8/13/2019 Membran Sel-Biology Campbell

1/5

Membrane sel bersifat permeabilitas selektif; artinya memungkinkan beberapa zat untuk

menembus membrane tersebut secara lebih mudah daripada zat-zat yang lain

Adalah suatu mosaic fluid dari lipid dan protein

- Lipid yang paling melimpah di sebagian besar membrane adalah fosfolipid. Kemampuan

fosfolipid untuk membentuk membrane merupakan sifat inheren dalam struktur

molekularnya. Fosfolipid adalah molekul ampifatik yang berarti memiliki wilayah

hidrofobik dan hidrofilik sekaligus.

- Dalam model mosaic fluid (f lu id mosaic model) ini, membrane merupakan struktur yang

bersifat fluid (tidak mempunyai bentuk tetap dan mudah mengalir) dengan mosaic

berupa protein yang tertanam di dalam atau melekat pada lapisan ganda ( bilayer)

fosfolipid.

Teori membrane sel

- Pada tahun 1935, Hugh Davson dan James Danielli mengajukan model roti lapis

(sandwich): suatu lapisan ganda fosfolipid diantara protein. Tetapi masalah dari model ini

adalah penempatan protein. Tidak seperti protein yang larut dalam sitosol, protein

membrane tidak larut dalam air karena bersifat ampifatik; artinya protein membrane

memiliki wilayah hidrofobik sekaligus hidrofilik. Jika protein semacam itu melapisi

permukaan membrane bagian hidrofobiknya akan berada dalam lingkungan yangmengandung air.

- Pada tahu 1972, Nicholson dan Singer mengajukan hipotesis bahwa protein membrane

tersebut satu-satu terselip pada lapisan ganda fosfolipid, dengan wilayah hidrofilik yang

menonjol keluar. Susunan molecular ini akan memaksimalkan kontak wilayah hidrofilik

pada protein dan fosfolipid dengan air dalam sitosol dan cairan ekstraseluler, sambil

memberikan lingkungan yang tak-berair untuk wilayah hidrofobiknya.

Pada model mosaic fluid ini, membrane merupakan suatu mosaic dari molekul

protein yang bergerak naik turun dalam lapisan ganda fosfolipid yang bersifat

fluid.

Fluiditas membrane

- Fosfolipid dapat bergerak lateral dalam membrane, namun cukup jarang berpundah ke

seberang membrane yang satu lagi. Pergerakan lateral (107kali per detik).

8/13/2019 Membran Sel-Biology Campbell

2/5

- Kolesterol steroid yang diapit diantara molekul-molekul fosfolipid dalam membrane

plasma sel hewan, memiliki efek yang berbeda terhadap fluiditas membrane pada suhu

yang berbeda

Pada suhu tinggi (mis : suhu tubuh manusia, 37 C), kolesterol menjadikan

membrane kurang fluid dengan cara menghambat pergerakan fosfolipid. Akan

tetapi, karena kolesterol menghalangi pengemasan rapat fosfolipid, kolesterol

menurunkan suhu yang dibutuhkan membrane untuk memadat. Dengan

demikian kolesterol dianggap sebagai buffer suhu bagi membrane, yaitu

menahan perubahan fluiditas membrane yang disebabkan oleh perubahan suhu.

Ragam dan fungsi protein membrane

- Protein integral (integral protein) menembus inti hidrofobik lapisan ganda lipid. Banyak

diantaranya merupakan protein transmembran, yang membentang dari kedua sisi

membrane. Protein integral lain hanya membentang separuh jalan ke dalam inti

hidrofobik.

- Protein perifer (peripheral protein) tidak tertanam dalam lapisan ganda lipid sama sekali,

melainkan berupa embelan yang terikat longgar ke permukaan membrane, dan seringkali

seperti protein integral yang terjulur keluar.- Fungsi protein membrane

1. Transport, suatu protein yang membentang di kedua sisi membrane dapat

menyediakan saluran hidrofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk

zat terlarut tertentu. Protein transport lain mengalami perubahan bentuk untuk

mengantarkan suatu zat dari satu sisi ke sisi lain. Beberapa dari protein ini

menghidrolisis ATP sebagai sumber energy untuk memompa zat-zat secara aktif

melintasi membrane (transport aktif)

Jenis-jenis protein transport :

a) Protein saluran (channel protein) berfungsi dengan cara memiliki

saluran hidrofilik yang dapat digunakan oleh molekul atau ion

atomic tertentu sebagai saluran menyeberangi membrane.

