Informasi

Permeabilitas Membran Plasma

Permeabilitas Membran Plasma


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya mengalami kesulitan memahami mengapa molekul polar kecil dapat melintasi daerah hidrofobik membran dan bukan ion. Tidakkah molekul polar akan tertarik ke media ekstraseluler berair dan tidak cenderung bergerak melalui daerah hidrofobik? (Ini adalah alasan saya mengapa ion tidak bisa masuk.)

Juga, mengapa partikel yang larut dalam lemak melewati membran? Saya mengerti mereka memiliki ketertarikan pada daerah hidrofobik, tetapi tidakkah mereka ingin tinggal di sana, terjepit di antara dua lapisan berair? Bukankah itu titik orientasi bilayer? Mengapa partikel yang larut dalam lemak bergerak? dari daerah hidrofobik ke bagian dalam sel yang berair? Selanjutnya, mengapa molekul lipid tidak ditolak oleh kepala hidrofilik di bagian luar membran?


Difusi pasif.

Pertanyaan ini secara khusus mengacu pada difusi pasif.

Saya akan mengulangi dan mengklarifikasi apa yang disebutkan dalam pertanyaan.

Difusi pasif melibatkan molekul yang larut ke dalam membran, berdifusi melintasinya, dan kemudian larut dalam larutan berair di sisi lain.

Bagian kedua dari pertanyaan Anda dapat dijawab secara singkat: peristiwa difusi ini terjadi dari waktu ke waktu, dan seringkali dengan kecepatan tinggi.

Yang penting hanya molekul kecil yang relatif hidrofobik yang mampu berdifusi melintasi lapisan ganda fosfolipid pada tingkat yang signifikan. Dengan demikian, gas (seperti O2 dan CO2), molekul hidrofobik (seperti benzena), dan molekul kecil yang tidak bermuatan (seperti H2O dan etanol) dapat berdifusi melintasi membran plasma. Molekul biologis lainnya, bagaimanapun, tidak dapat larut dalam interior hidrofobik dari bilayer fosfolipid. Akibatnya, molekul polar tak bermuatan yang lebih besar seperti glukosa tidak dapat melintasi membran plasma dengan difusi pasif, seperti halnya molekul bermuatan dari berbagai ukuran (termasuk ion kecil seperti H+, Na+, K+, dan Cl-).

-Cooper, 2000

Asam lemak hidrofobik menolak muatan.

Elektron tambahan atau hilang memberikan ion muatannya. Gugus kepala hidrofilik dari bilayer bermuatan, tetapi rantai asam lemak tidak, dan ini menolak muatan.

Ada juga gaya tolak-menolak antara residu hidrofobik dan polar (maka bilayer ada di air), namun polaritas pada dasarnya adalah spektrum. Molekul kecil yang relatif non-polar tidak akan mengalami tolakan yang cukup untuk menghentikan difusi, tetapi molekul yang lebih besar atau lebih polar mungkin akan mengalaminya.

Transpor aktif dan pasif.

Meskipun tidak disebutkan dalam pertanyaan, ion-ion ini dan molekul lain dapat menembus membran melalui saluran protein yang memungkinkan, seringkali dengan spesifisitas tinggi, ion dan molekul besar melintasi membran.


Dalam struktur bilayer, ada protein yang mencuat melalui membran baik sebagai protein transmembran (melalui seluruh membran), ekstrinsik (di luar) atau intrinsik (di dalam). Ini bertindak sebagai gerbang atau saluran untuk memungkinkan zat polar yang larut dalam air lewat. Proses ini dikenal sebagai difusi terfasilitasi. Lihat halaman 11 artikel ini

Beberapa ion diperbolehkan masuk tetapi ini adalah proses transpor aktif yang dimediasi, di mana saluran atau gerbang ion mengaturnya. Hal ini terlihat pada neuron selama pergerakan sinyal elektrokimia di sepanjang akson, namun hal ini tidak terjadi secara otomatis, tidak seperti difusi terfasilitasi.

Adapun bagian kedua dari pertanyaan Anda, saya rasa Anda dapat memeriksa pertanyaan ini di sini


Fungsi Membran Plasma

Hai teman-teman! Selamat datang di video Mometrix ini tentang fungsi membran plasma.
Membran plasma sangat penting bagi kehidupan sel! Itu yang membedakan intraseluler lingkungan ( sitoplasma) sel-sel dari ruang ekstraseluler menjadi unit-unit berbeda yang dikenal sebagai sel. Membran plasma juga mengatur pergerakan bahan masuk dan keluar sel dan menyediakan struktur untuk sel. Dalam video ini, kita akan melihat apa yang membuat membran plasma dan apa fungsinya.


Ion perak meningkatkan permeabilitas membran plasma melalui modulasi kadar kalsium intraseluler dalam sel BY-2 tembakau

Ion perak meningkatkan permeabilitas membran plasma untuk air dan senyawa organik kecil melalui efek stimulasinya pada saluran kalsium membran plasma, dengan modulasi berikutnya tingkat kalsium intraseluler dan homeostasis ion. Tindakan ion perak pada membran plasma tanaman sebagian besar terkait dengan penghambatan pensinyalan etilen berkat kemampuan ion perak untuk menggantikan kofaktor tembaga pada reseptor etilen. Sebuah link kopling aksi ion perak dan penghabisan auksin seluler telah disarankan sebelumnya oleh kemungkinan interaksi langsung mereka dengan pembawa penghabisan auksin atau dengan mempengaruhi permeabilitas membran plasma. Menggunakan sel tembakau BY-2, kami menunjukkan di sini bahwa selain peningkatan dramatis penghabisan auksin sintetis 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) dan 1-naphthalene acetic acid (NAA), pengobatan dengan AgNO3 menghasilkan peningkatan penghabisan sitokinin trans-zeatin (tZ) serta analog struktural auksin triptofan (Trp) dan asam benzoat (BA). Aplikasi AgNO3 disertai dengan hilangnya air secara bertahap dan plasmolisis. Efek yang diamati tergantung pada ketersediaan ion kalsium ekstraseluler (Ca 2+ ) seperti yang ditunjukkan oleh perbandingan uji transpor dalam buffer kaya Ca 2+ dan buffer bebas Ca 2+ dan pada pengobatan dengan inhibitor membran plasma Ca 2+ -permeabel. saluran Al 3+ dan rutenium merah, keduanya menghilangkan efek AgNO3. Mikroskop confocal indikator fluoresensi sensitif Ca 2+ Fluo-4FF, ester asetoksimetil (AM) menyarankan bahwa ketersediaan Ca 2+ ekstraseluler diperlukan untuk memicu respons terhadap ion perak dan bahwa kumpulan Ca 2+ intraseluler saja tidak cukup untuk ini memengaruhi. Secara keseluruhan, data kami menunjukkan bahwa dalam sel tumbuhan, efek ion perak berasal dari modifikasi awal kadar kalsium internal, mungkin melalui interaksinya dengan saluran permeabel Ca2+ pada membran plasma.

Kata kunci: Auksin Kalsium Etilen Ion Perak Tembakau Sel BY-2 Transpor transmembran.


Apa itu Permeabilitas Membran? (dengan gambar)

Permeabilitas membran pada dasarnya adalah kemampuan zat tertentu untuk masuk dan keluar dari penghalang organik atau semi-organik. Hal ini paling sering dibicarakan dalam hal biologi, di mana membran adalah dinding sel dan zat yang keluar masuk adalah elemen produksi kimia, makanan sel, dan produk limbah. Konsepnya lebih luas dari ini, dan memang memiliki beberapa aplikasi di industri, eksperimen ilmiah, dan manufaktur. Membran dapat mengambil banyak bentuk dan memainkan berbagai peran dalam hal menjaga beberapa elemen keluar sambil menahan yang lain. Membran yang berpori biasanya tidak terbuka seperti saringan, tetapi kurang lebih dapat ditembus oleh zat tertentu dalam kondisi tertentu.

