Membran sel (bahasa Inggris: cell membrane, plasma membrane, plasmalemma) adalah fitur universal yang dimiliki oleh semua jenis sel berupa lapisan antarmuka yang disebut membran plasma, yang memisahkan sel dengan sekitar yang terkait di luar sel,[1] terutama untuk melindungi inti sel dan sistem keterbukaan hidup yang melanjutkan pekerjaan di dalam sitoplasma.
Membran sel eukariota
Pada sel eukariota, membran sel yang membungkus organel-organel di dalamnya, terbentuk dari dua jenis senyawa adalah lipid dan protein, umumnya berjenis fosfolipid seperti senyawa selang fosfatidil etanolamina dan kolesterol,[1] yang membentuk struktur dengan dua lapisan[2] dengan permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat menjalani membran sel, namun di sela-sela molekul fosfolipid tersebut, terdapat transporter yang adalah jalur datang dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.
Nilai permeabilitas cairan pada membran ganda dari beragam komposisi lipid berkisar selang 2 sampai 1.000 × 10−5 cm2/dt. Angka tertinggi ditemukan pada membran plasma pada sel epitelial ginjal, beberapa sel glia dan beberapa sel yang dipengaruhi oleh protein membran dari jenis akuaporin. Akuaporin-2 memungkinkan kedatangannya transporter cairan yang peka terhadap vasopresin, sedang ekspresi akuaporin-4 ditemukan sangat tinggi pada beberapa sel glia dan ependimal.
Struktur membran
Komponen penyusun membran sel selang lain adalah fosfolipid, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.
Model mosaik fluida
Pada tahun 1972, Seymour Jonathan Singer dan Garth Nicholson memperhadapkan model mosaik fluida yang disusun sesuai hukum-hukum termodinamika untuk menjelaskan struktur membran sel.[3] Pada model ini, protein penyusun membran dijabarkan sebagai sekelompok molekul globular heterogenus yang tersusun dalam struktur amfipatik, adalah dengan gugus ionik dan polar menghadap ke fase akuatik, dan gugus non-polar menghadap ke dalam interior membran yang disebut matriks fosfolipid dan bersifat hidrofobik. Himpunan-himpunan molekul globular tersebut terbenam beberapa ke dalam matriks fosfolipid tersebut. Struktur membran teratur membentuk lapisan ganda fluida yang diskontinu, dan beberapa kecil dari matriks fosfolipid berinteraksi dengan molekul globular tersebut sehinggal struktur mosaik fluida adalah analogi lipoprotein atau protein integral di dalam larutan membran ganda fosfolipid.
Lapisan ganda fosfolipid
Umumnya, membran sel memiliki aspek kepala polar hidrofilik dengan daya akrab gliserofosforilester yang terdiri dari gliserol, fosfat, dan gugus tambahan seperti kolina, serina, dll; dengan dua rantai hidrofobik asam lemak yang membentuk lilitan ester. Pada rantai primer, didiami oleh asam lemak jenuh dan pada rantai sekunder didiami oleh asam lemak tak jenuh.[4] Aspek kepala dapat berinteraksi dengan cairan maupun larutan fase akuatik, sedangkan aspek rantai akan berhimpit membentuk matriks fosfolipid yang disebut fase internal. Selang fase internal dan fase akuatik terjadi tegangan potensial selang 220-280 mV yang disebut tegangan potensial dipol,[5][6] atau potensial membran.
Penamaan dan sifat aspek kepala fosfolipid bergantung pada jenis gugus tambahan yang dimilikinya, selang lain terdapat sebutan fosfokolina (pc), fosfoetanolamina (pe), fosfoserina (ps), dan fosfoinositol (pi); dan masing-masing nama senyawa fosfolipid terkait yang terbentuk pada membran sel adalah fosfatidil kolina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil serina, dan fosfatidil inositol. Membran juga dapat terbentuk dari senyawa lipid seperti sfingomielin, sardiolipin, atau lilitan dengan senyawa kolesterol, dan glikolipida.
Protein integral membran
Protein integral memiliki domain membentang di luar sel dan di sitoplasma. Protein intregral juga berfungsi untuk memasukkan zat-zat yang ukurannya lebih akbar.
Protein transmembran
Protein ini terintegrasi pada lapisan lipid dan menembus 2 lapisan lipid / transmembran. Bersifat amfipatik, mempunyai sekuen helix protein, hidrofobik, menembus lapisan lipida, dan untaian asam amino hidrofilik. Jumlah selang lain adalah glikoprotein, gugus gula pada sebelah luar sel. Di sintesis di RE, gula dimodifikasi di badan golgi
Kerangka membran
Kerangka membran atau disebut juga sitoskeleton mempunyai tiga jenis jenis adalah mikrotubulus, mikrofilamen,dan filamen intermediet.
