MEMBRAN PLASMA

STRUKTUR MEMBRAN SEL

• Sel memiliki sistem penyimpanan materi di dalam sel yang serupa dengan suatu kontainer yang berupa membran plasma, suatu lapisan tipis yang tidak dapat diamati dengan mkikroskop cahaya.
• Membran plasma ini memisahkan isi sel dari lingkungannya. Isi sel (cairan intra sel) berbeda dari lingkungan luarnya, misalnya dalam hal kandungan ion.

• Sistem kompartementasi dapat terjadi karena adanya sistem membran plasma (membran sel) yang mampu mencegah proses difusi atau perpindahan molekul-molekul tertentu dari dalam ke luar atau sebaliknya dari luar ke dalam sistem membran.
• Kompartementasi ini memungkinkan masing-masing organel mempunyai fungsi khusus.

• Semua membran sel secara umum tersusun oleh lipid dan protein, disamping juga karbohidrat dan memiliki struktur umum yang sama. Lipid, protein dan karbohidrat tersebut secara bersama menyusun membran plasma atau membran internal.
• Membran sel berupa selaput tipis, disebut juga plasmalema.
• Tebal membran antara 5-10 nm
• Apabila diamati dengan mikroskop cahaya tidak terlihat jelas, tetapi keberadaannya dapat dibuktikan pada waktu sel mengalami plasmolisis.

IMAGINASI MEMBRAN SEL

• S. Singer dan E.Nicolson (1972) menyampaikan teori tentang membrane sel yang berstruktur  lipoprotein yang merupakan gabungan antara lemak dan protein , membran sel mengandung kira-kira 50% lipid dan 50% protein. Lipid yang menyusun membran sel itu berupa fosfolipid dan sterol. Struktur Fosfolipid memiliki bentuk tidak simetris dan berukuran panjang.
• Struktur yang disampaikan Singer dan Nicholson ini kemudian dikenal dengan Teori membran mozaik cair
• Dijelaskan bahwa membran sel terdiri atas protein yang tersusun seperti mozaik (tersebar) dan masing-masing tersisip di antara dua lapis fosfolipid.
• Matriks membrane yang terdiri atas dua lapisan lipida dan protein globular itu tidak berkesinambungan dan saling menyesuaikan menurut susunan yang teratur atau tidak teratur. 
• Gugusan polarnya terletak pada permukaan membrane yang kontak dengan cairan intra atau ekstraseluler, sedangkan gugusan nonpolarnya menghadap ke arah dalam. 
• Pori-pori yang tampak pada sumbu utama protein globuler tebalnya ± 85 A.
• Model “mozaik cair” konsisten tentang aksistensi dari chanel ion khusus dan reseptor-reseptor di dalam dan di sepanjang membrane-membran permukaan

Dalam gambar yang disampaikan Nicholson dan Singer protein dibedakan menjadi 2 sebagai berikut.

1. Protein Ekstrinsik (Perifer)
2. Protein Intrinsik (Integral )

• Protein ekstrinsik bergabung dengan permukaan luar membran
• Protein Intrinsik (Integral) Protein ini letaknya tenggelam di antara dua lapis fosfolipid. Protein intrinsik bergabung dengan membran dalam
• Penyusun membran sel yang berupa karbohidrat berikatan dengan molekul protein yang bersifat hidrofilik sehingga disebut dengan glikoprotein.
• Adapun karbohidrat yang berikatan dengan lipid yang bersifat hirofilik disebut dengan glikopolid.
• jadi Sifat dari membran sel ini adalah semi permiabel artinya adalah dapat dilalui oleh air dan zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya melalui struktur protein yang hidrofilik dan Selektif permeable yang hanya bisa dilalui zat tertentu saja yang terlarutkan dalam fosfolipid yang hidrofobik

FUNGSI MEMBRAN PLASMA

• Membran plasma mempunyai fungsi, sifat, struktur, dan sistem transport yang sangat penting bagi proses hidup suatu sel.
• Fungsi membran plasma yaitu untuk

1. membungkus sel, membatasi perluasan sel, sebagai filter yang sangat selektif
2. merupakan alat untuk transport aktif, mengontrol masuknya nutrien dan keluarnya hasil metabolisme
3. menjaga perbedaan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel
4. serta sebagai sensor untuk sinyal-sinyal yang terdapat di luar sel.

