NUKLEUS DAN SISTEM MEMBRAN

MAKALAH

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Biologi Sel Molekuler

Oleh

Kelompok 2

1. Afianti Sulastri

2. Dwi Ratnasari

3. Mega Elvianasti

4. Mariana Ade Cahaya

5.Wisnu Juli Wiono

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2012

NUKLEUS DAN SISTEM MEMBRAN

Sel merupakan struktur mikroskopis yang sangat rumit. Pada organisme sel eukariotik, segala

informasi yang menentukan susunan dan program genetik disimpan di dalam inti sel. Mengingat

pentingnya hal tersebut dalam penyimpanan dan pemanfaatan informasi genetik, inti dari sel

eukariotik memiliki morfologi yang khas (Gambar 12.1). Informasi genetik disimpan dalam

bentuk molekul DNA linier panjang yang membentuk kromosom dengan berbagai macam protein.

Informasi genetik berisi program kegiatan sel inilah yang disebut genom. Suatu genom terdiri atas

gen-gen, dimana masing-masing gen mengemban informasi genetik untuk satu karakter tertentu.

I. NUKLEUS

Merupakan lokasi untuk sebagian besar pembuatan asam nukleat sel, seperti DNA dan

RNA. Ahli biologi Denmark Joachim Hammerling melaksanakan percobaan ekperimental pada

tahun 1943. Pekerjaan yang dilakukannya adalah menunjukkan peranan nukleus dalam

mengatur bentuk dan ciri-ciri sel. Asam deoksiribosa, DNA, adalah pembawa fisik dari

pewarisan dan dengan perkecualian DNA plastid (cpDNA dan mDNA, berturut-turut ditemukan

dalam kloroplas dan mitokondria), semua DNA terbatas pada nukleus. Asam ribonukleat, RNA,

dibentuk dalam nukleus menggunakan sekuen basa DNA sebagai template. RNA bergerak

keluar ke dalam sitoplasma dan berfungsi dalam perakitan protein. Nukleolus adalah

wilayah dari nukleus (biasanya dua nukleoli per nukleus) dimana ribosom dibangun.

Gambar 1. Struktur nukleus

Nucleus mempunyai bentuk yang tak teratur. Di dalam nucleus mengandung suatu materi

kental, berbentuk tidak teratur yang disatukan oleh suatu kompleks nuclear envelope. Inti sel yang

berada dalam kondisi interfase mengandung:

1. Kromosom, ketika berupa benang dinamakan kromatin

2. Satu atau lebih nucleoli, yang berfungsi dalam sintesis RNA ribosom

3. Nukleoplasma, substansi cair tempat zat-zat terlarut

4. Nuclear matrix, jaringan serat protein

(a) (b)

Gambar 2. Inti sel. (a) Micrograph Electron suatu inti sel HeLa pada saat interfase.

Heterochromatin (halaman 485) tampak jelas di permukaan dalam selaput nuklear. Tampak dua

nukleoli menonjol dan gumpalan kromatin tampak menyebar diseluruh nukleoplasma. (b) gambar

skematis yang memperlihatkan komponen inti.

(A: FROM WERNER W. FRANKE, INT. REV. CYTOL. (SUPPL.) 4:130, 1974.)

STRUKTUR NUKLEUS

A. SELAPUT MEMBRAN INTI (Nuclear Envelope)

Salah satu perbedaan inti sel eukariot dengan prokariot adalah terdapat pemisah (selaput)

antara materi genetik dengan sitoplasma pada sel eukariot. Selaput inti tersusun dari dua membran

berisi fosfolipid yang terletak paralel dengan jarak 10-50 nm. Membran ini berfungsi sebagai

barier yang mengatur ion-ion, zat terlarut dan makromolekul melintas antara nucleus dan

sitoplasma. Kedua membran tersebut mengandung pori-pori sirkular (rata-rata sel mamalia

mempunyai ribuan pori-pori ini). Perpanjangan membran bagian luar dileburi oleh ribosom yang

dikenal dengan REK (retikulum endoplasma kasar). Bagian dalam dari selaput membran inti sel

hewan berupa ikatan protein integral pada jaringan tipis dan disebut nuclear lamina. (Karp 6th

ed.,2010,h.476)

Gambar.3. Selaput membran nuklear. (a) Skema gambar menunjukkan membran ganda,

kompleks pori nuklear, lamina nuklear, dan kontinuitas dari membran luar dengan retikulum

endoplasma kasar (ER). (B: Fromwerner W. Franke Et Al. J. Cell Biol. 91:47s, 1981; By

Copyright Permission Of The Rockefeller University Press.)

