POTENSIAL MEMBRAN

 Membran Plasma

1.    Pengertian

Membran sel sering juga disebut membran plasma.Membran sel merupakan bagian

paling luar yang membatasi isi sel dengan sekitarnya (kecuali pada sel tumbuhan, bagian

luarnya masih terdapat dinding sel atau cell wall).

Membran sel berupa lapisan luar biasa tipisnya.Tebalnya kira-kira 8 nm.Dibutuhkan 8000

membran sel untuk menyamai tebal kertas yang biasa kita pakai untuk menulis.

Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran, meskipun karbohidrat

juga merupakan unsur penting.Gabungan lipid dan protein dinamakan lipoprotein.Saat ini

model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekultersebut dalam membran ialah

model mosaik fluida.

Pada 1895, Charles Overton mempostuatkan bahwa membran terbuat dari lipid,

berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat

dari pada zat yang tidak larut dalam lipid.20 tahun kemudian, membran yang diisolasi dari sel

darah merah dianalisis secara kimiawi ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus

membenarkan postulat dari Overton.Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling

melimpah dalam sebagian besar membran.Kemampuan fosfolipid untuk membentuk

membran disebabkan oleh struktur molekularnya.Fosfolipid merupakan suatu molekul

amfipatik, yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menykai air) maupun

daerah hidrofobik (takut dengan air).

Kehidupan sel tergantung pada organisasi molekul di dalam sel. Adanya gangguan

pada kadar molekul-molekul tertentu di dalam sel atau kehadiran  bahan yang tidak

sesuai  dapat menyebabkan terganggunya aktivitas sel bahkan kematian sel. Kadar molekul

dan ion  dipelihara  dalam jenis dan jumlah tertentu oleh membran sel, yang mengatur semua

bahan yang masuk dan keluar sel  dan antar kompartemen interior yang berbatas membran

(antara lain : retikulum endoplasma, aparatus Golgi, lisosom, membran inti dan mitokondria).

Sebagai bagian dari pemeliharaan, secara konstan bahan-bahan masuk dan keluar sel melalui

membran sel. Metabolit, termasuk bahan bakar, masuk ke dalam sel, dan bahan sisa dan

produk sel yang disekresikan ke luar sel. Ion-ion mengalir secara konstan  ke kedua arah dan

antara kompartemen yang berbeda di dalam sel.

2.    Sruktur Membran Plasma

Membran sel menyelubungi  sel, memisahkan sel (intraselular) dengan lingkungannya

(ekstraselular). Membran sel merupakan barrier antara intraselular dan ekstraselular. Semua

membran biologis, termasuk membran sel dan membran kompartemen interior sel Eukariotik

mempunyai struktur umum sama, tersusun atas molekul-molekul lipid dan protein yang

umumnya berinteraksi secara nonkovalen. Membran sel –berdasar fluid mozaic model

merupakan struktur dinamis, berstruktur fluida, dan molekul-molekul protein dan lipid

umumnya yang dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain sepanjang membran. Struktur

umum membran sel –berdasar fluid mozaic model.

Bilayer lipid merupakan struktur dasar membran, tersusun terutama atas fosfolipid

dan sebagian kecil kolesterol dan glikolipid.Tiap molekul fosfolipid mempunyai bagian

kepala (head) yang bersifat polar, hidrofilik dan bagian ekor (tail) yang bersifat nonpolar,

hidrofobik.Bagian polar menghadap langsung dengan ekstraselular dan intraselular, yang

terutama tersusun atas air, sedangkan bagian hidrofobik berada di bagian tengah

membran.Dengan struktur fosfolipid yang demikian, menyebabkan sel tertutup membran, dan

mudah menutup kembali jika terjadi kerusakan kecil.

Kolesterol menyusun sekitar 20% lipid membran sel, fungsinya menstabilkan ikatan

antar fosfolipid.Bagian dalam dan luar membran berbeda pada kandungan lipid

khasnya.Sekitar  10% fosfolipid yang menghadap ke ekstraselular merupakan glikolipid.-

lipid yang berikatan dengan gugus gula. Adanya gugus gula menyebabkan ujung glikolipid

bersifat polar. Istilah glikokaliks menunjuk pada bagian permukaan luar membran sel yang

kaya gugus gula (glikokaliks=sugar covering). Bagian glikokaliks berperan dalam pengenalan

antar sel, karena tiap-tiap jenis sel memiliki glikokaliks khas (sebagai contoh, sperma

mengenal sel telur karena sel telur mempunyai glikokaliks khas).

