Membran Plasma Sel(Plasma Membran Sel)
Hendri Busman, M.Biomed
Pokok BahasanSel dan SekitarnyaPlasma MembranPergerakan Materi melalui MembranPotensial Membran
1. Sel dan sekitarnya Sel ialah unit kehidupan struktural dan fungsional yang terkecil dari suatu organismeSel dalam tubuh dikelilingi oleh cairan interstitialSel tubuh menerima nutrisi dari dan melepaskan sisa metabolisme ke lingkungan interna/millieu interioir yaitu cairan interstitialInteraksi antara intrasel dan ekstrasel melalui plasma membran
Sel dan sekitarnya Struktur sel Plasma membranCytoplasma:cytosol & organelsNucleus
2. Plasma MembranSuatu organel aktif yang memisahkan bagian dalam sel dengan lingkungan ekstraselular serta mengandung lipid, karbohidrat dan protein fungsionalSifat plasma membran yaitu permeabel selektif sehingga memungkinkan beberapa material dapat keluar dan masuk sel secara bebas tetapi beberapa materi tidak
Fungsi:Menyediakan strukur dan kekuatan mekanikBarier permeabel selektif untuk mengatur aliran material (zat nutrisi dan sisa metabolisme) ke dalam dan ke luar selReseptorKomunikasiKontrol volume selKontrol aktivitas selMembantu pergerakan sel
Plasma MembranStrukturLapisan ganda molekul phospholipid :Polar (hydrophilic heads) menuju lingkungan cairan pada kedua sisiNon-polar (hydrophobic fatty-acid tails)didalam membran (merupakan barier terhadap ion dan campuran yang larut dalam air)Membran proteinIntegral proteins: menempel / menembus membran Peripheral proteins: menempel pada permukaan luar dan dalam dari membranRantai karbohidrat
NaKPump
SitosolCairan interstitiel ATPADP
Plasma Membran Sifat MembranMembran lipid ganda merupakan barier utama yang bersifat: Impermeabel terhadap: Bahan-bahan yang umumnya larut dalam air seperti , glukosa, urea dan ionPermeabel terhadap :Bahan-bahan yang larut dalam lemak seperti akohol, asam lemak dan steroidGas yang terlarut seperti oksigen, karbon dioksida
Plasma MembranSifat Membran
Membentuk saluran struktural (kanal) yang dapat dilewati material yang dapat larut dalam air dan ionBerfungsi sebagai protein pembawa (carrier mediated protein) untuk mengangkut material keluar dan masuk selSebagai binding sites untuk hormon Recognition markers untuk identifikasi selMekanisme adesif untuk melekatkan sel yang ada disebelahnya
NaKPump
SitosolADPKanal protein kanal ion transporter
Gerak molekul melintasi membranFaktor yang menghambat masuk keluarnya molekul: ukuran dan polaritasPolaritas: tergantung pada interaksi molekul dengan bagian membran yang hydrophobicMolekul polar seperti amino acids, organic acids and inorganic salts tidak dapat menembus membran kecuali melalui transportermolekul polar kecil tidak bermuatan seperti urea, air dapat menembus plasma membran karena pada membran terjadi gerak vibrasi random Molekul non polar /hydrophobic, gas (hidrokarbon, CO2, O2) dapat larut pada bagian lipid bilayer sehingga dapat menembus membran.
Plasma Membran PermeabilitasPermeabilitas membran menentukan materi apa yang dapat masuk atau keluar sel Membran dikatakan: Impermeabel; Tidak ada material yang dapat melewatinyaPermeabel; Semua material dapat melewatinya Permeabel selektif; Material yang dapat melewatinya terbatas
Komposisi Cairan Intrasel dan Ekstrasel
Compostition of extracellular and intracellular fluids
Extracellular concentration
mM
Intracellular concentration
mM
Na+
145
15
K+
4
105
Ca2+
1
1.5
Mg2+
1.5
12
Cl-
110
10
HCO3-
24
10
Pi
2
40
Amino acid
2
8
Glucose
5.6
1
ATP
0
4
Protein
0.2
4
Human physiology;Vander, Sherman, Luciano, McGraw-Hill,INC,New York1994
3. Pergerakan Materi melalui Membran Klasifikasi:Berdasarkan mekanisme transpor (ada atau tidaknya pembawa/carrier protein)Berdasarkan energi yang dibutuhkan
Pergerakan Materi melalui Membran Berdasarkan Mekanisme Transpor Mekanisme transpor materi menembus membran dapat dibagi menjadi 2 kategori:Membutuhkan pembawa/carrier protein: carrier-mediated transportFacilitated diffusionActive transportTidak menggunakan carrier protein: simple difusionMenembus lipid membran: zat yang larut dalam lemakMelalui saluran (channel); materi-materi yang larut dalam air terutama ion