B. NUCLEAR LAMINA

Nuclear lamina berfungsi memberikan dukungan mekanis pada selaput membran nuklear,

seperti pada proses pengikatan benang kromatin serta transkripsi dan repikasi DNA. Nuclear

lamina berdiameter 10 nm dan tersusun dari polipeptida yang disebut lamin. Mutasi pada salah

satu gen lamin dapat menyebabkan penyakit muscular dystrophy (EDMD2) dan HGPS

(Hutchinson-Gilford progeria syndrome). Selaput membran nuklear adalah pusat aktifitas

perpindahan RNA dan protein dalam dua arah antara inti dan sitoplasma. Selaput ini mempunyai

pori-pori. Pori-pori inti adalah gerbang untuk aktifitas tersebut. Pori-pori inti mempunyai susunan

rumit yang disebut NPC (nuclear pore complex). Nampak seperti tutup terancang antara sitoplasm

dan nukleoplasm. NPC mempunyai 8 lipatan dan mengandung sekitar 30 macam protein yang

disebut nucleoporin.

(a)

(b)

(i) (ii)

Gambar. 4 (i). Scanning electron micrographs dari nuclear pore complex yang diisolasi dari selaput membran inti sel

oosit amphibi (a) wajah sitoplasmik selaput inti menunjukkan cincin sitoplasmik perifer dari kompleks pori. (b) Wajah inti dari selaput nuklear menunjukkan bagian dalam kompleks yang menyerupai (c) Wajah inti dari selaput nuklear

menunjukkan distribusi NPCs dan penempatan nuclear lamina (NEL); (ii) Model ilustrasi NPC hewan vertebrata. (FROMM. W. GOLDBERG AND T. D. ALLEN, J. CELL BIOL. 119:1431, 1992; BY COPYRIGHT PERMISSION OF THE ROCKEFELLER UNIVERSITY PRESS.)

1. Robert Laskey (1982) menemukan nukleoplasma pada Oosit amfibi mengandung asam

amino yang berfungsi sebagai Nuclear Localization Signal (NLS), hal ini yang memungkinkan

protein melewati pori-pori. Protein menghasilkan NLS pada reseptor heterodimer ik (importin α/β)

2. Pembentukan komplek berhubungan dengan sitoplasma

3. Muatan komplek-reseptor berpindah melalui pori-pori

4. Dan ke nukleoplasma yang berinteraksi dengan Ran-GTP dan berpisahSubunit β yang

berhubungan dengan Ran-GTP dipindahkan kembali pada sitoplasma ketika Ran-GTP dihidrolisis.

Gambar 5. Proses pengiriman protein dari sitoplasma menuju inti

C. PLASMA INTI (NUKLEOPLASMA).

Bagian ini mengandung nukleolus, matriks inti, dan kromosom.

1. Nukleolus(anak inti)

Merupakan struktur khusus di dalam inti yang terbentuk dari berbagai bagian kromosom dan

aktif berfungsi untuk sintesis ribosom. Nucleolus, merupakan bagian dari kromatin yang

berbentuk agak memadat. Di dalamnya terdapat gen-gen yang berperan dalam sintesis rRNA

dan sintesis-sintesis yang mendukung sintesis protein. Nucleolus berfungsi mensintesis

berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom.

Molekul RNA yang disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, kemudian

semuanya bergabung membentuk ribosom. Nukleolus berbentuk seperti bola, dan melalui

mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan

serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin.

Di dalam nukleolus banyak terkandung kromosom, yaitu benang-benang halus DNA.

Kromosom tersebut berfungsi untuk:

menentukan ciri-ciri yang dimiliki sel;

mengatur bentuk sel;

menentukan generasi selanjutnya.

2. Matriks inti, berisi DNA yang secara longgar atau padat tergantung pada fase dan

kedudukan tiap bagian DNA. Secara fisiologis fungsi matriks inti sel ini adalah untuk

sintesis DNA (replikasi RNA) dan sintesis RNA (transkripsi).