Dasar-dasar Membran Sel

Membran sel memiliki permeabilitas selektif, artinya mereka akan membiarkan zat tertentu lewat sambil membentuk penghalang terhadap yang lain. Ini pada dasarnya adalah kualitas membran plasma sel yang memungkinkan zat masuk dan keluar darinya, sehingga sel dapat mengeluarkan produk limbah dan mengirimkan bahan kimia dan nutrisi olahan lainnya yang dikumpulkannya untuk tubuh. Pada saat yang sama, nutrisi yang dibutuhkan sel dapat melewati membran ke dalam.

Terkadang konsep ini paling mudah dipahami dengan memikirkan sel sebagai pabrik mikroskopis: mereka merancang, memproduksi, dan mengemas zat yang dibutuhkan tubuh untuk bertahan hidup setiap hari. Layaknya sebuah pabrik, sebuah sel membutuhkan cara untuk membawa bahan mentah untuk produknya, seperti nutrisi dari makanan, ke dalam bengkelnya. Setelah mengumpulkan dan mengemas suatu zat, sel membutuhkan cara untuk mengirimkan produk jadi ke dalam aliran darah sehingga tubuh dapat menggunakannya.

Membran dapat dianggap sebagai departemen pengiriman dan penerimaan, di mana beberapa hal disetujui untuk masuk dan keluar sementara yang lain tidak. Dalam kebanyakan kasus, membran adalah plasma fleksibel yang menyelimuti batas luar sel. Ini memisahkan cairan intraseluler, yang merupakan cairan di dalam sel, dari cairan ekstraseluler, yang ditemukan hanya di luar dari sel. Membran bukanlah dinding pasif atau tidak dapat diatasi, karena ada pertukaran zat yang konstan dan dinamis antara dua cairan.

Pentingnya Biaya Listrik

Permeabilitas sebagian besar tergantung pada struktur membran sel, yang terdiri dari dua lapisan fosfolipid yang saling membelakangi. Fosfolipid, pada gilirannya, terbuat dari rantai fosfor dan lipid, yang pada dasarnya adalah lemak. Ini adalah atribut kimia dari rantai ini yang memungkinkan lewatnya unsur-unsur tertentu.

Setiap fosfolipid memiliki kepala kutub yang bermuatan listrik dan hidrofilik - yang berarti suka air - dan ekor non-polar, tidak bermuatan yang hidrofobik - yang berarti takut air. Kepala dan ekor mengatur diri sehingga kepala menghadap keluar ke dalam air, sedangkan ekor menghindari air dengan berbaris di tengah. Hasilnya seperti sandwich di mana kepala hidrofilik adalah dua potong roti dan ekor hidrofobik adalah selai kacang di tengahnya.

Zat yang non-polar dan larut dalam lemak dapat berdifusi masuk dan keluar membran plasma. Larut dalam lemak artinya mampu larut dalam lemak. Zat polar tidak dapat melewati membran sel karena kepala akan menolaknya zat bermuatan menolak zat bermuatan lainnya, seperti dua magnet. Membran sel juga kedap terhadap zat yang tidak larut dalam lemak, karena zat tersebut tidak dapat melewati lipid membran.

Kontrol dan Keseimbangan

Permeabilitas adalah fitur penting karena memfasilitasi lalu lintas yang terus menerus tetapi terkontrol masuk dan keluar dari sel. Hasilnya, sel dapat mengekstrak semua asam amino, asam lemak, gula, dan vitamin yang mereka butuhkan untuk menjalankan fungsi sehari-hari. Ini juga memungkinkan pembawa pesan kimia, seperti hormon, untuk memasuki sel dan memicu atau menghambat beberapa fungsi sel jika diperlukan. Setelah sel membuat hormon, neurotransmiter, protein, dan zat lain yang dibutuhkan oleh tubuh, membran memungkinkan zat ini keluar dari sel. Produk limbah juga dapat melewatinya dalam banyak kasus.

Membran plasma juga bertindak sebagai penjaga gerbang, sehingga tidak sembarang zat dapat keluar masuk sel. Membran plasma memiliki permeabilitas selektif, artinya memungkinkan beberapa zat masuk tetapi mengecualikan yang lain. Ini mencegah zat berbahaya menyusup ke dalam sel dan memastikan bahwa sel tidak kehilangan terlalu banyak cairan dan protein pada satu waktu.

Aplikasi Non-Seluler

Berbagai jenis membran digunakan dalam berbagai aplikasi, dari manufaktur kimia hingga teknik dan farmakologi. Dalam pengaturan ini, permeabilitas membran biasanya tentang membiarkan elemen, bahan kimia, atau makanan tertentu ke dalam lingkungan tertutup sambil menjaga yang lain keluar. Konsepnya sangat mirip dengan sel dalam banyak kasus, tetapi penutupnya bisa sangat besar, seringkali menutup seluruh wadah atau tangki. Mereka juga biasanya buatan manusia, meskipun sering mengandung sejumlah bahan organik. Banyak tergantung pada apa yang dijauhkan, apa yang ditarik, dan bahan kimia yang dibutuhkan dari produk jadi.


Pentingnya Membran Dalam Biologi Organisme Hidup

Semua jenis makhluk hidup terdiri dari sel, yang merupakan unit terkecil yang diketahui berpenduduk, bagian terkecil dari setiap makhluk hidup. Sel adalah unit morfologis dan fungsional yang terdiri dari semua makhluk. Robert Hooke adalah orang pertama yang mengamati sel kerja menggunakan mikroskop majemuk (1655) dan menggunakan kata ‘sel ‘ untuk klip pertama. Setelah klip yang panjang Theodor Schwann datang ke perbatasan ‘teori sel‘, yang mengatakan bahwa sel adalah unit dasar konstruksi dalam setiap makhluk hidup dan setiap sel terbentuk dari sel bing lain.

Disiplin ilmu biologi didasarkan pada teori khusus ini. Dengan klip itu, banyak ilmuwan telah menunjukkan keterlibatan besar dalam sel dan konstruksinya, generasinya dan isinya. Akibatnya, hari ini kita dapat menyadari bahwa sel adalah pijakan organisasi struktural dan fungsional suatu makhluk. Secara khusus, sel-sel serupa dihubungkan bersama untuk mengatur jaringan, jaringan yang berbeda bergabung untuk mengatur satu organ, berbagai daging bersama-sama untuk mengatur sistem yang melakukan peta spesifik struktur organik, dan akhirnya semua sistem bersama-sama menciptakan makhluk.

Terlepas dari keragamannya yang besar, sel-sel memiliki cara organisasi yang sama. Dengan demikian, semua sel dikelilingi oleh membran, yang disebut ‘membran plasma‘. Bagian dalam sel terdiri dari sitol di mana organ sel seluler ditemukan. Dan disinilah pentingnya membran dalam menghuni makhluk hidup dapat didiskusikan.

Plasma atau membran sel adalah batas luar sel, yang memisahkannya dari lingkungan luar yang mengelilingi infinit interior sel. Membran plasma, karyon dan sitol merupakan zat hidup. Sama sejauh konstruksi membran sel yang bersangkutan, itu didasarkan pada bilayer lipid. Lapisan ganda lipid adalah batas berminyak, yang mengontrol transisi zat larut H2O di bagian dalam sel yang tak terbatas. Setiap membran plasma terdiri dari dua tempat tidur fosfolipid. Mereka terstruktur dari caput yang mengandung fosfat dan dua pakaian asam lemak yang melekat pada satu jangkar gliserin. Kaput mudah dan cepat larut dalam H2O sehingga disebut hidrofilik. Di manus lainnya, setelan pakaian bersifat hidrofobik. Lebih lanjut, ikatan antar molekul fosfolipid bilayer lemah sehingga setiap molekul fosfolipid tunggal bergerak bebas di dalam bilayer dan dalam beberapa kasus melompat dari tempat tidur ke tempat tidur.

