LIPOPOLISAKARIDA

LipopolisakaridaEndotoksin ialah lipopolysaccaride (LPS) yang terdapat di membran luar bakteri negatif Gram. Komposisi endotoksin terdiri atas rantai polisakarida (rantai O), yang di berbagai spesies bervariasi dan tidak toksik melapisi luar membran. Pemberian injeksi endotoksin murni atau lipid pada hewan coba dapat menimbulkan gejala syok sepsis. Beberapa mediator pejamu secara tidak langsung menyebabkan sepsis, endotoksin bakteri gram negatif mengikat larutan LPS-binding protein atau membran luar sel mononukleus.Pengaruh interaksi antara monosit, makrofag dan netrofil melepas mediator inflamasi seperti interleukin (IL), interferron (IF), platelet activating factor (PAF) , dan tumor necrosis factor. Toleransi terhadap endotoksin terjadi setelah pemberian berulang dosis kecil pada binatang dan ditandai oleh penurunan efek terhadap endotoksin dosis tinggi. Mekanisme dasar toleransi endotoksin kurang dimengerti tetapi toleransi endotoksin terjadi melalui dua fase. Toleransi fase awal terjadi dalam beberapa jam setelah terpapar endotoksin dan mekanismenya belum jelas. Toleransi fase lambat terjadi beberapa minggu setelah paparan awal terhadap endotoksin dan dihubungkan dengan produksi antigen-antibodi endotoksin.

Hubungan LPS dengan produksi sitokinLipopolisakarida (LPS) merupakan faktor patogenik utama pada sepsis gramnegatif, yang ditandai dengan syok, koagulopati, dan disfungsi multiorgan. Respons terhadap paparan LPS sistemik, sitokin proinflamasi seperti tumor necrosis factor (TNF)- , interleukin (IL)-1 , dan interferon- diproduksi oleh host. Produksi sitokin proinflamasi dan induksi mediator yang lebih distal seperti nitric oxide, platelet activation factor (PAF), dan prostaglandin menyebabkan hipotensi, perfusi organ anadekuat, dan kematian sel yang berhubungan dengan MODS. Status proinflamasi ini didefinisikan sebagai systemic inflammatory responsse syndrome (SIRS). Induksi sistem imunitas innate secara besar-besaran ini dapat dan seringkali menimbulkan efek katastrofik pada pasien dengan sindroma sepsis.

MakrofageMekanisme pertahanan host terdiri dari imunitas alami dan imunitas adaptif. Imunitas alami merupakan pertahanan yang paling pertama. Komponen imunitas alami atau innate imunnity terdiri dari barier epitel, fagosit, sel NK, sistem komplemen, dll. Selain imunitas alami, juga terdapat sistem imunitas adaptif. Sistem imunitas adaptif ini terdapat dua tipe, yaitu cell mediated immunity dan humoral mediated immunity. Sistem imunitas alami yang berperan melawan mikroba yang masuk menembus epitel ialah sistem fagosit. Sistem fagosit yang bersirkulasi dalam darah terdapat dua tipe, yaitu neutrofil dan monosit. Kedua sel tersebut bekerja pada tempat yang terinfeksi, dimana mereka mengenal dan mencerna mikroba. Neutrofil (juga disebut Leukosit polymorfonuklear) yang berjumlah 4000 – 10.000 per mm3 ialah jenis leukosit yang terbanyak di dalam darah. Dalam respon terhadap infeksi, produksi neutrofil dari sumsum tulang meningkat cepat sampai melewati angka 20.000 per mm3. Produksi dari neutofil dirangsang oleh sitokin, yaitu mediator yang diproduksi oleh berbagai macam tipe sel sebagai respon terhadap infeksi. Neutrofil ialah tipe sel pertama yang merespon infeksi, baik infeksi bakteri maupun fungi. Sel neutrofil mencerna mikroba dalam sirkulasi, dan sel neutrofil dengan cepat masuk ke dalam jaringan ekstravaskuler pada sisi infeksi, dimana sel ini juga mencerna mikroba dan mati setelah beberapa jam. Tipe sel kedua dalam sistem fagosit ialah sel monosit. Sel tersebut berjumlah 500 – 1000 per mm3 darah, lebih sedikit dibandingkan jumlah sel neutrofil. Sel monosit mencerna mikroba dalam darah dan jaringan. Tidak seperti neutrofil, monosit dapat masuk ke dalam jaringan ekstravaskuler dan bertahan di sana dalam waktu yang relatif lebih lama. Sel monosit akan berdiferensiasi menjadi sel makrofag di dalam jaringan. Sel monosit darah dan sel makrofag ialah dua sel yang sejenis, dimana kedua sel tersebut dinamakan sistem fagosit mononuklear. Neutrofil dan monosit bermigrasi ke tempat ekstravaskuler dari infeksi dengan mengikat molekul adhesi endotel dan memproduksi kemokin untuk menghadapi mikroba. Jika mikroba infektif menembus epitel dan masuk jaringan subepitel, makrofag mengenal mikroba dan meresponnya dengan memproduksi protein terlarut yaitu sitokin. Kedua sitokin itu ialah tumor necrosis faktor (TNF) dan interleukin-1 ( IL-1 ), beraksi pada endotel pembuluh darah kecil pada tempat infeksi. Sitokin itu merangsang sel endotel untuk mengekspresikan dua molekul adhesi , yaitu E-selectin dan P-selectin. Neutrofil dan monosit yang bersirkulasi mengekspresikan karbohidrat permukaan yang terikat lemah pada selectin. Neutrofil menempel pada endotel, aliran darah

mengganggu ikatan ini, dan pada akhirnya leukosit menggelinding pada permukaan endotel. Leukosit mengekspresikan molekul adhesi lainnya, yaitu integrin. Integrin ini mengintegrasikan sinyal ekstrinsik ke dalam perubahan sitoskeletal. Selain selectin dan integrin, macrophage-derived TNF and IL-1 juga memproduksi kemokin. Kemokin terikat pada permukaan luminal sel endotel dan dengan pada akhirnya akan meningkatkan afinitas integrin leukosit terhadap ligan endotel. Bersamaan dengan itu, TNF dan IL-1 beraksi pada endotel untuk merangsang ekspresi dari ligan integrin. Ikatan integrin dengan ligannya menghambat penggelindingan leukosit pada endotel. Sitoskeleton leukosit ditata kembali dan sel menyebar pada permukaan endotel. Rangkaian selectin mediated rolling, integrin mediated firm adhesion, dan chemokine mediated motility mengakibatkan migrasi leukosit ke ekstravaskuler pada tempat infeksi dalam beberapa menit setelah infeksi. Akumulasi leukosit pada sisi infeksi, dengan vasodilatasi dan peningkatan permeabilitas vaskuler dinamakan inflamasi.

FagositosisFagositosis merupakan proses penelanan yang dilanjutkan dengan pencernaan seluler terhadap bahan-bahan asing yang masuk ke dalam tubuh dengan maksud mengganggu sistem homeostasis tubuh.

Proses fagositosis secara garis besar dapat dibedakan dalam 3 tahap :1. Pengenalan dan pengikatan bahan asing.2. Penelanan ( ingestion )3. Pencernaan.

Fagositosis sebagian besar diperankan oleh makrofag sebab kemampuan fagositosisnya jauh lebih kuat dibandingkan dengan sel fagosit yang yang lain. Segera setelah menelan bahan asing tersebut, membran makrofag akan menutup. Kemudian partikel tersebut digerakkan ke dalam sitoplasma seldan terbentuk vakuol fagosit. Lisosom adalah kantung-kantung dengan enzim, bersatu dengan fagosom membentuk fagolisosom. Pada keadaan ini dimulailah proses pencernaan intraseluler dan pembentukan zat bakterisidal jika lisosom gagal menerima bahan-bahan asing yang masuk ke dalam tubuh. Makrofag jaringan mempunyai kemampuan serupa makrofag mobile yang mampu mengembara ke seluruh jaringan, yaitu memfagosit bahan-bahan asing infeksius. Jika makrofag jaringan terpapar rangsangan antigen yang sesuai, ia akan melepaskan diri dari jaringan sebagai makrofag mobile dan bereaksi terhadap antigen dengan memproduksi sitokin proinflamasi untuk reaksi inflamasi.

Peran makrofage dalam sepsisSebagai respon terhadap mikroba, makrofag dan sel lainnya mensekresi protein yaitu sitokin yang memperantarai banyak reaksi seluler dalam imunitas alami. Sitokin ialah protein terlarut yang memperantarai imunitas dan reaksi inflamasi. Dalam imunitas alami, sumber utama dari sitokin ialah makrofag yang teraktivasi oleh adanya mikroba. Semua sitokin diproduksi dalam jumlah kecil sebagai respon terhadap stimulus eksternal, seperti mikroba. Sitokin mengikat reseptor pada sel target dengan afinitas tinggi. Sebagian besar sitokin beraksi pada sel yang memproduksinya ( autocrine actions ) atau pada sel yang berdekatan ( paracrine actions ). Dalam reaksi imun alami melawan infeksi, makrofag dapat diaktivasi dalam jumlah besar oleh sitokin yang diproduksi. Sitokin dari imunitas alami melayani berbagai macam fungsi dalam pertahanan tubuh. Sitokin terlibat dalam perekrutan neutrofil darah dan monosit pada tempat infeksi. Pada konsentrasi tinggi, TNF meningkatkan trombosis darah dan menurunkan tekanan darah. Selain itu, TNF juga menurunkan kontraktilitas miokardium dan mengakibatkan vasodilatasi. Penyebaran infeksi bakteri gram negatif yang berat potensial memberikan sindrom klinik yang dinamakan syok septik. Karakteristik dari syok septik ini ialah penurunan tekanan darah (syok), disseminated intravascular coagulation ( DIC ), dan gangguan metabolik.

Hubungan produksi Makrofag dengan LPS

TNF alfa dan IL-1 diproduksi dalam jumlah besar oleh leukosit mononuklear sebagai respon terhadap lipopolisakarida. TNF alfa dan IL-1 menyebabkan peningkatan sintesis dan merangsang produksi IL-6, IL-8, dan IL-10. TNF alfa dan IL-1 memproduksi demam, mengaktifkan penjendalan darah dan memperantarai inflamasi melalui produksi IL-8 dan dengan merangsang ekspresi dari molekul adhesi. IL-6merangsang produksi protein fase akut dari hepar dan beraksi menghambat produksi TNF alfa dan IL-1. Ada beberapa tipe reseptor yang berbeda yang dapat ditemukan pada molekul mikroba. Toll-like

receptors ( TLRs ) ialah komponen mikroba yang berbeda secara spesifik. Dalam hal ini TLRs 4 cukup esensial bagi makrofag sebagai respon terhadap lipopolisakarida / endotoksin. Pembangkitan sinyal oleh TLRs4 mengaktifkan faktor transkripsi yang dinamakan nuclear factor kappa B ( NFkB ), dimana faktor ini merangsang produksi dari sitokin, enzim, dan protein lain yang terlibat sebagai antimikroba.

BakteriBakteri berasal dari kata latin Bacterium (jamak, Bacteria) adalah kelompok makhluk hidup dari organisme hidup. Mereka sangat kecil (mikroskopis) dan kebanyakan uniseluler (bersel tunggal) dengan struktur sel yang relatif sederhana tanpa nukleus atau inti sel, cytoskeleton dan organela lain seperti mitokondria dan kloroplas. Struktur sel mereka dijelaskan lebih lanjut dalam artikel mengenai Prokaryota, karena bakteri merupakan Prokaryota. Untuk membedakan mereka dengan organisme yang memiliki sel lebih kompleks, yang sering disebut Eukaryota. Istilah “bakteri” telah diterapkan untuk semua Prokaryota atau untuk kelompok besar mereka, tergantung pada gugusan mengenai hubungan mereka.

Bakteri merupakan organisme bersel tunggal yang berkembangbiak dengan pembelahan biner menjadi dua sel. Bakteri dibagi menjadi kelas-kelas berdasarkan bentuknya, yaitu :

a) Kokus : Berbentuk bulatb) Basil : Berbentuk batang lurusc) Kokobasil : Berbentu bulat dan batang lurusd) Vibrio : Berbentu batang lempeng, komae) Spiroceta : Berbentuk spiral (Jawetz, et al., 2005).

Bakteri mampu membentuk spora yang dapat hidup bertahan hidup sampai berpuluh-puluh tahun. Bakteri memiliki potensi untuk bervariasi dalam komposisi genetik. Banyak bakteri mengandung plasmid DNA, yang memungkinkan transfer materi genetik baik dalam dan antara spesies. Kemampuan adaptasi genetik ini dapat meningkatkan mekanisme patogenik dan kekebalan mereka terhadap obat antimikrobia.

Bakteri mempunyai lapisan luar yang rigid, yakni dinding sel, sebagai pelindung sel bakteri. Bakteri mempunyai tekanan osmotik internal yang tinggi. Tekanan tersebut tiga hingga lima kali lebih besar pada bakteri gram positif dibanding bakteri gram negatif. Pada lingkungan yang hipertonik (Sukrosa 20 %), dinding sel yang rusak menimbulkan bentuk sel yang mengerut. Sedangkan pada kondisi lingkungan yang hipotonis, sel akan mengalami pembengkakkan. Bentuk-bentuk ini dibatasi oleh membran sitoplasma yang frogil. Jika protoplasma pada lingkungan tekanan osmotik tertentu, mereka akan mengambil cairan dengan cepat, mengembang dan pecah.

Dinding Sel BakteriDinding sel bakteri memiliki kerangka penunjang yang terjadi dari polimer-polimer ß–D–glukosa, selulosa, dan kitin. Kerangka penunjang dari dinding sel bakteri juga terdiri atas satuan-satuan polimer seragam, yaitu suatu peptidoglikan murein. Bakteri gram positif mempunyai susunan dinding yang kompak dengan lapisan peptidoglikan yang terdiri dari 30 lapisan, sedangkan bakteri gram negatif memiliki lapisan peptidoglikan yang tipis (1-2 lapisan). Fungsi lain dari dinding sel selain menjaga tekanan osmotik adalah:

a. Dinding sel memegang peranan penting dalam proses pembelahan sel.b. Dinding sel melaksanakan sendiri biosintesis untuk membentuk dinding sel.c. Beberapa lapisan tertentu pada dinding sel merupakan determinan dari antigen permukaan kuman.d. Pada kuman gram negatif salah satu lapisan dinding sel mempunyai aktivitas endotoksin yang tidak spesifik, yaitu Lipopolisakarida

Sumber: http://id.shvoong.com/how-to/health/2243920-bakteri-dinding-sel-bakteri/#ixzz27LQv4Mfn

STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN SELOlehMuhammad Faisal

BAB IPENDAHULUAN

Membran sel merupakan membran yang paling luar baik pada sel prokariot maupun pada sel eukariot. Fungsi membran adalah memelihara isi sel dari pencampuran bebas dengan molekul di luar sel sebagai penghubung sel dengan lingkungan luarnya, karena membran sel merupakan salah satu penyusun sel yang memisahkan bagian dalam sel dengan lingkungan luar sel. Selain fungsi tersebut, membran sel juga sangat berperan dalam trasportasi seluler suatu ion atau molekul. Membran sel tersusun oleh beberapa molekul, diantaranya adalah lipid, protein, dan karbohidrat. Masing-masing dari molekul tersebut mempunyai fungsi, peranan, serta komponen molekul yang berbeda masing-masing. Terkait dengan struktur dari membran plasma, mengalami perkembangan dari tahun 1917 hingga tahun 1972, perkembangan terakhir yang sampai sekarang masih menjadi acuan yaitu tentang fluid mozaic model yang menerangkan bahwa membran sel tersusun atas dua lapis fosfolipid (fosfolipid bilayer), dimana ujung permukaan suatu lipid yang bersifat hidrofobik bersembunyi pada bagian interior lipid dua lapis dan ujung permukaan hidrofilik menghadap ke permukaan dua sisi membran plasma (baik yang menghadap ke interior sel maupun ke lingkungan luar sel). Transportasi pada membran meliputi transpor aktif dan transpor pasif. Contoh dari transpor aktif adalah pompa Na+ dan K+ yang melibatkan ATP dalam prosesnya, sedangkan transpor pasif dapat berupa difusi, osmosis, endositosis, dan eksositosis. Masing-masing dari bentuk transportasi tersebut akan dibahas secara detail dalam makalah ini. 

BAB IIPEMBAHASAN

A.Pengertian Membran SelMembran sel atau lebih dikenal dengan mermbran plasma merupakan bagian sel yang memisahkan lingkungan internal (bagian dalam) dengan lingkungan eksternal (bagian luar) suatu sel, atau dengan kata lain merupakan barier antara sel dengan lingkungannya. Dengan dibatasi membran tersebut, sel mengorganisir lingkungan internalnya untuk tujuan aktivitas kehidupan sel. Membran sel bersifat selektif permiabel, yang berarti hanya molekul tertentu yang dapat melalui membran plasma ini. Beberapa substansi lebih sukar melintasinya daripada substansi lain, dan ada pula molekul-molekul tertentu yang sama sekali tidak dapat lolos.Sekarang ini kita ketahui bahwa semua membran biologik, baik membran plasma ataupun membran organel sel mempunyai struktur dan fungsi yang hampir sama. Membran tersebut tersusun atas lipid dan protein, yang perbandingan molekulnya tergantung pada jenis membran, lokasi, dan fungsinya di dalam sel.Membran plasma sangat tipis, yaitu dengan ukuran 7,5-10 nanometer (nm) sehingga tidak dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya, namun dapat dilihat dengan mikroskop elektron. 

B.Perkembangan Model Sistem MembranIrving Langmuir pada tahun 1917 telah membuat suatu alat yang pada nantinya menjadi dasar bagi penelitian-penelitian selanjutnya untuk mengupas bagaimana sebenarnya struktur membran sel. Alat ini sampai sekarang dikenal dengan nama Langmuir Trough (bak Langmuir). Langmuir Trough terdiri dari 3 bagian utama yaitu moveble barrier, Wilhelmy plate, dan bak subphase. 