Pergerakan Materi melalui Membran Berdasarkan energi yang dibutuhkan Berdasarkan energi yang dibutuhkan:Pasif (tidak membutuhkan energi metabolik); gerak net dari molekul molekul dan ion menembus membran dari konsentrasi yang lebih tinggi menuju kepada konsentrasi yang lebih rendah (menuruni gradien konsentrasi)Difusi sederhana dan terfasilitasi (simple & facilitated difussion)DialisisOsmosisAktif (membutuhkan energi metabolik ATP & melibatkan protein karier spesifk); gerak net dari molekul molekul dan ion menembus membran melawan gradien konsentrasi Transpor aktif diperantarai carrier (carrier mediated transport)Transpor massa berukuran besar
Pergerakan Materi melalui MembranBatasanPermeabilitas selektif membatasi aliranmaterial keluar-masuk sel berdasarkan:UkuranMuatan listrikBentuk molekulKelarutan material dalam lemak
Pergerakan Materi melalui MembranDifusiDifusi Tidak ada difusi Konsentrasilebih tingiKonsentrasilebih rendahKonsentrasi samaDifusi: Gerakan acak partikel dari tempat yang berkonsentrasi tinggi ke tempat yang berkonsentrasi lebih rendah karena pengaruh energi termalnya
Difusi merupakan mekanisme transpor pasif karena energi berasal dari energi termal
Pergerakan Materi melalui Membran Laju DifusiFaktor yang mempengaruhi laju difusi:Jarak partikel yang harus bergerakUkuran molekul, makin kecil makin cepatTemperatur, makin panas makin cepatGradien konsentrasi, makin besar makin cepatGaya listrik
Difusi pada Membran SelSimple DiffusionMateri berdifusi:menembus membran sel; lipid-soluble compounds : alkohol, asam lemak, dan steroidgas yang larut: oksgen dan karbon dioksidamelalui transmembrane proteins (kanal):materi yang larut dalam airionTidak membutuhkan energiFacilitated DifusionMateri berdifusi melalui carrier proteinTidak membutuhkan energi
Pergerakan Materi melalui Membran OsmosisOsmosis adalah difusi sederhana air melewati membran selSupaya terjadi osmosis, maka;Membran harus permeabel terhadap air, tetapi tidak permeabel terhadap solutMolekul air berdifusi melewati membran menuju larutan yang mempunyai solut lebih banyakVolume = xVolume = xVolume = 4/3 xVolume = xH2O 18-g/L glucosa36-g/L glucosa27-g/L glucosa27-g/L glucosa
OsmolalitasOsmolalitas adalah kadar partikel zat terlarut dalam cairanCairan tubuh mempunyai osmolalitas sebesar 300 mOsmDua jenis larutan yang mempunyai konsentrasi zat yang terlarut sama bersifat isoosmotik satu sama lainLarutan hiperosmotik memiliki konsentrasi partikel zat yang terlarut dan tekanan osmotik lebih besar (sebaliknya untuk hipoosmotik)
TonisitasDigunakan untuk menjelaskan pengaruh larutan terhadap bentuk atau tonus dari sel2 cairan mungkin mempunyai osmolaritas yang sama tetapi mempunyai tonisitas yang berbedaLarutan isotonik terhadap cairan sitoplasma sel: larutan mempunyai konsentrasi yang sama dengan konsentrasi partikel yang tidak dapat berdifusi (non permeable solut) sehingga tidak mengakibatkan aliran osmotik dari air keluar atau masuk sel
Sel dan larutan hipotonik/hipertonikLarutan hipotonik: mempunyai non permeable solut yang lebih sedikit. Jika sel diletakkan pada larutan hipotonik, maka terjadi osmosis ke dalam sel dan akhirnya sel akan pecah (mis;hemolisis dari sel darah merah)Larutan hipertonik: mempunyai non permeable solut yang lebih banyak.Jika sel diletakkan pada larutan hipertonik, maka sel akan kehilangan air (mis. krenasi sel darah merah)
Pergerakan Materi melalui Membran Carrier Mediated TransportKlasifikasi:Facilitated diffusion Active transportKarakteristik:Spesifik; satu carrier protein satu substratLimit saturasi; tergantung pada carrier protein
Carrier Mediated TransportFacilitated diffusionMerupakan proses pasif dan memerlukan carrier proteinCara kerja:Carrier proteins mentranspor molekul yang tidak dapat dimuat melalui kanal protein (glucose, amino acids):Molekul terikat pada receptor site pada protein pembawa (carrier protein)protein berubah bentuk, molekul lewat, protein kembali ke bentuk semula Tiap receptor site specifik terhadap molekul tertentu