Setiap membran sel memiliki selain konstituen protein, yaitu sekitar setengah dari massanya. Protein membran bervariasi tergantung pada jenis sel. Protein membran dapat dimasukkan ke dalam membran sel (protein membran bawaan) atau untuk melubangi seluruh ketebalan membran (protein transmembran). Protein membran dapat menyebar secara lateral pada permukaan sel, dengan persiapan teori konstruksi mosaik cairan membran sel. Fungsi utama protein dalam membran sel adalah menjadi konstituen struktural lain, atau untuk memegang fungsi fungsional. (sebagai ilustrasi, kontrol masuk dan keluarnya zat dari sel, atau transportasi informasi dan pesan dari ekstraseluler ke intraseluler yang tak terbatas.

Selain itu, akun teoritis mosaik fluida menyatakan bahwa membran terdiri dari beberapa jenis molekul (fosfolipid, kolesterin, protein dan sakarida) yang berada dalam gerakan tak berubah dan mengapung di atas cairan. Selain itu, membran sel duniawi dapat melekat pada molekul karbohidrat, yang terutama terletak di bagian intrakanalikular dari sistem membran seluler dan permukaan luar membran plasma, yang disebut glikokaliks. Membran karbohidrat terlihat menggunakan teknik imunohistokimia terhadap lektin, yaitu protein kerja yang dapat melekat pada kelompok sakarida tertentu.

Barang-barang dasar dari membran sel adalah fluiditas dan fleksibilitas. Hal ini disebabkan oleh fosfolipid membran karena adanya asam lemak tak jenuh, yang mencegah pakaian hidrofobik saling mendekat. Pengamatan membran sel telah mengungkapkan adanya molekul kolesterin dalam rasio 1:1 dengan molekul fosfolipid. Kolesterol membatasi gerak fosfolipid berikutnya sehingga mengurangi kecairan dan meningkatkan stabilitas membran.

Salah satu peta membran plasma adalah permeabelitas selektif, yang mengontrol pergerakan zat dan kemampuan sel untuk membiarkan beberapa zat melewati bagian dalam sel sementara yang lain tidak. Jika membran tidak dapat ditembus oleh semua zat, maka membran tidak dapat mengambil zat yang diperlukan untuk daya tahan sel, juga tidak dapat mengambil zat tidak berguna yang mungkin berguna bagi sel lain, terutama jika menyangkut makhluk multiseluler. Jika membran permeabel terhadap semua zat, selain itu akan menyebabkan masuknya zat berbahaya bagi sel dan akan sulit untuk menjaga konsentrasi yang tepat dari zat yang diperlukan untuk sel karena akhirnya sel karena fenomena difusi akan berjalan satu dengan yang lainnya. lingkungan. Membran plasma selain mengatur pengakuan dan respon pesan dari lingkungan luar dan dalam. Komunikasi antar sel tampaknya dilayani oleh kategori tertentu dari lipoid yang diidentifikasi dalam membran sel, glikolipid. Oleh karena itu, satu lagi peta impor sel adalah pengambilan dan eliminasi zat dari sel dengan membuat cabang ( pseudopodion ) dan indenture.

Bab impor lain dari membran plasma adalah transit zat masuk dan keluar sel. Transit dapat berupa tidak aktif, yang berarti bahwa pergerakan zat melalui membran sel tidak memerlukan konsumsi energi dari sel. Atau transit bisa aktif, yang berarti bahwa gerakan zat memang memerlukan konsumsi energi dari sel. Difusi merupakan konsekuensi dari transit tidak aktif, yaitu perpindahan zat dari bagian yang konsentrasinya tinggi ke negara yang konsentrasinya sedikit dan selaras dengan kemiringan konsentrasinya. Konsekuensi lain dari transit zat yang tidak aktif adalah difusi sederhana, yaitu pergerakan molekul dari satu sisi ke membran fosfolipid lainnya melintasi membran atau melalui saluran protein, tergantung pada kemiringan konsentrasi. Difusi terbantu adalah gerakan zat yang menyelaraskan gradien konsentrasinya melalui protein transmembran khusus yang disebut pembawa protein. Transit zat yang tidak aktif selain dapat membangkitkan osmosis, yang merupakan salah satu prosedur impor paling penting dalam kehidupan dan fungsi sel melalui mana membran plasma, sementara membiarkan transisi molekul H2O, mengurangi atau mencegah transisi zat ke ukurannya. lebih besar dari ambang batas atau lipofova yang diberikan.Hal ini menyebabkan zat intraseluler tidak larut ke dalam lingkungan ekstraseluler. Khususnya salah satu cirinya adalah ketika lingkungan ekstraseluler memiliki konsentrasi yang lebih besar daripada zat intraseluler H2O bisa masuk ke dalam sel, tetapi sebaliknya H2O keluar dari sel ke lingkungan ekstraseluler, sehingga setiap klip semuanya seimbang.

Gas, molekul kecil dan non-polar dan H2O dapat melewati membran fosfolipid. Molekul ukuran besar, molekul polar dan ion tidak dapat melewati membran fosfolipid. Oleh karena itu, berbicara tentang transit aktif, saluran protein adalah saluran hidrofilik yang dibentuk oleh protein transmembran tertentu dari membran sel dan dikhususkan untuk membiarkan molekul atau ion polar tipe difusi sederhana, yang dapat berlangsung selama transit aktif zat masuk dan keluar dari sel. Meskipun, ada dua jenis transit intraseluler dan ekstraseluler dan disebut endositosis dan eksositosis. Untuk pengangkutan molekul besar ke bagian dalam sel, sel menggunakan prosedur yang disebut endositosis atau eksositosis. Dalam endositosis ada engulfment, yang terbentuk di sekitar molekul yang akan masuk ke dalam sel (di sekitar proyeksi sitol yang disebut pseudopodia ). Kemudian, setelah menelan kista masuk ke dalam sel. Eksositosis adalah prosedur sebaliknya, dimana molekul (atau molekul) meninggalkan sel. Ketika zat padat yang terutama besar akan masuk ke dalam sel melalui endositosis adalah prosedur berbeda yang disebut fagositosis (nutrisi dalam sel darah putih).

Ketika membran plasma sel membuat kesalahan, beberapa gangguan pada makhluk dapat disebabkan, seperti cystic fibrosis, yang merupakan gangguan keluarga. Pasien dengan cystic fibrosis, penyangga spesifik cistron ( pada kromosom 7 ) tidak berfungsi dengan baik. Penjepit cistron ini membantu untuk mengatur bagaimana membran sel menarik jalan masuk dan mengeluarkan ion Na dan klorida (garam). Ada banyak kelainan yang berbeda ( mutan ) dari cistron untuk cystic fibrosis, tetapi pada dasarnya, sebagian besar disebabkan oleh arah yang salah dari Na dan Cl oleh membran sel. Akibatnya, sel-sel dalam daging varietas yang terkena rusak dalam cara mereka menyerap dan mengeluarkan Na dan Cl. Pada dasarnya, sel-sel menyerap terlalu banyak Na, diikuti oleh penyerapan H2O, sehingga sangat sedikit H2O yang tertinggal di luar sel. Hal ini membuat sekresi mukus atau cairan encer di luar sel benar-benar seperti pasta (misalnya, di saluran udara paru-paru).