Prinsip kerja Langmuir Trough (bak Langmuir).Bak Langmuir yang digunakan terdapat subphase yang sering diisi dengan air yang memiliki tingkat kemurnian tinggi atau larutan buffer. Bak terbuat dari teflon yang merupakan bahan berguna karena ini tidak memberi pelarut atau ion pada subphase dan ini bersifat hidrofobik jika bersih. Lipid dapat terlarut dalam pelarut organik. Larutan lipid diteteskan pada permukaan air dengan mikroliter syringe. Kloroform akan menguap dengan cepat dan meninggalkan penyebaran, monomolekuler dan terorientasi pada film di permukaan. Gugus kepala yang hidrofilik terorientasi terhadap subphase dan ikatan asam lemak yang hidrofobik mengahadap udara, ini adalah sistem 2 dimensi yang mana dapat

dicirikan dengan suhu, jumlah partikel dan keduanya analog dengan sifat 3 dimensi : daerah dan gangan permukaan. Daerah film permukaan dapat dikompres dengan sebuah pembatas yang dapat dipindah-pindahkan yang terbuat dari teflon. Pergerakannya dijalankan oleh motor penggerak. Karena karakter hidrofobik, teflon penghalang ini tahan bocor terhadap semua jenis permukaan subtansi yang aktif. Dengan menggerakkan penghalang dengan kecepatan yang ditentukan, ini menjadi mungkin untuk memvariasi tegangan permukaan secara kontinue.Lipid, merupakan sebuah polimer atau atom maupun molekul yang tidak larut dalam air dapat membentuk lapisan ultra tipis dan terorganisir diantara permukaan udara dan air, yang disebut dengan film Langmuir. Film ini dapat diendapkan pada subtrat padat untuk membentuk tumpukan multilayer yang terorganisir teratur, yang disebut dengan film Langmuir-Blodgett. Film LB dipersiapkan dengan cara mencelupkan substrat yang padat ke atas dan ke bawah melewati monolayer pada kerapatan molekul yang konstan atau tegangan permukaan. Pada cara ini dapat dihasilkan struktur multilayer dengan tebal ratusan atau beberapa nanometer monolayer. Irving Langmuir dan Katherine Blodgett menemukan film LB pada awal abad 20. Endapan LB secara tradisional dilaksanakan pada fase padat. Tegangan permukaan yang kemudian tinggi cukup untuk memastikan kohesi pada monolayer dimana ini merupakan interaksi diantara molekul pada monolayer yang cukup tinggi sehingga monolayer tidak jatuh terpisah selama ditransfer pada subtrat padat. Ini juga memastikan pembentukan multilayer yang homogen. Nilai tegangan permukaan yang memberikan hasil terbaik tergantung pada sifat monolayer dan ini biasanya diperoleh dengan pengalaman. Bagaimanapun juga, molekul amphiphilic jarang dapat berhasil disimpan pada tegangan permukaan yang lebih rendah dari 10 mN/m, dan pada tegangan permukaan di atas 40 mN/m mengakibatkan keruntuhan dan kekauan film yang mana sering menimbulkn masalah. Ketika subtrat padat bersifat hidrofilik (kaca, SiO2, dll), lapisan pertama diendapkan dengan menaikkan subtrat padat dari subphase yang melewati monolayer, sebaliknya jika subtrat padat bersifat hidrofobik, lapisan pertama diendapkan dengan menurunkan subtrat padat ke subphase melewati monolayer. Terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi jenis film yang dihasilkan. Yaitu sifat penyebaran film, komposisi subphase dan suhu, tegangan permukaan selama pengendapan dan kecepatan pengendapan, jenis dan sifat subtrat padat dan waktu saat subtrat padat disimpan pada udara atau pada subphase diantara lingkaran endapan. Perbedaan jenis multilayer LB dapat dihasilkan atau diperoleh dengan pengendapan monolayer beturut-turut pada subtrat yang sama. Yang paling umum adalah jenis Y-multilayer, yang dihasilkan ketika monolayer diendapkan pada substrat padat di kedua arah atas dan ke bawah. Ketika monolayer hanya diendapkan di atas atau bawah struktur multilayer arah disebut juga Z-tipe atau X-type. Gabungan struktur kadang-kadang diamati untuk beberapa LB multilayers dan mereka sering disebut menjadi jenis XY multilayers. Sekitar tahun 1800an, penyelidikan terhadap pembatas sel yang sebenarnya berangsur-angsur menyatakan bahwa molekul yang terdapat pada membran, dan bagaimana molekul-molekul ini bekerja bersama-sama untuk membentuk pembungkus permukaan sel dan struktur internal sel.Penelitian pertama yang sangat berpengaruh dilakukan oleh Ernst Overton pada tahun 1890an, yang mana mengemukakan bahwa sel secara umum disangga oleh struktur kecil, yang terdiri dari molekul lipid nonpolar yang lebih banyak daripada molekul polar. Untuk pertama kalinya, penelitian ini menganggap bahwa permukaan sel kemungkinan diliputi oleh selapis lipid.Petunjuk pertama tentang susunan fisik dari molekul lipid pada lapisan permukaaan sel bermula pada tahun 1920 oleh E.Gorter dan F.Grendel. Pada penelitian yang dilakukan, mereka menggunakan sel darah merah binatang, dimana ini merupakan sel yang memiliki bentuk dan ukuran yang seragam dan relatif mudah pecah. Pemisahan yang dilakukan pada isi sel meninggalkan membran plasma dengan ruang yang kosong yang dinamakan “ghost” sel merah. Dengan pengukuran pada “ghost” di bawah mikroskop cahaya, E.Gorter dan F.Grendel dapat memperkirakan total area yang ditempati oleh membran sel darah merah tunggal. Mereka kemudian mengekstrak lipid dari membran dan menghitung banyaknya lipid tiap “ghost”sel darah merah. Hasil ini dibandingkan dengan luas area per sel, dinyatakan bahwa terdapat lipid yang cukup untuk membuat lapisan membran yang sebenarnya yakni tebalnya sekitar dua molekul pada sel. Berdasarkan hal ini, E.Gorter dan F.Grendel mengemukakan untuk pertama kalinya bahwa terdapat molekul lipid dwilapis pada membran sel.Protein pertama kali ditemukan sebagai komponen membran dimana merupakan hasil dari kerjasama penelitian yang dilakukan oleh dua orang Inggris yaitu James Danielli dan Hugh Davson pada tahun 1930 dan 1940. Mereka membuat pengukuran pada tegangan permukaan yang terjadi pada tetes-tetes minyak pada air dan membandingkan nilai yang diperoleh dengan tegangan permukaan pada sel hidup. Mereka beralasan bahwa jika sel sebenarnya diselubungi oleh selapis sel seperti penelitian pertama sebelumnya, maka tegangan permukaan yang terjadi pada tetes-tetes minyak dan sel seharusnya sama. Dari hasil yang mereka peroleh terdapat perbedaan dimana tegangan permukaan sel lebih rendah daripada tegangan permukaan pada tetes-tetes minyak. Danielli dan Davson

menemukan bahwa mereka dapat meniru struktur permukaan sel hidup dengan menambahkan protein pada tetes-tetes minyak. Protein membentuk sifat hidrofil pada permukaan tetesan dan menurunkan tegangan permukaan mereka pada tingkat yang sama dengan sel hidup.Dari hasil ini, Danielli dan Davson mengusulkan model untuk struktur membran yang dapat memberikan gambaran penelitian selanjutnya. Mereka mengemukakan persetujuannya dengan E.Gorter dan F.Grendel bahwa molekul lipid pada membran tersusun secara dwilapis, dengan ikatan asam lemak tak jenuh yang nonpolar. Diketahui bahwa tegangan permukaan pada sel hidup lebih rendah daripada tegangan pada tetes-tetes minyak, mereka menambahkan bahwa dwilapis lipid menyelubungi pada kedua permukaan membran dengan lapisan protein yang dapat menurunkan tegangan permukaan.

Perkembangan Konsep Modern Struktur Membran : Model Mosaik Cair.Model dari Danielli dan Davson menarik perhatian luas dan memberikan konsep yang penting untuk semua penelitian yang menyangkut struktur membran sampai tahun 1960an. Selama periode tahun ini, berbagai macam penelitian menemukan bahwa fosfolipid dan protein merupakan penyusun membran yang terpenting. Fakta penting dikemukakan oleh J.D. Robertson dari Universitas Duke, yang mana memperhatikan keseragaman pada membran sel di bawah mikroskop elektron. Berdasarkan penelitiannya, Robertson mengusulkan pada konsep membrannya bahwa semua membran tersusun atas struktur yang sama.Penelitian tahun 1960 dimulai untuk menyatakan ketidakselarasan dengan model Danielli dan Davson. Pada tahun 1966, S.J.Singer menemukan bahwa pada protein membran terindikasi terdapat lebih dari 30 persen ikatan asam amino yang tersusun dalam alfa heliks. Dengan demikian, perbandingan protein membran secara umum adalah bahwa (protein) bentuk gulungan lebih sedikit daripada penyebaran dalam lapisan yang hanya memiliki satu asam amino seperti model yang diusulkan oleh Danielli dan Davson. Singer mencatatkan bahwa total isi (bentuk) alfa heliks pada membran pada kenyataannya adalah jenis protein dengan bentuk bulatan yang lebih sedikit daripada bentuk datar. Bagaimanapun juga, protein dengan bentuk bulatan terlihat tidak cocok dengan model Danielli dan Davson karena penyebaran protein dalam bentuk ini pada dua sisi dari lapisan akan membangun struktur yang lebih tebal daripada ukuran sebenarnya yang diamati pada membran.Lebih jauh, masalah pada model Danielli dan Davson datang dari pengamatan yang dilakukan Singer bahwa protein membran yang tak terlipat, pada intinya lapisan dua dimensi pada kedua sisi membran pasti akan mengalami degradasi asam amino hidrofob yang mana menyusun protein membran dalam medium cair pada permukaan sel. Kondisi ini sangat berbeda, karena banyak sekali energi yang harus dikeluarkan untuk mempertahankan gugus hidrofob dalam lingkungan yang bersifat hidrofil. Energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan protein pada lapisan yang tersebar secara tipis akan menjadi tinggi, pada kenyataannya bahwa membran akan menjadi tidak stabil dan tak sama untuk meninggalkan bagian yang tak rusak selama beberapa saat. Pengamatan pada keaadan fosfolipid yang sebenarnya dalam air terpisah merupakan salah satu masalah. Pengamatan membuat persoalan ini menjadi jelas bahwa tidak perlu menerima (pernyataan) bahwa fosfolipid mesti dibungkus oleh protein untuk menurunkan tegangan permukaanyan ketika fosfolipid ini berada dalam air. Zat yang digunakan oleh Danielli dan Davson pada percobaan mereka sepenuhnya murni minyak yang memiliki karakteristik hidrofob. Zat jenis ini mengumpul dalam bentuk bulatan ketika berada dalam air. Ketika bentuk bulatan terdegradasi kemungkinan terkecil, daerah permukaan berda di sekitar molekul air, bulatan ini melawan perubahan bentuk yang lebih datar. Perlawanan terhadap perubahan bentuk terlihat pada tegangan permukaan yang relatif lebih tinggi dari tetes-tetes minyak di air. Tetes-tetes fosfolipid sebaliknya dapat mengisi susunan dwilapis yang mana keseluruhan permukaan yang terdegradasi bersifat hidrofil. Ini mengakibatkan mereka (fosfolipid) untuk melakukan berbagai bentuk dalam air dan menurunkan tegangan permukaan fosfolipid dengan tidak diperlukannya protein pembungkus permukaan. Dengan demikian, seperti yang biasa terjadi dalam penelitian, Danielli dan Davson memberikan kesimpulan yang direvisi bahwa protein sangat penting pada struktur membran.Teknik baru untuk mempersiapkan sel untuk (diamati) pada mikroskop elektron berkembang selama tahun 1960an, dimana memberikan petunjuk pada susunan molekul protein yang sebenarnya pada membran. Metode ini disebut teknik pengelupasan beku, diman sampel jaringan didinginkan dalam nitrogen cair. Sampel ini kemudian dikelupas dengan ujung pisau yang tajam. Karena membran sel bersifat hidrofob, di daerah nonpolar, mereka (membran sel) memproduksi “faults” yang membeku dengan lemah dimana dalam persiapannya bahwa pengelupasan pada daerah ini lebih baik daripada di sekitar daerah polar. Konsekuensinya, pengelupasan cenderung menyusuri membran, membelahnya untuk membentuk setengah dari dwilapis dan menampakkan bagian dalam dari membran yang bersifat hidrofobik.

Teknik pengelupasan beku melindungi protein membran dan membuat distribusinya dalam membran dapat dilihat secara langsung. Ini menunjukkan bahwa protein terikat pada bagian-bagian yang tersebar dalam permukaaan luar membran dan beberapa permukaan dalam. Protein lain terbenam dalam membran, beberapa diantaranya memamnjang dari salah satu permukaan dan lainnya memanjang dari seluruh permukaan dari dalam sampai luar permukaan membran.

1.Model membran menurut Gortel & Grendel : Lipid bilayer•Membran 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

2.Model membran menurut Davson & Danielli •Membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasi membran dan terdapat pula protein di permukaan luar dan dalam membran.•Molekul-molekul lipida amfifatik terorientasi de-ngan daerah hidrofobik ke arah fasa minyak, dan permukaan lain terorientasi ke arah lingkungan eksternal. Protein terhidrasi berperan sebagai suatau buffer pelapis antara kepala lipida yang hidrofilik dan fasa air.

3.Model membran menurut Robertson •Membran plasma merupakan struktur berlapis tiga yang terdiri atas dua lapisan terluar yang padat, terdiri atas protein dengan tebal masing-masing 2,0 nm dan lapisan tengah berupa lipida dengan tebal 3,5 nm. Jadi tebal membran keseluruhan adalah 7,5 nm. Ketiga lapisan membran tersebut disebut Unit Membran (gambar 5.5). Protein pada kedua permukaan bilayer lipida memiliki konformasi memanjang tetapi asimetris. Model membran Robertson tidak dapat menerangkan sifat-sifat permeabilitas dan transpor zat melintasi membran. 

4.Model membran menurut Singer & Nicolson model mosaik : ‘fluid mozaic’•membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran struktur dinamis interaksi yang sementara atau semipermanen.•Protein terdistribusi secara mosaik yang berbeda dengan lipid partikel tidak membentuk suatu lapisan yang kontinyu. Protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau berada di bagian tepi sel.•Menurut Singer dan Nicolson, tebal membran sel berkisar 8,5 nm. Membran plasma terdiri atas (i) lapisan lipida ganda, yang dikelilingi oleh protein globular. Protein globular ada yang tertanam pada matriks membran dan ada yang terikat pada permukaan polar lipida, (ii) Protein membran, berada dalam keadaan tersebar, bukan sebagai suatu lapisan yang bersinambungan, (iii) Protein yang terikat pada permukaan polar lipida disebut protein perifer atau protein ekstrinsik. Sedangkan protein yang tertanam pada matriks atau menembus lapisan lipida disebut protein integral atau protein intrinsik. (iv) Protein perifer dan integral yang berkaitan dengan molekul gula disebut glikoprotein, sedangkan molekul lipida yang berikatan dengan gula disebut glikolipida.

C.Molekul Penyusun Membran SelBerdasarkan fluid mozaic model yang masih berkembang sampai sekarang ini, bahwa membran plasma tersusun oleh fosfolipid yang terdiri atas dua lapis (lipid bilayer), dimana ujung permukaan suatu lipid yang bersifat hidrofobik (bagian ekor) bersembunyi pada bagian interior lipid dua lapis. Adapun ujung permukaan hidrofilik (bagian kepala) menghadap ke permukaan dua sisi membran plasma (baik yang menghadap ke interior sel, maupun ke lingkungan luar sel). Selain itu di dalam lipid bilayer tersebut, protein membran terbenam dalam fosfolipid dua lapis membentuk struktur protein integral yang kokoh dan stabil. Protein lain menempel di salah satu permukaan fosfolipid membentuk struktur protein periferal. Dari keterangan tersebut, dapat ditarik kesimpulan bahwa membran tersusun atas lipid dan protein, namun tidak menutup kemungkinan adanya molekul lain seperti karbohidrat yang berupa glikolipid yang berperan sebagai reseptor ataupun molekul penting lain. Berikut merupakan gambar struktur membran sel dengan keterangan makromolekulnya.Jumlah relative lipid dan ptotein bervariasi dari yang ekstrem, misalnya myelin yang memiliki kandungan lipid 80% dan protein 20% (dari beratnya) dibandingkan membrane dalam mitokondria yang mengandung

lebih dari 75% protein. Hampir sebagian besar membrane pada tumbuhan dan hewan berada di tengah-tengah antara kedua ekstrem tersebut, dengan kandungan lipid dari 30% sampai 50% dari total protein membrane. Sedangkan karbohidrat umumnya terdapat sebesar 1%-10% dari berat kering total komponen membrane.

Berikut akan dibahas komponen membran sel secara detail :1.LipidMolekul lipid menyusun membran sebagai dua lapis lipid yang kontinyu. Lemak pada membran sel memiliki tingkat variasi yang tinggi tergantung pada jenis spesies, sel hewan atau sel tumbuhan. Molekul lemak tersebut terdiri dari fosfogliserida, spingolipid, dan sterol sebagai kelompok mayor atau kelompok besar. Fosfogliserida dan spingolipid merupakan senyawa yang terdiri dari gugus fosfat dan secara umum dikenal dengan sebutan fosfolipid. Sedangkan lemak yang memiliki gugus karbohidrat dan tidak memiliki gugus fosfat dinamakan sebagai glikolipid. Berikut merupakan penjelasan beberapa makromolekul lipid dalam membran : a.FosfolipidMenyusun membran dengan susunan dua lapis (fosfolipid bilayer) yang mempunyai ujung kepala polar atau hidrofilik dan ujung ekor yang non polar atau hidrofobik. Berikut merupakan struktur dari fosfolipid :

Fungsi fosfolipid adalah untuk pembatas sel dengan lingkungannya. Fungsi ini dapat dilakukan karena membran bersifat hidrofobik (tidak suka akan air), sekaligus memperkenankan difusi molekul kecil seperti air, oksigen, dan karbondioksida. Pada membran plasma umumnya terdapat dua jenis fosfolipid yang utama, yaitu :i.FosfogliseridaFosfogliserida merupakan polimer dari asam lemak dan fosfat yang berikatan kovalen pada rangka karbon gliserol. Pada fosfogliserida, gugus fosfat mengikat alkohol pada gugus polarnya. Alkohol tersebut dapat berupa cholin, ethanolamine, inositol, serine atau treonin.Contoh beberapa fosfogliseridaii. SpingomielinMerupakan fosfolipid yang tidak diturunkan dari gliserol, kerangka karbonnya adalah sfingosin, suatu alkohol amino yang mengandung rantai hidrokarbon panjang dan tak jenuh. Dalam molekul sfingomielin, gugus amino pada kerangka karbon sfingosin berikatan dengan suatu asam lemak melalui pembentukan amida. 

Struktur Sfingomielinb.KolesterolMerupakan komponen membran pada sel hewan. Kolesterol merupakan turunan asam lemak berantai karbon siklik, sehingga sangat hidrofobik. 