Sifat Membran Plasma

• Sifat utama membran sel adalah sangat dinamis.
• Sifat membran yang dinamis ini sangat tergantung pada struktur dari membran plasma itu.
• Sebagai contoh sifat membran yang tergantung pada strukturnya adalah adanya dua lapisan lemak yang menyusun membran (lipid bilayer).
• Membran lemak dapat terbentuk secara spontan dari campuran lipid dalam lingkungan air bila konsentrasi lipid melampaui nilai kritis tertentu.
• Bila jumlah lipid kurang dari konsentrasi kritis tersebut maka lipid larut dalam air.
• Karena senyawa lipid ini merupakan molekul-molekul amphipatik, maka bila dalam konsentrasi cukup tinggi molekul-nolekul lipid tersebut secara spontan membentuk agregat berupa lapisan-lapisan lemak dua lapis.
• Lapisan panjang lipid ini secara spontan dapat putus atau bergabung kembali satu sama lain, sehingga di dalam air sering terbentuk balon-balon vesikula.
• Mengingat sebagian besar komponen sel adalah air, maka prinsip inipun rupanya juga berlaku di dalam sel dengan sistem kompartementasinya.
• Adanya sistem membran lemak di dalam sel memungkinkan sel untuk membelah diri tanpa kehilangan isi sel.

Selain dari itu, juga memungkinkan terjadinya proses endositosis dan eksositosis, bahkan mengingat akan sifat fluiditas asam lemak penyusun membran sel, memungkinkan adanya gerak pindah tempat, meskipun sel tersebut sesungguhnya tidak mempunyai alat gerak.

LIPID MEMBRAN PLASMA

• Sekali lagi Lima puluh persen (50 %) dari komponen membran plasma adalah molekul lipid yang tidak larut dalam air, dan sangat mudah larut dalam pelarut organik,
• sedang sisa dari komponen tersebut sebagian besar adalah protein.
• Molekul-molekul lipid tersusun secara teratur sebagai dua lapisan lemak (lipida bilayer) setebal 5 nm. L
• ipid bilayer ini merupakan barrier yang semipermiabel untuk berbagai molekul yang larut dalam air.

Ada tiga macam molekul lipid yang terdapat pada lipid membran yaitu

1. phospolipid (yang terbanyak),
2. cholesterol,
3. glicolipid.

Ketiga jenis lemak tersebut bersifat amphipatic atau amphipilic, yang berarti mempunyai dua sifat yaitu

1. bersifat hidrophilic (senang pada air/polar)
2. hidrophobic (tidak senang air/non-polar).

• Sebagai contoh, phospolipid molekul mempunyai gugus kepala hidrophilic yang sifatnya non-polar yang dinamakan hidrophobic hidrocarbon tail.
• Sebagian phospolipid dan glikolipid membentuk bilayer secara spontan apabila berada dalam lingkungan air.
• Sifat inilah yang menyebabkan membran sel dapat menutup kembali secara spontan apabila robek atau rusak.
• Sedangkan sifat penting lainnya dari membran plasma adalah fluiditasnya, oleh karena sifat ini sangat menentukan fungsi dari membran plasma.

FLUIDITAS LIPID BILAYER DAN KOLESTEROL

• Keenceran lipid bilayer ditentukan oleh komposisinya yaitu

1. macam asam lemak (jenuh dan tidak jenuh)
2. kolesterol.

• Makin banyak kandungan asam lemak tidak jenuh menyebabkan lapisan lipida makin encer.
• Membran plasma dapat mengalami perubahan fisika kimia (transisi fase) yaitu dari fase encer (liquid state) menjadi fase seperti agar (gel state).
• Jika membran banyak mengandung asam lemak tidak jenuh, perubahan fase encer menjadi fase gel lebih sukar terjadi, artinya untuk terjadinya perubahan fase memerlukan suhu yang lebih rendah.

Protein Membran Plasma

• Walaupun struktur dasar dari membran adalah molekul lipid,
• namun fungsi fisiologis dan patologis dari membran disebabkan oleh adanya protein
• Protein yang tertanam dalam lipid bilayer tersebut.
• Jumlah dan jenis protein yang terdapat dalam membran plasma bervariasi dari sel ke sel.

• Molekul protein kebanyakan terlarut dalam lipid bilayer.

