makalah bsm - transpor membran

of 44/44
PENDAHULUAN 1| Sel hidup, dalam melakukan aktivitasnya melibatkan enzim-enzim. Enzim-enzim tersebut hanya dapat bekerja pada komposisi dan keadaan intraselular yang tertentu. Untuk dapat terus beraktivitas, sel akan memelihara kondisi internal sel ada dalam kisaran tertentu yang sangat sempit. Pemeliharaan keadaan internal tersebut antara lain pada pH, kadar ion-ion, banyaknya mikro dan makromolekul. Jika kondisi internal dipelihara disekitar nilai konstan, tidak demikian halnya dengan lingkungan sel (cairan ekstraselular). Keadaan ekstraselular senantiasa berubah, tidak selalu sama dari waktu ke waktu. Membran sel merupakan barrier terhadap perubahan lingkungan sekaligus penyeleksi lalu lintas bahan dari dan ke luar sel. Membran sel dengan struktur dasar bilayer lipid hanya permeabel terhadap bahan-bahan yang hidrofobik dan molekul-molekul hidrofilik berkuran kecil, tetapi tidak permeabel terhadap molekul-molekul polar berukuran cukup besar, molekul-molekul kompleks

Post on 12-Dec-2015

280 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Membran sel merupakan barrier terhadap perubahan lingkungan sekaligus penyeleksi lalu lintas bahan dari dan ke luar sel. Membran sel dengan struktur dasar bilayer lipid hanya permeabel terhadap bahan-bahan yang hidrofobik dan molekul-molekul hidrofilik berkuran kecil, tetapi tidak permeabel terhadap molekul-molekul polar berukuran cukup besar, molekul-molekul kompleks dan ion-ion

TRANSCRIPT

MEMBRAN SEL DAN TRANSPOR LINTAS MEMBRAN 1|

PENDAHULUAN 1|Sel hidup, dalam melakukan aktivitasnya melibatkan enzim-enzim. Enzim-enzim tersebut hanya dapat bekerja pada komposisi dan keadaan intraselular yang tertentu. Untuk dapat terus beraktivitas, sel akan memelihara kondisi internal sel ada dalam kisaran tertentu yang sangat sempit. Pemeliharaan keadaan internal tersebut antara lain pada pH, kadar ion-ion, banyaknya mikro dan makromolekul. Jika kondisi internal dipelihara disekitar nilai konstan, tidak demikian halnya dengan lingkungan sel (cairan ekstraselular). Keadaan ekstraselular senantiasa berubah, tidak selalu sama dari waktu ke waktu.Membran sel merupakan barrier terhadap perubahan lingkungan sekaligus penyeleksi lalu lintas bahan dari dan ke luar sel. Membran sel dengan struktur dasar bilayer lipid hanya permeabel terhadap bahan-bahan yang hidrofobik dan molekul-molekul hidrofilik berkuran kecil, tetapi tidak permeabel terhadap molekul-molekul polar berukuran cukup besar, molekul-molekul kompleks dan ion-ion. Molekul-molekul polar berukuran cukup besar, molekul-molekul kompleks dan ion-ion dapat melintas membran melalui protein membran yang membentuk saluran (protein channel) atau menggunakan protein carrier. Perpindahan ion-ion dan sifat permeabilitas membran yang berbeda-beda mengakibatkan distribusi muatan antara bagian luar dan bagian dalam membran. Perbedaan distribusi muatan menimbulkan beda potensial antara bagian dalam dan luar membran.Stimulus tertentu dapat mengakibatkan perubahan potensial membran. Perubahan potensial membran dapat menjadi stimulus bagi protein channel tertentu sehingga permeabilitas membran terhadap ion tertentu meningkat. Peningkatan permeabilitas membran tersebut akan mengakibatkan laju ion tertentu tersebut melintas membran meningkat. Perpindahan ini akan mengubah beda potensial membran. Jika perpindahan ion tersebut mengakibatkan depolarisasi membran hingga nilai potensial tertentu, akan menimbulkan lonjakan potensial yang kemudian kembali ke potensial awal, yang disebut potensial aksi. Pada sel saraf (neuron), potensial aksi dapat dijalarkan, sehingga stimulus yang diberikan, merupakan informasi yang dapat ditransmisikan dari organ sensorik (penerima stimulus) ke sistem saraf pusat (untuk diintegrasikan) dan kemudian ke organ/jaringan sasaran sehingga timbul respons individu terhadap stimulus tersebut.

MEMBRAN SEL DAN TRANSPOR LINTAS MEMBRAN 2|

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.