Struktur KolesterolKolesterol ssangat berperan penting pada fluiditas membran. Pada tremperatur tinggi, kolesterol mejaga membran agar tidak terlalu fluid dan menjadikan membran kurang permeabel terhadap molekul kecil dengan ikatannya terhadap dengan interaksi antar ikatan asam lemaknya. Begitu pula sebaliknya, dengan interaksi antar ikatan asam lemak tersebut pada temperatur yang sangat rendah kolesterol mencegah membran dari kekakuan.c.GlikolipidMerupakan modifikasi dari lipid membran dengan adanya penambahan karbohidrat (monosakarida atau oligosakarida). Contoh dari glikolipid adalah Serebrosida (glukoserebrosida dan galaktoserebrosida) yang mempunyai rangka karbon sfingosin (bukan gliserol). 

Perbedaan susunan lipid pada membran juga penting dipahami karena masing-masing lipid mempunyai karakter fisik yang berbeda, sehingga dapat berguna untuk menjelaskan kemampuan sel berhadapan dengan lingkungannya. Seperti yang kita tahu, ada sel yang mampu hidup di tempat sangat dingin dan ada pula sel di tempat yang bersuhu tinggi namun tidak mengalami denaturasi. Organisme yang hidup di daerah dingin memiliki komposisi lipid yang ekor hidrofobiknya pendek, ikatan rangkapnya banyak (tak jenuh), dan muatan ujung kepala lipid meningkat. Sedangkan organisme yang hidup pada temperatur tinggi menyesuaikan diri dengan susunan lipid yang ekor hidrofobiknya panjang, ikatan rangkanya sedikit (jenuh), dan muatan ujung kepala lipid lebih kecil. Hewan-hewan poikiloterm, yang hidup pada temperatur yang berubah-ubah juga menyesuaikan diri dengan perubahan komposisi lipid membran secara tepat. 

2.ProteinJumlah dan tipe protein yang ada pada membran sangat bervariasi pada setiap membran dari sel tergantung pada fungsi spesifik yang diembannya. Secara umum protein membran digolongkan menjadi dua, yaitu protein integral dan protein membran. a.Protein IntegralProtein membran terpadu (integral membrane proteins) adalah protein yang menembus membran pada kedua permukaannya atau membentang diantara kedua permukaan membran. 

Protein ini meliputi beberapa jenis, yaitu :i.Protein TransmembranMerupakan protein yang menembus membran pada kedua sisi, baik yang satu kali menembus membran (singlepass protein) ataupun yang beberapa kali menembus membran (multipass protein). Setiap tembusan membran merupakan struktur α-heliks dengan bagian yang tertanam dalam lipid bilayer, sehingga masuk akal bila bagian struktur primer protein yang menembus membran tersusun oleh jenis asam amino yang hidrofobik. Bagian hidrofobik dari protein tersebut berinteraksi dengan bagian ekor dari fosfolipid, sementara bagian hidrofiliknya muncul pada kedua permukaan membran (sisi luar dan sisi dalam sitoplasmik). Bagian protein yang menyembul pada kedua sisi permukaan tentulah bersifat hidrofilik, sehingga mampu berinteraksi dengan lingkungan air. ii.Protein Integral yang Bagian Utamanya Terletak di Permukaan Membran Sisi Interior SelProtein ini berasosiasi dengan membran bilayer melalui perantaraan ikatan kovalen dengan rantai asam lemak atau rantai lipid khusus seperti gugus prenyl. Protein ini disintesis sebagai protein terlarut pada sitosol dan mengalami modifikasi berikatan dengan gugus lipid secara kovalen pasca translasi, yaitu di dalam retikulum endoplasma dan badan golgi. iii.Protein Integral yang Bagian Utamanya Terletak di Permukaan Membran Sisi Luar SelProtein ini berikatan dengan fosfatidil kolin inositol dengan perantaraan oligosakarida yang berikatan secara kovalen. b.Protein PeriferProtein ini merupakan protein yang terletak di daerah perifer dari kedua sisi membran (sisi sitoplasmik dan sisi luar) dan berinteraksi dengan protein membran lain secara non kovalen.

c.Protein AnchoredMerupakan protein yang terjangkar pada plasma membran oleh ikatan kovalen lipid atau glikolipid. 

Gambar di atas merupakan salah satu contoh dari prrotein anchored dengan glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors yang anchor atau jangkar dan proteinnya ada pada outer membrane. Sedangkan contoh dari protein anchored yang jangkarnya ada pada dalam atau inner membrane adalah asam myristic (a 14-carbon fatty acid) yang terikat pada gugus amino ikatan polypeptida , asam palmitic (16 carbons) dan gugus prenyl.

Fungsi dari protein integral dan perifer dalam membran plasma sangat bervariasi, diantaranya :a.Sebagai enzim yang melekat membranContoh enzim beta glukosidase untuk membebaskan auksin pada sel-sel saat perkecambahan dan protein integral pada membran mitokondria atau kloroplas yang berfungsi untuk enzim-enzim transpor elektron (peristiwa oksidasi dan reduksi molekul pembawa protin dan elektron sambil membentuk ATP secara bersamaan). b.Sebagai mediator transpor aktifContoh pada sel dinding usus halus pada saat menyerap sari makanan ke dalam pembuluh darah. c.Sebagai elemen struktural membran plasma d.Sebagai pompa proton pada membran dalam mitokondriae.Sebagai reseptor (penerima) hormon dan faktor pertumbuhan selContoh hormon estrogen menempel ke reseptor estrogen dan memberi pesan perintah sel tersebut untuk melaksanakan sintesis protein sesuai yang dikehendaki (misal sel penanda pertumbuhan sekunder hewan) untuk kedewasaan seksual.f.Sebagai identitas selIdentitas ini biasa dikenali karena protein yang menghadap keluar sel mengandung oligosakarida. Protein tersebut dinamakan glikoprotein. g.Sebagai cara membedakan antara sel diri (self) dan sel asing (non self)Contoh pada reaksi pencangkokan sel asing, sel diri mengenali sel asing karena adanya perbedaan glikoprotein.3.Karbohidrat

Semua sel eukariotik mempunyai karbohidrat pada permukaan sel, baik sebagai oligosakarida maupun polisakarida yang berikatan secara kovalen dengan lipid atau protein integral. Persenyawaan karbohidrat dengan lipid disebut glikolipid. Pada membran plasma, prosentase glikolipid berkisar antara 2-10% dari berat total membran. Glikolipid hanya didapatkan pada sisi eksoplasmik dari membran. Fungsi dari glikolipid antara lain adalah :a.Sebagai pelindung sel atauu glikocalyx (contoh pada permukaan apikal sel epidermis intestinum)b.Sebagai insulator sel (contoh pada sel saraf)c.Sebagai penanda sel atau cell recognition (contoh sebagai reseptor toksin kolera)d.Sebagai penambat sel terhadap matrik extraseluler atau sel lain. Selain glikolipid, membran biologi juga mempunyai glikoprotein, yaitu protein membran yang mempunyai residu karbohidrat. 

Fungsi dari glikoprotein antara lain :a.Komunikasi antara sel dengan sel, sel dengan virus. Contoh virus HIV menyerang sel darah putih (Sel T Penolong) karena mengenali glikoprotein yang dinamakan CD4b.Pengingat respon sistem kekebalanDistribusi karbohidrat pada membran lipid bersifat asimetrikdan nampaknya hanya terdapat pada permukaan membran sel bagian luar (sisi eksoplasmik)

D.Dinamika MembranBukti yang Mendukung Model Mozaic-Cair pada Struktur MembranModel mosaic-cair struktur membrane yang dikemukakan Pada tahun 1972 oleh Singer dan Nicolson, sering kali disamakan dengan gunung es (protein membrane) yang mengambang pada sebuah lautan yang terutama terdiri atas molekul-molekul fosfolipid. Bukti awal yang menyokong model tersebut adalah retribusi secara cepat dan acak molekul protein yang spesifik untuk setiap spesies di dalam membrane plasma sel hibrida antar spesies yang dibentuk lewat proses fusi yang diinduksi secara artificial pada dua sel induk yang berbeda. Lebih lanjut juga diperagakan bahwa fosfolipid juga menjalani retribusi cepat dalam bidang membrane, difusi dalam bidang membrane ini yang dinamakan difusi translasi, dimana dapat berlangsung lebih cepat untuk fosfolipid. Namun pada kenyataannnya, sebuah molekul pada fosfolipid di dalam bidang membrane dapat bergerak dengan kecepatan beberapa micrometer perdetik. Perubahan fase dan perubahan dan sifat cair (fluiditas membrane) sangat tergantung pada kommposisi lipid dalam membrane. Pada lapis-ganda lipid, rantai hidrofobik asam lemak dapat dibuat segaris atau disusun untuk menghasilkan suatu bangunan yang agak kaku. 

Dengan pengikatan suhu, rantai sampaing yang hidrofobik tersebut akan mengalami proses peralihan dari keadaan tersusun (fase Kristal) menjadi keadaan yang tidak tersusun yang membentuk susunan yang cair atau menyerupai cairan. Rantai asam lemak yang lebih panjang dan lebih jenuh akan berinteraksi satu sama lain secara lebih kuat lewat rantai hidrokarbonnya yang lebih panjang, atau dengan kata lain diperlukan suhu yang lebih tinggi untuk meningkatkan fluiditas lapis-ganda tersebut.fosfolipid pada membran sel umumnya mengandung paling sedikit satu asam lemak tak jenuh dengan sedikitnya 1 ikatan rangkap cis. 

Gambar. 1 Fosfolipid ketika terhidrasi sepenuhnya bisa eksis dalam gel, bentuk kristal atau di dalam cairan. Dalam pusat gel bilayers phosphatidylcholine, molekul dapat dikemas sedemikian rupa sehingga rantai asil miring terhadap dua lapis normal. Kenaikan temperatur mengubah pusat kristal kekristal cair sebagai fase transisi 

Kolesterol akan memodifikasi fluiditas membrane. Pada suhu dibawah suhu peralihan kolesterol akan mengganggu interaksinya dengan ekor hidrokarbon pada asam lemak sehingga meningkatkan fluiditas.Sedangkan kolesterol di atas kondisi suhu peralihan akan membatasi gangguan karena menjadi lebih kaku daripada ekor hidrokarbon asam lemak dan tidak dapat bergerak dalam membran dengan taraf yang sama sehingga membatasi fluiditas. Pada rasio kolesterol yang tinggi suhu peralihan ditiadakan sama sekali. Fluiditas membrane mempunyai pengaruh yang bermakna terhadap fungsi membrane. Dengan meningkatnya fluiditas membrane, permeabilitas terhadap air dan molekul hidrofilik yang kecil lainnya juga meningkat. Gerakan lateral protein integral juga akan meningkat jika fluiditas membrane meningkat. Bila tapak aktif pada protein integral pada fungsi tertentu terdapat secara eksklusif di region hidrofiliknya, maka pengubahan fluida lipid mungkin akan sedikit mempengaruhi

aktivitas protein. Meskipun demikian jika protein terlibat dalam fungsi pengangkatan dengan komponen pengangkutnya merentangkan membrane, efek fase lipid dapat mengubah laju pemindahannya secara bermakna. Dalam hal ini misalnya digunakan reseptor insulin. Dengan meningkatnya konsentrasi asam lemak tak jenuh di dalam membrane (melalui pertumbuhan sel yang dibiak di dalam media yang kaya akan molekul itu) maka fluiditas akan meningkat pula. Hal ini akan mengubah reseptor tersebut sehingga mengikat lebih banyak insulin. Keadaan fluiditas dan mobilitas translasional dalam suatu membrane dapat terbatas pada region membrane tertentu di baeah kondisi tertentu. Sebagai contoh reaksi antar-protein dapat berlangsung di dalam bidang membrane, sehingga protein integral membentuk protein yang kaku. Keadaan ini berbeda dengan situasi yang lebih lazim, yaitu lipid bertindak sebagai matriks. Region matrik protein yang kaku tersebut bisa terdapat pada terdapat berdampingan pada membrane yang sama pada matrik lipid yang sama. Sebagian interaksi protein-protein yang berlangsung dalam bidang membrane dapat diperantarai oleh protein perifer penghubung, seperti antibody yang menghasilkan ikatan silang atau lektin yang diketahui menempel atau menutup pada permukaan membrane. Jadi, protein perifer melalui pelekatannya yang spesifik dapat mempengaruhi mobilitas protein integral di dalam membrane. Perakitan membrane merupakan proses yang kompleks, hal ini terjadi karena ada banyak membrane sel yang masing-masing memiliki sifat yang spesifik. Pada proses perakitan membrane, asimetri protein dan lipid sangat dipertahankan selama proses penyatuan (fusi) vesikel pengangkut dengan membrane plasma. Vesikel yang terbentuk dari membrane reticulum endsoplasma dan apparatus golgi, bisa berlangsung secara alami atau melalui homogenisasi, memperlihatkan asimetri transversal pada lipid maupun protein. Setelah penyatuan, bagian dalam vesikel menjadi bagian luar membrane plasma dan sisi sitoplasmik vesikel tetap menjadi sisi sitoplasmik membrane. Karena asimetri transversal membrane sudah terdapat pada vesikel RE sebelum berfusi dengan membrane plasma, permasalahan utama pada perakitan membrane adalah pemahaman bagaimana protein integral disisipkan dalam lapis ganda lipid pada RE. Fosfolipid merupakan kelompok utama lipid pada membrane sel. Enzim yang bertanggungjawab atas sintesis fosfolipid terletak pada permukaan sitoplasmik sisterna RE. karena fosfolipid disintesis pada tapak itu, kemudian molekul lipid ini akan terakit sendiri menjadi lapisa binokuler yang stabil secara termodinamis, dan dengan cara demikian akan memperluas membrane serta meningkatkan pelepasan vesikel lipid dari membrane tersebut. Vesikel ini berjalan ke tempat lain dengan memberikan unsure lipidnya kepada membrane yang lain. Meskipun demikian hanya sedikit hal yang diketahui. Pada penjelasan yang telah dipaparkan bahwa protein sitosol yang mengambil fosfolipid dari salah satu membrane dan melepaskannya ke membrane yang lain., protein tersebut juga berperan dalam menghasilkan komposisi lipid yang spesifik pada berbagai membran. 

Asimetri MembranMembrane plasma dan komponennya merupakan struktur yang dinamik. Lipid dan protein pada mermbran akan mengalami pergantian seperti halnya pada kopartmen sel lain, Lipid yang berbeda mempunyai laju pergantian yang berbeda, dan laju pergantian masing-masing jenis protein membrane besarnya bervariasi. Sifat asimetri membrane dapat ditimbulkan oleh distribusi protein yang tidak teratur dalam membrane. Asimetri bagian luar dengan bagian dalam duisebabkan oleh lokasi eksternal karbohidrat yang terikat pada protein membrane. Selain itu berbagai enzim yang spesifik terletak di bagian luar atau dalam membrane, seperti dalam mitokondria dan membrane plasma. Berikut adalah table komposisi membrane bagian luar dan dalam yang menyebabkan adanya sifat membrane yang asimetri. 

Di dalam membrane terdapat asimetri regional. Pada fosfolipid juga ditemukan antara sisi luar dan dalam (asimetri melintang). Fosfolipid yang mengandung kolin (fosfatidilkolin dan sfingomielin) terutama terletak pada lapisan molekuler sebelah luar; amino fosfolipid (fosfatidilserin dan fosfatidil etanolamin) secara istimewa terletak pada lapisan dalam. Kolesterol umumnya terdapat dalam jumlah yang lebih besar pada bagian sebelah luar daripada bagian sebelah dalam. Jika asimetri ini benar-benar ada dalam membrane sel, harus ada mobilitas transversal (flip-flop) pospolipid membrane yang terbatas. Pada kenyataannya, fosfolipid pada lapis ganda sintetik memperlihatkan kecepatan mobilitas transversal (flip-flop) yang rendah. Meskipun demikinan, ketika protein membrane disisipkan secara artificial pada lapisan ganda sintetik, frekuensi flip-flop fosfolipid dapat meningkat 100 kali. 

Dinamika Membran Salah satu sifat dari membran adalah fleksibilitas dan kemampuan untuk berubah bentuk tanpa kehilangan integritas dan terjadi kebocoran sel. Hal yang mendasari sifat ini adalah interaksi di antara

lipid non-kovalen dalam dua lapis dan pergerakan lipid non kovalen ke lipid lainnya. Meskipun struktur lapisan ganda lipid cukup stabil, namun molekul fosfolipid dan sterol memiliki beberapa kebebasan gerak. Struktur dan fleksibilitas dari lapisan ganda lipid tergantung pada suhu dan jenis lipid penyusunnya. Pada suhu rendah, lemak dalam membentuk dua lapis gel semisolid fase, di mana gerak molekul lipid sangat terbatas. Pada Temperatur tinggi, individu hidrokarbon rantai asam lemak dalam gerakan konstan dihasilkan oleh rotasi tentang karbon-karbon ikatan asil panjang rantai samping

Pada suhu fisiologis, transbilayer-atau "flipflop" difusi dari molekul lipid dari lapisan yang satu dengan lapisan yang lain terjadi sangat lambat dalam sebagian besar membran. 

Gambar gerakan fosfolipid tunggal dalam dua lapis. (a) Gerakan dari satu selebaran ke yang lainnya sangat lambat, kecuali jika (b) dikatalisasi oleh flippase; Sebaliknya, difusi lateral dalam selebaran (c) sangat cepat dan tidak memerlukan protein katalisis. Pada susunan membran, masing-masing molekul lipid dapat bergerak lateral di membran dengan mengubah tempat dengan molekul lipid di sampingnya. Suatu molekul dalam satu monolayer, pada lapisan ganda lipid membran plasma eritrosit, dapat bergerak cepat sehingga eritrosit berubah susunannya dalam hitungan detik. Difusi lateral cepat ini cenderung mengacak posisi molekul dalam beberapa detik. Sebagai contoh, selama sintesis membran plasma bakteri, fosfolipid diproduksi pada permukaan dalam membran dan harus menjalani difusi flip-flop. Transbilayer juga harus mengambil tempat di sel-sel eukariotik sebagai membran disintesis lipid dalam satu organel ke organel lain. Salah satu jenis protein yaitu flippases memfasilitasi difusi flipflop, menyediakan jalan transmembran lebih baik dan lebih cepat daripada gerakan tanpa katalis. 