3. Kromosom, yaitu struktur organisasi kemasan DNA yang padat.

Pada sel yang tidak membelah (interfase) kromosom tak kelihatan dan yang terlihat di

bawah mikroskop adalah kromatin. Berdasarkan tingkat kepadatannya, DNA dalam kromatin

dibagi atas eukromatin dan heterokromatin. Eukromatin adalah kromatin yang kemasannya

kurang padat (kurang terkondensasi) sehingga tampak sebagai jejala kromatin yang lebih

terbuka/terurai sebagai serabut kromatin lembut. Pada kondisi ini, aktivitas transkripsi lebih

aktif karena lebih terbuka untuk diakses oleh RNA polimerase. Heterokromatin, merupakan

struktur yang inaktif, sehingga menyerap warna lebih tebal. Bagian DNA heterokromatin

tidak mengandung gen, melainkan berisi bagian kromosom yang memelihara integritas

struktur kromosom. ( Muslim, 2003, h. 198)

Ujung dari kromatin disebut telomer. Urutan telomer yang ditemukan di seluruh vertebrata

adalah sama, dan urutan yang serupa ditemukan dalam kebanyakan organisme lainnya.

Kesamaan dalam urutan ini menunjukkan bahwa telomere memiliki fungsi konservasi di dalam

organisme yang beragam. Sejumlah protein yang terikat pada DNA telah diidentifikasi mengikat

suatu urutan pada telomer secara spesifik dan sangat penting untuk fungsi telomer

DNA polimerase yang mereplikasi DNA tidak menginisiasi, tetapi hanya dapat menambahkan

nukleotida ke ujung 3 'dari untai yang ada. Replikasi dimulai pada ujung 5 'dari setiap untai yang

baru dibuat melalui pembuatan sebuah primer RNA pendek (langkah 1, Gambar 6.20a) yang

kemudian hilang. ujung 5'setiap untai yang baru disintesis kehilangan segmen pendek DNA yang

hadir pada ujung 3' dari untai template yang komplementer. Akibatnya, untaian ujung 3’ yang

menjalar pada ujung 5' berakhir. Pada untai tunggal terminus tak terlindung yang ada, untaian

menjalar "terselip kembali" ke bagian beruntai ganda dari telomer untuk membentuk loop.

Telomer diperlukan untuk menyelesaikan replikasi dari kromosom-kromosom tersebut,

mereka membentuk topi yang melindungi kromosom dari nuklease dan pengaruh destabilisasi

lainnya, dan mereka mencegah ujung kromosom menyatu satu sama lain. (Karp, 2010, h.493)

Heterokromatin dikelompokkan menjadi :

Heterokromatin konstitutif, misalnya : sentromer dan telomer. Sentromer berguna

untuk mengorganisasikan dua lengan kromatid kromosom tak terbagi hingga

terjadinya gerakan kromosom pada anafase. Juga sebagai perlekatan kromosom pada

benang spindel.

Heterokromatin fakultatif, yaitu bagian kromatin yang terkadang terpaket padat

(inaktif) dan terkadang longgar (aktif).

Bagian-bagian kromosom, terdiri atas :

SENTROMER Bagian kromosom yang belum mengalami replikasi, tempat

perlekatan benang-benang spindle selama pembelahan inti

KROMATID Salah satu lengan hasil replikasi kromosom yg masih melekat

pada bagian sentromer, tersusun atas benang-benang kromatin

KINETOKOR Struktur menyerupai serabut berukuran 400nm terletak pada

sentromer

SATELITBagian kromosom yg membentuk bulatan di lengan kromatid,

mengandung repetitif DNA

TELOMER Bagian ujung kromomer suatu kromosom

Gambar 6. Bagian-bagian kromosom

Berdasarkan letak sentromernya pada lengan kromatid, kromosom dibagi 4 macam :

1. K. Metasentris sentromer di tengah lengan kromatid

2. K.Submetasentris sentromer berada diantara tengah dan ujung kromatid

3. K. Telosentris sentromer di ujung kromatid

4. K.Akrosentris posisi sentromer mendekati bag ujung kromatid

Gambar 7. Berbagai macam kromosom berdasarkan letak sentromernya

II. FUNGSI NUKLEUS

a. Nukleus berfungsi untuk mengendalikan arah jalannya metabolisme di dalam sel.

