terlarut atau senyawa polar
• Air dapat bergerak dari daerah konsentrasi rendah ke yang tinggi. � osmosis
Difusi ion melalui membran
• Membran sangat impermeable terhadap
senyawa bermuatan termasuk ion kecil.
• Membran sel memiliki ion channel yang permeable untuk ion tertentu.
Ion channel terbuka atau tertutup melalui
2 cara :
– voltage-gated channels � tergantung pada perbedaan muatan ion pada kedua sisi membran, contoh K-ion channel
– ligand-gated channels � terjadi perubahan konformasi molekul dengan adanya molekul yang terikat pada channel ini., contoh asetilkolin
04/03/2009
11
Difusi terfasilitasi
• difusi dari daerah konsentrasi
tinggi ���� rendah
• senyawa berikatan dulu dengan
facilitative transporter (protein
carrier – protein integral
membran) ���� fasilitator difusi
pada membran sel
Transport aktif• membutuhkan energi
• melibatkan protein integral tertentu � pompa protein
• Ada 2 kelompok :– Berkaitan dengan hidrolisa ATP :
Na+/K+-ATPase (pompa natrium-kalium) � pompa tipe-P
• Ca2+-ATPase transport Ca dari RE ke luar atau ke dalam RE
• H+/K+-ATPase pada sel epitel dalam saluran pencernaan
– Co-transport : berkaitan dengan gradien ion
• Perpindahan glukosa berkaitan dengan ion Na – sel epitel
• Sukrosa – ion H+ � pada tumbuhan
04/03/2009
12
Transport aktif merupakan
system transport yang terarah.
Terdapat tiga protein transporter yang terlibat dalam transport aktif :• Uniport, pergerakan ion tunggal dalam satu arah, misalnya protein pengikat kalsium
terdapat dalam membrane plasma dan RE pada sel-sel yang aktif mentransport ion Ca2+ dari daerah konsentrasi tinggi baik dari dalam maupun luar RE
• Symport, pergerakan dua jenis ion dalam arah yang sama. Misalnya, pengambilanasam amino dari usus halus ke sel-sel yang membatasinya memerlukan pengikatanion Na+ dan asam amino secara bersamaan ke protein transporter yang sama.
• Antiports, pergerakan dua ion pada arah yang berlawanan. Satu ke luar dan yang lain ke dalam sel. Misalnya, banyak sel yang memiliki pompa Na-K yang menggerakkan Na+ ke luar sel dan K+ ke dalam sel.
Symport dan antiport dikenal sebagai transporter berpasangan, karena kedua tipe inimenggerakkan ion pada saat yang bersamaan.
04/03/2009
13
Proses transpor aktif• Transport Aktif primer : pompa Na-K.
Transport aktif primer memerlukan partisipasi langsung molekul ATP yang kaya energi.
PadaPada transport transport aktifaktif primer primer energienergi digunakandigunakan untukuntuk memindahkanmemindahkan ion ion melawanmelawangradient gradient konsentrasikonsentrasi. . UntukUntuk setiapsetiap molekulmolekul ATP yang ATP yang digunakandigunakan, , duadua ion K+ ion K+ dipompadipompakeke dalamdalam selsel dandan tigatiga ion Na+ ion Na+ dipompadipompa keke luarluar sel.sel.
• Transport aktif sekunder tidak menggunakan ATP secara langsung, energi disediakan oleh gradien konsentrasi ion yang dihasilkan dari transport aktif primer
Pada transport aktif sekunder, konsentrasi Na+ yang dimantapkan oleh
transport aktif primer menggerakkan transport aktif sekunder dari glukosa,
Perpindahan glukosa melintasi membran melawan gradient konsentrasi
dibantu oleh protein simport untuk pergerakan ion Na+ ke dalam sel.
04/03/2009
14
Transport makromolekul
Perpindahan makromolekul
dari dalam/ke luar sel dapat
terjadi dengan cara :
a. Eksositosis � perpindahan
molekul dari dalam ke luar
sel
b. Endositosis �
perpindahan/masuknya
molekul dari luar ke dalam
sel
Eksositosis
�Konstitutif : suatu materiditransport dalam vesikulasekretori dan dikeluarkanke tempat tujuannyadengan bantuan peptidasinyal yang terdapat padaprotein yang ditranspor
�Regulatif : materidisekresikan dan disimpandalam suatu vesikula danbaru dikeluarkan jika adarangsangan
04/03/2009
15
Endositosisa. Pinositosis ���� perpindahan cairan,
senyawa terlarut atau makromolekul
tersuspensi dari luar ke dalam sel
b. Endositosis melalui perantara
reseptor (‘receptor-mediated
endocytosis) ���� pengikatan suatu
senyawa tertentu pada reseptor yang
ada pada membran plasma.
c. Fagositosis : – partikel besar ( > 0.5µm diameter)
dari lingkungan � terbentukfagosom
– Fagosom berperan bersama-samadengan lisosom � fagolisosom
– Contoh sel : makrofag, neutrofil