MEMBRAN SEL

RESUME

Untuk memenuhi tugas Matakuliah Biologi Sel Lanjut yangdibimbing oleh Dr.agr.H.Moh Amin, S.Pd, M.Si

Kelompok 31. Candra Hermawan (130341818685)2. Dewi Sagita ( )3. Fendy Hardian P. ( )

UNIVERSITAS NEGERI MALANGPROGRAM PASCA SARJANA

POGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGISeptember 2013

A. Membran Sel

Membran sel atau lebih dikenal dengan mermbran plasma merupakan bagian sel yang

memisahkan lingkungan internal (bagian dalam) dengan lingkungan eksternal (bagian luar)

suatu sel, atau dengan kata lain merupakan barier antara sel dengan lingkungannya. Dengan

dibatasi membran tersebut, sel mengorganisir lingkungan internalnya untuk tujuan aktivitas

kehidupan sel. Membran sel bersifat /selektif permiabel/, yang berarti hanya molekul tertentu

yang dapat melalui membran plasma ini. Beberapa substansi lebih sukar melintasinya daripada

substansi lain, dan ada pula molekul-molekul tertentu yang sama sekali tidak dapat lolos.

Sekarang ini kita ketahui bahwa semua membran biologik, baik membran plasma ataupun

membran organel sel mempunyai struktur dan fungsi yang hampir sama. Membran tersebut

tersusun atas lipid dan protein, yang perbandingan molekulnya tergantung pada jenis membran,

lokasi, dan fungsinya di dalam sel. Membran plasma sangat tipis, yaitu dengan ukuran 7,5-10

nanometer (nm) sehingga tidak dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya, namun

dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

1. Model Mozaik Cair

Model mosaic-cair struktur membrane yang dikemukakan Pada tahun 1972oleh Singer

dan Nicolson, sering kali disamakan dengan gunung es (protein membrane) yang mengambang

pada sebuah lautan yang terutama terdiri atas molekul-molekul fosfolipid. Sebuah molekul

pada fosfolipid di dalam bidang membrane dapat bergerak dengan kecepatan beberapa

micrometer perdetik. Perubahan fase dan perubahan dan sifat cair (fluiditas membrane) sangat

tergantung pada kommposisi lipid dalam membrane. Pada lapis-ganda lipid, rantai hidrofobik

asam lemak dapat dibuat segaris atau disusun untuk menghasilkan suatu bangunan yang agak

kaku. Dengan pengikatan suhu, rantai sampaing yang hidrofobik tersebut akan mengalami

proses peralihan dari keadaan tersusun (fase Kristal) menjadi keadaan yang tidak tersusun

yang membentuk susunan yang cair atau menyerupai cairan. Rantai asam lemak yang lebih

panjang dan lebih jenuh akan berinteraksi satu sama lain secara lebih kuat lewat rantai

hidrokarbonnya yang lebih panjang, atau dengan kata lain diperlukan suhu yang lebih tinggi

untuk meningkatkan fluiditas lapis-ganda tersebut.fosfolipid pada membran sel umumnya

mengandung paling sedikit satu asam lemak tak jenuh.

Model mozaik cair membran sel menyatakan bahwa protein tersebar dan masing –

masing terselip atau terbenam di fosfolipid bilayer. Molekul protein dan lemak itu tidak statis,

melainkan senantiasa bergerak. Dapat dibayangkan molekul lemak sebagai “benda cair” yang

diatasnya dan didalamnya terdapat molekul protein yang “berenang – renang”. Itulah sebabnya

disebut membran mozaik cair.