Sistem transpor membran
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat menempuh membran sel selang lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran akbar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat datang ke dalam sel.
Jumlahnya molekul yang datang dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan sebagai dua prosedur, adalah dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu menjalani membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus. Lalu lintas membran akan menghasilkan perbedaan konsentrasi ion sebagai dampak dari dua babak yang berbeda adalah difusi dan transpor aktif, yang diketahui sebagai gradien ion.[7] Lebih lanjut, gradien ion tersebut menghasilkan sel memiliki tegangan listrik seluler. Dalam sifat istirahat, sitoplasma sel memiliki tegangan selang 30 sampai 100 mV lebih rendah daripada interstitium.[8]
Transpor pasif
Transpor pasif adalah suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi adalah contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi dampak kinetik termal yang mengembangkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan terus selama respirasi seluler yang mengonsumsi O2 datang. Osmosis adalah difusi pelarut melalui membran selektif yang arah perpindahannya diteguhkan oleh lain konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga sedang dianggap ke dalam transpor pasif sebab zat terlarut beralih menurut gradien konsentrasinya.
Contoh molekul yang beralih dengan transpor pasif ialah cairan dan glukosa. Transpor pasif cairan dilangsungkan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan pertolongan protein transpor.
Transpor aktif
Makna transport aktif, pertama kali dicetuskan oleh Rosenberg sebagai sebuah babak yang menyebabkan perpindahan suatu substansi dari sebuah area yang mempunyai potensial elektrokimiawi lebih rendah menuju ke tempat dengan potensial yang lebih tinggi.[9] Babak tersebut disebutkan, memerlukan asupan daya dan suatu mekanisme kopling agar asupan daya dapat digunakan demi melanjutkan babak perpindahan substansi.
Transpor aktif adalah kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan pertolongan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionofor. Ionofor adalah antibiotik yang menginduksi transpor ion menjalani membran sel maupun membran hasil pekerjaan.[10]
Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor memanfaatkan coupled carriers diketahui dua kata, adalah simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump adalah suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan daya cahaya dan misalnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.
Hormon tri-iodotironina yang diketahui sebagai aktivator enzim fosfatidil inositol-3 kinase dengan mekanisme dari dalam sitoplasma dengan pertolongan integrin alfavbeta3. Lintasan enzim fosfatidil inositol-3 kinase, lebih lanjut akan memicu transkripsi genetik dari Na+ ATP sintase, K+ ATP sintase, dan lain-lainnya, beserta penyisipan ATP sintase tersebut pada membran plasma, berikut regulasi dan modulasi acaranya.[11]
Interaksi fosfolipid
Pembentukan dwilapis lipid adalah babak yang menguras jumlah daya ketika gliserofosfolipid yang dinyatakan di atas kedatangan di dalam sekitar yang terkait basah.[12] Di dalam sistem basah, gugus polar lipid berjejer menuju polar, sekitar yang terkait basah, sedangkan ekor hidrofobik memperkecil hubungannya dengan cairan dan cenderung menggerombol bersama-sama, membentuk vesikel; bergantung pada konsentrasi lipid, interaksi biofisika ini dapat berujung pada pembentukan misel, liposom, atau dwilapis lipid. Penggerombolan lainnya juga diamati dan diperhatikan dan membentuk aspek dari polimorfisma perilaku amfifila (lipid). Polimorfisme lipid adalah cabang pengkajian di dalam biofisika dan adalah mata pelajaran penelitian akademik kala ini.[13][14] Bentuk dwilapis dan misel di dalam medium polar oleh babak yang diketahui sebagai efek hidrofobik.[15] Ketika memecah zat lipofilik atau amfifilik di dalam sekitar yang terkait polar, molekul polar (yaitu, cairan di dalam larutan air) sebagai lebih teratur di sekitar zat lipofilik yang pecah, sebab molekul polar tidak dapat membentuk lilitan hidrogen ke wilayah lipofilik daru amfifila. Jadi, di dalam sekitar yang terkait basah, molekul cairan membentuk kurungan "senyawa klatrat" tersusun di sekitar molekul lipofilik yang terpecah.[16]
Pada teori mozaik fluida membran adalah 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat beralih secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak memakai aturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat disebutkan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya lepas sama sekali bergerak dan dapat terikat bersama dalam beragam bentuk interaksi semipermanen komponen muchus membran sel semipermanen di lapisan membran
Secara alami di dunia fosfolipid akan membentuk struktur misel (struktur menyerupai bola) atau membran lipid 2 lapis. Sebab strukturnya yang dinamis maka komponen fosfolipid di membran dapat melanjutkan pergerakan dan perpindahan posisi. Pergerakan yang terjadi selang lain adalah pergerakan secara lateral (Pergerakan molekul lipid dengan tetangganya pada monolayer membran) dan pergerakan secara flip flop (Tipe pergerakan trans bilayer).
