Fungsi Membran Sel
Anonim
(2010:1) menjelaskan fungsi dari membran sel sebagai berikut:
a. Kompertemenisasi
Membran sel merupakan selaput berkelanjutan dan
tidak putus yang membatasi dan menyelubungi suatu ruangan (kopertemen). Membran
sel menyelubungi isi seluruh sel, selain itu ada juga membrane yang membatasi
nukleus dan ruang-ruang di sitoplasma. Ini kita ibaratkan sebagai ruang-ruang
yang ada di dalam gedung. ruang-ruang tersubut perlu di batasi oleh partisi
atau tembok. Sehingga kegiatan di masingmasing di satu ruangan dengan ruang
yang lain. Di dalam sel kompertemenisasi mutlak perlu ada, karena ruang-ruang
di dalam sel berisi cairan dan adanya percampuran cairan dari ruang-ruang
tersebut merupakan malapetaka bagi sel tersebut.
b. Interaksi
Antar Sel
Pada organisme bersel banyak, membran sel
bertanggung jawab terhadap interksi antara sel satu dengan yang lainnya. Alat
tubuh pada umumnya terdiri dari macam sel yang berbeda yang harus bekerja sama
untuk melaksanakan fungsi keseluruhan. Membran sel menyilahkan sel untuk saling
mengenal kemudian saling bertukar substansi dan informasi dengan tidak
memandang apakah sel sudah terpakai di tempat tertentu, seperti dari jaringan.
Membran plasma mengantari interaksi antarsel dalam organisme multiseluler.
c. Perubahan
Energi
Perubahan satu bentuk energi menjadi bentuk energi
lain merupakan hal yang sangat penting dalam proses hidup, dan membran sel
sangat terlibat dalam proses ini. Hal yang sangat mandasar bagi semua kehidupan
adalah kemampuan sel tumbuh-tumbuhan untuk mengubah energi cahaya matahari
menjadi energi kimia yang terkandung dalam karbohidrat. Sel hewan maupun
tumbuh-tumbuhan juga mampu untuk mengubah energi kimia dari karbohidrat
tersebut manjadi ATP atau senyawa lain berenergi tinggi. Proses pengikatan
energi ini terjadi di dalam mambran dari mitokondria dan kloroplas. Energi
cahaya, termal, makanikal diubah oloeh reseptor dari sistem saraf menjadi
implus saraf yang merupakan cara kumunikasi dalam sistem saraf tersebut.
Meskipun mekanisme pengubahan ini belum diketahui secara pasti, namun demikian membran
sangat terlibat dalam proses ini.
d. Transfer
Informasi
Membran mempunyai peranan mentransfer informasi dari
satu sel ke sel yang lain. Di dalam membran teradapt reseptor yang mampu
mengkombinasi dengan mulekul tertentu dengan bentuk yang sesuai, seperti yang
selalu berkombinasi dengan suatu subtrat yang sesuai. Sel yang berbeda
mempunyai membran yang memiliki reseptor yang juga berbeda, sehingga
bermacam-macan reseptor akan berkombinasi dengan bermacam-macam “ligand”.[1]
Ligand adalah molekul atau ion yang dapat
berkombinasi dengan reseptor yang terdapat dalam membran. Ligand yang paling
banyak dipelajari adalah hormon, faktor tumbuhdan neurotrasmitter,semuanya
terikat pada membran sel tampa menembusnya. Interaksi antara reseptor yang
terdapat di membran sel dengan ligand yang terdapat di luar sel dapat
menimbulkan stimulus baru yang terlibat dalam pengaturan bermacam-macam
kejadian dalam sel.
e. Penyediaan
Enzim
Banyak yang terdapat di dalam sel merupakan bagian
dari membran. Contoh dapat dikemukakan di sini bahwah “Na-Kactivated ATPase
yang berkaitan dengan pompa sodium dan kalium terdapat di dalam membran sel .
enzim sitokrom yang terlibat dalam respirasi merupakan bagian dari membran dari
mitokondria. Sebaliknya enzim monoamin oksidase yang menyebabkan katekolamin
tidak aktif hanya terdapat di bagian luar membran mitokondria. Sejumlah protein
dan glikoprotein banyak terdapat di dalam membran sel, bertindak sebagai
reseptor dari hormon dan benda penolak atau terlibat dalam pengangkutan
substansi ke dalam sel. Ditempatkannya enzim di dalam membran sel mempunyai
beberapa tujuan. Pada proses fosforilasi oksidatif yang terjadi di mitokondria,
transpor elektron yang paling efisien tercapai apabila enzim berada saling
berdekatan.
