-
Membran Plasma Sel(Plasma Membran Sel)
Hendri Busman, M.Biomed
-
Pokok BahasanSel dan SekitarnyaPlasma MembranPergerakan Materi
melalui MembranPotensial Membran
-
1. Sel dan sekitarnya Sel ialah unit kehidupan struktural dan
fungsional yang terkecil dari suatu organismeSel dalam tubuh
dikelilingi oleh cairan interstitialSel tubuh menerima nutrisi dari
dan melepaskan sisa metabolisme ke lingkungan interna/millieu
interioir yaitu cairan interstitialInteraksi antara intrasel dan
ekstrasel melalui plasma membran
-
Sel dan sekitarnya Struktur sel Plasma membranCytoplasma:cytosol
& organelsNucleus
-
2. Plasma MembranSuatu organel aktif yang memisahkan bagian
dalam sel dengan lingkungan ekstraselular serta mengandung lipid,
karbohidrat dan protein fungsionalSifat plasma membran yaitu
permeabel selektif sehingga memungkinkan beberapa material dapat
keluar dan masuk sel secara bebas tetapi beberapa materi tidak
Fungsi:Menyediakan strukur dan kekuatan mekanikBarier permeabel
selektif untuk mengatur aliran material (zat nutrisi dan sisa
metabolisme) ke dalam dan ke luar selReseptorKomunikasiKontrol
volume selKontrol aktivitas selMembantu pergerakan sel
-
Plasma MembranStrukturLapisan ganda molekul phospholipid :Polar
(hydrophilic heads) menuju lingkungan cairan pada kedua
sisiNon-polar (hydrophobic fatty-acid tails)didalam membran
(merupakan barier terhadap ion dan campuran yang larut dalam
air)Membran proteinIntegral proteins: menempel / menembus membran
Peripheral proteins: menempel pada permukaan luar dan dalam dari
membranRantai karbohidrat
NaKPump
SitosolCairan interstitiel ATPADP
-
Plasma Membran Sifat MembranMembran lipid ganda merupakan barier
utama yang bersifat: Impermeabel terhadap: Bahan-bahan yang umumnya
larut dalam air seperti , glukosa, urea dan ionPermeabel terhadap
:Bahan-bahan yang larut dalam lemak seperti akohol, asam lemak dan
steroidGas yang terlarut seperti oksigen, karbon dioksida
-
Plasma MembranSifat Membran
Membentuk saluran struktural (kanal) yang dapat dilewati
material yang dapat larut dalam air dan ionBerfungsi sebagai
protein pembawa (carrier mediated protein) untuk mengangkut
material keluar dan masuk selSebagai binding sites untuk hormon
Recognition markers untuk identifikasi selMekanisme adesif untuk
melekatkan sel yang ada disebelahnya
NaKPump
SitosolADPKanal protein kanal ion transporter
-
Gerak molekul melintasi membranFaktor yang menghambat masuk
keluarnya molekul: ukuran dan polaritasPolaritas: tergantung pada
interaksi molekul dengan bagian membran yang hydrophobicMolekul
polar seperti amino acids, organic acids and inorganic salts tidak
dapat menembus membran kecuali melalui transportermolekul polar
kecil tidak bermuatan seperti urea, air dapat menembus plasma
membran karena pada membran terjadi gerak vibrasi random Molekul
non polar /hydrophobic, gas (hidrokarbon, CO2, O2) dapat larut pada
bagian lipid bilayer sehingga dapat menembus membran.
-
Plasma Membran PermeabilitasPermeabilitas membran menentukan
materi apa yang dapat masuk atau keluar sel Membran dikatakan:
Impermeabel; Tidak ada material yang dapat melewatinyaPermeabel;
Semua material dapat melewatinya Permeabel selektif; Material yang
dapat melewatinya terbatas
-
Komposisi Cairan Intrasel dan Ekstrasel
Compostition of extracellular and intracellular fluids
Extracellular concentration
mM
Intracellular concentration
mM
Na+
145
15
K+
4
105
Ca2+
1
1.5
Mg2+
1.5
12
Cl-
110
10
HCO3-
24
10
Pi
2
40
Amino acid
2
8
Glucose
5.6
1
ATP
0
4
Protein
0.2
4
Human physiology;Vander, Sherman, Luciano, McGraw-Hill,INC,New
York1994
-
3. Pergerakan Materi melalui Membran Klasifikasi:Berdasarkan
mekanisme transpor (ada atau tidaknya pembawa/carrier
protein)Berdasarkan energi yang dibutuhkan
-
Pergerakan Materi melalui Membran Berdasarkan Mekanisme Transpor
Mekanisme transpor materi menembus membran dapat dibagi menjadi 2
kategori:Membutuhkan pembawa/carrier protein: carrier-mediated
transportFacilitated diffusionActive transportTidak menggunakan
carrier protein: simple difusionMenembus lipid membran: zat yang