Singkatnya, semua makhluk terdiri dari sel dan fungsi turunan seluler. Semua sel dibangun dari senyawa kimia yang sama dan menunjukkan prosedur metabolisme yang serupa. Peta makhluk adalah konsekuensi dari aksi korporasi dan interaksi setiap sel dalam makhluk. Setiap sel diturunkan dengan membagi sel bing. Di manus lain membran plasma adalah batas tipis antara benda mati dan kehidupan dan selain itu mendefinisikan sel ke lingkungan eksternal. Menyelaraskan dengan informasi atas, membran sel benar-benar penting bagi setiap makhluk hidup. Keajaiban hidup adalah kombinasi dan kerja sama dari segala sesuatu dalam makhluk, tetapi semuanya pasti karena keberadaan sel, yang beroperasi secara otonom seperti makhluk kecil yang mandiri. Di kelas, membran sel selain benar-benar penting untuk peta sel dan operasinya sangat berharga bagi setiap makhluk hidup.


Isi

Sementara penemuan sel oleh Robert Hooke pada tahun 1665 mengarah pada usulan Teori Sel, Hooke menyesatkan teori membran sel bahwa semua sel mengandung dinding sel yang keras karena hanya sel tumbuhan yang dapat diamati pada saat itu. [9] Ahli mikroskop fokus pada dinding sel selama lebih dari 150 tahun sampai kemajuan dalam mikroskop dibuat. Pada awal abad ke-19, sel diakui sebagai entitas yang terpisah, tidak terhubung, dan terikat oleh dinding sel individu setelah ditemukan bahwa sel tumbuhan dapat dipisahkan. Teori ini diperluas untuk memasukkan sel-sel hewan untuk menyarankan mekanisme universal untuk perlindungan dan perkembangan sel. Pada paruh kedua abad ke-19, mikroskop masih belum cukup maju untuk membedakan antara membran sel dan dinding sel. Namun, beberapa ahli mikroskop dengan benar mengidentifikasi saat ini bahwa meskipun tidak terlihat, dapat disimpulkan bahwa membran sel ada pada sel hewan karena pergerakan komponen intraseluler secara internal tetapi tidak secara eksternal dan bahwa membran tidak setara dengan dinding sel untuk sel tumbuhan. Juga disimpulkan bahwa membran sel bukanlah komponen vital bagi semua sel. Banyak yang menyanggah keberadaan membran sel masih menjelang akhir abad ke-19. Pada tahun 1890, pembaruan Teori Sel menyatakan bahwa membran sel ada, tetapi hanyalah struktur sekunder. Tidak sampai penelitian selanjutnya dengan osmosis dan permeabilitas membran sel mendapatkan lebih banyak pengakuan. [9] Pada tahun 1895, Ernest Overton mengusulkan bahwa membran sel terbuat dari lipid. [10]

Hipotesis bilayer lipid, diusulkan pada tahun 1925 oleh Gorter dan Grendel, [11] menciptakan spekulasi untuk deskripsi struktur bilayer membran sel berdasarkan studi kristalografi dan pengamatan gelembung sabun. Dalam upaya untuk menerima atau menolak hipotesis, peneliti mengukur ketebalan membran. [9] Pada tahun 1925 ditentukan oleh Fricke bahwa ketebalan eritrosit dan membran sel ragi berkisar antara 3,3 dan 4 nm, ketebalan yang kompatibel dengan monolayer lipid. Pilihan konstanta dielektrik yang digunakan dalam studi ini dipertanyakan tetapi tes di masa depan tidak dapat menyangkal hasil percobaan awal. Secara independen, leptoskop diciptakan untuk mengukur membran yang sangat tipis dengan membandingkan intensitas cahaya yang dipantulkan dari sampel dengan intensitas standar membran dengan ketebalan yang diketahui. Instrumen dapat menyelesaikan ketebalan yang bergantung pada pengukuran pH dan keberadaan protein membran yang berkisar antara 8,6 hingga 23,2 nm, dengan pengukuran yang lebih rendah mendukung hipotesis bilayer lipid. Kemudian pada tahun 1930-an, model struktur membran dikembangkan dalam kesepakatan umum menjadi model paucimolecular dari Davson dan Danielli (1935). Model ini didasarkan pada studi tegangan permukaan antara minyak dan telur echinodermata. Karena nilai tegangan permukaan tampak jauh lebih rendah daripada yang diharapkan untuk antarmuka minyak-air, diasumsikan bahwa beberapa zat bertanggung jawab untuk menurunkan tegangan antarmuka di permukaan sel. Disarankan bahwa lapisan ganda lipid berada di antara dua lapisan protein tipis. Model paucimolecular segera menjadi populer dan mendominasi studi membran sel selama 30 tahun berikutnya, sampai disaingi oleh model mosaik cair Singer dan Nicolson (1972). [12] [9]

Meskipun banyak model membran sel yang diusulkan sebelum model mosaik cair, itu tetap menjadi pola dasar utama untuk membran sel lama setelah dimulai pada 1970-an. [9] Meskipun model mosaik fluida telah dimodernisasi untuk merinci penemuan kontemporer, dasar-dasarnya tetap konstan: membran adalah lapisan ganda lipid yang terdiri dari kepala eksterior hidrofilik dan interior hidrofobik di mana protein dapat berinteraksi dengan kepala hidrofilik melalui interaksi kutub, tetapi protein yang menjangkau bilayer sepenuhnya atau sebagian memiliki asam amino hidrofobik yang berinteraksi dengan interior lipid non-polar. Model mosaik fluida tidak hanya memberikan representasi akurat dari mekanika membran, tetapi juga meningkatkan studi tentang gaya hidrofobik, yang nantinya akan berkembang menjadi batasan deskriptif penting untuk menggambarkan makromolekul biologis. [9]

Selama berabad-abad, para ilmuwan yang dikutip tidak setuju dengan pentingnya struktur yang mereka lihat sebagai membran sel. Selama hampir dua abad, membran terlihat tetapi sebagian besar mengabaikan ini sebagai struktur penting dengan fungsi seluler. Baru pada abad ke-20 pentingnya membran sel diakui. Akhirnya, dua ilmuwan Gorter dan Grendel (1925) menemukan bahwa membran itu “berbasis lipid”. Dari sini, mereka melanjutkan gagasan bahwa struktur ini harus berada dalam formasi yang meniru lapisan. Setelah dipelajari lebih lanjut, ditemukan dengan membandingkan jumlah permukaan sel dan permukaan lipid, rasio 2:1 diperkirakan demikian, memberikan dasar pertama dari struktur bilayer yang dikenal saat ini. Penemuan ini memprakarsai banyak studi baru yang muncul secara global dalam berbagai bidang studi ilmiah, yang menegaskan bahwa struktur dan fungsi membran sel diterima secara luas. [9]

Struktur tersebut secara beragam disebut oleh penulis yang berbeda sebagai ektoplast (de Vries, 1885), [13] Plasmahaut (kulit plasma, Pfeffer, 1877, 1891), [14] Hautschicht (lapisan kulit, Pfeffer, 1886 digunakan dengan arti yang berbeda oleh Hofmeister, 1867), membran plasma (Pfeffer, 1900), [15] membran plasma, membran sitoplasma, selubung sel dan membran sel. [16] [17] Beberapa penulis yang tidak percaya bahwa ada batas permeabel fungsional pada permukaan sel lebih suka menggunakan istilah plasmalemma (diciptakan oleh Mast, 1924) untuk wilayah luar sel. [18] [19] [20]

Membran sel mengandung berbagai molekul biologis, terutama lipid dan protein. Komposisi tidak diatur, tetapi terus berubah untuk fluiditas dan perubahan lingkungan, bahkan berfluktuasi selama berbagai tahap perkembangan sel. Secara khusus, jumlah kolesterol dalam membran sel neuron primer manusia berubah, dan perubahan komposisi ini mempengaruhi fluiditas selama tahap perkembangan. [21]

Bahan dimasukkan ke dalam membran, atau dihapus darinya, dengan berbagai mekanisme:

  • Fusi vesikel intraseluler dengan membran (eksositosis) tidak hanya mengeluarkan isi vesikel tetapi juga menggabungkan komponen membran vesikel ke dalam membran sel. Membran dapat membentuk blebs di sekitar bahan ekstraseluler yang terjepit menjadi vesikel (endositosis).
  • Jika suatu membran bersambungan dengan struktur berbentuk tabung yang terbuat dari bahan membran, maka bahan dari tabung tersebut dapat ditarik ke dalam membran secara terus menerus.
  • Meskipun konsentrasi komponen membran dalam fase air rendah (komponen membran yang stabil memiliki kelarutan yang rendah dalam air), ada pertukaran molekul antara lipid dan fase air.