Tidak seperti molekul lipid pada membrane, protein tidak mengalami gerakan flip-flop melintas bilayer, namun protein mengalami difusi rotasi. Namun protein membran juga mengalami perpindahan secara lateral yang disebut difusi lateral. Gerakan difusi lateral ini pertama kali ditemukan pada protein membrane plasma yangb berputar mengelilingi membrane. Percobaan ini dilakukan pada tahun 1970 dimana sel manusia dengan sel tikus dalam kultur dirangsang untuk saling berdifusi. Hibrida yang dihasilkan disebut heterokarion. Dari eksperimen ini terungkap bahwa protein membrane dapat berdifusi sejauh beberapa mikron dalam waktu sekitar 1 menit. Koefisien difusi lipid pada berbagai membrane berkisar pada 1 mikrometer persegi per detik. Dengan demikian, molekul fosfolipid berdifusi berdifusi rata-rata sepanjang 2 mikrometer dalam 1 detik. Berarti pada satu molekul lipid dapat menempuh jarak dari ujung bakteri ujung yang lain dalam satu detik. Sebaliknya, protein lebih beragam dalam segi kesiapan gerak lateral. Beberapa jenis protein hamper sama dengan lipid kesiapan geraknya, sedangkan yang lain hampir tidak mampu bergerak. Sebagai contoh gerak rodopsin dengan koefisien difusi sebesar 0,4 mikrometer meter persegi perdetik. Contoh yang lain adalah fibronektin yang mempunyai koefisien difusi lateral sebesar 0,00001 mikrometer meter persegi perdetik.

Gambar pengukuran tingkat difusi lateral lipid oleh fluoresensi pemulihan setelah photobleaching (FRAP). Lemak dalam Selebaran luar membran plasma yang diberi label oleh reaksi dengan membran-impermeant fluorescent probe (merah), sehingga permukaan adalah seragam berlabel jika dilihat dengan mikroskop fluoresensi. Kecil daerah ini dikelantang oleh iradiasi dengan sinar laser yang kuat, meninggalkan nonfluorescent daerah itu. Dengan berlalunya waktu, molekul lipid berlabel menyebar ke wilayah dikelantang, dan sekali lagi menjadi neon. Dari perjalanan waktu fluoresensi kembali ke daerah ini, koefisien difusi untuk lipid berlabel ditentukan. (The FRAP Metode ini juga dapat digunakan untuk mengukur difusi lateral membran protein.)Perputaran lipid dengan spontan dari sisi yang satu dengan sisi yang lain dalam membrane merupakan proses yang sangat lambat, berlawanan dengan gerakannya yang sejajar dengan bidang dwilapis. Kemampuan flipflop molekul fosfolipid dalam vesikel fosfatidil kolin telah diukur langsung dengan teknik resonansi pemusingan el;ektron yang menunjukkan bahwa seluruh molekul lipid melakukan flipflop satu kali dalam beberapa jam. Dengan demikian, molekul fosfolipid hampir 109 kali lebih lama melakukan flip-flop menyebrang dala membrane daripada berdifusi sepanjang 50 angstrom kea rah lateral. Sawar energy bebas yang harus diatasi molekul protein untuk melakukan flip-flop justru lebih besar lagi dibanding lipid karena protein memiliki lebih banyak bagian polar. Dari uraian mengenai dinamika membrane diatas, ada beberapa hal yang paling penting, yaitu:1.Lipid dalam membran biologis dapat bersifat cair, sifat ini bisa muncul dan bisa eksis dalam

membrane karena gerak termal rantai asil dalam dua lapis cairan. Tingkat kecairan membrane dipengaruhi oleh temperatur, komposisi asam lemak, dan sterol. 2.Flip-flop atau difusi lipid antara bagian dalam dan luar membrane umumnya terjadi sangat lambat kecuali bila secara khusus dikatalisis oleh enzim flippase. 3.Lipid dan protein dapat menyebar lateral dalam bidang membran, tetapi mobilitasnya dibatasi oleh interaksi struktur protein membran cytoskeletal internal dan interaksi lipid 

E.Fungsi Membran pada Transport Ion dan MolekulMembran plasma merupakan salah satu bagian sel yang berfungsi sebagai sarana perlintasan zat-zat. Setiap zat yang hendak masuk maupun keluar sel tentunya harus melewati membran sel. Bagian utama dari membran plasma merupakan lapisan lipid bilayer, dimana kepala hidrofilik berada di sisi luar sedangkan ekor hidrofobiknya berada di bagian dalam. Bagian dalam yang hidrofobik menyebabkan lapisan tersebut relatif impermeabel terhadap ion dan beberapa molekul yang bersifat polar. Karena itu, membran plasma dapat mencegah agar sebagian besar isi sel yang larut dalam air tidak keluar dari sel. Sebaliknya, molekul-molekul kecil yang tidak bermuatan dapat menyelinap di antara bagian pospolipid yang bersifat hidrofobik dan berdifusi melalui lapisan tersebut. Ada beberapa cara suatu molekul melewati membran plasma, diantaranya :1.Transpor Molekul-Molekul KecilPengangkutan molekul-molekul kecil melalui membran dilakukan secara pasif (transpor pasif) maupun secara aktif (transpor aktif). Kedua macam transpor ini dilakukan secara terpadu untuk mempertahankan kondisi intraseluler agar tetap konstan. a.Transpor PasifDapat berlangsung karena adanya perbedaan konsentrasi larutan di antara kedua sisi membran. Pada transpor pasif tidak rnemerlukan energi rnetabolik. Transpor pasif dibedakan menjadi tiga, yaitu difusi sederhana (simple diffusion), difusi dipermudah atau difasilitasi, dan osmosis.1)Difusi Sederhana (simple diffusion)Difusi merupakan perpindahan suatu molekul atau zat terlarut dari larutan yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) menuju larutan yang konsentrasinya lebih renhah (hipotonis). Molekul yang dapat berdifusi melewati sela-sela lapisan lipid bilayer yaitu :a)Molekul yang bersifat non-polar, seperti oksigen, nitrogen, benzen, etilen, dan eter.b)Molekul yang bersifat polar namun tidak bermuatan dan berukuran kecil, seperti air. Kecepatan masing-masing molekul untuk berdifusi tergantung pada daya larutnya dalam lipid serta ukuran molekulnya. Walaupun air tidak dapat larut dalam lemak, namun molekul-molekulnya dapat melintasi lapisan lipid ganda dengan cepat. Hal ini disebabkan karena ukuran molekulnya memang kecil dan mungkin juga karena struktur molekulnya bipolar.Difusi sederhana ini dapat terjadi melalui dua cara:a)Melalui celah pada lapisan lipid ganda, khususnya jika bahan berdifusi terlarut lipid.Salah satu faktor paling penting yang menentukan kecepatan suatu zat melalui lapisan lipid ganda ialah kelarutan lipid dan zat terlarut. Seperti misalnya kelarutan oksigen,nitrogen, karbon dioksida dan alkohol dalam lipid sangat tinggi,sehingga semua zat ini langsung larut dalam lapisan lipid ganda dan berdifusi melalui membran sel sama seperti halnya dengan difusi yang teradi dalam cairan. Kecepatan zat-zat ini berdifusi melalui membran berbanding langsung dengan sifat kelarutan lipidnya.

b)Melalui saluran licin pada beberapa protein transpor.Molekul lain yang bersifat tidak larut dalam lipid dapat berjalan melalui saluran pori protein dengan cara yang sama seperti molekul air jika ukuran molekulnya cukup kecil. Semakin besar ukurannya,kemampuan penetrasinya menurun secara cepat. Saluran protein dibedakan atas dua sifat khas :1)Saluran ini bersifat permeabel selektif terhadap zat.Sebagian besar saluran protein bersifat sangat selektif untuk melakukan transpor satu atau lebih ion atau molekul spesifik. Ini akibat dari ciri khas saluran itu sendiri seprti diameternya, bentuknya dan jenis muatan listrik di sepanjang permukaan dalamnya.2)Saluran ini dapat dibuka dan ditutup oleh gerbang.Pembukaan dan penutupan gerbang diatur dalam dua cara:i.Voltase gerbang (Voltage-gated Channels)Pada saat terdapat muatan negatif kuat pada bagian dalam membran sel,gerbang natrium dibagian luar akan tertutup rapat, sebaliknya bila bagian dalam membran keilangan muatan negatifnya,gerbang ini akan akan terbuka secara tiba-tiba sehingga memungkinkan sejumlah besar ion natrium mengalir masuk melalui pori-pori natrium. Pada gerbang kalium akan membuaka bila bagian dalam membran sel menjadi bermuatan positif.

ii.Gerbang kimiawi (Ligand-gated Channels)Gerbang saluran protein akan terbuka karena mengikat molekul lain dengan protein, hal ini akan menyebabkan perubahan pada molekul protein sehingga gerbang akan terbuka atau tertutup. Contohnya efek saluran asetilkolin.

2)Difusi fasilitasiDifusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah pelaluan zat melalui rnembran plasrna yang melibatkan protein pembawa atau protein transforter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul vang akan ditransfer ke dalam sel. Setiap molekul atau ion memiliki protein transporter yang khusus, misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus untuk mentransfer glukosa ke dalam sel. Protein transporter untuk glukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung, sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel–sel tersebut selalu membutuhkan glukosa untuk diubah menjadi energi.Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi:1.Permeabilitas membran2.Perbedaan konsentrasi3.Potensial listrik4.Perbedaan tekanan.

3)OsmosisOsmosis adalah proses perpindahan atau pergerakan molekul zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau semi permeabel. 

b.Transpor Aktif 

Pada transpor aktif diperlukan adanya protein pembawa atau pengemban dan memerlukan energi metabolik yang tersimpan dalam bentuk ATP, karena dalam transpor aktif, molekul diangkut melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan sekunder.1)Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transpor ini. Contoh transpor aktif primer adalah pompa ion Na+ dan ion K+. Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada di luar sel, sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na- dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP. Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel. Untuk hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran yang berperan sebagai enzim. Salah satu fungsi terpenting dari pompa natrium-kalium ialah untuk mengatur volume sel. Tanpa fungsi pompa ini, kebanyakan sel tubuh akan membengkak sampai kemudian pecah (lisis).

2)Tranpor aktif sekunder merupakan transpor pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan molekul lain. Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion Na+. Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP.Perbedaan antara transport aktif dengan transport pasif adalah :1)Pada transpor aktif, substansi/molekul dapat bergerak melawan gradien elektrokimia.2)Pada transpor aktif diperlukan energi, yang terutama bersumber pada ATP.

5.Transport Molekul-Molekul BesarDi samping molekul polar dan non-polar yang kecil, terkadang molekul partikel yang besar juga harus masuk ke dalam sel atau meninggalkan sel, seperti protein, polinukleotida, dan polisakarida. Substansi yang semacam ini, tentu saja tidak dapa melintasi membran plasma dengan cara menembus lapisan lipid ganda maupun dengan mekanisme transpor-protein. Karena bersifat cair dan dinamis, membran plasma dapat bnerubah bentuk dan robek untuk sementara waktu guna membentuk semacam kantong kecil di dalam sel. Pada saat yang demikian lapisan lipi ganda secara otomatis akan menutup diri sehingga kembali menjadi membran permukaan yang kontinu.a.Endositosis

Endositosis merupakan proses pengambilan suiatu substansi oleh sebuah sel dari sekitarnya (luar sel) ke dalam sel melalui membran plasma. Tahapan utama pada endositosis yaitu tahap pengenalan oleh membran sehingga terbentuk ikatan antara partikel yang hendak masuk dengan bagian membran, setelah terjadinya pengenalan selanjutnya membran mengalami invaginasi kea rah dalam, setelah itu pembentukan vesikel. Pemasukan makromolekul ke dalam sel melibatkan pembentukan vakuola atau vesikel endositik. Ukuran vakuola yang terbentuk tergantung pada materi yang dimasukkan. Berdasarkan ukuran vakuolanya, endositosis dibedakan atas pinositosis dan fagositosis. 1)FagositosisBerasal dari bahasa Yunani, “Phagein” yang berarti makan. Fagositosis diartikan sebagai proses pengambilan partikel-partikel padat yang ukurannya agak besar, misalnya bakteri atau fragmen-fragmen sel yang rusak.2)PinositosisBerasal dari bahasa Yunani, “pinein” yang berarti minum. Pinositosis diartikan sebagai proses pengambilan molekul yang bebentuk cair dari sekitar sel atau partikel- partikel yang sangat kecil yang larut dalam larutan tersebut. Membran plasma mengadakan invaginasi, membentuk vakuola. Vakuola tersebut lama-kelamaan melepaskan diri sehingga isina dapat diserap oleh sitoplasma.3)Endositosis dengan Perantaraan ReseptorBeberapa partikel, misalnya protein dan lipoprotein diambil oleh sel secara selektif. Partikel tersebut lebih dahulu harus melekat pada reseptor protein yang terdapat pada membrane plasma dan selanjutnya membrane plasma mengadakan invaginasi bersama-sama dengan reseptor yang mengikat partikel yang diperlukan. Partikel lipoprotein yang diambil oleh sel mengandung kolesterol dan lemak untuk kepentingan membran.Diposkan oleh ichal_sains di 12:30

Struktur Bakteri

 

Struktur bakteri menjelaskan tentang tindakan antibiotik tertentu, tetapi juga menjelaskan tentang kapasitas bakteri dalam mempertahankan diri.

Dinding Sel

Semua bakteri memiliki dinding sel kecuali bakteri berbentuk mikoplasma dan bakteri berbentuk L (bakteri yang terdegradasi). Dinding sel adalah suatu struktur berbentuk kaku yang diberikan untuk pembentukan bakteri, suatu struktur penting pada dunia bakteri, terdiri dari peptidoglikan (murein). Komposisinya berbeda tergantung apakah bakteri tersebut adalah bakteri berkomposisi GRAM(+) atau GRAM(-).

Peptidoglikan

Merupakan struktur heteropolimer dengan rantai polisakarida yang berkait satu sama lain ; alternasi N asetilglukosamin dan asam N asetilmuramat (senyawa khusus pada dunia bakteri): turunan senyawa kimia N asetilglukosamin.

Rantai polisakarida berhubungan satu sama lain dengan peptida, hubungan langsung dari satu rantai ke rantai lainnya atau hubungan tidak langsung melalui peptida lainnya.

Rantai tersebut adalah tetrapeptida, terhubung di satu sisi dengan asam muramik melalui jembatan interpeptida. Komposisi rantai tetrapeptida adalah variabel dengan asam amino rantai tingkat ke-3, terdiri dari jembatan yang umum terbentuk dengan tipe asam aminonya sendiri (Staphylococus Aureus : glisin).

Peptidoglikan memiliki fungsi yang berbeda:

Peptidoglikan memungkinkan bakteri mempertahankan bentuknya. Peptidoglikan memungkinkan menahan tekanan osmotik perlawanan sampai 20 atmosfir. Merupakan antigen, memungkinkan pembentukan Ig pada manusia. Karena sensitif, peptidoglikan hanya untuk disinfektan berbasis fenol.

Stimulator imunitas/daya tahan tubuh berperan sebagai adjuvan. Merupakan substrat dari imunitas yang tidak spesifik, dihancurkan oleh enzim bakteriofaga dan

lisozim tertentu.

Bakteri dengan komposisi GRAM(+)

Bakteri dengan GRAM(+) memiliki dinding sel yang tebal, dengan ukuran dari 30 sampai 50 nm. Bergantung pada peptidoglikan asam teikoat, yaitu polimer dari ribitol fosfat dan dihubungkan dengan N asetilglukosamin.

Juga terdiri dari asam lipo-teikoat yang dibentuk oleh gliserol fosfat yang imunogenik, meningkatkan adhesi dan memiliki aksi toksisitas yang rendah.

Polisakarida memberikan spesifisitas antigen (polisakarida C pneumokokus, atau polisakarida C streptokokus).

Polisakarida C dapat membedakan jumlah tertentu streptokokus pada kelompok serologi. Yang paling

penting adalah streptokokus ada pada kelompok   A yang merupakan patogenisitas.

Protein yang berkaitan langsung dengan peptidoglikan, atau dengan asam teikoat. Ion-ion Ca2+mendominasi pada ikatan tersebut.

Bakteri dengan komposisi GRAM (-)

Dinding sel bakteri dengan GRAM(-) terdiri dari peptidoglikan dengan ukuran 3 sampai 5 nm (atau sampai 10 nm) sehingga dinding selnya lebih tipis. Bakteri ini dikelilingi oleh membran luar yang terpisah dari tubuh bakteri dengan suatu ruang periplasmik, kurang lebihnya hal itu penting.

Membran tersebut mempunyai komposisi kimia kompleks. Terdiri dari bagian dalam fosfolipid dan bagian luar lipopolisakarida.

Lipopolisakarida termasuk protein yang disebut porin, karena keberadaannya memungkinkan adanya pori-pori yang berhubungan dengan bagian luar sitoplasma bakteri.

Melalui pori-pori memungkinkan adanya pergerakan elemen nutrisi dan antibiotik.

Permeabilitas pori-pori merupakan variabel yang selektif. Bagian tertentu yang lebih permeabel dari yang lainnya, adalah yang menjelaskan reaksi bakteri terhadap antibiotik.

Kasus khusus

Mikobakteri memiliki afinitas teintoriale yang tergantung pada struktur dinding sel. Pada kasus ini mengandung lipid 60 % yang terdiri dari asam mikolat dan gejala malam. Lipid tersebut terhubung oleh polisakarida kompleks dan protein.

Protoplas merupakan bakteri dengan GRAM (+) dimana hanya terdiri dari peptidoglikan. Bakteri berbentuk bulat, hanya hidup pada media hipertonik (sesuai dengan tekanan internal). Protoplas tidak dapat membagi dirinya sendiri. Protoplas terjadi setelah adanya suatu pengobatan terhadap antibiotik.

Sferoplas dengan bentuk L merupakan bakteri dengan GRAM(-). Dinding sel-nya masih ada pada beberapa bagian yang rusak akibat antibiotik, seperti penisilin. Sferoplas dapat berkembang biak pada media tertentu. Pada saat kita mengeluarkan antibiotik, sferoplas membentuk kembali inisialnya.

Mikoplasma tidak memiliki dinding sel.

Sifat-sifat dinding sel

Dinding sel dapat memberikan pewarnaan pada GRAM.

Dinding sel dapat mendukung antigenisitas.

Dinding sel dapat memberikan bentuk pada bakteri.

Dinding sel sensitif terhadap enzim-enzim tertentu.

Merupakan reseptor bakteriofaga.

Sensifitasnya pada beberapa antibiotik dapat mengganggu perkembangbiakan bakteri.

Perkembangbiakan bakteri sangat cepat. Bakteri E.coli dapat menghasilkan dua sel anak dalam 20 menit. Sebelum membelah, bakteri harus menaikkan volume selama multiplikasi ganda massa nya. Pada proses ini, bakteri tersebut menghancurkan dinding sel yang kaku, mengeluarkan autolisin, bertindak pada tingkatan beberapa ikatan kimia dari peptidoglikan. Pada saat bersamaan pada proses penghancuran, bakteri tersebut merekonstruksi dirinya sendiri berkat peptida yang memungkinkan fusi peptida.

Beta laktam bertindak di jembatan interpeptida pada dinding sel, mengikat protein, menciptakan dinding sel tipis, kemudian meledak, sehingga dapat membunuh bakteri. Dapat kita sebut PLP, protein yang terhubung dengan beta laktam.