Aktivitas keseluruhan sel pada dasarnya adalah aktivitas kimia, ialah sekumpulan reaksi-

reaksi yang terorganisasi dalam satu jalur metabolisme.

b. Nukleus berfungsi untuk menyimpan informasi genetik, yaitu dalam bentuk paket DNA.

Pada dasarnya DNA dikemas dalam bentuk kromatid dan kromosom.

c. Nukleus berfungsi untuk mengatur kapan dan dimana ekspresi gen-gen inti sel harus

dimulai, dijalankan, dan diakhiri. Setiap sel yang membawa genom lengkap memiliki

daerah kromatid aktif yang berbeda-beda. Perbedaan ini dapat dikenali dengan dua cara

ialah dengan mengenali m RNA yang dicetak di tiap jaringan yang berbeda dari

organisme multiseluler, atau dapat mengamati struktur heterokromatin di bawah

mikroskop.

d. Nukleus berfungsi untuk tempat terjadinya replikasi (perbanyakan DNA), terjadinya

transkripsi (pengutipan DNA).replikasi DNA berguna untuk menyalin jumlah salinan

DNA dari satu salinan menjadi dua salinan agar masing-masing salinan dapat

dipindahkan kepada generasi sel baru hasil pembelahan. Adapun transkripsi guna

menghasilkan RNA yang dapat diterjemahkan menjadi protein atau mengarahkan sintesis

protein.

III. PENGEMASAN DNA

Pengemasan DNA dilakukan melalui sejumlah tingkatan organisasi kromosom. Kromosom

eukaryotik mengandung DNA yang sangat bangak relatif dibandingkan terhadap panjangnya yang

terkondensasi. Setiap kromosom mengandung satu heliks ganda DNA linier tunggal, yang pada

manusia biasanya memiliki sekitar 8 x 108

pasang nukleotida. Jika direntangka, molekul DNA

akan memiliki panjang sekitar 6 cm jauh lebih panjang daripada diameter nukleus yang

panjangnya hanya sekitar 10µm (1x10-5

). Keseluruhan DNA ini dapat masuk dengan pas ke dalam

nukleus tersebut melalui semacam pengemasan DNA yang bertahap dan rumit. Adapun tahap

pengemasan tersebut adalah sebagai berikut:

1. Nukleosom, atau “manik-manik pada tali”

DNA pada sel eukaryotik dikemas dengan menggunakan protein yang disebut histon, histon

bertanggung jawab untuk tahap pertama pengemasan DNA pada kromatin. Histon memiliki asam

amino bermuatan positif (lisin dan arginin) dalam jumlah besar, dan asam-asam ini terikat kuat

dengan DNA yang bermuatan negatif. Kompleks DNA-histon adalah bentuk pokok dari kromatin.

Histon memiliki lima tipe yaitu H2A, H2B, H3, H4 dan H1. Histon berfungsi menggulung

molekul DNA.

Pada mikrograf elektron Selama interfase, kromatin membentang sangat panjang sehingga

berbentuk seperti benang. Kromatin yang tidak melipat memiliki penampilan seperti manik-manik

yang menempel pada tali. Seiap “manik” dan DNA yang mendampinginya membentuk

nukleosom, unit dasar dari pengemasan DNA. Manik nukleosom ini terdiri dari gulungan DNA

yang mengelilingi sebuah inti protein yang tersusun dari dua molekul yang masing-masing

tersusun dari empat tipe histon yang berbeda yaitu H2A, H2B, H3, H4. H3 dan H4 membentuk

tetramer, H2A terletak pada tengah atas partikel nukleosom, H2B terletak pada tengah bawah

partikel nukleosom. Molekul dari histon kelima disebut H1 yang berfungsi mengunci DNA dalam

struktur nukleosom. Antara nukleosom dengan nukleosom yang lainnya dihubungkan dengan

DNA yang tidak berikatan dengan histon, disebut DNA penghubung (linker DNA).

2. Tingkatan-tingkatan yang lebih tinggi dari pengemasan DNA

Tali bermanik di kemas lebih lanjut. Hal ini terlihat jelas ketika kromatin interfase yang

diperpanjang mengalami kondensasi untuk menghasilkan kromosom yang kompak dan tebal

selama mitosis. Dengan bantuan histon H1 menggulung atau melipat membentuk benang yang

tebalnya sekitar 30nm, dikenal sebagai benang kromatin 30nm.