Lemak

Membran sel terdiri dari tiga kelas lipid amfipatik: fosfolipid, glikolipid, dan sterol. Jumlah masing-masing tergantung pada jenis sel, tetapi dalam sebagian besar kasus, fosfolipid adalah yang paling melimpah, sering menyumbang lebih dari 50% dari semua lipid dalam membran plasma. [22] [23] Glikolipid hanya menyumbang jumlah menit sekitar 2% dan sterol membuat sisanya. Dalam studi RBC, 30% dari membran plasma adalah lipid. Namun, untuk sebagian besar sel eukariotik, komposisi membran plasma adalah sekitar setengah lipid dan setengah protein menurut beratnya.

Rantai lemak dalam fosfolipid dan glikolipid biasanya mengandung jumlah atom karbon yang genap, biasanya antara 16 dan 20. Asam lemak berkarbon 16 dan 18 adalah yang paling umum. Asam lemak mungkin jenuh atau tidak jenuh, dengan konfigurasi ikatan rangkap hampir selalu "cis". Panjang dan derajat ketidakjenuhan rantai asam lemak memiliki efek mendalam pada fluiditas membran karena lipid tak jenuh menciptakan kekusutan, mencegah asam lemak berkemas bersama-sama, sehingga menurunkan suhu leleh (meningkatkan fluiditas) membran. [22] [23] Kemampuan beberapa organisme untuk mengatur fluiditas membran sel mereka dengan mengubah komposisi lipid disebut adaptasi homeoviscous.

Seluruh membran disatukan melalui interaksi non-kovalen dari ekor hidrofobik, namun strukturnya cukup cair dan tidak kaku pada tempatnya. Dalam kondisi fisiologis, molekul fosfolipid dalam membran sel berada dalam keadaan kristal cair. Ini berarti molekul lipid bebas berdifusi dan menunjukkan difusi lateral yang cepat di sepanjang lapisan tempat mereka berada. [22] Namun, pertukaran molekul fosfolipid antara selebaran intraseluler dan ekstraseluler dari bilayer adalah proses yang sangat lambat. Rakit lipid dan caveolae adalah contoh mikrodomain yang diperkaya kolesterol dalam membran sel. [23] Juga, sebagian kecil dari lipid yang bersentuhan langsung dengan protein membran integral, yang terikat erat pada permukaan protein disebut cangkang lipid annular, ia berperilaku sebagai bagian dari kompleks protein.

Dalam sel hewan kolesterol biasanya ditemukan tersebar dalam berbagai derajat di seluruh membran sel, di ruang tidak teratur antara ekor hidrofobik lipid membran, di mana ia memberikan efek pengerasan dan penguatan pada membran. [4] Selain itu, jumlah kolesterol dalam membran biologis bervariasi antara organisme, jenis sel, dan bahkan dalam sel individu. Kolesterol, komponen utama membran plasma hewan, mengatur fluiditas membran secara keseluruhan, artinya kolesterol mengontrol jumlah pergerakan berbagai komponen membran sel berdasarkan konsentrasinya. [4] Pada suhu tinggi, kolesterol menghambat pergerakan rantai asam lemak fosfolipid, menyebabkan berkurangnya permeabilitas terhadap molekul kecil dan berkurangnya fluiditas membran. Hal sebaliknya berlaku untuk peran kolesterol dalam suhu yang lebih dingin. Produksi kolesterol, dan dengan demikian konsentrasi, diatur ke atas (meningkat) sebagai respons terhadap suhu dingin. Pada suhu dingin, kolesterol mengganggu interaksi rantai asam lemak. Bertindak sebagai antibeku, kolesterol mempertahankan fluiditas membran. Kolesterol lebih berlimpah pada hewan cuaca dingin daripada hewan cuaca hangat. Pada tanaman yang kekurangan kolesterol, senyawa terkait yang disebut sterol melakukan fungsi yang sama dengan kolesterol. [4]

Fosfolipid membentuk vesikel lipid

Vesikel atau liposom lipid kira-kira adalah kantong bulat yang tertutup oleh lapisan ganda lipid. [24] Struktur ini digunakan di laboratorium untuk mempelajari efek bahan kimia dalam sel dengan mengirimkan bahan kimia ini langsung ke sel, serta mendapatkan lebih banyak wawasan tentang permeabilitas membran sel. Vesikel lipid dan liposom dibentuk dengan terlebih dahulu mensuspensikan lipid dalam larutan berair kemudian mengaduk campuran melalui sonikasi, menghasilkan vesikel. Dengan mengukur laju penghabisan dari bagian dalam vesikel ke larutan ambien, memungkinkan peneliti untuk lebih memahami permeabilitas membran. Vesikel dapat dibentuk dengan molekul dan ion di dalam vesikel dengan membentuk vesikel dengan molekul atau ion yang diinginkan yang ada dalam larutan. Protein juga dapat dimasukkan ke dalam membran melalui pelarutan protein yang diinginkan dengan adanya deterjen dan menempelkannya ke fosfolipid di mana liposom terbentuk. Ini memberi para peneliti alat untuk memeriksa berbagai fungsi protein membran.

Karbohidrat

Membran plasma juga mengandung karbohidrat, terutama glikoprotein, tetapi dengan beberapa glikolipid (serebrosida dan gangliosida). Karbohidrat penting dalam peran pengenalan sel-sel pada eukariota, mereka terletak di permukaan sel tempat mereka mengenali sel inang dan berbagi informasi, virus yang mengikat sel menggunakan reseptor ini menyebabkan infeksi. tidak ada glikosilasi yang terjadi pada membran di dalam sel, tetapi umumnya glikosilasi terjadi pada permukaan ekstraseluler membran plasma. Glikokaliks adalah fitur penting di semua sel, terutama epitel dengan mikrovili. Data terbaru menunjukkan glikokaliks berpartisipasi dalam adhesi sel, homing limfosit, [25] dan banyak lainnya. Gula kedua dari belakang adalah galaktosa dan gula terminal adalah asam sialat, karena tulang punggung gula dimodifikasi dalam aparatus Golgi. Asam sialic membawa muatan negatif, memberikan penghalang eksternal untuk partikel bermuatan.