Struktur Membran SelMembran 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-terlihat pada Gambar 1.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 (Gambar 1).

Gambar 1. Struktur membran menurut fluid mozaic model

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). Sedangkan

Gambar 2. Hubungan antar sel (cell junctions) yaitu tight junctions, desmosomes dan gap junctions, yang diperankan oleh protein transmembran. Pada tight junction, sebagian protein transmembran pada dua sel yang berhubungan berfusi, impermeabel bagi transpor molekul. Desmosome merupakan hubungan mekanik antar sel. Gap junction menghubungkan satu sel dengan sel yang lain melalui protein yang membentuk silinder, sehingga memungkinkan transpor molekul-molekul berukuran kecil melintas.

protein transmembran dapat berperan dalam membentuk hubungan antar sel (cell junction) (Gambar 2), atau transpor molekul berukuran kecil. Protein transmembran yang berperan dalam transpor adalah protein channel dan protein carrier. Protein transpor dapat tersusun oleh satu atau lebih protein integral. Pada protein channel, protein penyusunnya membentuk terusan/saluran yang menghubungkan ekstraselular dan intraselular yang memungkinkan molekul-molekul dapat melintas dari dan ke ekstraselular (Gambar 4). Saluran-saluran tersebut ada yang selalu terbuka (leak channels) dan ada yang membuka hanya jika ada stimulus tertentu (gated channels). Jika gated channels terbuka sebagai tanggapan atas agen tertentu- suatu ligan- disebut dengan ligand-gated channels, jika terbuka sebagai tanggapan atas perubahan potensial membran disebut sebagai voltage- gated channels. Voltage-gated channel dapat menutup segera setelah terbuka, bahkan saat stimulus yang mampu membukanya masih ada. Protein carrier dapat memindahkan ion/molekul tertentu dengan memanfaatkan perubahan konformasi protein.

2.2. Transpor Lintas MembranTidak semua bahan yang berpindah dari dan ke intraselular tergantung pada transpor langsung melalui membran sel. Beberapa bahan , terutama molekul besar atau molekul kompleks berpindah melalui pembentukan vesikula atau fusi membran plasma. Perpindahan demikian, ke dalam sel disebut endositosis, sedangkan perpindahan ke luar disebut eksositosis. Eksositosis dan endositosis tidak dibahas dalam bahan ajar ini.Ion-ion dan molekul kecil dapat masuk dan ke luar sel melalui dua cara, yaitu transpor pasif dan transpor aktif. Transpor pasif tergantung pada gradien kadar antara intraselular dan ekstraselular. Jika suatu molekul lebih tinggi kadarnya di dalam sel, maka arah transpor ke luar sel. Transpor pasif ion-ion selain dipengaruhi kadar, juga dipengaruhi perbedaan muatan antara kedua sisi membran (gradien elektrokimia). Karena tergantung gradien kadar, transpor pasif tidak memerlukan energi. Pada transpor aktif, bahan-bahan berpindah melawan gradien kadar. Tak sama dengan transpor pasif, transpor aktif memerlukan energi. Transpor aktif tak akan terjadi tanpa tersedianya energi dalam sel.Sifat hidrofobik pada interior membran sel hanya memungkinkan beberapa kelompok molekul dengan mudah dapat melintas membran yaitu molekul-molekul yang hidrofobik, dan molekul-molekul polar berukuran kecil tak bermuatan. Molekul-molekul polar berukuran besar dan ion seberapapun ukurannya-tidak dapat melintas membran tanpa adanya bantuan protein membran (Gambar 3). Transpor lintas membran tanpa bantuan protein membran, hanya tergantung pada gradien kadar disebut dengan difusi biasa/ simple diffusion (merupakan transpor pasif), sedangkan jika dengan bantuan protein membran dan tergantung gradien kadar (pasif) disebut dengan difusi terfasilitasi (facilitated diffusion). Transpor aktif memerlukan bantuan protein membran (protein carrier) dan energi, karena melawan gradien kadar (Gambar 4). Perubahan konformasi protein carrier akan memindahkan ion/molekul dari satu sisi ke sisi lain membran.

Tabel 1. Kadar beberapa jenis ion di dalam dan di luar akson cumi dan sel mamaliaJenis ionAkson cumiMamalia

Sel (intraselular)Darah(ekstraselular)Sel (intraselular)Darah(ekstraselular)

K+ (mM) Na+(mM) (mM) Ca2+ (mM)

4005040-1500,0003

2044056010139124