Bagian dalam membran menyediakan bantuan fisik dan
orientasi yang diperlukan. Protein dalam membran yang bertindak sebagai tempat
pengikat bagi bermacam-macam ion, asam aminon dan gula dikenal sebagai
“carrier” dipandang sebagai mekanisme dalam proses dalam tarnspor aktif.
Sistem enzim dalam membran pada umumnya disebut adenilsiklase
yang terdapat pada hampir semua jaringan mamalia kecuali sel darah merah.
Aktivasi terhadap adenilsiklase menimbulkan perubahan ATP menjadi adenosin
monofosfat siklik (cAMP) didalam sel. Meningkatnya jumlah cAMP didalam sel
selanjutnya membawa pengaruh terhadap respons fisiologik dari sel, misalnya:sistem
enzim menjadi aktif, terjadi perubahan permeabilitas membran terhadap substansi
tertentu, terjadi sintesa atau sekresi hormon, sintesa protein.
f. Membran
Sel Sebagai Perantara
Membran sel merupakan perantara bagi keluar masuknya
zat terlarut. Kemampuan membran plasma meluluskan substansi tertentu masuk ke
atau keluar dari sel, tetapi membatasi pergerakan substansi tertentu disebut
permeabilitas selektif. Suatu membran dikatakan permeabel terhadap suatu
substansi tersebut. Permeabilitas membrane plasma tergantung dari
1. Ukuran
sel
2. Kelarutan
dalam lemak
3. Muatan
ion
4. Ada
atau tidak ada nya molekul penyangkut[2]
g. Pergerakam
Substansi Melintasi Membran
Mekanisme bagaimana suatu substansi bergerak
menembus membran sel adalah sangat penting bagi hidup matinya sel. Substansi tertentu
misalnya harus bergerak masuk ke dalam seluntuk menyokong agar sel itu hidup,
namun sebaliknya zat-zat buangan yang di hasilkan oleh metabolisme sel harus di
keluarkan dari dalam sel untuk selanjutnya di buang keluar tubuh. Pergerakan
substansi dapat dilakukan dengan cara pasif maupun aktif.
h. Sebagai
pembatas
Lapisan yang bersinambungan, melindungi sel inti,
organel. Pembatas yang bersifat selektif permeabel untuk mencegah pertukaran
molekul dari satu sisi ke bagian lainnya. Memungkinkan substansi tertentu masuk
ke sitoplasma dari lingkungan luar serta mencegah masuk nya senyawa tertentu
masuk ke sitoplasma.
i.
Mendukung aktivitas
biokimia yang berlangsung didalam sel
Beberapa proses didalam sel tergantung pada suatu
serial reaksi yang dikatalis oleh enzim yang terdapat dalam membrane, produk
suatu reaksi akan bertindak sebagai reaktan untuk reaksi selanjutnya. Jika
enzim yang berbeda pada membrane plasma berada dalam susunan yang berurutan,
produk suatu reaksi dapat dilepaskan ke dekat enzim untuk reaksi berikutnya.
j.
Perpindahan suatu senyawa
terlarut
k. Memberikan
respon terhadap rangsangan luar
Berperan dalam memberikan respon terhadap rangsangan
luar, transduksi sinyal reseptor dan ligand. Tipe sel yang berbeda memiliki
molekul reseptor yang berbeda.[3]
Transpor
molekul melalui membran
Membran biologis merupakan contoh yang sangat bagus
untuk struktur supramolekular, banyak molekul yang tertata kedalam tingkat
organisasi yang lebih tinggi dengan sifat-sifat emergen yang melebihi
sifat-sifat molekul individual. kemampuan meregulasi transport melintasi
perbatasan selular, merupakan suatu fungsi yang esensial dalam keberadaan sel.