larut dalam lemakMelalui saluran (channel); materi-materi yang
larut dalam air terutama ion
-
Pergerakan Materi melalui Membran Berdasarkan energi yang
dibutuhkan Berdasarkan energi yang dibutuhkan:Pasif (tidak
membutuhkan energi metabolik); gerak net dari molekul molekul dan
ion menembus membran dari konsentrasi yang lebih tinggi menuju
kepada konsentrasi yang lebih rendah (menuruni gradien
konsentrasi)Difusi sederhana dan terfasilitasi (simple &
facilitated difussion)DialisisOsmosisAktif (membutuhkan energi
metabolik ATP & melibatkan protein karier spesifk); gerak net
dari molekul molekul dan ion menembus membran melawan gradien
konsentrasi Transpor aktif diperantarai carrier (carrier mediated
transport)Transpor massa berukuran besar
-
Pergerakan Materi melalui MembranBatasanPermeabilitas selektif
membatasi aliranmaterial keluar-masuk sel berdasarkan:UkuranMuatan
listrikBentuk molekulKelarutan material dalam lemak
-
Pergerakan Materi melalui MembranDifusiDifusi Tidak ada difusi
Konsentrasilebih tingiKonsentrasilebih rendahKonsentrasi
samaDifusi: Gerakan acak partikel dari tempat yang berkonsentrasi
tinggi ke tempat yang berkonsentrasi lebih rendah karena pengaruh
energi termalnya
Difusi merupakan mekanisme transpor pasif karena energi berasal
dari energi termal
-
Pergerakan Materi melalui Membran Laju DifusiFaktor yang
mempengaruhi laju difusi:Jarak partikel yang harus bergerakUkuran
molekul, makin kecil makin cepatTemperatur, makin panas makin
cepatGradien konsentrasi, makin besar makin cepatGaya listrik
-
Difusi pada Membran SelSimple DiffusionMateri berdifusi:menembus
membran sel; lipid-soluble compounds : alkohol, asam lemak, dan
steroidgas yang larut: oksgen dan karbon dioksidamelalui
transmembrane proteins (kanal):materi yang larut dalam airionTidak
membutuhkan energiFacilitated DifusionMateri berdifusi melalui
carrier proteinTidak membutuhkan energi
-
Pergerakan Materi melalui Membran OsmosisOsmosis adalah difusi
sederhana air melewati membran selSupaya terjadi osmosis,
maka;Membran harus permeabel terhadap air, tetapi tidak permeabel
terhadap solutMolekul air berdifusi melewati membran menuju larutan
yang mempunyai solut lebih banyakVolume = xVolume = xVolume = 4/3
xVolume = xH2O 18-g/L glucosa36-g/L glucosa27-g/L glucosa27-g/L
glucosa
-
OsmolalitasOsmolalitas adalah kadar partikel zat terlarut dalam
cairanCairan tubuh mempunyai osmolalitas sebesar 300 mOsmDua jenis
larutan yang mempunyai konsentrasi zat yang terlarut sama bersifat
isoosmotik satu sama lainLarutan hiperosmotik memiliki konsentrasi
partikel zat yang terlarut dan tekanan osmotik lebih besar
(sebaliknya untuk hipoosmotik)
-
TonisitasDigunakan untuk menjelaskan pengaruh larutan terhadap
bentuk atau tonus dari sel2 cairan mungkin mempunyai osmolaritas
yang sama tetapi mempunyai tonisitas yang berbedaLarutan isotonik
terhadap cairan sitoplasma sel: larutan mempunyai konsentrasi yang
sama dengan konsentrasi partikel yang tidak dapat berdifusi (non
permeable solut) sehingga tidak mengakibatkan aliran osmotik dari
air keluar atau masuk sel
-
Sel dan larutan hipotonik/hipertonikLarutan hipotonik: mempunyai
non permeable solut yang lebih sedikit. Jika sel diletakkan pada
larutan hipotonik, maka terjadi osmosis ke dalam sel dan akhirnya
sel akan pecah (mis;hemolisis dari sel darah merah)Larutan
hipertonik: mempunyai non permeable solut yang lebih banyak.Jika
sel diletakkan pada larutan hipertonik, maka sel akan kehilangan
air (mis. krenasi sel darah merah)
-
Pergerakan Materi melalui Membran Carrier Mediated
TransportKlasifikasi:Facilitated diffusion Active
transportKarakteristik:Spesifik; satu carrier protein satu
substratLimit saturasi; tergantung pada carrier protein
-
Carrier Mediated TransportFacilitated diffusionMerupakan proses
pasif dan memerlukan carrier proteinCara kerja:Carrier proteins
mentranspor molekul yang tidak dapat dimuat melalui kanal protein
(glucose, amino acids):Molekul terikat pada receptor site pada
protein pembawa (carrier protein)protein berubah bentuk, molekul
lewat, protein kembali ke bentuk semula Tiap receptor site specifik