Fungsi dari protein adalah sebagai

1. media berbagai fungsi dari membran sel seperti: transport aktif molekul-molekul tertentu keluar masuk sel
2. sebagai enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia yang berkaitan dengan membran plasma,
3. sebagai penghubung struktur membran plasma dengan sitoskeleton
4. matriks sel atau sel yang berdekatan,
5. dan sebagai reseptor untuk menerima sinyal-sinyal kimia yang berasal dari lingkungan sel.

Karbohidrat Membran Plasma

• Pada permukaan sel eukariotik didapatkan molekul karbohidrat pada permukaan selnya.
• Molekul yang banyak didapatkan adalah

1. rantai polisakarida
2. rantai oligosakarida yang berikatan secara kovalen dengan membran protein
3. dan rantai oligosakarida yang secara kovalen berikatan dengan lipid (glikolipid)

• Jumlah karbohidrat dalam plasma membran berkisar antara 2 – 10 % dari seluruh berat membran.

Pada membran plasma didapatkan juga

• proteoglikan molekul yang mengandung rantai yang panjang dari polisakarida terkait dengan protein membran dan didapatkan terutama pada bagian luar dari membran sebagai matriks eksternal.
• Sebagaimana protein membran, karbohidrat membran distribusinya juga tidak simetris
• karbohidrat yang sama tidak selalu ada pada permukaan dalam atau luar membran.
• Rantai karbohidrat dari glikolipid, glikoprotein dan proteoglikan pada membran sel atau membran internal selalu terletak pada membran nonsitoplasma.
• Pada membran plasma, karbohidrat terletak di bagian permukaan luar dari bilayer dan pada membran internal karbohidrat menghadap pada lumen dari kompartemen sel.

Pada permukaan luar dari membran sel eukariotik terdapat daerah yang mengandung sangat kaya dengan karbohidrat, yang dapat ditunjukkan dengan memberikan pewarnaan rutheinium red.

• Selaput ini dinamakan sebagai glikokaliks.
• Glikokaliks selain mengandung karbohidrat, juga didapatkan glikoprotein dan proteoglikan yang disekresi sel dan diserap oleh permukaan luar membran plasma dan kemudian menjadi komponen dari matriks ekstra sel.

• Oligosakarida pada sisi luar membran plasma berbeda-beda dari satu spesies ke spesies lain, dan bahkan dari satu sel ke sel lainnya dalam satu individu.
• Keberagaman molekul dan lokasinya pada permukaan sel membuat oligosakarida dapat berfungsi sebagai penanda yang membedakan satu sel dari yang lain.
• Misalnya, empat kelompok darah manusia yang ditandai dengan A, B, AB, dan O mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.

KESIMPULAN :

• Membran plasma atau membran biologis merupakan contoh sempurna dari struktur supramolekul,
• banyak molekul yang disusun ke dalam tingkat organisasi yang lebih tinggi,
• dengan sifat-sifat baru yang muncul melebihi sifat-sifat molekul individunya.
• Salah satu sifat penting membran plasma adalah kemampuannya untuk mengatur transpor melintasi batas seluler, suatu fungsi yang mendasar untuk keberadaan sel sebagai sistem terbuka.
• Bentuk membran plasma yang mosaik fluida sesuai dengan fungsinya yaitu mengatur lalulintas molekuler sel.
• Membran sel merupakan bagian paling luar yang membatasi isi sel dengan sekitarnya (kecuali pada sel tumbuhan, bagian luarnya masih terdapat dinding sel atau cell wall).
• Membran sel berupa lapisan luar biasa tipisnya. Tebalnya kira-kira 8 nm. Dibutuhkan 8000 membran sel untuk menyamai tebal kertas yang biasa kita pakai untuk menulis.
• Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran, meskipun karbohidrat juga merupakan unsur penting.
• Gabungan lipid dan protein dinamakan lipoprotein.
• Saat ini model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekultersebut dalam membran ialah model mosaik fluida.
• Pada 1895, Charles Overton mempostuatkan bahwa membran terbuat dari lipid, berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat dari pada zat yang tidak larut dalam lipid.
• 20 tahun kemudian, membran yang diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus membenarkan postulat dari Overton.
• Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran.
• Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur molekularnya.
• Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik, yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menykai air) maupun daerah hidrofobik (takut dengan air).