1. Pengertian Membran

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran

sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel bersifat selektif permeabel,

membran ini akan menyeleksi molekul-molekul apa saja yang boleh masuk ke dalam sel.

Beberapa molekul dapat lewat dengan mudah, namun yang lain harus melewati molekul

transport atau bahkan tidak bisa lewat sama sekali. Transportasi molekul keluar masuk sel

dibedakan menjadi tanspor pasif dan transpor aktif. Transpor pasif terjadi begitu saja tanpa

membutuhkan energi, sedangkan transport aktif membutuhkan energi.

2. Struktur membran plasma

Membran memiliki ketebalan antara 5 sampai 8 nm dengan komponen utama terdiri dari

lipid dan protein. Pada studi permeabilitas dandilihat dari gerakan protein dan molekul lipid

dalam membran dihasilkan sebuah model membran biologis yang disebut dengan mozaik cair

untuk menggambarkan struktur membran biologis.

Model mozaik pada membran

Dalam model mosaik fluida, membran merupakan struktur yang bersifat fliud. Pada

model mozaik terdapat dua fospolipid yang membentuk bilayer dengan posisi kepala

fospolipid menghadap keluar dan ekor menghadap kedalam. Kepala dari fosfolipid

merupakan molekul fosfat sedangkan ekornya adalah lemak. Kepala fosfat bersifat polar

hidrofilik (suka air) sehingga terletak di luar, sedangkan bagian dalam bersifat nonpolar dan

hidrofobik (tidak suka air) sehingga terletak di tengah.

Membran memiliki komponen utama protein, dan protein yang terdapat pada

membran dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Protein integral

Protein integral terletak didalam dan menembus inti hidrofobik pada lipid blayer.

2. Protein periferal

Protein periferal atau protein tepi (peripheral protein) tidak tertanam dalam lapisan

ganda lipid sama sekali, melainkan berupa embelan yang terkat longgar kepermukaan

membran

3. Transport melalui membran

Mekanisme transpor pada membran adalah proses keluar masuknya molekul melewati

membran sel. Berbagai macam molekul, seperti glukosa, oksigen, dan karbondioksida

senantiasa harus melewati membran sel untuk keluar-masuk sel dalam proses metabolisme.

Transpor membran pada sel dibedakan menjadi dua berdasarkan penggunaan

energinya, yakni transpor membran aktif yang memerlukan energi dan transpor membran

pasif yang tidak memerlukan energi.

a. Transport pasif

Transpor pasif adalah pergerakan molekul melalui membran plasma tanpa

mengeluarkan energi kimia. Membran plasma bersifat selektif permiabel, yaitu

memungkinkan beberapa zat untuk melewati, tetapi tidak yang lain. Jika membran plasma

kehilangan selektivitas maka sel tidak lagi mampu menopang dirinya sendiri dan akan

hancur.

Pergerakan molekul yang terjadi pada transport pasif yaitu dari konsentrasi tinggi

menuju konsentrasi yang lebih rendah. Transpor pasif memainkan peran penting dalam

sejumlah proses biologis dengan memungkinkan tubuh untuk menggerakan nutrisi dan bahan

limbah masuk dan keluar dari sel tanpa harus menggunakan energi untuk melakukannya.

Beberapa contoh yang terjadi pada transpo pasif adalah Difusi, osmosis, dan difusi difasilitasi

1. Difusi

Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian

berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada

pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau

mencapai keadaan kesetimbangan.

Proses difusi dapat terjadi tanpa melalui membran maupun dengan melalui membran.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi, di antaranya suhu dan zat yang

berdifusi. Dengan naiknya suhu, energi kinetik yang dimiliki molekul suatu zat menjadi lebih

tinggi sehingga pergerakan molekul zat menjadi lebih cepat.

Sebagai contoh: setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam

medium udara). Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh volume air di gelas

meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam medium air), hingga kerapatan zat tersebut

merata.