Membran mitokondria
Sampai kala ini terdapat tiga teori mengenai membran mitokondria. Teori pertama menyebutkan bahwa mitokondria memiliki satu lapisan membran.[17] Teori kedua menyebutkan bahwa terdapat dua lapisan membran, adalah membran sisi dalam dan membran sisi luar.[18] Teori ketiga menyebutkan bahwa mitokondria memiliki tiga lapisan, adalah membran sisi dalam, membran sisi luar dan membran plasma.[19][20]
Rujukan
- ^ a b (Inggris)"Cell membrane". John W. Kimball. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler. (1999). "Basic Neurochemistry - Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Phospholipid Bilayers. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-19.
- ^ (Inggris)"The fluid mosaic model of the structure of cell membranes". Singer SJ, Nicolson GL. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)"Physical behavior of the hydrophobic core of membranes: properties of 1-stearoyl-2-linoleoyl-sn-glycerol". Department of Biophysics, Boston University School of Medicine; Di L, Small DM. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)"Dipole potential of lipid membranes". Hormel Institute, University of Minnesota; BROCKMAN H. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)"The dipole potential of phospholipid membranes and methods for its detection". Division of Physical and Theoretical Chemistry, School of Chemistry, University of Sydney; Clarke RJ. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler. (1999). "Basic Neurochemistry - Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Transport Processes. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-22.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler. (1999). "Basic Neurochemistry - Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Electrical Phenomena in Excitable Cells. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-22.
- ^ (Inggris)"Conservation and Transformation of Energy by Bacterial Membranes - A NOTE ON TERMINOLOGY" (pdf). National Jewish Hospital and Research Center and Department of Microbiology, University of Colorado Medical Center, ; F. M. Harold. p. 174. Retrieved 2010-07-18.
- ^ (Inggris)"Molecular structure and mechanisms of action of cyclic and linear ion transport antibiotics". Hauptman-Woodward Medical Research Institute; Duax WL, Griffin JF, Langs DA, Smith GD, Grochulski P, Pletnev V, Ivanov V. Retrieved 2010-07-25.
- ^ (Inggris)"Molecular aspects of thyroid hormone actions". Laboratory of Molecular Biology, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health; Cheng SY, Leonard JL, Davis PJ. Retrieved 2010-07-22.
- ^ Stryer et al., pp. 333–34.
- ^ van Meer G, Voelker DR, Feigenson GW. (2008). "Membrane lipids: where they are and how they behave". Nature Reviews. Molecular Cell Biology 9 (2): 112–24. doi:10.1038/nrm2330. PMID 18216768.
- ^ Feigenson GW. (2006). "Phase behavior of lipid mixtures". Nature Chemical Biology 2 (11): 560–63. doi:10.1038/nchembio1106-560. PMID 17051225.
- ^ Wiggins PM. (1990). "Role of water in some biological processes". Microbiological Reviews 54 (4): 432–49. PMID 2087221.
- ^ Raschke TM, Levitt M. (2005). "Nonpolar solutes enhance water structure within hydration shells while reducing interactions between them". Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 102 (19): 6777–82. doi:10.1073/pnas.0500225102. PMID 15867152.
- ^ (Inggris)"Conservation and Transformation of Energy by Bacterial Membranes" (pdf). National Jewish Hospital and Research Center and Department of Microbiology, University of Colorado Medical Center; F. M. HAROLD. p. 177, Fig. 2. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, dan Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell (4 ed.). Garland Science. p. Figure 14-10. A summary of energy-generating metabolism in mitochondria. ISBN 0-8153-3218-1. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler (1999). "Basic Neurochemistry, Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Figure 42-2. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-20.
- ^ (Inggris)George J Siegel, Bernard W Agranoff, R Wayne Albers, Stephen K Fisher, dan Michael D Uhler (1999). "Basic Neurochemistry, Molecular, Cellular and Medical Aspects". Edward Hines Jr Veterans Affairs Hospital, Loyola University Chicago Stritch School of Medicine, University of Michigan, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institutes of Health, Mental Health Research Institute (6 ed.) (Lippincott-Raven). p. Figure 42-3. ISBN 0-397-51820-X. Retrieved 2010-07-20.
Sumber :
id.wikipedia.org, andrafarm.com, portal-biologi.pahlawan.web.id, wiki.edunitas.com, dll-nya.