Carrier Mediated TransportActive TransportGerak molekul dan ion melawan gradien konsentrasi, yaitu dari konsentrasi yang lebih rendah ke yang lebih tinggiMemerlukan energi, mis; ATPKlasifikasi:Primary active transport; jika hidrolisa dari ATP digunakan supaya carrier protein dapat berfungsiSecondary active transport
Langkah-langkah active transport :Molekul terikat pada receptor site pada protein pembawa (carrier protein)Pengikatan ini menstimulasi pemecahan ATP yang menyebabkan fosforilasi proteinCarrier berubah bentukGerak carrier protein melepas molekul/ion yang terikat pada sisi membran yang berlawanan
Primary active transportSodium-Potassium Exchange Pump3Na+ATP3Na+2K+2K+Keduanya (Na+ dan K +) melawan gradien konsentrasi
Energi didapat dari hidrolisa ATP
Secondary Active TransportEnergi yang dibutuhkan oleh molekul/ion untuk melawan gradien konsentrasi didapat dari tranpor Na menuruni gradien konsentrasiHidrolisa ATP dibutuhkan secara tidak langsung, yaitu untuk memelihara Na intra sel tetap rendah Cotransport/symport; jika molekul/ion bergerak pada arah yang sama dengan NaCountertransport; jika molekul/ion bergerak pada arah yang berlawanan dengan Na
Transpor melalui Membran Epitel Membran epitel menutupi seluruh permukaan tubuh dan melapisi seluruh organ beronggaTranspor hasil pencernaan menembus epitel usus menuju darah disebut absorbsiTranspor molekul filtrat urin dari tubulus ginjal kembali ke pembuluh darah disebut reabsorbsiTranspor transeluler: mekanisme transpor molekul melalui sitoplasma sel epitelTranspor paraseluler: difusi atau osmosis melalui celah diantara sel epitel
Bulk Transportendocytosis (endo = kedalam) exocytosis (exo = keluar)
4. Potensial MembranPotensial membran ialah beda muatan antara permukaan dalam dan permukaan luar dari membran plasma Faktor-faktor yang mendukung terbentuknya potensial membran :Sifat membran yang pemeabel selektifKomposisi cairan intra dan ekstrasel berbeda Adanya Na+/K+ pump
Potensial Membran
Protein sel dan phosphat group dari ATP bermuatan negatif & tidak dapat menembus membran plasma
Dalam keadaan isitirahat, plasma membran lebih permeabel terhadap K+ dari pada kation yang lain & karena gaya elektrik, maka K+ terakumulasi di dalam selanion +++++gradien konsentrasigaya elektrik-----
Permeabilitas Membran
Fase istirahat Fase depolarisasiFase repolarisasiAfter hyperpolarisasiNa+Rendah Tinggi Rendah Rendah K + Sedang Sedang Tinggi Sedang
Komposisi Cairan Intrasel & Ekstrasel
IntraselEkstraselpermeabilitasK+150 mEq/L5 mEq/LsedangNa+12 mM145 mMrendahCa+0,0001 mM2,5 mM
Cl-9 mM125 mM
Kanal pada membran plasmaKanal pasif (leak channels):Selalu terbukaSpesifik untuk satu jenis ionTerdapat kanal pasif untuk Na+ , K + dan Cl -Pada sinaps terdapat kanal pasif untuk Ca2+
Kanal Aktif (gated channels):Permeabilitasnya berubah sesuai kondisi (Terbuka dan tertutupnya tergantung stimulus)Spesifik untuk satu jenis ionDalam keadaan istirahat, sebagian besar gated channel tertutup
Equilibrium potentialEquilibrium potensial ialah potensial membran jika membran hanya permeabel terhadap satu macam ion (mis. K+)Dalam kondisi eqilibrium laju K+ yang masuk sel (karena gaya elektrik) sama dengan laju K+ yang keluar sel (karena difusi)Ek -90 mVanion K+K+K+difusi gaya elektrik-----K+K+K+-90 mV
Equilibrium potentialNernst quationEK logEK = equilibrium potential untuk K+zK = valensi ion
[K+]in konsentrasi K+ intrasel
[K+]out konsentrasi K+ ekstrasel
Resting Membrane PotensialPotensial membran istirahat pada kebanyakan sel tubuhadalah sekitar 65 mV sampai 85 mV . Pada sel saraf sekitar 70mV
Dalam keadaan istirahat membran lebih permeabel terhadap K+ dari pada Na + Resting membran potential mendekati EK karena masih terdapat Na + yang masukKarena resting membran potential lebih positif dari EK maka masih terdapat K + yang berdifusi keluar sel. Kebocoran ini dikonfrontasikan oleh aktifitas Na + /K + pump yang secara kontinyu memompa K + keluar dan Na + masuk sel
TERIMA KASIH
**
Top Related