Membran sitoplasma

Adalah membran trilaminar, dengan dua lapisan fosfolipid yang kutub hidrofob-nya saling berhadapan. Diantara lipid, terdapat protein. Tidak ada kolesterol, kecuali pada mikoplasma.

Untuk meningkatkan tindakannya, membran sitoplasma mengirimkan sitoplasma bakteri dalam ekspansi membran nya sendiri yang disebut mesosom sehingga dapat meningkatkan fungsi dari membran. Mesosom adalah hal umum pada bakteri. GRAM(+), dimana dapat menemukan sampai tiga mesosom. Pada kondisi umum, dua mesosom untuk GRAM (-).

Adalah suatu penghalang osmotik, dapat memungkinkan transfer pasif tetapi dimana ada perembesan, memungkinkan adanya tekanan aktif dari asam amino atau ion-ion mineral.

Banyaknya enzim pada membran yang digunakan dalam metabolisme energetik, mempunyai peran identik dengan mitokondria dalam sel-sel eukariotik (sering pada tingkatan atau lokasi sitokrom dan sitokrom oksidasi). Adalah suatu dampak utama pada substansi antimikroba seperti fenol.

Membran mempunyai suatu peran dalam pembelahan sel. Berkat mesosom yang dapat membentuk hubungan geografis antara membran dengan bahan inti, memungkinkan induksi pembelahan bakteri menjadi bahan inti, melalui membran lalu ke dinding sel. Ini merupakan pembagian dengan fisi. Dengan mikroskop elektron dimulai dengan invaginasi membran (pembelahan mesosom). Pada membran yang membelah kemudian menjadi menempel pada dinding sel. Mesosom dan dinding sel membentuk suatu septum pembelahan.

Pada saat septum selesai, seperti bahan inti, membelah menjadi 2 anak sel yang identik dengan ibu bakteri. Pembelahan seperti pada bahan inti, tetapi sulit untuk diamati.

Sitoplasma

Terdiri dari hidrogen koloid.

Terdiri dari protein, glusida, lipid, ion mineral seperti Ca2+, Mg2+, P.

Terdiri dari beberapa pigmen warna yang berbeda :

.Merah pada serratia.

.Biru pada pyocianin.

Pigmen-pigmen tersebut larut dan menyebar pada organisme.

Sitoplasma bekteri mengandung vakuola cadangan yang memberikan nutrisi pada bakteri pada saat bakteri berpuasa.

RNA : ada 15000 ribosom/bakteri yang mewakili 40% berat badan bakteri dari 90% total RNA.

Ribosom terdiri dari dua sub unit, 50 dan 30S.

Terkadang sitoplasma terdiri dari granulasi/butiran tertentu yang dapat megidentifikasi bakteri seperti pada kasus basil difteri.

Bahan inti

Pada bakteri yang beristirahat, ada bagian massa yang kecil bulat terletak di tengah. Pada basil, bentuknya memanjang. Bahan inti tidak memiliki membran, bahan mitosis, nukleolus. Berbentuk fibril, mempunyai DNA dan protein dasar. Fibril mempunyai diameter 2 sampai 8 nm. DNA double-stranded, telanjang, berukuran panjang 1 mm pada bakteri E. coli.

DNA bakteri mempunyai suatu bagian pusat dengan lingkaran penuh : kaki-kaki yang dibentuk RNA.

DNA superkoil, dan pada DNA-nya terdapat banyak protein.

Adalah pendukung apa saja yang dimiliki bakteri, dan juga pendukung mutasi; pada tingkatannya yang melakukan kombinasi ulang genetik. Dan juga merupakan tempat beraksinya beberapa antibiotik tertentu, khususnya quinolon, rifamycin.

Plasmid

Adalah DNA sirkular, di bagian luar bahan inti. Yang terkadang mengatur ketahanan terhadap antibiotik. Juga merupakan sumber dari resistansi antibakteri, berkat sekresi bakteriosin. Terdiri dari plasmid-plasmid yang tahan terhadap antiseptik.

Kapsul bakteri

Ada pada bakteri patogen, bisa mempunyai lapisan lendir tipis ataupun tebal. Strukturnya terdiri dari polisakarida dengan satu atau dua jenis dari gula.

Untuk membedakan spesies bakteri, bakteri mengeluarkan bentuk kapsul tertentu yang bertanggung jawab terhadap keberadaan berbagai serotipe yang berbeda (pneumokokus,hemophilus influenzae).

Vaksin terhadap penyakit harus memberikan serotipe yang berbeda pada masing-masing negara.

Kapsul dapat berarti polipeptida seperti pada bacillus anthracis.

Kapsul tidak berada pada produksi patogen, dan menghilang pada saat pembudidayaan-nya di laboratorium. Menempatkan koloni bakteri pada bentuk halus, mempunyai bentuk kasar (Smooth->Rough). S sebagai pathogen, R tidak.

Sifat kapsul :

Melindungi bakteri dari lingkungan-nya sendiri dan mencegah masuknya zat antibakteri. Memungkinkan klasifikasi, dengan memberikan warna pada latar belakang bakteri dengan tinta

cina. Mempunyai peran pada patogenesis dan perlindungan terhadap PN. Mempunyai peran imunologi dalam penggunaan nya pada vaksinasi tetapi mempunyai peran

lemah dalam imunogenik sehingga harus menambahkan elemen pada vaksin adjuvan.

Selama masa infeksi, kapsul diletakkan bebas pada media organik dan dapat diberikan antigen di dalamnya.

Flagelum

Adalah elemen lokomotor, flagelum hanya terdapat pada spesies basil, vibrio atau spiroseta.

Adalah elemen berbentuk tabung cambuk dan berliku-liku dengan diameter dari 10 sampai 20 nm dan dengan panjang 20µ. Hal ini hanya dipunyai oleh sebuah (vibrio), dan juga berada di keseluruhan sekeliling (basil e. coli).

Flagelum dikomposisikan dari suatu protein flagelin yang berukuran 40000 dalton.

Flagelum melekat di tubuh bakteri pada sebuah granula.

Peran:

Digunakan dalam mobilitas bakteri, pada klasifikasi, dan berperan pada imunologi: AG H pada gerakan bakteri tertentu GRAM (-) seperti (Salmonella).

Pada kasus demam tifoid, kita dapat mencari AC H yang terbentuk.

Pilus

Bentuk umum: berbentuk pendek, kaku. Terbentuk dari protein dan mempunyai peran dalam fiksasi bakteri dan kolonisasi. Memungkinkan bakteri untuk mengikat pada reseptor tertentu.

Seksual: dari 1 sampai 4, pilus berbentuk lebih besar, dan disebut dengan faktor F.

Spora

Hanya ada pada beberapa golongan bakteri berbentuk basil.

Dapat berada pada kondisi yang tidak menguntungkan: kondisi dingin, kondisi panas, dapat bertahan pada temperatur sampai 120°C selama 45 menit, kondisi ini sangat menentukan pentingnya daya sterilisasi autoklaf.

Dapat sebagai pusat dalam bakteri Bacillus anthracis, di salah satu ujung (Clostridium), atau terminal (Clostridium tetani).

Peran:

Spora yang mengarah pada resistensi bakteri, adalah suatu elemen klasifikasi bakteri. Berfungsi sebagai kontrol sterilisasi.

NOV1Mikrobiologi

1. Bentuk Sel.

Beberapa sel mempunyai bentuk selalu berubah-ubah seperti sel leukosit dan amoeba,

sedangkan yang berbentuk tetap seperti pada sel epitelium, sel otot jantung, sel saraf dan sel

tumbuhan. Selain itu bentuk sel juga berkaitan dengan fungsinya seperti pada tumbuhan,

misalnya sel yang menyusun bulu-bulu akar dan sel-sel yang menyusun jaringan tiang.

Bentuk sel pada organisme uniseluler (bakteri), mempunyai bentuk bulat, batang dan

spiril. Pada sel alga berbentuk bulat, pipih dan lonjong.

Beberapa sel eukariota bentuknya disesuaikan dengan fungsi fisiologisnya. Misalnya pada sel

saraf mempunyai bentuk panjang yang berkaitan dengan fungsi pengiriman informasi. Sel

darah merah bentuknya bikonkaf berkaitan dengan fungsi perluasan permukaan, agar lebih

efektif dalam pertukaran CO2 dan O2. Bentuk serabut, pada sklerenkim yang berfungsi

sebagai penguat pada kulit biji. Bentuk tapis, pada sel-sel floem yang berkaitan dengan

fungsi transportasi makanan.

Sel dipisahkan dari lingkungan oleh lapisan tipis yang dibangun oleh lipid dan protein yang

disebut selaput, dengan ketebalan sekitar 7-8 nanometer.

2. Ukuran sel.

Organisme yang paling kecil adalah Mycoplasma atau juga disebut PPLO (Pleuro Pneumonia

Like Organism), merupakan penyebab infeksi pada saluran pernafasan,mempunyai ukuran

0.1 nm atau 0.0001 mikron (). Basil berukuran sekitar 0.5 . Sel yang paling besar pada sel

telur ostrich 150.000  (150 mm). Pada Ovum orang sekitar 100 , pada amoeba 200 , telur

katak 2000 mikron dan telur burung unta sekitar 500 (0.5 mm). Ukuran sel hewan

multiseluler diameter sel berkisar 10-30 mikron dan pada sel tumbuhan berkisar 10 sampai

dengan beberapa ratus mikron.

A. PROTOPLASMA

Protoplasma merupakan substansi dasar yang terdapat pada semua sel makhluk

hidup. Protoplasma terdiri dari sitoplasma (plasma yang dibatasi membran plasma dengan

membran nukleus), dan nukleoplasma (plasma di dalam inti). Susunan kimia protoplasma

terdiri dari senyawa anorganik dan organik.

1. Senyawa an organik.

Senyawa an organik terdiri dari air, garam mineral asam-basa dan gas. Kandungan air setiap

sel berbeda-beda dan tergantung sel berumur tua atau muda, termasuk tumbuhan air atau

tumbuhan darat. Biasanya kandungan air pada berbagai sel berkisar antara 60-95 %. Fungsi

air pada sel yaitu:

1). Sebagai pelarut bahan organik seperti glukosa ,asam amino dan berbagai macam

vitamin.

2). Sebagai pengatur zat-zat baik yang dibutuhkan ataupun yang akan dikeluarkan.

3). Sebagai medium proses metabolisme, dan sebagai bahan pengabsorbsi panas atau

stabilisator suhu terutama pada hewan berdarah panas.

Garam mineral di dalam sel berfungsi sebagai pengatur tekanan osmotik, pemeliharaan

kesetimbangan asam basa, dan beberapa fungsi lain (Tabel 1).

Kandungan gas dalam sel dapat berupa oksigen, karbondioksida, nitrogen, dan

amonia. Fungsi oksigen di dalam sel sebagai oksidasi substrat terutama karbohidrat. Gas

nitrogen biasanya dimanfaatkan beberapa sel organisme untuk dijadikan senyawa nitrit dan

nitrat. Gas amonia merupakan hasil dari metabolisme protein terutama pada sel

hewan. Beberapa sel dapat merubah gas amonia menjadi bentuk nitrat dan nitrit. Amonia di

dalam sel juga dapat menyebabkan zat racun, biasanya pengeluaran amonia dalam bentuk

ureum, amonium hidroksida,dan asam urat.

2. Senyawa Organik.

Senyawa organik di dalam sel berupa karbohidrat , lemak protein,

asam nukleat, vitamin , enzim ,dan hormon.

a. Karbohidrat.

Karbohidrat dapat berupa monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.Fungsi

karbohidrat di dalam sel adalah sebagai sumber energi (terutama karbohidrat sederhana),

cadangan energi (karbohidrat rantai panjang), dan komponen struktural dari organel dan

bagian-bagian sel (karbohidrat rantai panjang). download di sini

FOSFOLIPID

Fosfolipid merupakan golongan senyawa lipid dan merupakan bagian dari membran sel makhluk hidup; bersama dengan protein, glikolipid dan kolesterol. StrukturFosfolipid terdiri atas empat komponen:asam lemak, gugus fosfat, alkohol yang mengandung nitrogen, dan suatu kerangka. Fosfolipid memiliki kerangka gliserol dan 2 gugus asil. Pada posisi ketiga dari kerangka gliserol di tempati oleh gugus fosfat yang terikat pada amino alkohol.Molekul fosfolipid dapat dipandang terdiri dari dua bagian, yaitu kepala dan ekor. Bagian kepala memiliki muatan positif dan negatif serta bagian ekor tanpa muatan. Bagian kepala karena bermuatan bersifat hidrofilik atau larut dalam air, sedangkan bagian ekor bersifat hidrofobik atau tidak larut dalam air. Fosfolipid digolongkan sebagai lipid amfipatikA. FungsiFungsi dari fosfolipid antara lain sebagai bahan penyusun membran sel. Beberapa fungsi biologik lainnya antara lain adalah sebagai surfactant paru-paru yg mencegah perlekatan dinding alveoli paru-paru sewaktu ekspirasi. 

B. Plasmalogenadalah suatu lipid yg mirip dengan fosfolipid banyak didapati sebagai komponen penyusun membran sel saraf dan otot. Gugus asil pertama plasmalogen terikat pada kerangka gliserolnya oleh ikatan eter, bukan ikatan ester seperti fosfolipid.

C. Struktur Membran

Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama membran, walaupun karbohidrat juga merupakan bahan penting. Akhir-akhir ini, model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekul tersebut dalam membran adalah model mosaik fluida.Membran plasma atau membran sel tersusun atas molekul lemak dan protein. Molekul lemak terdiri atas dua lapis, terdapat di bagian tengah membran. Di sebelah luarnya terdapat lapisan protein perifer (protein tepi), yang menyusun tepi luar dan dalam membran. Selain protein perifer, terdapat pula molekul-molekul protein tertentu yang masuk ke dalam lapisan lemak. Bahkan ada yang masuk hingga menembus dua lapisan lemak. Protein yang masuk ke lapisan lemak itu disebut protein integral. Pada tempat-tempat tertentu, terbentuk pori yang dibatasi oleh molekul protein. Tebal membran plasma antara 5-10 nm.Molekul protein dan lemak itu tidak statis, melainkan senantiasa bergerak. Dapat dibayangkan molekul lemak sebagai “benda cair” yang di atasnya dan di dalamnya terdapat molekul protein yang “berenang-renang”. Itulah sebabnya struktur membrane yang demikian disebut sebagai “mosaik fluida”.Lemak membran tersusun atas fosfolipid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat),glikolipid (lemak yang bersenyawa dengan karbohidrat), dan sterol (lemak yang bersenyawa dengan kolesterol). Sedangkan protein membran tersusun atas glikoprotein (protein yang bersenyawa dengan karbohidrat).(http://id.wikipedia.org/wiki/Fosfolipid)

Kualitas fluida membranMembran bukanlah lembaran molekul statis yang terikat kuat di tempatnya. Membran ditahan bersama terutama oleh interaksi hidrofobik, yang jauh lebih lemah dari ikatan kovalen. Sebagian besar lipid dan sebagian protein dapat berpindah secara acak dalam bidang membrannya. Akan tetapi, jarang terjadi suatu molekul bertukar tempat secara melintang melintasi membran, yang beralih darri satu lapisan fosfolipid ke lapisan lainnya; untuk melakukan hal seperti itu, bagian hidrofilik molekul tersebut harus melintasi inti hidrofobik membrannya.Fosfolipid bergerak di sepanjang bidang membran dengan cepat, kira-kira 2 µm per detik. Protein jauh lebih besar daripada lipid dan bergerak lebih lambat, tetapi sebagai protein membran, sebenarnya berpindah. Dan sebagian protein membran sepertinya bergerak dengan cara yang sangat terarah, mungkin digerakkan di sepanjang serabut eksoskeleton oleh protein motor yang dihubungkan dengan ujung-ujung sitoplasmik protein membran. Akan tetapi, banyak protein membran lain sepertinya dibuat tidak bergerak dengan keterikatannya pada sitoskeleton.Suatu membran tetap berwujud fluida begitu suhu turun, hingga akhirnya, pada bebeapa suhu kritis, fosfolipid mengendap dalam suatu susunan yang rapat dan membrannya membeku, tak ubahnya seperti minyak babi yang membentuk kerak lemak ketika minyaknya mendingin. Suhu beku membran tergantung pada komposisi lipidnya. Membran tetap berwujud fluida pada suhu yang lebih rendah jika membran itu mengandung banyak fosfolipid dengan ekor hidrokarbon tak jenuh. Karena adanya kekusutan di tempat ikatan gandanya, hidrakarbon tak jenuh tidak tersusun serapat hidrokarbon jenuh.Kolesterol steroid, yang terjepit di antara molekul-molekul fosfolipid dalam membran plasma hewan, membantu menstabilkan membran tersebut. Pada suhu yang relative hangat (37oC) kolesterol membuat membran kurang bersifat fluida dengan mengontrol gerakan fosfolipid. Akan tetapi, karena kolesterol juga menghambat penyusunan – rapat fosfolipid, kolesterol ini menurunkan suhu yang dibutuhkan membrannya agar bisa membeku.Membran haruslah bersifat fluida agar dapat bekerja dengan baik, membran itu biasanya sekental minyak salad. Apabila membran membeku, permeabilitasnya berubah,dan protein enzimatik di dalamnya mungkin menjadi inaktif. Suatu sel dapat mengubah komposisi lipid membrannya dalam tingkatan tertentu sebagai penyesuaian terhadap suhu yang berubah. Misalnya, dalam banyak tumbuhan yang dapat bertahan dalam kondisi yang sangat dingin, seperti gandum musim dingin, presentase fosfolipid tak jenuh meningkat dalam musim gugur, suatu adaptasi yang menghalangi pembekuan membran selama musim dingin.

Membran sebagai mosaik struktur dan fungsiMembran merupakan kolase banyak protein berbeda-beda yang tertanam dalam matriks fluida bilayer lipid. Bilayer lipid ini merupakan penyusun utama membran tersebut, tetapi protein menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran. Membran plasma dan membran berbagai macam organel masing-masing memiliki koleksi protein yang unik. Sampai saat ini telah ditemukan lebih dari 50 jenis protein dalam membran plasma sel darah merah.