Berbagai macam teknik digunakan untuk mengukur gerakan molekul individual lipid dan

komponennya. Salah satu dapat membentuk konsep molekul lipid, contohnya dengan pewarnaan

fluorescent atau partikel emas kecil berkaitan dengan kelompok kepala polar dan mengikuti

difusi dari molekul individual di membran. Alternatifnya, salah satunya dapat dimodifikasi

kelompok kepala lipid untuk membawa “label spin”, diantaranya kelompok nitroxyl ;

kandungan elektron tidak berpasangan yang memutar membuat sinyal paramagnetik yang dapat

dideteksi oleh resonansi putaran elektron (ESR) spektroskopi. Gerakan dan orientasi dari label

putaran lemak pada bilayer dapat ditarik kesimpulan dari spektrum ESR. Molekul fosfolipid di

sintesis bilayer sangat jarang berpindah dari monolayer (juga disebut leaflet) pada slaah satu

bagian. Proses ini dikenal sebagai “flip-flop”, jarang terjadi dari sekali dalam sebulan untuk

molekul individual meskipun kolesterol adalah perkecualian pada pengaturan ini dan dapat flip

flop dengan cepat.

2. Asimetri Membran

Membrane plasma dan komponennya merupakan struktur yang dinamik. Lipid dan

protein pada mermbran akan mengalami pergantian seperti halnya pada kopartmen sel lain,

Lipid yang berbeda mempunyai laju pergantian yang berbeda, dan laju pergantian masing-

masing jenis protein membrane besarnya bervariasi. Sifat asimetri membrane dapat

ditimbulkan oleh distribusi protein yang tidak teratur dalam membrane. Asimetri bagian luar

dengan bagian dalam duisebabkan oleh lokasi eksternal karbohidrat yang terikat pada protein

membrane. Selain itu berbagai enzim yang spesifik terletak di bagian luar atau dalam

membrane, seperti dalam mitokondria dan membrane plasma. Komposisi membrane bagian

luar dan dalam yang menyebabkan adanya sifat membrane yang asimetri. Di dalam membrane

terdapat asimetri regional. Pada fosfolipid juga ditemukan antara sisi luar dan dalam (asimetri

melintang). Fosfolipid yang mengandung kolin (fosfatidilkolin dan sfingomielin) terutama

terletak pada lapisan molekuler sebelah luar; amino fosfolipid (fosfatidilserin dan fosfatidil

etanolamin) secara istimewa terletak pada lapisan dalam. Kolesterol umumnya terdapat dalam

jumlah yang lebih besar pada bagian sebelah luar daripada bagian sebelah dalam. Jika asimetri

ini benar-benar ada dalam membrane sel, harus ada mobilitas transversal (/flip-flop/)

pospolipid membrane yang terbatas. Pada kenyataannya, fosfolipid pada lapis ganda sintetik

memperlihatkan kecepatan mobilitas transversal (flip-flop) yang rendah.

B. Transpor Membran

Organisme multiseluler mempunyai sistem transportasi di dalam tubuhnya. Transportasi

ini melibatkan sel atau membran sel yang memiliki ketebalan 5 - 10 nm (nano meter; 1 nm =1 ×

10-9m). Membran ini menghalangi gerak ion dan molekul melewati membran.Hal ini sangat

penting untuk menjaga kestabilan pH, menjaga konsentrasi ion dalam sel, untuk kegiatan enzim,

mengeluarkan sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun, dan memasok ion-ion yang penting

dalam kegiatan saraf dan otot.

Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua

arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2),

dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul

polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme

khusus agar dapat masuk ke dalam sel.Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran

menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua

cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa

mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.

1. Transpor Pasif

a. Difusi

Difusi adalah

pergerakan molekul

dari suatu daerah

dengan konsentrasi

yang tinggi ke daerah

lain dengan konsentrasi

lebih rendah yang

disebabkan oleh energi

kinetik molekul-molekul tersebut. Kecepatan difusi melalui membran sel tergantung pada:

Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak,

sehingga kecepatan difusi semakin tinggi.

Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.

Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.

Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya.

Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih

cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya

Ada dua macam difusi yaitu:

1) Difusi Sederhana

Mekanisme pengkutan zat secara difusi sederhana adalah

zat terangkut dari gradien/daerah yang konsentrasinya lebih

tinggi ke gradien yang konsentrasinya lebih rendah dengan

jumlah molekul terbatas.

2) Difusi dengan fasilitas

Mekanisme pengangkutan zat secara difusi dengan fasilitas adalah zat tersalurkan melalui

fasilitas tertentu seperti adanya pori-pori membran atau zat carier (zat pembawa). Mekanisme

pengangkutan hampir sama dengan difusi sederhana, hanya proses pengangkutannya dibantu

oleh adanya protein pembawa sebagai zat karier atau ion tertentu (seperti ion Na) atau

memanfaatkan zat penyusun membran sel (molekul lemak dan protein karier).

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. Letak perbedaannya, protein membentuk saluran

dan mengikat molekul yang ditranspor.Molekul yang ditranspor seperti glukosa dan asam amino

berdifusi dan menurun sesuai gradien konsentrasinya.

b. Osmosis

Osmosis adalah perpindahan pelarut

melalui membran permeabel selektif dari

konsentrasi pelarut yang tinggi ke bagian

konsentrasi pelarut yang rendah. Membran

semipermeabel harus dapat ditembus oleh

pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang

mengakibatkan gradien tekanan sepanjang

membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan

meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan

konsentrasi yang lebih encer.Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya

pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih

pekat sebanding dengan tekanan turgor.

Bila sel memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi (sedikit air atau hipertonik) daripada

di luar sel, maka air yang ada di luar sel akan masuk ke dalam sel. Peristiwa masuknya air ke

dalam sel tersebut dapat mengakibatkan pecahnya sel pada sel hewan (hemolisis). Sedangkan,

pada sel tumbuhan, sel hanya akan menggembung karena ditahan oleh dinding sel. Konsentrasi

air yang tinggi di luar sel disebut hipotonik.

Sedangkan, bila sel memiliki konsentrasi zat terlarut lebih rendah (banyak air) daripada

di luar sel, maka air yang ada di dalam sel akan keluar sel. Keluarnya air dari sel akan

mengakibatkan sel mengerut. Pada sel hewan, mengerutnya sel ini disebut krenasi, sedangkan

pada sel tumbuhan disebut plasmolisis.

2. Transpor Aktif

Transpor aktif adalah pergerakan atau pemindahan yang menggunakan energi untuk

mengeluarkan dan memasukkan ion –ion dan molekul melalui membran sel yang bersifat

permeabel dengan tujuan memelihara keseimbangan molekul di dalam sel. Transpor aktif

dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam dan di luar sel, dimana muatan listrik ini ditentukan

oleh ion natrium (Na+), ion kalium (K+), dan ion klorin (Cl-). Keluar masuknya ion Na+ dan K+

diatur oleh pompa natrium-kalium.

Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat

dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore. Yang termasuk

transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor

menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah

suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer

kedua substrat dengan arah berlawanan.ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor

Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini

membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.

Transport aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transport primer dan transport sekunder.

a. Transport Aktif Primer

Secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk

transport ini. Transport aktif primer dicontohkan pada keberadaan ion K+ dan Na+ dalam

membran. Kebanyakan sel memelihara konsentrasi K+ lebih tinggi di dalam sel daripada di luar

sel. Sebaliknya konsentrasi ion Na+di luar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk

mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na+ dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien

konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP.

Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, misalnya pada Na-K pump

dan Ca pump. Pada Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan dipompa

kedalam sel. Pada Ca pump, Ca akan dipompa keluar sel agar konsentrasi Ca dalam sel rendah.

b. Transport Aktif Sekunder

Merupakan transport pengangkutan gabungan, yaitu pengangkutan ion-ion bersama

dengan pengangkutan molekul lain. Transport aktif sekunder ini memerlukan transport yang

tergantung pada potensial membran. Misalnya, pengangkutan asam amino dan glukosa dari

lumen usus halus menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-

ion Na+. Pada transport ini juga melibatkan protein pembawa dan membutuhkan energi dari hasil

hidrolisis ATP. Kedua jenis transport di atas yang saling berhubungan erat karena transport aktif

primer akan menciptakan potensial membran dan ini memungkinkan terjadinya transport aktif

sekunder. Berdasarkan jumlah dan arah pergerakan molekul, transportasi molekul dibedakan

atas:

1. Transport Uniport

Suatu protein membran integral yang terlibat dalam difusi difasilitasi.Protein tersebut

dapat berupa saluran atau protein carrier.

2. Transport Antiport

Suatu protein membran yang tidak terpisahkan dan terlibat dalam transport aktif sekunder

dari dua atau lebih molekul atau ion yang berbeda (yaitu zat terlarut) melalui membran fosfolipid

seperti membran plasma dalam arah yang berlawanan.

3. Symport

Suatu protein membran yang tidak terpisahkan yang terlibat dalam gerakan dua atau lebih

molekul yang berbeda atau ion melalui membran fosfolipid seperti membran plasma dalam

arah yang sama dan karena itu jenis contrasporter.

C. Endositosis

1. Fagositosis

Fagositosis (pemakan seluler) berasal dari bahasa yunani phagein “makan”

dan cytos “sel”, berupa padatan yang ukurannya lebih besar. Sel menelan suatu partikel

dengan pseudopod yang membalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di

dalam kantong berlapis-membran yang cukup besar untuk digolongkan sebagai

vakuola. Contoh cilliata atau organisme mikroskopik lain yang dimakan atau ditelan oleh

amoeba. Selama fagositosis mangsa menjadi tidak berdaya oleh sekresi dari sel pemangsa

(Fagositik)

2. Pinositosis

Pinositosis (peminum seluler) dari bahasa yunani pinein “minum” dan cytos“sel”,

sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau

seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel,

pinosistosis tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Pinositosis merupakan

gejala umum yang terjadi pada berbagai macam sel seperti leukosit, sel-sel ginjal,

epithelium usus, makrofag hati dan sel akar tumbuhan.Pinositosis dapat terjadi jika

terdapat konsentrasi yang cocok dari protein, asam amino atau ion-ion tertentu pada

medium sel.prosesnya adalah menempelnya bahan penyebab (inducer) pada reseptor

khusus pada membrane plasma kemudian diikuti dengan terjadinya lekukan (invaginasi)

dari membrane membentuk selubung atau membrane pinositik.

3. Endositosis yang diperantarai reseptor

Endositosis yang diperantarai reseptor, hampir sama dengan pinositosis hanya saja,

selektif terhadap substansi yang ditranspornya. Endositosis yang diperantarai reseptor

memungkinkan sel dapat meperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah

sekalipun substansi itu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida seluler.

Misalnya, sel manusia menggunakan proses ini untuk menyerap kolesterol dan digunakan

dalam sintesis membran dan sebagai prekursor untuk sintesis steroid lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

Lodish, Berk, dkk. Tanpa Tahun. Molecular Cell Biology Fifth Edition.

Alberts, Bruce, dkk. 2008. Molecular Biology of The Cell Fifth Edition. New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.

Anwar, Aini. 2012. Difusi, Osmosis, dan Plasmolisis. (Online) (http://aini-anwar.blogspot.com/2012/12/difusi-osmosis-dan-plasmolisis.html, diakses pada 14 September 2013).

Anonim.Wikipedia. 2013. Difusi. (Online)(http://id.wikipedia.org/wiki/Difusi, diakses pada 14 September 2013).

Haffandi, Linda. 2010. Mekanisme Transpor Melalui Membran. (Online) (http://linda-haffandi.blogspot.com/2010/10/mekanisme-transpor-melalui-membran.html, diakses pada 14 September 2013).