Model mozaik fluid membantu menjelaskan bagaimana membran meregulasi
lalu-lintas molekular pada sel. Lalu-lintas molekul kecil dan ion secara
terus-menerus melintasi membran plasma dalam dua arah. lalu-lintas melalui
membran berlangsung ekstensif, membran sel bersifat permeabel selektif, dan
zat-zat tidak melintasi penghalang itu secara bebas. Sel mampu mengambil
berbagai macam molekul kecil dan ion sambi menolak berbagai zat lain.
Molekul-molekul nonpolar, misalnya hidrokarbon,
karbon dioksida, dan oksigen bersifat hidrofobik, sehingga dapat larut dalam
lapisan ganda lipid membran dan melintas dengan mudah, tanpa bantuan protein
membran,. Akan tetapi inti hidrofobik membran menghalangi ion dan molekul polar
yang bersifat hidrofilik, untuk melintas langsung melalui membran.
Membran sel sebenarnya permeabel terhadap ion-ion
spesifik dan beraneka macam molekul polar. zat-zat hidrofilik ini dapat
menghindarkan kontak dengan lapisan ganda lipid dengan cara menyebrang melalui
protein transpor (transport protein) yang membentang ke kedua sisi membran.
Beberapa protein transpor, yang disebut protein
saluran (chanel protein), berfungsi dengan cara memiliki saluran hidrofilik yang
dapat digunakan oleh molekul atau ion atomik tertentu sebagai terowongan
menyebrangi membran. Misalnya, lalu lalang molekul air melalui membran pada
beberapa sel tertentu sangat terbantu oleh saluran protein yang terkenalebagai
akuaporin (aquaporin). Protein transpor lain, yang disebut protein pembawa
(carrier protein). Protein transpor bersifat spesifik bagi zat yang
ditranslokasikan (dipindahkan), hanya memungkinkanzat tertentu menyebrangi
membran. Misalnya, glukosa yang diangkut dalam darah dan dibutuhkan oleh sel
darah merah untuk aktivitas selular, memasuki sel darah merah secara cepat
melalui protein pembawa spesifik dalam membran plasma. Glukosa tersebut
melintasi membran 50.000 kali lebih cepat dari pada berdifusi sendiri.
“Transpor glukosa” ini merupakan protein pembawa yang sangat selektif hingga
fruktosa, isomer struktur glukosa pun ditolak. Dengan demikian, permeabilitas
selektif membran bergantung pada penghalangan selektif oleh lapisan ganda lipid
dan protein transpor spesifik yang tertanam dalam membran.
Transpor
molekul melalui membran
1. Transpor
pasif.
Molekul
memiliki tipe energi yang disebut gerak ternal (panas atau kalor). Salah satu
hasil gerak termal adalah difusi (diffusion), pergerakan molekul
zat sehingga tersebar merata di dalam ruang yang tersedia. setiap molekul
bergerak secara acak, namun difusi populasi suatu molekul dapat memiliki arah
tertentu. Difusi adalah pergerakan spontan zat menuruni gradien konsentrasinya.
Difusi zat melintasi membran biologis disebut transpor pasif (passive
transport). diffusi air melintasi membran permeabel selektif disebut osmosis.
pergerakan air melintasi membran sel dan keseimbangan air antara sel dan
lingkungannya bersifat krusial bagi organisme.
Keseimbangan
air pada sel tidak bedinding, ketika mempelajari perilaku sel dalam larutan,
konsentrasi zat terlarut dan permeabilitas membran harus semata-mata
diperhitungkan. Kedua faktor ini diperhitungkan dalam konsep tonisitas (tonicity),
kemampuan larutan untuk menyebabkan sel memperoleh atau kehilangan air.