Terdapat dua lapisan utama protein membran, yaitu protein integral dan protein poriferal. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran, dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino non polar yang biasanya bergulung menjadi heliks α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membran. Protein poriferal sama sekali tidak tertanam dalam bilayer lipid; protein ini merupakan anggota yang terikat secara longgar pada permukaan membran, sering juga pada bagian protein integral yang dibiarkan terpapar.Pada sisi sitoplasmik membran plasma, sejumlah protein membran diikat di tempatnya melalui pelekatan pada sitoskeleton. Pada sisi bagian luarnya (eksterior), protein membran tertentu diikat pada serabut-serabut matriks akstaseluler. Pelekatan-pelekatan ini berkombinasi untuk memberi sel hewan kerangka luar yang lebih kuat daripada yang diberikan oleh membran plasma itu sendiri. Membran memiliki muka sisi dalam dan sisi luar yang sangat berbeda. Kedua lapisan lipid mungkin bebrbeda komposisi lipid spesifiknya., dan setiap protein memiliki orientasi terarah dalam membrannya. Membran plasma juga memiliki karbohidrat, yang dibatasi pada permukaan luar saja. Distribusi protein, lipid, dan karbohidrat yang taksimetris ini ditentukan sewaktu membrannya sedang dibuat oleh reikulum endoplasmik. Molekul yang berawal pada muka sisi dalam RE berakhir pada muka sisi luar membran plasma.

Fungsi protein membrane :

Transpora)protein yang membentang (melintang) membrane mungkin memberikan suatu saluran hidrofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentub)beberapa protein transport menghidrolisis ATP sebagai sumber energi untuk memompa bahan melintasi membrane tersebut secara aktif.

Aktivitas enzimatikProtein yang berada dalam membrane mungkin berupa enzim dengan sisi aktifnya yang dipaparkan ke zat-zat pada alrutan sebelahnya. Dalam beberapa kasus, sejumlah enzim dalam membrane disusun sebagai suatu tim atau satuan yang melaksanakan langkah-langkah berurutan suatu jalur metabolisme. 

Transduksi sinyalProtein membrane mungkin memiliki tempat pengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk-bentuk mesenjer kimiawi, seperti hormone. Mesenjer eksternal (sinyal) mungkin menyebabkan perubahan konformasi protein yang merelai pesan ke bagian dalam sel.

Penggabungan interselulerProtein membrane dari sel-sel yang bersebelahan mungkin dikaitkan bersama-sama dalam berbagai bentuk junction.

Pengenalan sel-selBeberapa glikoprotein (protein dengan rantai gula pendek) berfungsi sebagai label identifikasi yang secara khusus dikenali oleh sel lain.

Pelekatan ke sitoskeleton dan matriks ekstraseluler (ECM)Mikrofilamen atau elemen lain sitoskeleton mungkin terikat ke protein membrane, suatu fungsi yang membantu mempertahankan bentuk sel dan menetapkan lokasi protein membrane tertentu. Protein yang mendekat ke ECM dapat mengkoordinasikan perubahan ektraseluler dan intraseluler.

Gambar di atas memperlihatkan suatu gambaran umum tentang enam jenis fungsi utama yang diperlihatkan oleh protein membran plasma. Suatu sel tunggal mungkin memiliki protein membran yang melakukan sejumlah fungsi ini, dan suatu protein tunggal memiliki mungkin memiliki banyak fungsi. Dengan demikian membran itu sebenarnya merupakan mosaik fungsional, disamping sebagai

mosaik struktural.

Karbohidrat membran dan pengenalan sel-sel Pengenalan sel-sel, kemampuan sel untuk membedakan satu jenis sel tetangga dari sel jenis lain, merupakan hal yang krusial bagi fungsi suatu organisme. Misalnya, hal itu penting dalam memilah sel menjadi jaringan dan organ di dalm embrio hewan. Pengenalan itu juga merupakan dasar bagi penolakan sel asing (termasuk sel-sel organ cangkokan) oleh system imun, suatu garis perahanan penting dalam hewan vertebrata. Cara sel mengenali sel lain ialah dengan memberi kunci pada molekul permukaan yang seringkali berupa karbohidrat, pada membran plasma.Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida ini secara kovalen terikat dengan lipid, dan membentuk molekul yang disebut glikolipid. Akan tetapi, sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein, sehingga disebut glikoprotein.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 membuat oligosakarida dapat berfungsi sebagai penanda yang membedakan satu sel dari yang lain. Misalnya, empat kelompok darah manusia yang ditandai dengan A, B, dan O mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.

Fungsi Membran Plasma

Membran plasma sangat penting unuk menjaga kehidupan sel. Fungsi membran sel anatara lain melindungi isi sel, yaitu membrane sel befungsi mempertahankan isi sel; mengatur lalulintas molekul-molekul, membran plasma bersifat selektif permeabel artinya ada zat-zat tertentu yang dapat melewati membrane 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.Bagian sel yang berfungsi sebagai reseptor yaitu glikoprotein.

Organisasi molekuler membran mengakibatkan permeabilitas selektifSuatu lalulintas yang tunak dari molekul dan ion kecil bergerak melintasi membran plasma dalam dua arah. Perhatikan pertukaran kimiawi antara sel otot dengan fluida ekstraseluler yang membasahinya. Gula, asam amino, dan nutrien lain memasuki sel, dan produk limbah metabolisme meninggalkan sel. Sel menyerap oksigen untuk respirasi seluler dan mengeluarkan karbondioksida. Sel itu juga mengatur konsentrasi ion anorganiknya, seperti Na+,K+,Ca2+,dan Cl-, dengan cara membolak-balik arahnya dari satu arah ke arah lainnya melintasi membran plasma. Walaupun lalu lintas melalui membran ini padat, membran sel itu permeabel secara selektif, dan substansi-substansi tidak dapat melintasi rintangan tersebut secara sembarangan. Sel tersebut dapat mengambil berbagai macam molekul dan ion kecil dan menolak yang lainnya. Di samping itu, substansi-substansi gerak melintasi membran pada laju yang berbeda-beda.

Permeabilitas bilayer lipidInti hidrofobik membran menghalngi transport ion dan molekul polar,yang bersifat hidrofilik. Molekul hidrofobik, seperti hidrokarbon, karbondioksida, dan oksigen, dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat lewat melalui membran dengan cepat. Contoh-contohnya ialah air dan etanol, yang cukup kecil untuk dapat lewat di antara lipid-lipid membran. 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+. Atom atau molekul bermuatan dan lapisan airnya sulit menembus lapisan hidrofobik membran. Akan tetapi, bilayer lipid hanyalah salah satu bagian cerita tentang permeabilitas selektif membran. Protein yang ada di dalam membran memainkan peran penting dalam pengaturan transpor.

Protein transporMembran sel bersifat permeabel terhadap ion dan molekul polar spesifik. Subtansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan lewat melalui protein transpor yang membentangi membran. Sejumlah protein transpor berfungsi karena memiliki saluran hidrofilik yang digunakan oleh molekul tertentu sebagai saluran untuk melewati membran. Protein transpor lain mengikat senyawa yang dibawanya dan secara fisik menggerakkannya melintasi membran. Dalam kedua kasus tersebut, setiap protein transpor itu bersifat spesifik untuk substansi yang ditranslokasikannya, berarti

hanya substansi atau kelas yang berkaitan erat dengan substansi itu saja yang dapat melintasi membran. Misalnya, glukosa yang diangkut dalam darah ke hati manusia memasuki sel hati secara cepat melalui protein transpor spesifik dalam membran plasma. Protein itu begitu selektifnya sehinnga protein itu bahkan menolak fruktosa, isomer struktural glukosa.Dengan demikian permeabilitas selektif membran bergantung pada rintangan pembeda pada bilayer lipid maupun protein transpor spesifik yang ada di dalam membran.Pergerakan substansi keluar –masuk sel terdiri daripada 2 jenis:

1. transpor pasif2. transpor aktif

Transpor pasifTranspor pasif ialah bentuk pergerakan molekul yang tidak memerlukan tenaga apabila melintasi membran sel dan laju pergerakan bergantung pada besar konsentrasi substansi dibandingkan dengan membran tersebut. 

Transpor pasif merupakan difusi melintasi suatu membran.

Molekul memiliki energi kinetik intrinsik yang disebut gerak termal (kalor). Suatu akibat gerak termal ialah difusi, kecenderungan molekul setiap zat untuk menyebar ke seluruh ruangan yang ada. Setiap molekul bergerak secara acak, namun difusi populasi molekul mungkin mempunyai arah. Misalnya, bayangkanlah suatu membran yang memisahkan air murni dari larutan zat pewarna dalam air. Anggaplah bahwa membran ini permeabel terhadap molekul pewarna tersebut. Setiap molekul pewarna akan mengembara secara acak, tetapi akan terdapat gerak netto(selisih) molekul pewarna melintasi membran ke sisi yang semula adalah air murni. Penyebaran zat pewarna melintasi membran akan berlanjut hingga kedua larutan memiliki konsentrasi pewarna yang sama. Begitu titik itu tercapai, akan terdapat kesetimbangan dinamik, yaitu molekul pewarna yang melintasi membran dalam satu arah jumlahnya sebanyak molekul pewarna yang melintasi membran dalam arah sebaliknya, setiap detik.Dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Dengan kata lain, setiap substansi akan berdifusi menuruni gradien konsentrasinya. Tidak ada kerja yang harus dilakukan untuk membuat hal ini terjadi; difusi merupakan proses spontan karena difusi itu menurunkan energi bebas. Ingat bahwa dalam setiap sistem terdapat suatu kecenderungan untuk meningkatnya entropi, atau ketidakteraturan. Difusi zat terlarut dalam air meningkatkan entropi dengan menghasilkan campuran yang lebih acak daripada ketika terdapat konsentrasi zat terlarut yang terlokalisir. Penting untuk diperhatikan bahwa setiap substansi berdifusi menuruni gradien konsentrasi substansi miliknya sendiri, yang tidak dipengaruhi oleh perbedaan konsentrasi substansi lain.Banyak lalulintas melintasi membran terjadi dengan cara difusi. Apabila suatu substansi lebih tinggi konsentrasinya pada satu sisi membran daripada sisi lain, substansi tersebut cenderung berdifusi melintasi membran menuruni gradien konsentrasinya. Satu contoh penting ialah penyerapan oksigen oleh sel yang melakukan respirasi seluler. Oksigen terlarut berdifusi ke dalam sel melintasi membran plasmanya. Selama respirasi seluler mengonsumsi O2 yang masuk, difusi ke dalam sel akan berlanjut, karena gradien konsentrasi akan mendukung pergerakan molekul ke arah tersebut.Difusi suatu substansi melintasi membran biologis disebut transpor pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi untuk membuat hal itu terjadi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial dan mengarahkan difusi.akan tetapi, harus diingat bahwa membran itu permeabel selektif sehingga mempengaruhi laju difusi berbagai molekul. Suatu molekul yang berdifusi bebas melintasi sebagian besar membran ialah air, suatu kenyataan yang memiliki akibat penting bagi sel.

Osmosis merupakan transpor pasif Dalam membandingkan dua larutan yang konsentrasi zat terlarutnya berbeda, larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi disebut sebagai hipertonik. Larutan dengan konsentrasi zal terlarut yang lebih rendah disebut sebagai hipertonik. Larutan-larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut sebagai isotonik.Difusi zat pelarut melintasi membran permeabel selektif merupakan suatu kasus khusus transpor pasif yang disebut osmosis. Arah osmosis ditentukan hanya oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total.

Bertahan hidupnya sel tergantung pada keseimbangan penyerapan dan pelepasan air

Keseimbangan air pada sel tanpa dindingJika suatu sel hewan dicelupkan ke dalam lingkungan yang isotonik terhadap sel tersebut, tidak akan ada selisih perpindahan air melintasi membran tersebut. Air mengalir melintasi membran, tetapi pada laju sama pada kedua arah. Dalam suatu lingkungan yang isotonik, volume sel hewan stabil. Sekarang kita pindahkan sel tersebut ke dalam larutan yang hipertonik terhadap sel tersebut. Sel ini akan kehilangan air yang berpindah ke lingkungannya, mengkerut, dan mungkin saja mati. Inilah salah satu alasan mengapa peningkatan salinitas (keasinan) danau dapat membunuh hewan di danau tersebut. Akan tetapi, sel hewan yang menyerap terlalu banyak air menghadapi bahaya yang sama seperti saat kehilangan air. Jika kita tempatkan sel tersebut dalam larutan yang hipotonik terhadap sel itu, air akan masuk lebih cepat daripada yang meninggalkannya, sel ini akan membengkak dan lisis (pecah) seperti balon yang etrus ditiup sampai melewati batas.Sel tanpa dinding kaku tidak dapat menerima penyerapan atau pelepasan air yang berlebihan. Masalah keseimbangan air ini secara otomatis terselesaikan jika sel tersebut hidup dalam lingkungan yang isotonik. Air laut bersifat isotonik terhadap banyak invertebrata laut. Sel sebagian besar hewan terestrial dilingkupi oleh fluida ekstraseluler yang isotonik terhadap sel tersebut. Hewan dan organisme lain yang tidak memiliki dinding sel kaku yang hidup dalam lingkungan hipertonik atau hipotonik harus memiliki adaptasi khusus untuk osmoregulasi, yaitu kontrol keseimbangan air.

Keseimbangan air pada sel berdindingSel tumbuhan, prokariota, fungi, dan sejumlah protista memiliki dinding. Apabila sel seperti ini berada dalam larutan hipotonik, dindingnya akan membantu mempertahankan keseimbangan air sel tersebut. Perhatikan sel tumbuhan. Seperti sel hewan, sel tumbuhan ini membengkak ketika air masuk melalui osmosis. Akan tetapi, dindingnya yang lentur akan mengembang hanya sampai pada ukuran tertentu sebelum dinding ini mengerahkan tekanan balik pada sel yang melawan penyerapan air lebih lanjut. Pada saat ini, sel tersebut membengkak, yang merupakan keadaan yang sehat untuk sebagian besar se tumbuhan. Tumbuhan yang tidak berkayu, seperti sebagian besar tumbuhan rumahan, tergantung pada dukungan mekanis dari sel yang dijaga untuk tetap bengkak oleh larutan hipotonik sekelilingnya. Jika sel tumbuhan dan sekelilingnya isotonik, tidak ada kecenderungan bagi air untuk masuk dan selnya menjadi lembek, yang menyebabkan tumbuhan menjadi layu. Di lain pihak, dinding tidak mendapatkan keuntungan apapun jika selnya dicelupkan ke dalam lingkungan hipertonik. Dalam kasus ini, sel tumbuhan, seperti sel hewan, akan kehilangan air yang berpindah ke sekelilingnya dan akan mengerut. Begitu sel ini berkerut, membran plasmanya tertarik menjauhi dindingnya. Fenomena ini yang disebut plasmolisis, biasanya menyebabkan tumbuhan mati. Sel dinding bakteri dan fungi juga berplasmolisis dalam lingkungan hipertonik.

Protein spesifik mempermudah transpor pasif zat terlarut terseleksi Banyak molekul dan ion polar yang ditahan oleh bilayer lipid membran berdifusi dengan bantuan protein transpor yang membentangi membran tersebut. Fenomena ini disebut difusi yang dipermudah (facilitated diffusion).Protein transpor memiliki banyak sifat enzim. Persis seperti enzim yang bersifat spesifik untuk substratnya, protein transpor dispesialisasikan untuk zat terlarut yang diangkutnya dan bahkan mungkin memiliki tempat pengikatan spesifik yang bertalian erat dengan tempat aktif suatu enzim. Seperti enzim, protein transpor dapat dijenuhkan. Terdapat begitu banyak molekul dari setiap jenis protein transpor yang telah ada di dalam membran plasma, dan apabila molekul-molekul ini sedang mentranslokasikan zat yang diangkutnya secepat kemampuannya, transpor akan terjadi pada laju maksimum. Seperti juga halnya enzim, protein transpor dapat dihambat oleh molekul yang menyerupai “substrat” normal. Ini terjadi apabila si peniru bersaing dengan zat terlarut yang normalnya ditranspor dengan cara terikat ke protein transpor. Akan tetapi, tidak seperti enzim, protein transpor biasanya tidak mrngkatalisis reaksi kimiawi. Fungsinya ialah mengkatalisis proses fisik.Dalam banyak kasus, protein kemungkinan mengalami perubahan bentuk yang samar, yang mentranslokasikan tempat pengikatan zat terlarut dari satu sisi membran ke yang lain. Perubahan bentuk ini dapat dipicu oleh pengikatan dan pelepasan molekul yang ditranspor. Protein transpor lain hanyalah memberikan koridor selektif yang memungkinkan suatu zat terlarut tertentu dapat melintasi membran ini. Sebagian protein ini berfungsi sebagai saluran bergerbang; suatu rangsangan menyebabkannya membuka atau menutup. Rangsangan itu dapat bersifat listrik atau kimiawi;jika bersifat kimiawi, rangsangan itu berupa substansi selain substansi yang sedang ditranspor.

Transpor aktifTranspor aktif merupakan faktor utama yang menentukan kemampuan suatu sel untuk mempertahankan konsentrasi internal molekul kecil yang berbeda dari konsentrasi lingkungannya.

Oleh karena itu, ia memerlukan tenaga (yang terdiri daripada Adenosine Trifosfat atau ‘ATP’) untuk menggerakkan bahan-bahan melalui membran plasma. Umumnya, bahan-bahan ini terdiri daripada molekul-molekul berukuran besar seperti protein-protein tertentu dan mikroorganisme. Bahan-bahan ini bergerak melintasi membran sel melalui salah satu dari 2 bentuk utama transpor aktif,yaitu endositosis, atau eksositosis.Transpor aktif merupakan pemompaan zat terlarut melawan gradiennya Disamping membantu protein transpor, difusi yang dipermudah masih dianggap transpor pasif karena zat terlarutnya berpindah menuruni gradien konsentrasinya. Difusi yang dipermudah mempercepat transpor zat terlarut dengan memberikan lintasan melalui membrane yang efisien, tetapi tidak mengubah arah transpornya. Akan tetapi, sebagian protein transpor dapat memindahkan zat terlarut melawan gradien konsentrasinya, melintasi membran plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Transpor ini bersifat “naik bukit” dan sehingga membutuhkan kerja. Untuk memompa molekul melintasi membran melawan gradiennya, sel yang bersangkutan haruslah mengorbankan energi metabolismenya. Oleh karena itu lalulintas membran seperti ini disebut transpor aktif.Transpor aktif merupakan faktor utama yang menentukan kemampuan suatu sel untuk mempertahankan konsentrasi internal molekul kecil yang berbeda dari konsentrasi lingkungannya. Kerja transpor aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. Seperti pada jenis kerja seluler lainnya, ATP menyediakan energi untuk sebagian besar transpor aktif. Salah satu cara bagi ATP untuk dapat menggerakkan transpor aktif ialah dengan cara mentransfer gula fosfat terminalnya langsung ke protein transpor. Hal ini dapat menginduksi protein untuk mengubah konformasinya dalm suatu cara yang bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membrannya. Satu system transpor yang bekerja seperti ini ialah pompa natrium – kalium, yang mempertukarkan natrium dan kalium melintasi membran plasma sel hewan.