Benang kromatin 30nm ini pada saatnya akan membentuk lingkaran yang disebut domain

yang melipat, yang menempel pada pada suatu tangga kromosom yang terbuat dari protein

nonhiston.

Di dalam kromosom mitotik, domain melipat ini sendirilah yang menggulung dan melipat,

melanjutkan proses pengompakan seluruh kromatin untuk menghasilkan kromosom metafase yang

unik

Gambar 8. Tingkat pengemasan DNA

IV. MEMBRAN SEL

A. Struktur Membran Sel

Membran plasma atau membran sel tersusun atas lipid, protein dan karbohidrat. Lipid dan

protein merupakan bahan penyusun utama membran. Lipid yang melimpah pada membran adalah

fosfolipid. Fosolipid bersifat amfipatik dengan gugus yang bersifat hidrofilik (bagian kepala) dan

hidrofobik (bagian ekor). Protein terdiri dari protein integral (protein yang menembus inti

hidrofobik lapisan ganda lipid) dan protein perifer (protein yang tidak tertanam dalam lapisan

ganda, terikat pada permukaan membran). Karbohidrat pada membran merupakan rantai pendek

yang bercabang dan tersusun kurang dari 15 unit gula. Sebagian diantaranya berikatan kovalen

dengan lipid, membentuk molekul glikolipid dan sebagian lagi berikatan kovalen dengan protein,

membentuk glikoprotein.

B. Fungsi Membran Sel

Membran sel atau membran plasma sangat penting untuk menjaga kehidupan sel. Fungsi

membran sel antara lain:

- Melindungi isi sel dengan mempertahankan isi sel,

- Mengatur lalu lintas molekul-molekul,

- Membran plasma bersifat selektif permeabel artinya ada zat-zat tertentu yang dapat

melewati membran dan ada pula yang tidak. Molekul-molekul tersebut berguna untuk

mempertahankan kehidupan sel; sebagai reseptor rangsangan dari luar sel, rangsangan itu berupa

zat-zat kimia seperti hormon, racun, rangsangan listrik, dan rangsangan mekanik,

- Memberikan respon terhadap rangsangan dari luar,

- Mendukung aktivitas biokimia yang berlangsung di dalam sel. Beberapa proses di dalam

sel tergantung pada suatu serial reaksi yang dikatalis oleh enzimyang terdapat dalam membran,

C. Model Membran (Penelitian Ilmiah)

Gortel & Grendel (1925) Lipid bilayer

Gortel & Grendel menyatakan bahwa membran sel berupa struktur yang

membatasi sel, terdiri atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang

bersifat hidrofob. Gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan

gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer.

Gambar 9. Model Membran Lipid bilayer (Gortel & Grendel ,1925)

Davson & Danielli (1954)

Davson & Danielli menyatakan bahwa membran merupakan struktur lipid bilayer yang

disisipi dengan protein globular yang melintasi membran dan terdapat pula protein di

permukaannya.

Gambar 10. Model Membran Davson & Danielli (1954)

Singer & Nicholson (1972) model mosaik / „fluid mozaic‟

Singer & Nicholson menyatakan bahwa membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada

dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran. Protein terdistribusi secara

mosaik yang berbeda dengan lipid dan protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau berada di

bagian tepi sel.

Gambar 11. Model Membran model mosaik / „fluid mozaic‟ Singer & Nicholson (1972)

D. Fluiditas Membran

Membran sel tidak bersifat statis, melainkan bergerak dengan strukturnya yang bersifat fluid

(tidak mempunyai bentuk tetap dan mudah mengalir) dengan berbagai protein yang tertanam pada

fosfolipid. Struktur ini yang dikenal dengan model mosaik fluid. Fluiditas membran memiliki

peranan penting, diantaranya: memungkinkan adanya mobilitas komponen membran, dengan tetap

mempertahankan strukturnya dan dapat terjadi interksi sehingga terbentuk struktur tertentu.

Fluiditas membran dapat terjadi secara:

- Pergerakan lateral fosfolipid yang berlangsung cepat sekitar 107 kali per detik.