Protein yang menyusun membran tersusun seperti mozaik (Gambar 1).Protein

membran sel dapat dibedakan menjadi protein integral dan protein periferal. Protein integral

terbenam dalam bilayer lipid, dan beberapa diantaranya hanya tersisip pada satu permukaan

membran, dengan satu ujung menghadap ke ekstraselular atau intraselular,  tetapi yang

terbanyak adalah yang merupakan protein transmembran menyisip mulai bagian yang

menghadap ekstraselular sampai intraselular.

                                                           

Protein integral  mempunyai bagian yang hidrofilik, dan hidrofobik. Bagian

hidrofobik diperlukan saat melintasi bagian tengah membran yang hidrofobik. Sedangkan

protein periferal , tidak terbenam pada bilayer lipid, tetapi hanya berikatan longgar pada

permukaan protein integral atau lipid pada bagian membran yang menghadap ekstraselular

atau intraselular.

Protein membran dapat berperan dalam reaksi enzimatik, yang merupakan bagian dari

tahap-tahap berantai reaksi metabolisme sel. Protein yang permukaannya hanya menghadap

ke ekstraselular berfungsi sebagai reseptor hormon atau duta kimia (chemical messenger)

yang lain dan berperan dalam mengirim isyarat dari luar sel ke

intraselular  (proses  pengiriman  ini  disebut  dengan signal transduction). 

B.  POTENSIAL MEMBRAN SEL

Pengertian

Potensial membran (bahasa Inggris: membrane potential, ΔΨ) adalah beda potensial

elektrik antara dinding sebelah luar dan sebelah dalam dari suatu membran sel yang berkisar

dari sekitar -50 hingga -200 milivolt (tanda minus menunjukkan bahwa di dalam sel bersifat

negatif dibandingkan dengan di luarnya). Semua sel memiliki tegangan melintasi membran

plasmanya, di mana tegangan ialah energi potensial listrik-pemisahan muatan yang

berlawanan.Sitoplasma sel bermuatan negatif dibandingkan dengan fluida ekstraseluler

disebabkan oleh distribusi anion dan kation pada sisi membran yang berlawanan yang tidak

sama. Potensial membran bertindak seperti baterai, suatu sumber energi yang memengaruhi

lalulintas semua substansi bermuatan yang melintasi membran. Karena di dalam sel itu

negatif dibandingkan dengan di luarnya, potensial membran ni mendukung transpor pasif

kation ke dalam sel dan anion ke luar sel. Dengan demikian, dua gaya menggerakkan difusi

ion melintasi suatu membran: gaya kimiawi (gradien konsntrasi ion) dan gaya listrik

(pengaruh potensial membran pada pergerakan ion). Kombinasi kedua gaya yang bekerja

pada satu ion ini disebut gradien elektrokimiawi.Perubahan lingkungan dapat memengaruhi

potensial membran dan sel itu sendiri, sebagai conthnya, depolarisasi dari membran plasma

diduga memicu apoptosis (kematian sel yang terprogram).

Potensial membran adalah.Potensial membran merupakan hasil dari perbedaan

konsentrasi potasium dan sodium antar membran sel yang dipelihara dengan asupan

ion.Sebagian besar pengeluaran energi tubuh saat beristirahat dikhususkan untuk

mempertahankan potensial membran, yang sangat penting untuk transmisi impuls saraf,

kontraksi otot, fungsi jantung, dan transportasi nutrisi dan metabolit ke dalam dan keluar sel.

Fenomena transpor ion-ion melintas membran dan upaya pemeliharaan kadar ion-ion

tertentu di dalam sel berbeda dengan di luar sel, mengakibatkan perbedaan distribusi muatan

antara bagian dalam membran yang berbatasan dengan cairan intraselular dan bagian luar

yang berhadapan dengan cairan ekstraselular. Besarnya beda potensial membran dapat diukur

dengan jalan menyisipkan satu elektroda di dalam sel dan satu elektroda di luar sel dan

menghubungkannya dengan recorder.