Protein

Jenis Keterangan Contoh
Protein integral
atau protein transmembran
Rentang membran dan memiliki domain sitosol hidrofilik, yang berinteraksi dengan molekul internal, domain rentang membran hidrofobik yang mengikatnya di dalam membran sel, dan domain ekstraseluler hidrofilik yang berinteraksi dengan molekul eksternal. Domain hidrofobik terdiri dari satu, beberapa, atau kombinasi motif -heliks dan lembar protein. Saluran ion, pompa proton, reseptor berpasangan protein G
Protein berlabuh lipid Terikat secara kovalen pada molekul lipid tunggal atau ganda, secara hidrofobik menyisipkan ke dalam membran sel dan menambatkan protein. Protein itu sendiri tidak bersentuhan dengan membran. protein G
Protein perifer Terlampir pada protein membran integral, atau terkait dengan daerah perifer dari bilayer lipid. Protein ini cenderung hanya memiliki interaksi sementara dengan membran biologis, dan sekali bereaksi, molekul berdisosiasi untuk melanjutkan pekerjaannya di sitoplasma. Beberapa enzim, beberapa hormon

Membran sel memiliki kandungan protein yang besar, biasanya sekitar 50% dari volume membran [26] Protein ini penting untuk sel karena mereka bertanggung jawab untuk berbagai aktivitas biologis. Kira-kira sepertiga dari gen dalam kode ragi khusus untuk mereka, dan jumlah ini bahkan lebih tinggi pada organisme multiseluler. [24] Protein membran terdiri dari tiga jenis utama: protein integral, protein perifer, dan protein berlabuh lipid. [4]

Seperti yang ditunjukkan pada tabel yang berdekatan, protein integral adalah protein transmembran amfipatik. Contoh protein integral termasuk saluran ion, pompa proton, dan reseptor berpasangan protein-g. Saluran ion memungkinkan ion anorganik seperti natrium, kalium, kalsium, atau klorin berdifusi menuruni gradien elektrokimianya melintasi lapisan ganda lipid melalui pori-pori hidrofilik melintasi membran. Perilaku listrik sel (yaitu sel saraf) dikendalikan oleh saluran ion. [4] Pompa proton adalah pompa protein yang tertanam dalam lapisan ganda lipid yang memungkinkan proton melakukan perjalanan melalui membran dengan mentransfer dari satu rantai samping asam amino ke rantai samping asam amino lainnya. Proses seperti transpor elektron dan menghasilkan ATP menggunakan pompa proton. [4] Reseptor berpasangan G-protein adalah rantai polipeptida tunggal yang melintasi lapisan ganda lipid tujuh kali menanggapi molekul sinyal (yaitu hormon dan neurotransmitter). Reseptor berpasangan G-protein digunakan dalam proses seperti pensinyalan sel ke sel, regulasi produksi cAMP, dan regulasi saluran ion. [4]

Membran sel, yang terpapar ke lingkungan luar, merupakan tempat penting komunikasi sel-sel. Dengan demikian, berbagai macam reseptor protein dan protein identifikasi, seperti antigen, terdapat pada permukaan membran. Fungsi protein membran juga dapat mencakup kontak sel-sel, pengenalan permukaan, kontak sitoskeleton, pensinyalan, aktivitas enzimatik, atau pengangkutan zat melintasi membran.

Sebagian besar protein membran harus dimasukkan dengan cara tertentu ke dalam membran. [27] Agar hal ini terjadi, "urutan sinyal" N-terminus dari asam amino mengarahkan protein ke retikulum endoplasma, yang memasukkan protein ke dalam lapisan ganda lipid. Setelah dimasukkan, protein kemudian diangkut ke tujuan akhir mereka dalam vesikel, di mana vesikel menyatu dengan membran target.

Membran sel mengelilingi sitoplasma sel hidup, secara fisik memisahkan komponen intraseluler dari lingkungan ekstraseluler. Membran sel juga berperan dalam menahan sitoskeleton untuk memberikan bentuk pada sel, dan dalam melekatkan matriks ekstraseluler dan sel-sel lain untuk menyatukan mereka untuk membentuk jaringan. Jamur, bakteri, sebagian besar archaea, dan tumbuhan juga memiliki dinding sel, yang memberikan dukungan mekanis pada sel dan menghalangi lewatnya molekul yang lebih besar.

Membran sel bersifat selektif permeabel dan mampu mengatur apa yang masuk dan keluar sel, sehingga memudahkan pengangkutan bahan yang dibutuhkan untuk kelangsungan hidup. Pergerakan zat melintasi membran dapat berupa "pasif", terjadi tanpa masukan energi seluler, atau "aktif", yang mengharuskan sel mengeluarkan energi dalam mengangkutnya. Membran juga mempertahankan potensi sel. Membran sel dengan demikian bekerja sebagai filter selektif yang memungkinkan hanya hal-hal tertentu untuk masuk atau keluar sel. Sel menggunakan sejumlah mekanisme transpor yang melibatkan membran biologis:

1. Osmosis dan difusi pasif: Beberapa zat (molekul kecil, ion) seperti karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2), dapat bergerak melintasi membran plasma melalui difusi, yang merupakan proses transpor pasif. Karena membran bertindak sebagai penghalang untuk molekul dan ion tertentu, mereka dapat terjadi dalam konsentrasi yang berbeda di kedua sisi membran. Difusi terjadi ketika molekul kecil dan ion bergerak bebas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah untuk menyeimbangkan membran. Ini dianggap sebagai proses transpor pasif karena tidak memerlukan energi dan didorong oleh gradien konsentrasi yang dibuat oleh setiap sisi membran. [28] Gradien konsentrasi seperti itu melintasi membran semipermeabel membentuk aliran osmotik untuk air. Osmosis, dalam sistem biologis melibatkan pelarut, bergerak melalui membran semipermeabel mirip dengan difusi pasif sebagai pelarut masih bergerak dengan gradien konsentrasi dan tidak memerlukan energi. Sementara air adalah pelarut yang paling umum dalam sel, itu juga bisa berupa cairan lain serta cairan dan gas superkritis. [29]

2. Saluran dan pengangkut protein transmembran: Protein transmembran memanjang melalui lapisan ganda lipid membran mereka berfungsi di kedua sisi membran untuk mengangkut molekul melintasinya. [30] Nutrisi, seperti gula atau asam amino, harus masuk ke dalam sel, dan produk metabolisme tertentu harus meninggalkan sel. Molekul tersebut dapat berdifusi secara pasif melalui saluran protein seperti aquaporin dalam difusi terfasilitasi atau dipompa melintasi membran oleh transporter transmembran. Protein saluran protein, juga disebut menembus, biasanya cukup spesifik, dan mereka hanya mengenali dan mengangkut berbagai zat kimia yang terbatas, seringkali terbatas pada satu zat. Contoh lain dari protein transmembran adalah reseptor permukaan sel, yang memungkinkan molekul pemberi sinyal sel untuk berkomunikasi antar sel. [30]

3. Endositosis: Endositosis adalah proses di mana sel menyerap molekul dengan menelannya. Membran plasma menciptakan deformasi kecil ke dalam, yang disebut invaginasi, di mana zat yang akan diangkut ditangkap. Invaginasi ini disebabkan oleh protein di luar membran sel, bertindak sebagai reseptor dan mengelompok menjadi depresi yang akhirnya mendorong akumulasi lebih banyak protein dan lipid pada sisi sitosol membran. [31] Deformasi kemudian terlepas dari membran di bagian dalam sel, menciptakan vesikel yang berisi zat yang ditangkap. Endositosis adalah jalur untuk menginternalisasi partikel padat ("pemakan sel" atau fagositosis), molekul dan ion kecil ("peminum sel" atau pinositosis), dan makromolekul. Endositosis membutuhkan energi dan dengan demikian merupakan bentuk transpor aktif.

4. Eksositosis: Sama seperti bahan dapat dibawa ke dalam sel dengan invaginasi dan pembentukan vesikel, membran vesikel dapat menyatu dengan membran plasma, mengeluarkan isinya ke media sekitarnya. Ini adalah proses eksositosis. Eksositosis terjadi di berbagai sel untuk menghilangkan residu zat yang tidak tercerna yang dibawa oleh endositosis, untuk mengeluarkan zat seperti hormon dan enzim, dan untuk mengangkut zat sepenuhnya melintasi penghalang seluler. Dalam proses eksositosis, vakuola makanan yang mengandung limbah yang tidak tercerna atau vesikel sekretori yang bertunas dari aparatus Golgi, pertama-tama dipindahkan oleh sitoskeleton dari bagian dalam sel ke permukaan. Membran vesikel bersentuhan dengan membran plasma. Molekul lipid dari dua lapisan ganda mengatur ulang diri mereka sendiri dan kedua membran, dengan demikian, menyatu. Sebuah bagian terbentuk di membran yang menyatu dan vesikel mengeluarkan isinya di luar sel.