Misalnya, lalu-lalang molekul air melalui membrane pada sel

tertentu sangat terbantu dengan protein saluran akuaporin.

b) Protein pembawa (carrier protein), memegang molekul yang

dilewatkannya dan berubah bentuk sedemikian rupa sehingga

molekul tersebut terkirim melintasi membrane, bersifat spesifik bagi

zat yang ditranslokasikan hanya memungkinkan zat tertentu

menyeberangi membrane, seperti pada glukosa yang diangkut

dalam darah dan dibutuhkan RBC untuk aktivitas selular.

2. Aktivitas enzimatik, protein yang tertanam pada membrane mungkin berupa

enzim dengan sisi aktifnya menghadap ke zat-zat dalam larutan disekeliling

membrane.

3. Transduksi sinyal. Protein membrane (reseptor) mungkin punya tempatpengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk pembawa pesan

kimiawi, misalnya hormone. Pembawa pesan eksternal (molekul persinyalan)

bisa menyebabkan perubahan bentuk pada prtein yang merelai pesan itu ke

bagian dalam sel, biasanya melalui pengikatan ke protein sitoplasma.

Transport pasif

- Difusi zat disebut melintasi membrane biologis disebut sebagai transport pasif karena sel

tidak haru mengeluarkan energy agar hal ini terjadi.

8/13/2019 Membran Sel-Biology Campbell

3/5

- Difusi air melintasi membrane permeabel aktif dinamakan osmosis.

Keseimbangan air pada sel tak berdinding

Jika suatu sel tanpa dinding direndam dalam lingkungan yang isotonic terhadap

sel, tidak aka nada pergerakan netto air melintasi membrane plasma, karena air

melintasi membrane namun dengan lajuyang sama dalam kedua arah, sehingga

volume sel hewan stabil.

Dalam larutan yang hipertonik terhadap sel, sel akan kehilangan air ke

lingkungan, mengerut dan mati. Sedangkan jika menempatkan sel dalam larutan

yang hipotonik terhadap sel, air akan memasuki sel lebih cepat daripada keluar

dari sel, dan sel akan membengkan serta lisis (meletus). Hal ini disebabkan

karena sel tanpa dinding kaku tidak dapat mentoleransi pengamvilan air maupun

kehilangan air yang berlebih.

Keseimbangan air pada sel berdinding

Pada larutan hipotonis, sel berdinding seperti sel tumbuhan, dinding yang

relative tak elastic akan mengembang hanya sampai batas tertentu sebelum

memberikan tekanan balik pada sel yang melawan pengambilan air lebih lanjut.

Pada titik ini sel bersifat turgid (amat kaku). Jika keberadaan lingkungan isotonic

maka tidak ada kecenderungan air untuk masuk, sehingga sel menjadi lembek(flaccid). Akan tetapi pada larutan hipertonik, sel berdinding akan kehilangan air

keluar sel dan menyusut. Ketika sel tumbuhan mengkerut maka membrane

plasmanya terlepas dari dinding sel yang disebut dengan plasmolisis.

Transport aktif, adalah lalu lintas untuk memompa zat terlarut melintasi membrane melawan

gradient konsentrasinya dengan menggunakan energy.

- ATP menyediakan energy bagi sebagian besar transport aktif, dengan cara mentransfer

gugus fosfat terminalnya secara langsung pada protein transport. Ini akan menginduksi

protein sedemikian rupa sehingga mentranslokasi zat terlarut yang terikat ke protein

sehingga melintasi membrane.

- Salah satu system transport yang bekerja adalah pompa natrium-kalium yang

mempertukarkan natrium (Na+) dengan kalium (K

+) melintasi membrane plasma sel

hewan.