- Ekor hidrokarbon tak jenuh pada fosfolipid memiliki lekukan yang mencegah molekul

tersusun rapat, sehingga meningkatkan fluiditas membran.

- Kolesterol dalam membran sel mengurangi fluiditas membran pada suhu sedang dengan

cara mengurangi pergerakan fosfolipid dan pada suhu rendah kolesterol mencegah solidasi dengan

cara mengganggu penyusunan fosfolipid.

Gambar 12. Fluiditas Membran

E. LALU LINTAS YANG MELEWATI MEMBRAN

Permeabilitas Bilayer Lipid

Inti hidrofobik membran menghalangi transpor ion dan molekul polar yang bersifat

hidrofilik. Permeabilitas selektif membran tergantung dari lapisan ganda lipid dan protein transpor

spesifik. Molekul hidrofilik seperti hidrokarbon, karbon dioksida dan oksigen dapat larut dalam

membran dan melintasinya dengan mudah.

Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat melewati membran dengan

mudah. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih

besar, seperti glukosa dan gula lain.. Bilayer ini juga relatif tidak permeabel terhadap semua ion,

sekalipun ion kecil seperti H+

dan Na+. Untuk menyebrangi membran, molekul polar dan ionik

membutuhkan protein transport yang spesifik

Protein Membran

Terdapat dua populasi utama protein membran, yaitu protein integral dan protein periferal. Protein

integral menembus inti hidrofobik pada lapisan lipid bilayer. Sementara protein periferal tidak

tertanam melainkan berupa embelan yang terikat longgar ke permukaan membran, dan seringkali

ke bagian protein integral yang menjulur keluar. (Campbell, 2010, h. 138)

Gambar 13. Struktur rinci membran plasma sel hewan (Campbell, 2010, h. 139)

Beberapafungsi protein membran, antara lain :

1. Transpor molekul atau ion.

2. Aktivitas enzimatik, berperan dalam prosesmetabolisme

3. Transduksi sinyal, sebagai reseptor, memiliki tempat pengikatan spesifik sebagai sarana

komunikasi secara kimiawi.

4. Pengenalan sel dengan sel, beberapa glikoprotein berperan sebagai label identifikasi

spesifik dari sel tersebut.

5. Penghubung antar sel, pada dua sel yang bersebelahan, protein membran dapat saling

mengait dalam berbagai sambungan.

6. Perlekatan kesitoskeleton dan matriks ekstraseluler, protein membran dapat berikatan

dengan mikrofilamen atau unsur lain dari sitoskeleton secara non kovalen.

PROTEIN TRANSPOR

Regulasi transpor diatur oleh protein yang tertanam di dalam membran. Terdapat 2 jenis

protein transport :

1. Channel protein protein saluran, memiliki saluran hidrofilik yang menjadi terowongan

menyeberangi membran, umumnya digunakan oleh molekul air sehinggalebih dikenal sebagai

aquaporin

2. Carrier protein spesifik untuk zat tertentu, misalnya berperan dalam transpor glukosa.

Terdapat 2 mode lalu lintas membran, antara lain :

• Tranpor pasif, Difusi zat melintasi membran tanpa mengeluarkan energi. Setiap molekul

memiliki energi termal yang memungkinkannya bergerak secara dinamis menuruni gradien

konsentrasi. Seperti difusi O2 pada uniseluler.Sedangkan difusi air melintasi membran dari

wilayah yang berkonsentrasi zat terlarut lebih rendah ke wilayah yang berkonsentrasi zat

terlarut lebih tinggi disebut osmosis.Sementara molekul polar dan ion dapat berdifusi melalui

membran selektif dengan bantuan protein transpor dikenal dengan difusi terfasilitasi.

Ada 3 jenis pergerakan :

a. Difusi yaitu pergerakan molekul zat sehingga tersebar merata di dalam ruang yang

tersedia dengan menuruni suatu gradien konsentrasi. Bersifat SPONTAN & tidak

memerlukan masukan energi. Misalnya : pengambilan O2 oleh sel yang melakukan

respirasi selular.

b. Osmosis merupakan difusi air melalui membran semi permiabel selektif. Terjadi akibat

adanya perbedaan konsentrasi air “bebas”. Air berdifusi melintasi membran dari wilayah

dengan konsentrasi zat terlarut lebih rendah ke wilayah dengan konsentrasi zat terlarut

lebih tinggi hingga tercapai suatu kesetimbangan

c. Difusi terfasilitasi (difusi yang dipermudah), merupakan sistem transport yang

diperantarai pembawa.