                     

2.      Potensial Membran Istirahat

Dalam keadaan istirahat, antara sisi dalam dan luar membran sel terdapat suatu beda

potensial yang disebut dengan potensial istirahat sel (cell resting potential). Potensial ini

berpolaritas negatif di sisi dalam dan positif di sisi luar membran sel. Berikut ini akan

diuraikan bagaimana terjadinya potensial istirahat sel tersebut.Dalam keadaan istirahat, di sisi

dalam dan luar membran sel sama-sama terdapat ion-ion potasium dan sodium, tetapi dengan

konsentrasi yang berbeda. Gambar 2 mengilustrasikan komposisi ion di kedua sisi membran

sel. Konsentrasi ion potasium (K+) di sisi dalam membran sekitar 35 kali lebih

tinggi  dibandingkan konsentrasi di sisi luar. Sebaliknya, konsentrasi ion sodium (Na+)di sisi

luar membran sel sekitar 10 kali lebih tinggi dibandingkan konsentrasi di sisi dalam. Adanya

perbedaan konsentrasi ion di sisi dalam dan luar membran ini mendorong terjadinya difusi

ion-ion tersebut menembus membran sel.

Difusi ion-ion potasium dan sodium menembus membran sel akan mempengaruhi

potensial di sisi dalam dan luar membran sel. Untuk melihat pengaruh kedua jenis ion

tersebut pada potensial membran sel, akan dilihat pengaruh masing-masing jenis ion tersebut

secara sendiri-sendiri terlebih dahulu, setelah itu baru diperhitungkan interaksi keduanya

secara bersamaan.  Untuk itu akan dilihat terlebih dahulu pengaruh difusi ion potasium.

3.      Potensial Membran Aktif

Pada sebuah sel yang dalam keadaan istirahat terdapat beda potensial di antara

kedua sisi membrannya. Keadaan sel yang seperti ini disebut keadaan polarisasi. Bila sel

yang dalam keadaan istirahat/polarisasi ini diberi rangsangan yang sesuai dan dengan level

yang cukup maka sel tersebut akan berubah dari keadaan istirahat menuju ke keadaan aktif.

Dalam keadaan aktif, potensial membran sel mengalami perubahan dari negatif di sisi dalam

berubah menjadi positif di sisi dalam.Keadaan sel seperti ini disebut dalam keadaan

depolarisasi.Depolarisasi ini dimulai dari suatu titik di permukaan membran sel dan

merambat ke seluruh permukaan membran.Bila seluruh permukaan membran sudah

bermuatan positif di sisi dalam, maka sel disebut dalam keadaan depolarisasi sempurna.

Setelah mengalami depolarisasi sempurna, sel selanjutnya melakukan

repolarisasi.Dalam keadaan repolarisasi, potensial membran berubah dari positif di sisi dalam

menuju kembali ke negatif di sisi dalam.Repolarisasi dimulai dari suatu titik dan merambat

ke seluruh permukaan membran sel. Bila seluruh membran sel sudah bermuatan negatif di

sisi dalam, maka dikatakan sel dalam keadaan istirahat atau keadaan polarisai kembali dan

siap untuk menerima rangsangan berikutnya.

Aktivitas sel dari keadaan polarisasi menjadi depolarisasi dan kemudian kembali ke

polarisasi lagi disertai dengan terjadinya perubahan-perubahan pada potensial membran sel.

Perubahan tersebut adalah dari negatif di sisi dalam berubah menjadi positif dan kemudian

kembali lagi menjadi negatif. Perubahan ini menghasilkan suatu impuls tegangan yang

disebut potensial aksi (action potential). Potensial aksi dari suatu sel akan dapat memicu

aktivitas sel-sel lain yang ada di sekitarnya. Berikut ini akan diuraikan bagaimana proses

terjadinya potensial aksi dari suatu sel yang semula dalam keadaan istirahat.

            Perubahan-perubahan potensial membran mulai keadaan istirahat, depolarisasi,

repolarisasi, dan kembali istrahat diperlihatkan dalam Gambar dibawh ini. Perubahan

potensial tersebut berupa impuls yang disebut potensial aksi sel. Ada lima fase dalam

potensial aksi tersebut yaitu fase 4, 0, 1, 2, dan 3. Fase 4 adalah fase istirahat sel.