Tonisitas larutan bergantung sebagian pada konsentrasi zat terlarut yang tidak
dapat melintasi membran (zat terlarut bukan-penembu), relatif terhadap yang
terdapat dalam sel.
Keseimbangan
air pada sel berdinding, sel tumbuhan, prokariota, fungi, dan beberapa protista
memiliki dindng. Ketika sel macam itu direndam dalam larutan hipotonik-terendam
dalam air hujan, misalnya dinding selmembantu mempertahankan keseimbangan
airnya. Contohnya sel tumbuhan.[4]
a. Difusi
sederhana
Hanya sejumlah
kecil jenis molekul yang bergerak melalui membran dengan cara difusi. Molekul
yang bersifat hidrofobik dengan mudah dapat bergerak melalui membran karena
larut lemak. Molekul-molekul yang bersifat hidrofobik, yang berukuran kecil
saja yang dapat melewati membran, sedangkan yang berukuran besar tidak dapat
melewatinya. Hal ini disebabkan karena pada membran plasma terdapat pori-pori.
Pori-pori yang ada baru pori-pori yang dibentuk oleh adanya protein integral,
sedangkan pori-pori diantara molekul lemak bersifat hipotetik, karena tidak
dapat dilihat atau dibuktikan walaupun menggunakan mikroskop elektron, namun
kenyataannya dapat melalui materi. Gas-gas seperti O2, N2,
dan CO2, molekul hidrofobik seperti benzena, molekul polar berukuran
kecil dan tidak bermuatan seperti H2O dan etanol dapat melintasi
membran plasma. Akibat molekul-molekul polar yang lebih besar dan tidak
bermuatan seperti glukosa tidak dapat melewati membran dengan mekanisme ini,
demikian juga molekul-molekul bermuatan dari berbagai ukuran termasuk ion-ion
kecil seperti H+, Na+, K+, dan Cl-.
Molekul-molekul ini dapat melewati membran melalui aktivitas protein yang
mengontrol lalu-lintas kebanyakan molekul biologik ke dalam dan ke luar sel.
b. Difusi
terfasilitasi
Seperti
halnya difusi sederhana namun pengangkutan materi dapat berlangsung dengan
cepat. pergerakan molekul ditetukan oleh gradien konsentrasinya, dan untuk
molekul-molekul bermuatan ditentukan oleh potensial listriknya. Difusi ini
menggunakan fasilitas yaitu protein membran. Protein membran khusus yang dapat
melakukan materi melalui membran disebut protein membran transpor. Ada dua
jenis protein membran transpor yaitu protein karierbdan protein kanal. Protein
karier disebut juga pembawa, mediasi, atau transporter. Ada transporter yang
mengikat molekul-molekul spesifik untuk dilalukan ke sisi lain membran, seperti
gula, asam-asam amino, dan nuklotid, dan ada transporter yang khusus mengikat
anion dan kation seperti Na+, K+, Ca2+, dan Cl-.
Protein
kanal dalam bekerjanya dengan membentuk pori terbuka dalam membran, membiarkan
molekul-molekul kecil yang ukuran dan muatannya sesuai untuk dilewatkan membran
dengan bebas. Salah satu bentuk protein kanal adalah porin. Porin sengaja
membiarkan ion-ion dan molekul-molekul polar yang kecil melintasi membran. Protein
kanal juga membiarkan molekul-molekul melintas dari sel ke sel yang lain
melalui gap junction.[5]
2 Transpor aktif
Kerja
dibutuhkan untuk memompa zat terlarut melintasi membran melawan gradien
konsentrasinya dan menggunakan energi. Oleh karena itu, tipe lalulintas membran
ini disebut transpor aktif (active transport). Tanspor aktif
memungkinkan mempertahankan konsentrasi internal zat terlarut kecil yang
berbeda dari konsentrasi di lingkungan. [6]
Ada
beberapa karakteristik transpor aktif, yaitu melawan gradien kimiawi atau
potensial elektrik, memerlukan energi metabolic dan sensitif terhadap adanya
racun, tergantung pada adanya aktivitas membran protein, dan spesifik untuk
substansi tertentu. Transpor aktif dapat terjadi secara langsung dan transport
aktif tak langsung. Yang termasuk transpor aktif langsung adalah pompa P dan
pompa V, sedangkan yang termasuk transport aktif tak langsung
adalah simport dan antiport.