Prokariota dibagi menjadi dua kelompok yang berbeda, Archaea dan Bakteri, dengan bakteri membagi lebih lanjut menjadi gram positif dan gram negatif. Bakteri gram negatif memiliki membran plasma dan membran luar yang dipisahkan oleh periplasma, namun prokariota lain hanya memiliki membran plasma. Kedua membran ini berbeda dalam banyak aspek. Membran luar bakteri gram negatif berbeda dari prokariota lain karena fosfolipid membentuk bagian luar bilayer, dan lipoprotein dan fosfolipid membentuk bagian dalam. [32] Membran luar biasanya memiliki kualitas berpori karena adanya protein membran, seperti porin gram negatif, yang merupakan protein pembentuk pori. Bagian dalam, membran plasma juga umumnya simetris sedangkan membran luar tidak simetris karena protein seperti yang disebutkan di atas. Juga, untuk membran prokariotik, ada banyak hal yang dapat mempengaruhi fluiditas. Salah satu faktor utama yang dapat mempengaruhi fluiditas adalah komposisi asam lemak. Misalnya, ketika bakteri Stafilokokus aureus ditumbuhkan pada suhu 37 C selama 24 jam, membran menunjukkan keadaan yang lebih cair daripada keadaan seperti gel. Ini mendukung konsep bahwa pada suhu yang lebih tinggi, membran lebih cair daripada pada suhu yang lebih dingin. Ketika membran menjadi lebih cair dan perlu menjadi lebih stabil, itu akan membuat rantai asam lemak lebih panjang atau rantai asam lemak jenuh untuk membantu menstabilkan membran. [33] Bakteri juga dikelilingi oleh dinding sel yang terdiri dari peptidoglikan (asam amino dan gula). Beberapa sel eukariotik juga memiliki dinding sel, tetapi tidak ada yang terbuat dari peptidoglikan. Membran luar bakteri gram negatif kaya akan lipopolisakarida, yang merupakan gabungan poli atau oligosakarida dan daerah lipid karbohidrat yang merangsang kekebalan alami sel. [34] Membran luar dapat keluar menjadi tonjolan periplasma di bawah kondisi stres atau pada persyaratan virulensi saat menghadapi sel target inang, dan dengan demikian gelembung tersebut dapat bekerja sebagai organel virulensi. [35] Sel bakteri memberikan banyak contoh dari beragam cara di mana membran sel prokariotik disesuaikan dengan struktur yang sesuai dengan niche organisme. Misalnya, protein pada permukaan sel bakteri tertentu membantu gerakan meluncur mereka. [36] Banyak bakteri gram negatif memiliki membran sel yang mengandung sistem pengekspor protein yang digerakkan oleh ATP. [36]

Model mosaik cair

Menurut model mosaik cairan S. J. Singer dan G. L. Nicolson (1972), yang menggantikan model sebelumnya dari Davson dan Danielli, membran biologis dapat dianggap sebagai cairan dua dimensi di mana molekul lipid dan protein berdifusi lebih atau kurang mudah. [37] Meskipun lapisan ganda lipid yang membentuk dasar membran memang membentuk cairan dua dimensi dengan sendirinya, membran plasma juga mengandung sejumlah besar protein, yang menyediakan lebih banyak struktur. Contoh struktur tersebut adalah kompleks protein-protein, piket dan pagar yang dibentuk oleh sitoskeleton berbasis aktin, dan rakit lipid yang berpotensi.

Lapisan ganda lipid

Lipid bilayers terbentuk melalui proses self-assembly. Membran sel terutama terdiri dari lapisan tipis fosfolipid amfipatik yang secara spontan mengatur sehingga daerah "ekor" hidrofobik diisolasi dari air sekitarnya sementara daerah "kepala" hidrofilik berinteraksi dengan permukaan intraseluler (sitosol) dan ekstraseluler dari bilayer yang dihasilkan. . Ini membentuk lapisan ganda lipid sferis yang kontinu. Interaksi hidrofobik (juga dikenal sebagai efek hidrofobik) adalah kekuatan pendorong utama dalam pembentukan lapisan ganda lipid. Peningkatan interaksi antara molekul hidrofobik (menyebabkan pengelompokan daerah hidrofobik) memungkinkan molekul air untuk mengikat lebih bebas satu sama lain, meningkatkan entropi sistem. Interaksi kompleks ini dapat mencakup interaksi nonkovalen seperti ikatan van der Waals, elektrostatik dan hidrogen.

Bilayer lipid umumnya kedap terhadap ion dan molekul polar. Susunan kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik dari bilayer lipid mencegah zat terlarut polar (misalnya asam amino, asam nukleat, karbohidrat, protein, dan ion) dari menyebar melintasi membran, tetapi umumnya memungkinkan untuk difusi pasif molekul hidrofobik. Ini memberi sel kemampuan untuk mengontrol pergerakan zat-zat ini melalui kompleks protein transmembran seperti pori-pori, saluran dan gerbang. Flippases dan scramblase mengkonsentrasikan fosfatidil serin, yang membawa muatan negatif, pada membran dalam. Bersama dengan NANA, ini menciptakan penghalang ekstra untuk bagian bermuatan yang bergerak melalui membran.

Membran melayani beragam fungsi dalam sel eukariotik dan prokariotik. Salah satu peran penting adalah mengatur pergerakan bahan masuk dan keluar sel. Struktur bilayer fosfolipid (model mosaik cair) dengan protein membran spesifik menyumbang permeabilitas selektif membran dan mekanisme transpor pasif dan aktif. Selain itu, membran pada prokariota dan dalam mitokondria dan kloroplas eukariota memfasilitasi sintesis ATP melalui kemiosmosis. [38]

Polaritas membran

Membran apikal sel terpolarisasi adalah permukaan membran plasma yang menghadap ke dalam lumen. Hal ini terutama terlihat pada sel epitel dan endotel, tetapi juga menggambarkan sel terpolarisasi lainnya, seperti neuron. Membran basolateral sel terpolarisasi adalah permukaan membran plasma yang membentuk permukaan basal dan lateral. Itu menghadap ke luar, menuju interstitium, dan menjauh dari lumen. Membran basolateral adalah frasa majemuk yang mengacu pada istilah "membran basal (dasar)" dan "membran lateral (samping)", yang, terutama pada sel epitel, memiliki komposisi dan aktivitas yang identik. Protein (seperti saluran ion dan pompa) bebas bergerak dari permukaan basal ke lateral sel atau sebaliknya sesuai dengan model mosaik fluida. Tight junction bergabung dengan sel epitel di dekat permukaan apikalnya untuk mencegah migrasi protein dari membran basolateral ke membran apikal. Permukaan basal dan lateral dengan demikian tetap secara kasar setara [ klarifikasi diperlukan ] satu sama lain, namun berbeda dari permukaan apikal.

Struktur membran

Membran sel dapat membentuk berbagai jenis struktur "supramembran" seperti caveola, densitas postsinaptik, podosom, invadopodium, adhesi fokal, dan berbagai jenis sambungan sel. Struktur ini biasanya bertanggung jawab untuk adhesi sel, komunikasi, endositosis dan eksositosis. Mereka dapat divisualisasikan dengan mikroskop elektron atau mikroskop fluoresensi. Mereka terdiri dari protein spesifik, seperti integrin dan cadherin.