terhadap molekul tertentu
-
Carrier Mediated TransportActive TransportGerak molekul dan ion
melawan gradien konsentrasi, yaitu dari konsentrasi yang lebih
rendah ke yang lebih tinggiMemerlukan energi, mis;
ATPKlasifikasi:Primary active transport; jika hidrolisa dari ATP
digunakan supaya carrier protein dapat berfungsiSecondary active
transport
-
Langkah-langkah active transport :Molekul terikat pada receptor
site pada protein pembawa (carrier protein)Pengikatan ini
menstimulasi pemecahan ATP yang menyebabkan fosforilasi
proteinCarrier berubah bentukGerak carrier protein melepas
molekul/ion yang terikat pada sisi membran yang berlawanan
-
Primary active transportSodium-Potassium Exchange
Pump3Na+ATP3Na+2K+2K+Keduanya (Na+ dan K +) melawan gradien
konsentrasi
Energi didapat dari hidrolisa ATP
-
Secondary Active TransportEnergi yang dibutuhkan oleh
molekul/ion untuk melawan gradien konsentrasi didapat dari tranpor
Na menuruni gradien konsentrasiHidrolisa ATP dibutuhkan secara
tidak langsung, yaitu untuk memelihara Na intra sel tetap rendah
Cotransport/symport; jika molekul/ion bergerak pada arah yang sama
dengan NaCountertransport; jika molekul/ion bergerak pada arah yang
berlawanan dengan Na
-
Transpor melalui Membran Epitel Membran epitel menutupi seluruh
permukaan tubuh dan melapisi seluruh organ beronggaTranspor hasil
pencernaan menembus epitel usus menuju darah disebut
absorbsiTranspor molekul filtrat urin dari tubulus ginjal kembali
ke pembuluh darah disebut reabsorbsiTranspor transeluler: mekanisme
transpor molekul melalui sitoplasma sel epitelTranspor paraseluler:
difusi atau osmosis melalui celah diantara sel epitel
-
Bulk Transportendocytosis (endo = kedalam) exocytosis (exo =
keluar)
-
4. Potensial MembranPotensial membran ialah beda muatan antara
permukaan dalam dan permukaan luar dari membran plasma
Faktor-faktor yang mendukung terbentuknya potensial membran :Sifat
membran yang pemeabel selektifKomposisi cairan intra dan ekstrasel
berbeda Adanya Na+/K+ pump
-
Potensial Membran
Protein sel dan phosphat group dari ATP bermuatan negatif &
tidak dapat menembus membran plasma
Dalam keadaan isitirahat, plasma membran lebih permeabel
terhadap K+ dari pada kation yang lain & karena gaya elektrik,
maka K+ terakumulasi di dalam selanion +++++gradien konsentrasigaya
elektrik-----
-
Permeabilitas Membran
Fase istirahat Fase depolarisasiFase repolarisasiAfter
hyperpolarisasiNa+Rendah Tinggi Rendah Rendah K + Sedang Sedang
Tinggi Sedang
-
Komposisi Cairan Intrasel & Ekstrasel
IntraselEkstraselpermeabilitasK+150 mEq/L5 mEq/LsedangNa+12
mM145 mMrendahCa+0,0001 mM2,5 mM
Cl-9 mM125 mM
-
Kanal pada membran plasmaKanal pasif (leak channels):Selalu
terbukaSpesifik untuk satu jenis ionTerdapat kanal pasif untuk Na+
, K + dan Cl -Pada sinaps terdapat kanal pasif untuk Ca2+
Kanal Aktif (gated channels):Permeabilitasnya berubah sesuai
kondisi (Terbuka dan tertutupnya tergantung stimulus)Spesifik untuk
satu jenis ionDalam keadaan istirahat, sebagian besar gated channel
tertutup
-
Equilibrium potentialEquilibrium potensial ialah potensial
membran jika membran hanya permeabel terhadap satu macam ion (mis.
K+)Dalam kondisi eqilibrium laju K+ yang masuk sel (karena gaya
elektrik) sama dengan laju K+ yang keluar sel (karena difusi)Ek -90
mVanion K+K+K+difusi gaya elektrik-----K+K+K+-90 mV
-
Equilibrium potentialNernst quationEK logEK = equilibrium
potential untuk K+zK = valensi ion
[K+]in konsentrasi K+ intrasel
[K+]out konsentrasi K+ ekstrasel
-
Resting Membrane PotensialPotensial membran istirahat pada
kebanyakan sel tubuhadalah sekitar 65 mV sampai 85 mV . Pada sel
saraf sekitar 70mV
-
Dalam keadaan istirahat membran lebih permeabel terhadap K+ dari
pada Na + Resting membran potential mendekati EK karena masih
terdapat Na + yang masukKarena resting membran potential lebih
positif dari EK maka masih terdapat K + yang berdifusi keluar sel.
Kebocoran ini dikonfrontasikan oleh aktifitas Na + /K + pump yang
secara kontinyu memompa K + keluar dan Na + masuk sel
-
TERIMA KASIH
**