Yang
termasuk pompa tipe P, adalah pompa H+ ATP-ase, pompa Ca2+
ATP-ase, dan pompa Na+/K+ ATP-ase. Pompa H+ ATP-ase
mengaktifkan gerakan H+ keluar sel, pompa Ca2+ ATP-ase melawan
gradien konsentrasi keluar sel atau masuk vesikel sitoplasma, sedangkan pompa
Na+/K+ memompa Na+ keluar sel dan K+
masuk ke dalam membran sel dengan aksi pompa bersaman. Sedangkan tipe pompa V
strukturnya sama dengan FoF1-ATP-ase yang menggunakan H+ gradien sebagai sumber
energi untuk sitesis ATP pada bakteri, ganggang biru, mitokondria, dan
kloroplas. Sedangkan transpor aktif tak langsung meliputi simport dan antiport.
Simport mengangkut substansi dengan arah yang sama dengan ion pemandu,
sedangkan antiport mengangkut substansi dengan arah yang berlawanan dengan ion
pemandu. Simport dan antiport dikenal dengan transpo berpasangan. Sedangkan
uniport pergerakan ion tunggal dalam satu arah.[7]
 |
Gambar
pompa natriuk-kalium: contoh spesifik transpor aktif.
1. Na+ pada sitoplasma
berikatan dengan pompa natrium-kalium. Afinitas terhadap Na+ tinggi saat
protein berbentuk seperti ini.
2. Pengikatan Na+
merangsang fosforilasi (penambahan gugus fosfat) protein oleh ATP.
3. Fosforilasi menyebabkan
protein berubah bentuk, sehingga afinitasnya terhadap Na+ menurun, yang
dilepaskan ke sebelah luar.
4. Bentuk baru protein
memiliki afinitas tinggi terhadap K+, yang berikatan ke sisi ekstraseluler, dan
memicu pelepasan gugus fosfat.
5. Hilangnya fosfat
mengembalikan bentuk awal protein, yang memiliki afinitas lebih rendah terhadap
K+.
6. K+ dilepaskan, afinitas
terhadap Na+ tinggi lagi, dan siklus ini berulang.[8]
Proses
transpor aktif dibagi menjadi transport aktif primer dan sekunder.
1.
Transport aktif primer
Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, sedangkan transpor aktif sekunder memerlukan
transpor yang tergantung pada potensial membran. Kedua jenis transpor tersebut
saling berhubungan erat
karena transpor aktif primer akan menciptakan potensial membran dan ini
memungkinkan terjadinya transpor aktif sekunder.
Transpor 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. Sementara konsentrasi Na+ di dalam sel lebih
kecil daripada di luar sel.
2. Transpor
aktif sekunder terbagi menjadi dua:
a.
Transport aktif sekunder
co-transport (symport atau satu arah)
Pada transport sekunder
co-transport, glukosa atau asam amino akan ditransport masuk dalam sel
mengikuti masuknya Natrium. Natrium yang masuk akibat perbedaan konsentrasi
mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel, meskipun asam amino atau
glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel, tetapi asam
amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi
Na). Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder
co-transport
b.
Tansport aktif sekunder counter
transport (antiport/ berlawanan arah)
Pada
proses counter transport/exchange, masuknya ion Na ke dalam sel akan
menyebabkan bahan lain ditransport keluar. Misalnya pada Na-Ca exchange dan
Na-H exchange. Pada Na-Ca exchange, 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk
setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel, hal ini untuk menjaga kadar Ca
intrasel, khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas
jantung. Na-H exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan
Hidrogen dalam tubulus proksimal ginjal, sehingga turut mengatur pH dalam sel.[9]
Transpor makromolekul
Pengangkutan
makormolekul berukuran besar dan partikel tidak mungkin melibatkan protein
membran. Perpindahan makromolekul dari dalam atau ke luar sel dapat terjadi
dengan cara pengangkutan makromolekul dan partikel-partikel melalui eksositosis[10].
