Silabus Fisiologi Molekuler (BTK) tahun 2007

MingguTanggal Topik Pengajar

1. 10/9 Membran: struktur, fungsi dan membrane trafficking

AMD

2 17/9 Fosforilasi oksidatif dan organisasi mitokondria

AMD

3 24/9 Fotosintesis AMD4 1/10 Metabolisme energi anaerob AMD5 22/10 Protein sorting AMD6 29/10 Transduksi signal AMD7 5/11 Asam amino dan protein NMR8 12/11 Asam amino dan protein NMR

9 19/11 Enzim NMR

10 14/11 Dasar molekular pengaturan pembelahan dan reproduksi sel tumbuhan

MIF

11 21/11 Perkembangan reproduksi MIF

12 28/11 Penuaan dan kematian sel terprogram MIF

13 5/12 Respon tanaman terhadap patogen MIF

14 12/12 Respon tanaman terhadap stress abiotik MIF

Dosen: AMD: Dr. Anja Meryandini MS, NRM: Dr.Nisa Rachmania,MIF: Dr. Ir. Miftahudin

Fungsi membran

1.Kompartemenisasi:

bersifat kontinu, melindungi isi sel, membuat

lingkungan khusus sehingga dapat melakukan

fungsi khusus.

2. Pembatas untuk aktivitas biokimia:

memberikan framework sehingga komponennya

dapat berinteraksi secara efektif.

3. Pembatas yang selektif permeabel

Komunikasi antara kompartemen

4. Transpor solut

Membranplasma mengandung alat transpor

5. Respon terhadap signal eksternal

Melalui proses transduksi signal

6. Interaksi interseluler

7. Transduksi energi

Struktur membran1.Versi Davson-Danielli: Lipid bilayer yang

dibelah dengan lapisan protein monolayer

membentuk pori protein (1954).

2. Model Fluid Mosaic oleh Singer & Nicolson

(1972)

Lipid bilayer dapat merakit diri sendiri →

digunakan sebagai model mempelajari fungsi

protein membran

Komposisi Kimiawi membran

• rakitan lipid dan protein yang terikat secara

kovalen, dengan lipidnya sebagai tulang,

bersifat amphipathic. Ada 3 jenis lipid:

fosfogliserat, sphingolipid, kolesterol

• proteinnya melaksanakan fungsi-fungsi khusus

Fosfogliserat:

• Umumnya lipid membran mengandung grup

fosfat → fosfogliserat

• Fosfogliserat membran memiliki grup

tambahan yang terikat pada fosfat, umumnya

cholin (fosfatidylcholin), ethanolamin, serin,

atau inositol → larut dalam air di bagian

kepala

• Rantai asam lemaknya bersifat hidrofobik,

hidrokarbon tidak bercabang, umumnya 16 –

20 karbon, dapat bersifat jenuh atau tak jenuh

dengan 1 atau lebih ikatan rangkap.

Sphingolipid

terdiri atas sphingosin terikat pada asam

lemak oleh grup aminonya → ceramide

Ada grup tambahan yang teresterifikasi pada

alkohol terminalnya:

Fosforylcholin → sphingomyelin

Karbohidrat → glikolipid

Gula sederhana → cerebroside

Oligosaccharida → ganglioside

Galaktosa pada ceramide →Galaktocerebroside

Kolesterol:

Pada sel hewan bisa 50% dari total lipid

membran, tidak terlalu amphipathic

Karbohidrat pada membran:

ℵ terikat secara kovalen ke komponen lipid atau

protein

ℵ tergantung spesies dan tipe sel antara 2 – 10%

ℵ Pada protein (glikoprotein): oligo yang pendek

dan bercabang, lebih pendek dari 15 gula per

rantai

Struktur dan fungsi protein pada membran

Ada 3 jenis:

1.Protein integral :

1 atau lebih segmen transmembran amphipathic

diisolasi dengan detergen

2. Protein periferal:

disisi sitoplasma atau ekstraseluler, ikatan non

kovalen, dapat disolubilisasi dengan lar. garam

3. Terikat pada lipid

berlokasi di luar lipid

bilayer, di sitoplasma atau

ekstraseluler, terikat secara

kovalen.

Dapat terikat melalui

karbohidrat yang pendek

contoh reseptor, enzim

Lipid membran dan fluiditas

Makin pendek rantai asam lemak makin

rendah temperatur meltingnya

Asam lemak jenuh memiliki bentuk batang

kuat, fleksibel

Asam lemak tak jenuh cis memiliki lekukan

sehingga tidak sepadat yang jenuh

Makin tinggi tingkat asam lemak tak jenuh

maka makin rendah suhu membran menjadi gel

Karakter membran dipengaruhi oleh kolesterol.