Gambar 14. Ilustrasi proses Difusi terfasilitasi

Transpor aktif , merupakan mekanisme pemindahan molekul atau zat tertentu melalui

membran sel, berlawanan arah dengan gradien konsentrasi. Oleh karena itu, harus ada energi

tambahan dari sel yang digunakan untuk membantu perpindahan tersebut. Protein transpornya

merupakan protein pembawa. Peristiwa transpor aktif seperti pada konsentrasi ion kalium yang

jauh lebih tinggi daripada ion natrium yang lebih rendah pada sel hewan. Keadaan ini

dipertahankan dengan cara, sel mempertahankan potensial membran (voltase dikedua sisi

membran)

Gambar 15.

Transpor Massal pada Membran

• Eksositosis , sel menyekresikan molekul biologis tertentu melalui penyatuan vesikel dengan

membran plasma. Seperti sel di pankreas menyekresikan insulin

• Endositosis, sel mengambil molekul biologis dan partikel dengan cara membentuk vesikel

baru dari membran plasma.

Terdapat 3 tipe endositosis : fagositosis, pinositosis dan endositosis diperantarai reseptor.

Pada fagositosis, sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang di dalam kantong berlapis

membran yang cukup besar.

Gambar 16. Proses fagositosis, sel

menelan partikel dengan cara

menyelubingi partikel dengan

pseudopodia dan mengemasnya

dalam kantong berselaput membran

yang cukup besar untukdigolongkan

sebagai vakuola.

Pada pinositosis, sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vasikula kecil. Karena salah

satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan kedalam sel, pinositosis

tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Sebalikya, endositosis yang diperantarai

reseptor sangat spesifik. Peristiwa endositosis yang ketiga seperti pada pengambilan kolesterol

yang dimanfaatkan dalam sintesis membran.

Gambar 17. Kiri : Pinositosis; kanan: endositosis yang diperantarai reseptor

F. Keseimbangan Air Pada Sel Tak Berdinding

Kemampuan makhluk hidup untuk mengontrol keseimbangan air disebut osmoregulasi.

Hewan dan organisme lain yang tidak memiliki dinding sel kaku yang hidup dalam lingkungan

hipertonik atau hipotonik harus memiliki adaptasi khusus untuk osmoregulasi, misalnya

Paramaecium memiliki vakuola kontraktil untuk dapat hidup di lingkungan hipotonik.

Sel tanpa dinding kaku tidak dapat menerima penyerapan atau pelepasan air yang berlebihan.

kemampuan larutan untuk menyebabkan sel memperoleh atau kehilangan air disebut tonisitas.

Masalah keseimbangan air akan terselesaikan jika sel tersebut berada lingkungan yang isotonik.

Isotonik yaitu keadaan dimana laju air yang masuk melintasi membran sama dengan laju air yang

keluar. Keseimbangan air dipengaruhi konsentrasi solut yang tidak dapat melintasi membran,

relatif terhadap solut di dalam sel.

Sel tumbuhan, prokariot, fungi dan beberapa protista memiliki dinding. Pada kondisi

hipotonis, dinding sel membantu mempertahankan keseimbangan airnya.Dinding bersifat tak-

elastik akan mengembang hingga batas tertentu sebelum memberikan tekanan balik pada sel

sehingga pengambilan air terhenti, yang dikenal dengan istilah tekanan turgor.

Pada kondisi isotonik, tidak ada kecenderungan air masuk sehingga sel tumbuhan menjadi

lembek (flaccid). Pada kondisi hipertonik, sel tumbuhan mengerut, sebagai akibat membran

plasma lepas dari dinding (plasmolisis), dikenal dengan kondisi layu.

Gambar 18. Pengaruh tonisitas terhadap sel hewan dan sel tumbuhan

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Reece et.all. BIOLOGI, Jld I ed.8. Jakarta: Erlangga

Karp, Gerald. 2008. Cell and Molecular Biology. Wiley

Muslim,Choirul. 2003. Bahan Ajar Biologi Molekuler Sel. Universitas Bengkulu.