Beberapa pompa ion membangkitkan tegangan melintasi membranSemua sel memiliki tegangan melintasi membran plasmanya. Tegangan ialah potensial listrik (pemisahan muatan yang berlawanan). Sitoplasma sel bermuatan negatif dibandingkan dengan fluida ekstraseluler disebabkan oleh distribusi anion dan kation pada sisi membran yang berlawanan yang tidak sama. Tegangan melintasi suatu membran, yang disebut potensial membran, berkisar dari sekitar -50 hingga -200 minivolt.Potensial membran bertindak seperti baterai, suatu sumber energi yang mempengaruhi lalulintas semua substansi bermuatan yang melintasi membran. Karena di dalam sel itu negatif dibandingkan dengan di luarnya, potensial membran ini mendukung transpor pasif kation ke dalam sel dan anion ke luar sel. Dengan demikian, dua gaya menggerakkan difusi ion melintasi suatu membran;gaya kimiawi dan gaya listrik. Kombinasi gaya yang bekerja pada satu ion ini disebut gradien elektrokimiawi. Suatu ion tidak begitu saja berdifusi menuruni gradien konsentrasinya, tetapi berdifusi menuruni gradien elektrokimiawinya. Misalnya, konsentrasi ion natrium (Na+) di dalam sel saraf yang diam jauh lebih rendah daripada di luarnya. Apabila sel ini dirangsang, saluran bergerbang yang mempermudah difusi Na+ akan terbuka. Ion natrium kemudian “jatuh” menuruni gradien elektrokimiawinya, yang digerakkan oleh gradien konsentrasi Na+ dan oleh tarikan kation ke sisi negatif membran.Beberapa protein membran yang secara aktif mentranspor ion ikut menentukan potensial membran ini. Misalnya ialah pompa natrium-kalium. Pompa ini tidak mentranslokasikan Na+ dan K+ satu lawan satu, tetapi sebenarnya memompa tiga ion natrium keluar sel untuk setiap dua ion kalium yang dipompakannya ke dalam sel tersebut. Dengan setiap langkah pompanya, terdapat selisih perpindahan satu muatan positif dari sitoplasma ke fluida ekstraseluler, suatu proses yang menyimpan energi dalam bentuk tegangan. Protein transpor yang membangkitkan tegangan melintasi suatu membran disebut pompa elektrogenik. Pompa natrium-kalium tampaknya merupakan pompa elektrogenik utama sel hewan. Pompa elektrogenik utama tumbuhan, bakteri, dan fungi ialah pompa proton, yang secara aktif mentraspor ion hydrogen (proton) ke luar sel. Pemompaan H+ mentransfer muatan positif dari sitoplasma ke larutan ekstraseluler.Dengan membangkitkan tegangan melintasi membran, pompa elektrogenik menyimpan energi yang dapat digunakan untuk kerja seluler, termasuk jenis lalulintas membran yang disebut kotranspor.

Dalam kotranspor, protein membran mengkopel transport suatu zat terlarut dengan zat terlarut lainnya.

Pompa bertenaga ATP tunggal yang mentranspor zat terlarut spesifik dapat menggerakkan transport aktif beberapa zat terlarut lain secara tidak langsung dalam suatu mekanisme yang disebut kotranspor. Substansi yang telah dipompakan melintasi membran dapat melakukan kerja begitu

substasi tersebut mengalir kembali melalui difusi, analog dengan air yang telah dipompakan ke atas dan melakukan kerja ketika air tersebut mengalir kembali ke bawah.protein transport khusus lain, yang terpisah dari pompanya, dapat mengkopel difusi “turun bukit” substansi ini ke transport “naik bukit” substansi kedua melawan gradien konsentrasinya sendiri.Eksositosis dan endositosis mentranspor molekul besar

Air dan zat terlarut memasuki dan meninggalkan sel dengan melintasi bilayer lipid membran plasma, atau dengan dipompakan atau diangkut melintasi membran oleh protein transpor. Molekul besar seperti protein dan polisakarida, umumnya melintasi membran dengan mekanisme yang berbeda yang melibatkan vasikula. Sel mensekresi makromolekul dengan cara menggabungkan vasikula dengan membran plasma, ini disebut eksositosis. Vesikula transpor yang lepas dari aparatus golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke membran plasma. Ketika membran vesikula dan membran plasma bertemu, molekul lipid kedua bilayer menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. Kandungan vesikulanya kemudian tumpah ke luar sel.Pada endositosis, sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat kecil dengan cara mambentuk vesikula baru dari membran plasma. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong ini terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi yang telah terdapat di luar selnya.Terdapat tiga jenis endositosis : fagositosis (pemakanan seluler (cellular eating)), pinositosis (peminuman seluler (cellular drinking)), dan endositosis yang diperantarai reseptor.Pada fagositosis, sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut di sekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong yang berlapis-membran yang cukup besar untuk bias digolongkan sebagai vakuola. Partikel ini dicerna setelah vakuola bergabung dengan lisosom yang mengandung enzim hidrolitik. Pada pinositosis, sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinositosis tidak bersifat spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Sebaliknya, endositosis yang diperantarai reseptor sangat spesifik. Yang tertanam dalam membran adalah protein dengan tempat reseptor spesifik yang dipaparkan ke fluida ekstraseluler. Ekstraseluler yang terikat pada reseptor disebut ligan, suatu istilah umum untuk setiap molekul yang terikat khususnya pada tempat reseptor molekul lain. Protein reseptor biasanya mengelompok dalam daerah membran yang disebut membran terlapisi, yang sisi sitoplasmiknya dilapisi oleh lapisan protein samara. Protein pelapis ini mungkin membantu memperdalam lubang dan membentuk vesikula.Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat memperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah, sekalipun substansi iu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida ekstraseluler.Vesikula tidak saja mentranspor substansi antara sel dan sekelilingnya, vesikula ini juga memberikan suatu mekanisme untuk memudakan dan membentuk kembali membran plasma. Endositosis dan eksositosis terjadi secara kontinu hingga ke tingkat tertentu dalam sebagian besar sel eukariotik, namun jumlah membran plasma dalam sel yang tidak tumbuh agak konstan dalam waktu lama. Agaknya, penembahan membrane oleh satu proses mengimbangi kehilangan membran oleh proses yang lain.Pinositosis ialah pergerakan yang membawa masuk bahan cairan, khususnya cairan ekstraseluler. Mula-mula sekali, membran plasma akan membentuk lekukan pada suatu kawasan di lapisan membran. Lekukan ini menjadi semakin mendalam, dan akhirnya lekukan tersebut akan membentuk vesikel yang mengandungi cairan. Melalui vesikel inilah cairan ekstrseluler dibawa masuk ke dalam sel.

STRUKTUR DAN PERANAN BAGIAN –BAGIAN SEL

Dari pengertian tentang sel, Anda sudah mendapatkan sedikit gambaran yang jelas tentang sel. Walaupun sel merupakan bagian terkecil dari makhluk hidup, tetapi sel masih memiliki bagian-bagian lebih kecil lagi yang menyusunnya. Di situlah terjadinya segala aktivitas di dalam sel. Bagian sel tersebut dinamakan organela. Jenis organela-organela tersebut bermacam-macam dan masing-masing memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda-beda.

1. Membran SelMembran 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 S. Singer dan E.Nicolson (1972) menyampaikan teori tentang membran sel. Teori ini disebut teori membran mozaik cair, yang menjelaskan bahwa membran sel terdiri atas protein yang tersusun seperti mozaik (tersebar) dan masing-masing tersisip di antara dua lapis fosfolipid. Membran sel merupakan bagian terluar sel dan tersusun secara berlapislapis. Bahan penyusun membran sel yaitu lipoprotein yang merupakan gabungan antara lemak dan protein. Membran sel mengandung kira-kira 50% lipid dan 50% protein. Lipid yang menyusun membran sel terdiri atas fosfolipid dan sterol. Fosfolipid memiliki bentuk tidak simetris dan berukuran panjang. Salah satu ujung fosfolipid bersifat mudah larut dalam air (hidrofilik), yang disebut dengan ujung polar. Bagian sterol bersifat

tidak larut dalam air (hidrofobik) yang disebut dengan ujung nonpolar. Fosfolipid tersusun atas dua lapis. Dalam hal ini protein dibedakan menjadi 2 sebagai berikut.

a. Protein Ekstrinsik (Perifer)Protein ini letaknya tersembul di antara dua lapis fosfolipid. Protein ekstrinsik bergabung dengan permukaan luar membran dan bersifat hidrofilik yaitu mudah larut dalam air.

b. Protein Intrinsik (Integral)Protein ini letaknya tenggelam di antara dua lapis fosfolipid. Protein intrinsik bergabung dengan membran dalam dan bersifat hidrofobik yaitu tidak mudah larut dalam air. 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. Sifat dari membran sel ini adalah selektif permiabel artinya adalah dapat dilalui oleh air dan zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya. Membran sel memiliki fungsi antara lain:a. sebagai pelindung sel,b. mengendalikan pertukaran zat, danc. tempat terjadinya reaksi kimia.

Untuk menunjang fungsinya ini, membran sel memiliki kemampuan untuk mengenali zat. Zat yang dibutuhkan akan diizinkan masuk, sedangkan zat yang sudah tidak digunakan berupa sampah akan dibuang. Ada juga zat tertentu yang dikeluarkan untuk diekspor ke sel lain. Masuknya zat dari luar melalui membran sel yaitu melalui peristiwa transpor pasif dan transpor aktif. Agar lebih jelas memahami struktur membran sel, coba Andaperhatikan Gambar 1.5!

2. Inti Sel (Nukleus)

Nukleus merupakan organ terbesar sel, dengan ukuran diameter antara 10-20 nm. Nukleus memiliki bentuk bulat atau lonjong. Hampir semua sel memiliki nukleus, karena nukleus ini berperan penting dalam aktivitas sel, terutama dalam melakukan sintesis protein. Namun ada beberapa sel yang tidak memiliki nukleus antara lain sel eritrosit dan sel trombosit. Pada kedua sel ini aktivitas metabolisme terbatas dan tidak dapat melakukan pembelahan. Biasanya sebuah sel hanya memiliki satu nukleus saja, yang terletak di tengah. Namun ada sel-sel yang memiliki inti lebih dari satu yaitu pada sel parenkim hati dan sel otot jantung, yang memiliki dua buah nukleus. Adapun pada sel otot rangka terdapat banyak nukleus. Komposisi nukleus terdiri atas membran nukleus, matriks, dan anak inti.

a. Membran Nukleus (Karioteka)Susunan molekul membran ini sama dengan susunan molekul membran sel, yaitu berupa lipoprotein. Membran inti juga dilengkapi dengan poripori yang dapat memungkinkan hubungan antara nukleoplasma dan sitoplasma. Pori-pori ini berperan dalam memindahkan materi antara inti sel dan sitoplasmanya. Membran inti hanya bisa dilihat dengan jelas dengan menggunakan mikroskop elektron. Membran inti terdiri atas dua selaput yaitu selaput luar dan selaput dalam. Selaput luar mengandung ribosom pada sisi yang menghadap sitoplasma dan sering kali berhubungan dengan membran retikulum endoplasma.

b. Matriks (Nukleoplasma)Nukleoplasma terdiri atas cairan inti yang tersusun dari zat protein inti yang disebut dengan nukleoprotein.

c. Anak Inti (Nukleolus)Di dalam nukleolus banyak terkandung kromosom, yaitu benang-benang halus DNA. Kromosom tersebut berfungsi untuk:1) menentukan ciri-ciri yang dimiliki sel;2) mengatur bentuk sel;3) menentukan generasi selanjutnya.

DNA tersusun dalam kromosom yang terdapat pada nukleoplasma, sedangkan tempat sintesis RNA terjadi pada nukleolus. Untuk lebih memahami tentang struktur nukleus dapat Anda lihat

3. SitoplasmaSitoplasma merupakan suatu cairan sel dan segala sesuatu yang larut di dalamnya, kecuali nukleus (inti sel) dan organela. Sitoplasma yang berada di dalam inti sel disebut nukleoplasma. Sitoplasma bersifat koloid kompleks, yaitu tidak padat dan tidak cair. Sifat koloid sitoplasma ini dapat berubahubah tergantung kandungan air. Jika konsentrasi air tinggi maka koloid akan bersifat encer yang disebut dengan sol, sedangkan jika konsentrasi air rendah maka koloid bersifat padat lembek yang disebut dengan gel.

Sitoplasma tersusun atas air yang di dalamnya terlarut molekul-molekul kecil (mikromolekul) dan molekul-molekul besar (makromolekul), ion-ion dan bahan hidup (organela) ukuran partikel terlarut yaitu 0,001 – 1 mikron, dan bersifat transparan. Bagian yang merupakan lingkungan dalam sel adalah matrik sitoplasma. Tiap-tiap organela mempunyai struktur dan fungsi khusus. Organela yang menyusun sitoplasma adalah sebagai berikut.

a. MitokondriaMitokondria merupakan organela penghasil energi dalam suatu sel. Mitokondria memiliki bentuk bulat tongkat dan berukuran panjang antara 0,2-5 mikrometer dengan diameter 0,5 mikrometer. Dengan bantuan mikroskop cahaya, keberadaan mitokondria dapat terlihat, tetapi untuk dapat melihat struktur dasarnya harus menggunakan mikroskop elektron. Mitokondria disusun oleh bahan-bahan antara lain fosfolipid dan protein. Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu membran luar dan membran dalam. Permukaan pada membran luar halus, sedangkan pada membran dalam banyak terdapat lekukan-lekukan ke dalam yang disebut krista. Adanya lekukan-lekukan ini akan dapat memperluas bidang permukaannya. Krista berperan dalam penyerapan oksigen untuk respirasi. Gambar 1.6 Nukleus

Dari proses respirasi inilah dapat dihasilkan energi. Jadi, mitokondria berfungsi untuk tempat respirasi sel atau sebagai pembangkit energi. Mitokondria mempunyai enzim yang dapat mengubah energi potensial dari makanan kemudian disimpan dalam bentuk ATP. ATP inilah yang merupakan sumber energi sebagai bahan bakar untuk melakukan proses kegiatan untuk hidup. Sel-sel mana saja yang banyak terdapat mitokondria pada tubuh manusia? Tentu saja sel-sel yang banyak melakukan aktivitas kerja. Pada bagian organ mana dalam tubuh Anda yang paling aktif dan giat bekerja? Misalnya jika seorang olahragawan melakukan aktivitas berolahraga, maka bagian tubuh yang paling aktif bekerja adalah otot. Otot akan selalu berkontraksi ketika seseorang bergerak. Bahkan, ketika Anda tidur pun sel selalu melakukan pemecahan ATP. Coba analisalah kegunaan ATP ketika kita dalam

keadaan tidur. Kegunaan ATP yaitu sebagai energi yang digunakan untuk mengganti sel-sel yang rusak, untuk memompa jantung, dan lainlain. Mitokondria banyak terdapat pada bagian tubuh antara lain otot, hati, jantung, ginjal, karena bagian tubuh tersebut paling aktif melakukan kerja dan menghasilkan energi. Struktur mitokondria dapat dilihat pada Gambar 1.7.

b. Retikulum EndoplasmaUntuk memahami struktur retikulum endoplasma, perhatikan Gambar 1.8!

Retikulum endoplasma merupakan sistem yang sangat luas, membran di dalam sel berupa saluran-saluran dan tabung pipih. Membran ini lebih tipis dari membran plasma. Komposisi kimia tersusun atas lipoprotein. Retikulum endoplasma ada dua macam, yaitu retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus.

1) Retikulum Endoplasma Kasar (REK)Retikulum endoplasma kasar ditempeli dengan ribosom yang tersebar merata pada permukaannya. Ribosom merupakan tempat sintesis protein. Protein yang sudah terbentuk kemudian akan diangkut ke bagian dalam retikulum endoplasma, dan kemudian disimpan di dalam membran yang berkantong yang disebut vesikula.

2) Retikulum Endoplasma Halus (REH)Retikulum endoplasma halus tidak ditempeli oleh ribosom. Permukaan REH ini menghasilkan enzim yang dapat mensintesis fosfolipid, glikolipid, dan steroid. Jadi, secara umum fungsi retikulum endoplasma antara lain:

1) penghubung selaput luar inti dengan sitoplasma, sehingga menjadi penghubung materi genetik antara inti sel dengan sitoplasma;2) transpor protein yang disintesis dalam ribosom; dan3) biosintesis fosfolipid, glikolipid, dan sterol.

c. Ribosom

Ribosom merupakan struktur terkecil yang bergaris tengah 17-20 mikron, letaknya di dalam sitoplasma sehingga hanya bisa dilihat dengan bantuan mikroskop elektron. Semua sel hidup memiliki ribosom. Ribosom berfungsi untuk sintesis protein, yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhan, perkembangbiakan atau perbaikan sel yang rusak. Pada sel-sel yang aktif dalam sintesis protein, ribosom dapat berjumlah 25% dari bobot kering sel. Coba sebutkan pada bagian organ mana saja pada tubuh manusia yang paling banyak terdapat ribosom? Keberadaan ribosom secara acak tersebar di dalam sitoplasma, tetapi ada beberapa yang terikat pada membran retikulum endoplasma kasar (REK). Sel hati merupakan sel yang banyak mengandung ribosom, karena sel hati terlibat aktif dalam melakukan sintesis protein.

d. Badan GolgiCoba Anda perhatikan Gambar 1.9! Gambar itu menunjukkan badan golgi. Perhatikan strukturnya!