Banyak sel sekresi menggunakan eksositosis untuk mengekspor produk. Misalnya,
beberapa sel di pankreas membuat dan menyekresikan insulin ke dalam cairan
ekstraselular memlalui eksositosis. Contoh lainnya adalah neuron (sel saraf),
yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan neurontransmiter yang memberikan
sinyal kepada neuron lain atau sel otot. Ketika sel tumbuhan membuat dinding,
eksositosis mengantarkan protein dan karbohidrat dari vesikel golgi ke luar
sel.[11]
Apabila berlangsung pelepasan dari sel-sel ke luar sel, sedangkan melalui endositosis
apabila berlangsung pemasukan makromolekul dan partikel-partikel ke dalam sel.[12] Ada
tiga tipe endositosis: fagositosis (phagocytosis ‘pemakanan
selular’), pinositosis (pynocytosis ‘peminuman selular’), dan
endositosis apa diperantarai-reseptor (receptor-mediated
endocytosis)
Sel manusia menggunakan endositosis diperantarai
reseptor untuk mengambil kolestrol yang dimanfaatkan dalam sintesis membran dan
steroid-steroid lain. Kolestrol mengalir dalam darah sebagai partikel yang
disebut lipoprotein berdensitas rendah (low-density lipoprotein, LDL),
kompleks yang terdiri dari lipid dan
protein. LDL bekerja sebagai ligan (ligand, istilah untuk molekul
apa pun yang berikatan secara spesifik dengan situs reseptor molekul lain)
dengan cara berikatan dengan reseptor LDL pada membran plasma dan kemudian
memasuki sel melalui endositosis. Macam-macam endositosis pada hewan:
1.
Fagisitosis,
dalam fagositosis (phagocytosis) sel menalan partikel dengan cara
menyelubungi partikel dengan pseudopia dan menemasnya dalam kantong berselaput
membran yang cukup besar untuk digolongkan sebagai vakuola. Partikel dicerna
setelah vakuola berfusi dengan lisosom yang mengandung enzim-enzim hidrolitik.
2.
Pinositosis,
dalam pinositosis (pynocytosis), sel ‘meneguk’ droplet-droplet
pada cairan ekstraselular ke dalam vesikel kecil. Bukan cairan itu sendiri yang
dibutuhkan pleh sel, melainkan molekul-molekul yang terlarut dalam droplet
tersebut. Karena semua zat yang terlarut ditelan oleh sel. Zat-zat yang
ditransfor oleh pinositosis tidak bersifat spesifik.
3.
Endositosis
diperantarai reseptor (receptormediated endocytosis) memungkinkan
sel memperoleh zat spesifik dalam jumlah besar, meskipun zat tersebut mungkin
tidak terdapat terlalu banyak dalam cairan ekstraselular. Protein reseptor
biasanya telah mengumpul di wilayah-wilayah membran yang disebut ceruk
berselaput, dengan bagian yang menghadap sitoplasma (sisi sitoplasmiknya)
dilapisi oleh membran lapisan rapat protein selaput. Zat-zat spesifik (ligan)
berikatan dengan reseptor-reseptor ini. Ketika pengikatan terjadi, ceruk
berselaput membentuk vesikel yang mengandung molekul ligan.[13]
[1] Ibid. hlm 7-8
[9] Ikbal Gentar
Alam. Membran sel http://file.upi.edu/Direktori/FPOK/JUR._PEND._KESEHATAN_&_REKREASI/PRODI._KEPERAWATAN/197610152008011-IKBAL_GENTAR_ALAM/membran_sel.pdf.
Hlm 5 diakses tanggal
13 September 2013 pukul 19.00
Tidak ada komentar:
Posting Komentar