Kolesterol mengganggu kepadatan rantai asam

lemak dan mempengaruhi mobilitas. Kolesterol

meningkatkan ketahanan dan menurunkan

permeabilitas membran

Kegunaan fluiditas membran adalah untuk

pembentukan kluster protein dan pembentukan

struktur terspesialisasi seperti sinapsis,

junctions

Beberapa fungsi membran plasma sel epitel

Fosfolipid dapat bergerak dari

satu ujung ke ujung satunya

dalam hitungan detik, tapi

perpindahan antar lapis

(transversal, disebut flip flop)

memakan waktu jam atau hari.

Sel memiliki enzim flippase

yang memindahkan fosfolipid

transversal.

Fusi protein tikus dan manusia

Membran sel darah merah

Saat hemolisis meninggalkan “ghost” → SDS

PAGE proteinnya ( ada enzim, protein

transpor, protein skeleton)

Yang dominan band 3 dan glikoforin

Glikoforin merupakan reseptor yang digunakan

protozoa (malaria), merupakan penggolongan

darah MM, MN, NN.

Difusi ion melalui membran

Lipid bilayer sangat impermeabel terhadap ion Na+, K+, Ca2+ ,Cl-

Thn 1955 Alan Hodgkin & Richard Keynes: membran memiliki ion channel

Thn 60 an, 70an Bertil Hille & Clay Armstrong mengumpulkan bukti adanya channel itu

Thn 70 an, 80 an Bert Sakmann & Erwin Neher: teknik memonitor perpindahan ion melalui channel

Ion channel bersifat bidirectional, tergantung

gradien elektrokimia

Umumnya ion channel memiliki 2 konformasi:

tutup dan buka → gated, ada 2 macam:

1.Voltaged-gated channel

tergantung muatan ion pada kedua sisi

2. Ligand-gated channel

konformasinya tergantung ligand yang mengikat

Difusi terfasilitasi

Bila substrat berdifusi dengan berikatan dulu

dengan protein yang merentang membran

Pengikatan dengan protein diduga memicu

perubahan konformasi sehingga solut bisa

ke sisi lain, tak menggunakan energi

Contoh transporter glukosa

Ada minimal 5 jenis protein

yang berfungsi sebagai

transporter glukosa (isoform),

dibedakan tempat, kinetik dan

karakter regulatornya.

Glukosa saat ditranspor

difosforilasi

Insulin berperanan pada

kadar gula dalam darah.

Meningkatnya kadar gula

dalam darah memicu

dikeluarkannya insulin

yang menstimulasi

pengambilan glukosa ke

sel otot dan sel lemak

Konsentrasi K+ dalam sel sekitar 100 mM,

diluar sel 5 mM. Konsentrasi Na+ diluar sel

150 mM di dalam sel 10 – 20 mM.

Setiap hidrolisis 1 ATP, 3 Na+ dipompa keluar

dan 2 K+ masuk

Tipe pompa: tipe P → saat memompa ada

transfer grup fosfat ke residu asam aspartat

dari protein yang menyebabkan perubahan

konformasi

Konsep siklus transpor Na+/K+ - ATPase

Pompa H+ / K+ - ATPase akan mensekresikan

larutan asam ke kantung perut. Kalau istirahat

pompa ini ada di membran sitoplasma sel pariental

perut.

Kalau makanan memasuki perut, informasi dari

hormon membuat membran yang mengandung

pompa ini bergerak ke permukaan sel bagian

apikal, dimana mereka berfusi dengan membran

plasma dan mensekresikan asam.

Pompa H+ / K+ - ATPase

Bisa menyebabkan rasa perih di lambung, obat

berfungsi menghambat pompa ini dengan cara

memblokir reseptor pada permukaan sel pariental

Pompa tipe V menggunakan ATP tanpa fosforilasi

protein intermediat. Pompa ini memompa ion H+

melalui membran organel dan vakuola

Menggunakan energi cahaya untuk transpor ion.

Halobacterium salinarium, bila hidup anaerob

akan mensintesis bakteriorhodopsin, protein yang

mengadsorbsi cahaya → menginduksi perubahan

konformasi protein dan menyebabkan proton

bergerak dari retinal melalui channel ke protein

terus keluar sel→ gradient ion

Proton diganti dari sitoplasma