Mekanisme difusi sederhana

Zat yang memiliki berat molekul kecil akan lebih cepat berdifusi dibandingkan zat dengan

berat molekul besar. Oleh karena itu, zat yang paling mudah berdifusi adalah gas. Cairan

relatif lebih lambat berdifusi dibandingkan dengan gas. Tidak seluruh molekul dapat berdifusi

masuk ke dalam sel.

2. . Difusi Terfasilitasi 

Difusi terfasilitasi disebut juga difusi dipermudah. Pada proses difusi yang terfasilitasi

oleh protein, molekul-molekul seperti asam amino, gula, tidak dapat melalui membran

plasma. Akan tetapi, molekul tersebut melewati saluran yang dibentuk oleh suatu protein

membran yang disebut protein integral. Terdapat dua macam protein integral yang berperan

dalam proses difusi terfasilitasi, yaitu chanel protein dan protein pembawa (carrier protein).

Proses difusi terfasilitasi oleh protein pembawa (carrier protein) mirip dengan proses difusi

terfasilitasi oleh chanel protein, yaitu Protein pembawa berfungsi untuk transportasi substansi

yang tidak dapat menembus lipid bilayer. Kadang-kadang transportasi substansi ini

berlawanan arah dengan arah difusi alamiahnya, Letak perbedaannya terletak pada protein

yang membentuk saluran dan mengikat molekul yang ditranspor. Molekul yang ditranspor

seperti glukosa dan asam amino berdifusi dan menurun sesuai gradien konsentrasinya.

Gambar 3. Mekanisme difusi terfasilitasi.

3. Osmosis

Osmosis adalah peristiwa perpindahan ion atau molekul air (dari kerapatan tinggi ke

kerapatan rendah dengan melewati satu membran. Osmosis dapat didefinisikan sebagai difusi

lewat membran.

Terdapat tiga sifat larutan yang dapat menentukan pergerakan air pada osmosis,

yaitu hipertonik, hipotonik, dan isotonik. Suatu larutan dikatakan hipertonik jika memiliki

konsentrasi zat terlarut lebih tinggi dibandingkan larutan pembandingnya. Dalam hal ini,

larutan pembanding akan bersifat hipotonik karena memiliki konsentrasi zat terlarut lebih

kecil. Larutan isotonik, memiliki konsentrasi zat terlarut yang sama dengan larutan

pembanding. Sedangkan larutan hipotonik adalah ketika konsentrasi larutan di dalam didalam

lebih tinggi daripada di lingkungan sehingga larutan akan keluar maka kondisi sel akan

mengkerut.

Osmosis yang terjadi pada sel hewan dan sel tumbuhan memiliki perbedaan, yaitu:

a. Sel hewan

Hemolisia : Jika konsentrasi air dalam sel hewan lebih rendah dari lingkungan

(lingkungan hipotonik) akan menyebabkan air terus-menerus masuk ke dalam

sel dan sel akan pecah (hemolisis)

Krenasi : Jika konsentrasi air dalam sel hewan lebih tinggi dari lingkungan

(lingkungan hipertonik) akan menyebabkan air terus-menerus masuk keluar

dari sel dan sel akan mengkerut (krenasi)

b. Sel tumbuhan

Turgid : Jika konsentrasi air dalam sel tumbuhan lebih rendah dari lingkungan

(lingkungan hipotonik) akan menyebabkan air terus-menerus masuk ke dalam

sel, sel tumbuhan akan membengkak sampai selulosa tidak dapat direntangkan

lagi. Tetapi sel tersebut tidak akan pecah, keadaan ini disebut turgid

Plasmolisis : Jika konsentrasi air dalam sel tumbuhan lebih tinggi dari

lingkungan (lingkungan hipertonik) akan menyebabkan air terus-menerus

keluar dari vakuola, sitoplasma mengerut dan membran sel lepas dari dinding

sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis.

Kondisi sel hewan dan tumbuhan pada berbagai jenis larutan