Organela ini ditemukan pertama kali oleh Camilio Golgi, seorang ilmuwan dari Italia. Badan golgi biasa dijumpai pada sel tumbuhan maupun hewan. Pada sel hewan terdapat 10-20 badan golgi. Lain halnya dengan tumbuhan yang memiliki ratusan badan golgi pada setiap sel. Badan golgi terdiri atas sekelompok kantong pipih yang dibatasi membran yang dinamakan saccula. Di dekat saccula terdapat vesikel sekretori yang berupa gelembung bulat. Badan golgi pada tumbuhan disebut dengan diktiosom. Pada diktiosom terjadi pembuatan polisakarida dalam bentuk selulosa yang digunakan sebagai bahan penyusun dinding sel. Secara umum fungsi dari badan golgi antara lain:1) secara aktif terlibat dalam proses sekresi, terutama pada sel-sel kelenjar;2) membentuk dinding sel pada tumbuhan;3) menghasilkan lisosom;4) membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur.

e. LisosomLisosom hanya ditemukan pada sel hewan saja. Lisosom merupakan struktur agak bulat yang dibatasi membran tunggal, memiliki ukuran diameter 1,5 mikron. Lisosom berperan aktif melakukan fungsi imunitas. Lisosom berisi enzim-enzim hidrolitik untuk memecah polisakarida, lipid, fosfolipid, dan protein. Lisosom berperan dalam pencernaan intrasel, misalnya pada protozoa atau sel darah putih. Lisosom juga berperan penting dalam matinya sel-sel. Lisosom banyak terdapat pada sel-sel darah terutama leukosit, limfosit, dan monosit. Di dalam sel-sel tersebut lisosom berperan mensintesis enzim-enzim hidrolitik untuk mencernakan bakteri-bakteri patogen yang menyerang tubuh. Agar dapat memahami struktur lisosom. Lisosom membantu menghancurkan sel yang luka atau mati dan menggantikan dengan yang baru yang disebut dengan autofagus. Contohnya lisosom banyak terdapat pada sel-sel ekor kecebong. Ekor kecebong secara bertahap akan diserap dan mati. Hasil penghancurannya digunakan untuk pertumbuhan sel-sel baru bagi katak yang sedang dalam masa pertumbuhan. Begitu pula selaput antara jari-jari tangan dan kaki manusia ketika berujud embrio akan hilang setelah embrio tersebut lahir.

f. SentrosomSentrosom hanya dijumpai pada sel hewan. Bentuk sentrosom bulat kecil. Organela ini terdapat di dekat inti, berperan dalam proses pembelahan sel. Sentrosom menyerupai bola-bola duri karena adanya serat-serat radial.

g. VakuolaVakuola ialah organela sitoplasmik yang berisi cairan dan dibatasi selaput tipis yang disebut tonoplas. Vakuola berbentuk cairan yang di dalamnya terlarut berbagai zat seperti enzim, lipid, alkaloid, garam mineral, asam, dan basa. Pada sel tumbuhan, vakuola selalu ada. Semakin tua suatu tumbuhan, maka vakuola yang terbentuk semakin besar. Vakuola berperan untuk menyimpan zat makanan berupa sukrosa dan garam mineral, selain juga berfungsi sebagai tempat penimbunan sisa metabolisme, seperti getah pada batang tumbuhan karet. Untuk memahami struktur vakuola pada tumbuhan Anda dapat melihat Gambar 1.11!

Vakuola juga terdapat pada protozoa. Vakuola protozoa berupa vakuola kontraktil dan vakuola nonkontraktil.

1)Vakuola kontraktilVakuola kontraktil disebut juga vakuola berdenyut. Vakuola kontraktil memiliki fungsi sebagai osmoregulator yaitu mengatur nilai osmotik dalam sel.

2) Vakuola nonkontraktilVakuola nonkontraktil disebut juga vakuola makanan, yang berfungsi untuk mencerna makanan dan mengedarkan hasil pencernaan makanan ke seluruh tubuh.

h. PlastidaPlastida juga merupakan organela spesifik yang terdapat pada sel tumbuhan. Di dalam plastida terdapat zat pigmen. Mekanisme kerja plastida sangat dipengaruhi oleh rangsang cahaya. Pada lingkungan yang banyak terdapat penyinaran matahari, maka plastida menghasilkan pigmen warna yang disebut kloroplas, antara lain pigmen hijau (klorofil), kuning (xantin), dan kuning kemerah-merahan (xantofil). Plastida yang tidak terkena cahaya matahari tidak akan menghasilkan pigmen warna yang disebut leukoplas atau amiloplas yaitu untuk tempat amilum.

i. KloroplasPada sel tumbuhan ada bagian paling spesifik yang tidak terdapat pada sel hewan, yaitu bagian yang berperan dalam proses fotosintesis. Bagian manakah itu? Tentu Anda sudah mengetahui bahwa bagian yang dimaksud adalah klorofil. Klorofil dihasilkan oleh suatu struktur yang disebut kloroplas.  Coba perhatikan tumbuh-tumbuhan yang ada di sekitar lingkungan Anda! Bagaimanakah warna daun-daun tumbuhan tersebut? Kloroplas hanya terdapat dalam sel tumbuhan dan ganggang tertentu. Pada sel-sel tumbuhan, kloroplas berbentuk cakram

dengan diameter 5-8 um dengan tebal 2-4 um. Kloroplas dapat dilihat pada Gambar 1.12!

Pada gambar tersebut terlihat bahwa kloroplas dibungkus oleh membran ganda, yaitu membran internal (dalam) dan membran eksternal (luar).

1) Membran Internal (Dalam)Pada membran ini tidak terdapat lipatan (halus), dan terdapat banyak pigmen fotosintesis yang terletak pada thilakoid. Pigmen ini akan menangkap cahaya matahari dan mengubah energi cahaya ini menjadi energi kimia dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat), melalui proses fotosintesis. Tumpukan dari beberapa thilakoid akan membentuk granum. Thilakoid yang memanjang menghubungkan granum satu dengan lainnya disebut stroma. Pigmen fotosintesis tersebut antara lain klorofil dan karotenoid.

a) KlorofilKlorofil meliputi klorofil a dan b. Klorofil merupakan pigmen hijau untuk menangkap energi cahaya matahari, misalnya sinar merah, biru, ungu, danmemantulkan sinar hijau.

b) KarotenoidKarotenoid merupakan pigmen kuning sampai jingga. Karotenoid menyerap sinar gelombang antara hijau-biru.

2) Membran Eksternal (Luar)Pada membran ekternal ini tidak mengandung klorofil maupun karotenoid, melainkan mengandung pigmen xanthofil yang disebut violaxanthin. Dari uraian di atas dapat kita ketahui bahwa di dalam sel yang masih hidup selalu terdapat unsur-unsur pokok seperti disebutkan di atas. Sel hidup masih selalu melakukan aktivitas tumbuh dan berkembang. Aktivitas ini dilakukan oleh bagian-bagian pokok sel tersebut. Coba Anda bayangkan jika sel tidak memiliki organela-organela seperti di atas, apakah yang akan terjadi? Tentunya kita tidak dapat tumbuh dan berkembang, tetapi perlu Anda ketahui bahwa pertumbuhan sel ini bersifat terarah dan terkendali. Contohnya sel-sel janin, ia tahu persis kapan harus membelah dan kapan harus berhenti, sehingga hanya ada 2 kaki, 2 tangan, 2 mata, 2 ginjal,  bahkan jika kita perhatikan jari kelingking tidak lebih panjang dari jari manis dan sebagainya. Contoh tersebut menggambarkan pembelahan sel yang terarah dan terkendali.

Asam Nukleat

A.    Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat dari biologi molekul penting bagi kehidupan, dan termasuk DNA

(asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat). Bersama dengan protein, asam

nukleat membentuk paling penting makromolekul , masing-masing ditemukan dalam

kelimpahan dalam semua makhluk hidup, di mana mereka berfungsi dalam pengkodean,

transmisi dan mengekspresikan informasi genetik.

Asam nukleat ditemukan oleh Friedrich Miescher pada tahun 1869. Studi

Eksperimental asam nukleat merupakan bagian utama modern biologi dan penelitian medis ,

dan membentuk dasar untuk genom dan ilmu forensik , serta bioteknologi dan industri

farmasi. Kemudian Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang tersusun oleh suatu

gugus gula, gugus fosfat, dan gugus basa.

Ciri- ciri Asam Nukleat :

a.       Terdapat pada semua sel hidup

b.      Merupakan makromolekul dengan monomer Mononukleotida

B.     Fungsi Asam Nukleat

Fungsi Asam Nukleat adalah sebagai berikut:

1.         Menyimpan, mereplikasi dan mentranskripsi informasi genetika

2.         Turut dalam metabolisme

3.         Penyimpan energi

4.         Sebagai ko-enzim

C.    Struktur Asam Nukleat

D.     Tata nama Asam Nukleat

Asam nukleat istilah adalah nama keseluruhan untuk DNA dan RNA, anggota

keluarga biopolimer, dan ini identik dengan polinukleotida. Asam nukleat dinamai untuk

penemuan awal mereka dalam inti, dan untuk gugus fosfat (terkait dengan asam fosfat).

Meskipun pertama kali ditemukan dalam nukleus dari eukariotik sel, asam nukleat sekarang

dikenal dapat ditemukan dalam semua bentuk kehidupan, termasuk dalam bakteri, archea,

mitokonria, kloroplas, virus dan viroid. Semua sel hidup dan organel mengandung DNA dan

RNA, sedangkan virus mengandung baik DNA atau RNA, tetapi biasanya tidak keduanya.

Komponen dasar asam nukleat biologis adalah nukleotida yang masing-masing berisi gula

pentosa (ribosa atau deoksiribosa), sebuah fosfat kelompok, dan nucleobase . Asam nukleat

juga dihasilkan dalam laboratorium, melalui penggunaan enzim  (DNA dan RNA polimerase)

dan dengan padat-fase sintesa kimia. Metode kimia juga memungkinkan generasi asam

nukleat yang berubah yang tidak ditemukan di alam, misalnya asam nukleat peptida .

•         Gula pada asam nukleat adalah ribosa.

•         Ribosa (b-D-furanosa) adalah gula pentosa (jumlah karbon 5).

•         Perhatikan penomoran. Dalam penulisan diberi tanda prime(') untuk membedakan

penomoran pada basa nitrogen

•       Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen (pada atom karbon nomor 1).

•       Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat (pada atom karbon nomor 5).

•       Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2

BASA NITROGEN

•   Basa nitrogen berikatan dengan ikatan-b pada atom karbon nomor1' dari gula ribosa atau

deoksiribosa.

•   Pirimidin berikatan ke gula ribosa pada atom N-1 dari struktur cincinnya.

•   Purin berikatan ke gula ribosa pada atom N-9 dari struktur cincinnya.

 

BASA PIRIMIDIN DAN PURIN

BASA-BASA DALAM ASAM NUKLEAT

 

 

GUGUS FOSFAT

 

1.      Nukleosida : Senyawa antara purin dan primidin dengan ribosa dan deoksiribosa. Beberapa

nama nukleosida :

2.      Nukleotida : Ester nukleosida dengan asam fosfat. Singkatan nama beberapa nukleotida :

Fungsi nukleotida :

1.      Sebagai pembawa energy. Nukleotida yang penting : AMP, ADP, ATP→ penting dalam

penyimpanan dan pemanfaatan energi selama metabolisme sel.

ATP pembawa energi utama dalam sel :

ADP + Pa             →                                 ATP (fosforilase oksidatif)                                                            ↑                                                         Energi

ATP + H2O→ ADP + Pa (as. fosfat) + energi (hidrolisis)

2.             Pembawa bahan pembentuk dasar suatu molekul.

Contoh :

-          Nukleotida Uridin Difosfat (UDP) untuk sintesis glikogen

-          Kolin Sitidin Difosfat sintesis kolin fosfolipid.

-          Nukleotida trifosfat (NTP) sintesis DNA dan RNA

3.      Sebagai ko enzim

-          Nikotamida Mono Nukleotida (NMN) → merupakan vitamin

-          Flavin Mono Nukleotida (FMN) → koenzim  proses oksidasi – reduksi pada respirasi sel.

-          Nikotinamida Adenin Dinukleotida (NAD), Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat

(NADP), Flavin Adenin Dinukleotida (FAD) →  koenzim proses oksidasi – reduksi

E.     Komposisi Molekuler dan Ukuran Asam Nukleat

Asam nukleat dapat bervariasi dalam ukuran, tetapi umumnya molekul yang sangat

besar. Memang, molekul DNA yang mungkin merupakan molekul individu terbesar yang

diketahui. Dipelajari dengan baik biologi molekul asam nukleat berbagai ukuran dari 21

nukleotida ( kecil mengganggu RNA ) ke kromosom besar ( 1 kromosom manusia adalah

molekul tunggal yang berisi pasangan basa 247 juta  ).

Dalam kebanyakan kasus, molekul DNA alami adalah untai ganda RNA dan molekul

untai tunggal. Ada pengecualian banyak, namun-beberapa virus memiliki genom terbuat dari

RNA untai ganda dan virus lainnya memiliki DNA beruntai tunggal genom, dan, dalam

beberapa keadaan, struktur asam nukleat dengan tiga atau empat helai bisa terwujud.

Asam nukleat adalah linear polimer (rantai) dari nukleotida. Setiap nukleotida terdiri

dari tiga komponen: purin atau pirimidin nucleobase (kadang-kadang disebut basis

nitrogen atau hanya basa), sebuah pentosa gula, dan fosfat kelompok. Sub-struktur yang

terdiri dari gula nucleobase ditambah disebut sebuah nukleosida . Jenis asam nukleat berbeda

dalam struktur gula dalam nukleotida mereka - DNA berisi 2'- deoksiribosa sedangkan RNA

mengandung ribosa (di mana satu-satunya perbedaan adalah adanya gugus hidroksil ). Juga,

nukleobasa ditemukan di kedua jenis asam nukleat yang berbeda: adenin , sitosin , dan guanin

dapat ditemukan di kedua RNA dan DNA, sedangkan timin terjadi pada DNA dan urasil

terjadi pada RNA.

Gula dan fosfat dalam asam nukleat saling terhubung satu sama lain dalam rantai

bolak (gula-fosfat tulang punggung) melalui fosfodiester hubungan. Dalam nomenklatur

konvensional , karbon-karbon dimana gugus fosfat melampirkan adalah ujung 3'-5 dan '-akhir

karbon dari gula. Hal ini memberikan asam nukleat directionality, dan ujung-ujung molekul

asam nukleat yang disebut sebagai 5'-end dan 3'-end. Para nukleobasa bergabung ke gula

melalui N-glikosidik hubungan yang melibatkan nitrogen cincin nucleobase (N-1 untuk

pirimidin dan N-9 untuk purin) dan karbon 1 'dari cincin gula pentosa.

F.     Jenis-Jenis asam nukleat

1.      Asam Deoksiribonukleat

Asam deoksiribonukleat merupakan asam nukleat yang berisi instruksi genetik yang

digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua organisme hidup dikenal. Peran

utama dari molekul DNA adalah penyimpanan jangka panjang informasi dan DNA sering

dibandingkan dengan satu set cetak biru, karena berisi petunjuk yang dibutuhkan untuk

membangun komponen lain sel, seperti protein dan molekul RNA. Segmen DNA yang

membawa informasi genetik ini disebut gen, tetapi urutan DNA lain memiliki tujuan

struktural, atau terlibat dalam mengatur penggunaan informasi ini genetik.

Ciri-ciri Asam Deoksiribonukleat :

            Makromolekul dengan Mr yang sangat besar.

            Terdiri dari mononukleotida utama :

dAMP, dGMP, dTMP, dCMP

         Terdiri dari dua atau lebih rantai polinukleotida

yang tersusun dalam struktur heliks (heliks ganda)

            Setiap spesies/organisme mononukleotida utamanya mempunyai perbandingan, urutan dan

berat molekul (Mr) yang spesifik.

            Pada sel prokariotik (mengandung hanya satu kromosom) DNA nya merupakan

makromolekul tunggal dengan Mr = 2 x 109.

            Pada sel eukariotik (mengandung banyak kromosom) mempunyai banyak molekul DNA

dengan Mr yang sangat besar.

            DNA terutama terdapat dalam inti sel (DNA inti) bergabung dengan proteinhiston. Juga bisa

terdapat pada sitoplasma (DNA sitoplasma), dalam mitokondria, dalam khloroplas.

            Pada sel bakteri selain terdapat dalam inti sel juga bisa pada sel membran = mesosom dan

dalam sitoplasma di luar kromosom = plasmid/episom.

            DNA normal dari suatu spesies yang berbeda menunjukkan adanya keteraturan (regularitas)

CHARGAFF’S RULES :

-             Komposisi basa dari DNA suatu organisme adalah tetap pada semua sel nya dan mempunyai

karakteristik tertentu

-             Komposisi basa dari DNA bervariasi dari suatu organisme dengan organisme lainnya

dinyatakan dengan dissymmetry ratio : (A + T) / (G + C)

-             Komposisi basa dari suatu spesies tidak berubah oleh umur, keadaan nutrisi, ataupun

lingkungan.

-             Jumlah adenin dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah timin (A = T).

-             Jumlah guanin dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah sitosin (G=C).

-             Jumlah total basa purin dalam DNA suatu organisme selalu sama dengan jumlah total basa

pirimidin : (A + G) = (T + C).

DEOKSIRIBONUKLEOTIDA UTAMA

2.      Asam Ribonukleat

Asam ribonukleat (RNA) fungsi dalam mengkonversi informasi genetik dari gen ke

dalam sekuens asam amino dari protein. Ketiga jenis universal termasuk RNA transfer

(tRNA), messenger RNA (mRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Messenger RNA bertindak

untuk membawa informasi urutan genetik antara DNA dan ribosom, mengarahkan sintesis

protein. Ribosomal RNA adalah komponen utama dari ribosom, dan mengkatalisis

pembentukan ikatan peptida. transfer RNA berfungsi sebagai molekul pembawa untuk asam

amino yang akan digunakan dalam sintesis protein, dan bertanggung jawab untuk decoding

mRNA. Selain itu, banyak kelas RNA sekarang dikenal.

Ciri-ciri Asam Ribonukleat :

         Terdiri dari rantai tunggal poliribonukleotida.

         Hampir seluruhnya terdapat di sitoplasma, juga terdapat pada virus.

         Rantai tunggal→ Chargaff’s Rules tidak berlaku

         Ada 3 macam :

- tRNA (transfer-RNA)

-mRNA (messenger-RNA)

-rRNA (ribosomal-RNA)

-tRNA

  Molekul yang kecil

   Basanya : A, G dan U yang termetilasi.

  Jumlahnya hanya sedikit dari total RNA dalam sel

   Mengangkut (transport) asam amino spesifik ke

  Ribosom untuk proses sintesis protein

-mRNA

  Basa nya : A, G, C dan U

  Disintesis dalam inti sel pada proses transkripsi

  Pembawa informasi genetik dari DNA untuk

  Sintesis protein

  Umurnya pendek→  mengalami Degradasi/resintesis

-r RNA

  Bagian terbanyak dari RNA dalam sel (80%)

  Merupakan 60% dari berat ribosom

  Basa utamanya : A, G, C, U

  Fungsinya belum jelas

G.    Hidrolisis Asam Nukleat

1. Hidrolisis dengan enzim→ enzim nuklease, yang terdiri dari :

a.          enzim eksonuklease→ menyerang ujung rantai polinukleotida

b.         enzim endonuklease→ menyerang bagian dalam rantai

2. Hidrolisis dengan asam/basa

a.          Hidrolisis DNA dengan asam→ terbentuk asam apurinat (DNA tanpa purin) dan asam

apirimidat (DNA tanpa pirimidin)

b.         DNA tidak dihidrolisis oleh basa

Hidrolisis RNA dengan basa memutuskan→ ikatan gugus hidroksil – 2 ribosa.

Diposkan oleh VhuThu26   di 02:06 Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke Twitter Berbagi ke Facebook