nukleus dan sistem membran
TRANSCRIPT
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.