Sitoplasma bermuatan negative relative terhadap cairan ekstraseluler akibat

distribusi anion dan kation yang tidak merata di kedua sisi membrane yang

berseberangan. Voltase di kedua sisi membrane, disebut potensial membrane,

berkisar antara -50 mV sampai -200 mV. Tanda minus mengidentifikasikan

bahwa bagian dalam sel bersifat negative terhadap bagian luar.

8/13/2019 Membran Sel-Biology Campbell

4/5

Siklus pompa kalium-natrium

1) Na+pada sitoplasma berikatan dengan pompa natrium-kalium. Afinitas

terhadap Na+

sangat tinggi saat protein berbentuk seperti ini.

2) Pengikatan Na+merangsang fosforilasi (penambahan gugus fosfat)

protein oleh ATP

3) Fosforilasi menyebabkan protein berubah bentuk, sehingga afinitasnya

terhadap Na+akan menurun, yang dilepaskan ke sebelah luar

4) Bentuk baru protein memiliki afinitas yang tinggi terhadap ion K+, yang

berikatan ke sisi ekstraselular, dan memicu pelepasan gugus fosfat

5) Hilangnya fosfat mengembalikan bentuk awal protein, yang memiliki

afinitas yang rendah terhadap K+

6) K+dilepaskan; afinitas terhadap Na

+tinggi lagi, dan siklus ini berulang

lagi.

Karena bagian dalam sel itu lebih negative daripada bagian luar, potensial

membrane mendukung transport pasif kation ke dalam sel dan anion keluar sel.

Dengan demikian, dua gaya menggerakan difusi ion melintasi membrane: gaya

kimiawi (gradient konsentrasi ion) dan gaya listrik (efek potensial membrane

terhadap pergerakan ion) yang disebut kombinasi gradient elektrokimiawi. Protein transport yang membangkitkan voltase di kedua sisi membrane disebut

pompa elektrogenik, dimana pompa kalium natrium adalah pompa elektrogenik

utama pada sel hewan. Pompa elektrogenik utama pada tumbuhan, fungi dan

bakteri adalah pompa proton, yang secara aktif memompa ion H+ke luar sel.

Pemompaan H+mentransfer muatan positif dari sitoplasma ke larutan

ekstraselular.

8/13/2019 Membran Sel-Biology Campbell

5/5

Transport masal melintasi membrane plasma terjadi melalui eksositosis dan endositosis :

- Eksositosis adalah sel mengekskresikan molekul biologis tertentu melalui penyatuan

(fusi) vesikel dengan membrane plasma. Misalnya sel beta pancreas membuat dan

menyekresikan insulin ke dalam cairan ekstraselular melalui eksositosis atau neuron (sel

saraf) yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan neurotransmitter yang

memberikan sinyal kepada neuron lain atau sel otot.

- Endositosis, dimana sel mengambil molekul biologis dan partikel dengan cara

membentuk vesikel baru dari membrane plasma. Ada tiga tipe dari endositosis yaitu

fagositosis (pemakanan selular), pinositosis (peminuman selular) dan endositosis

diperantarai oleh reseprot (receptor-mediated-endocytosis)

Sel manusia menggunakan endositosis diperantarai reseptor untuk mengambil

kolesterol yang dimanfaatkan dalam sintesis membrane dan steroid-steroid lain.

Kolesterol mengalir dalam darah sebagai partikel LDL (low density lipoprotein),

kompleks yang terdiri dari lipida dan protein. LDL bekerja sebagai ligan dengan

cara mengikat pada reseptor LDL pada membrane plasma dan memasuki sel

melalui endositosis.

Pada pinositosis sel meneguk droplet-droplet pada cairan ekstraselular ke dalam

vesikel kecil. Bukan cairan itu sendiri yang dibutuhkan oleh sel, melainkanmolekul-molekul yang terlarut dalam droplet tersebut. Karena semua zat yang

ditelan, oleh sel, zat-zat yang ditranspor oleh pinositosis tidak bersifat spesifik.

SUMBER : Biology Campbell-Reece Edisi Kedelapan jilid 1