Sitoskeleton

Sitoskeleton ditemukan di bawah membran sel dalam sitoplasma dan menyediakan perancah bagi protein membran untuk berlabuh, serta membentuk organel yang memanjang dari sel. Memang, elemen sitoskeletal berinteraksi secara ekstensif dan erat dengan membran sel. [39] Protein penahan membatasi mereka ke permukaan sel tertentu — misalnya, permukaan apikal sel epitel yang melapisi usus vertebrata — dan membatasi seberapa jauh mereka dapat berdifusi dalam bilayer. Sitoskeleton mampu membentuk organel seperti pelengkap, seperti silia, yang merupakan ekstensi berbasis mikrotubulus yang ditutupi oleh membran sel, dan filopodia, yang merupakan ekstensi berbasis aktin. Ekstensi ini terbungkus dalam membran dan diproyeksikan dari permukaan sel untuk merasakan lingkungan eksternal dan/atau melakukan kontak dengan substrat atau sel lain. Permukaan apikal sel epitel padat dengan proyeksi seperti jari berbasis aktin yang dikenal sebagai mikrovili, yang meningkatkan luas permukaan sel dan dengan demikian meningkatkan tingkat penyerapan nutrisi. Pemisahan terlokalisasi dari sitoskeleton dan membran sel menghasilkan pembentukan bleb.

Membran intraseluler

Isi sel, di dalam membran sel, terdiri dari banyak organel yang terikat membran, yang berkontribusi pada fungsi sel secara keseluruhan. Asal, struktur, dan fungsi masing-masing organel menyebabkan variasi besar dalam komposisi sel karena keunikan individu yang terkait dengan masing-masing organel.

  • Mitokondria dan kloroplas dianggap telah berevolusi dari bakteri, yang dikenal sebagai teori endosimbiotik. Teori ini muncul dari gagasan bahwa Parakokus dan Rhodopseaudomonas, jenis bakteri, memiliki fungsi yang mirip dengan mitokondria dan ganggang biru-hijau, atau cyanobacteria, memiliki fungsi yang mirip dengan kloroplas. Teori endosimbiotik mengusulkan bahwa melalui perjalanan evolusi, sel eukariotik menelan 2 jenis bakteri ini, yang mengarah pada pembentukan mitokondria dan kloroplas di dalam sel eukariotik. Proses menelan ini menyebabkan sistem 2 membran organel ini dimana membran luar berasal dari membran plasma inang dan membran dalam adalah membran plasma endosimbion. Mempertimbangkan bahwa mitokondria dan kloroplas keduanya mengandung DNA mereka sendiri adalah dukungan lebih lanjut bahwa kedua organel ini berevolusi dari bakteri yang ditelan yang tumbuh subur di dalam sel eukariotik. [40]
  • Pada sel eukariotik, membran nukleus memisahkan isi nukleus dari sitoplasma sel. [41] Membran nukleus dibentuk oleh membran dalam dan luar, yang memberikan pengaturan ketat bahan masuk dan keluar dari nukleus. Bahan bergerak antara sitosol dan nukleus melalui pori-pori nukleus di membran nukleus. Jika inti sel lebih aktif dalam transkripsi, membrannya akan memiliki lebih banyak pori-pori. Komposisi protein nukleus dapat sangat bervariasi dari sitosol karena banyak protein tidak dapat melewati pori-pori melalui difusi. Di dalam membran nukleus, membran dalam dan luar bervariasi dalam komposisi protein, dan hanya membran luar yang menyambung dengan membran retikulum endoplasma (ER). Seperti RE, membran luar juga memiliki ribosom yang bertanggung jawab untuk memproduksi dan mengangkut protein ke dalam ruang antara dua membran. Membran nukleus dibongkar selama tahap awal mitosis dan dipasang kembali pada tahap mitosis selanjutnya. [42]
  • RE, yang merupakan bagian dari sistem endomembran, yang merupakan bagian yang sangat besar dari total isi membran sel. RE adalah jaringan tubulus dan kantung tertutup, dan fungsi utamanya meliputi sintesis protein, dan metabolisme lipid. Ada 2 jenis RE, halus dan kasar. RE kasar memiliki ribosom yang melekat padanya yang digunakan untuk sintesis protein, sedangkan RE halus lebih banyak digunakan untuk pemrosesan toksin dan regulasi kalsium di dalam sel. [43]
  • Aparatus Golgi memiliki dua sisterna Golgi bulat yang saling berhubungan. Kompartemen peralatan membentuk beberapa jaringan tubular-reticular yang bertanggung jawab untuk organisasi, koneksi tumpukan dan transportasi kargo yang menampilkan vesikel senar seperti anggur terus menerus mulai dari 50-60 nm. Aparatus terdiri dari tiga kompartemen utama, cisterna berbentuk cakram datar dengan jaringan tubular-reticular dan vesikel. [44]

Variasi

Membran sel memiliki komposisi lipid dan protein yang berbeda dalam jenis sel yang berbeda dan mungkin memiliki nama khusus untuk jenis sel tertentu.

    dalam sel otot: Sarkolema adalah nama yang diberikan untuk membran sel sel otot. [45] Meskipun sarcolemma mirip dengan membran sel lain, ia memiliki fungsi lain yang membedakannya. Misalnya, sarcolemma mentransmisikan sinyal sinaptik, membantu menghasilkan potensial aksi, dan sangat terlibat dalam kontraksi otot. [46] Tidak seperti membran sel lainnya, sarkolema membentuk saluran kecil yang disebut T-tubulus yang melewati keseluruhan sel otot. Juga telah ditemukan bahwa rata-rata sarkolema memiliki ketebalan 10 nm dibandingkan dengan ketebalan 4 nm dari membran sel umum. [47][45]
  • Oolemma adalah membran sel dalam oosit: Oolema oosit, (sel telur yang belum matang) tidak konsisten dengan lapisan ganda lipid karena tidak memiliki lapisan ganda dan tidak terdiri dari lipid. [48] ​​Sebaliknya, struktur memiliki lapisan dalam, amplop fertilisasi, dan eksterior terdiri dari lapisan vitelline, yang terdiri dari glikoprotein Namun, saluran dan protein masih ada untuk fungsinya dalam membran. : Membran plasma khusus pada akson sel saraf yang bertanggung jawab atas pembentukan potensial aksi. Ini terdiri dari lapisan ganda lipid granular padat yang bekerja erat dengan komponen sitoskeleton spektrin dan aktin. Komponen sitoskeleton ini mampu mengikat dan berinteraksi dengan protein transmembran di aksolemma. [49][50]

Permeabilitas membran adalah laju difusi pasif molekul melalui membran.Molekul-molekul ini dikenal sebagai molekul permean. Permeabilitas tergantung terutama pada muatan listrik dan polaritas molekul dan pada tingkat lebih rendah massa molar molekul. Karena sifat hidrofobik membran sel, molekul netral kecil yang bermuatan listrik melewati membran lebih mudah daripada molekul besar yang bermuatan. Ketidakmampuan molekul bermuatan untuk melewati membran sel menghasilkan partisi pH zat di seluruh kompartemen cairan tubuh.


Membran Plasma: Struktur dan Fungsi Catatan Mudah

NS membran plasma, membran sel, membran sitoplasma dan membran permeabel secara kolektif ini adalah membran yang sama yang mengelilingi sel dan komponen sel. Setiap sel hidup secara eksternal ditutupi oleh tipis transparan, mikroskopis elektron, plastik, yg membarui dan membran semipermeabel ditelepon membran sel (ditelepon membran plasma atau plasmalemma). Itu disebut “membran sel & 8221 oleh “Nagelli” dan “Cramer” tapi dipanggil plasmalemma oleh “Bajak”.

Komposisi kimia Membran Plasma:

Biokimia analisis dari membran plasma menunjukkan bahwa membran plasma secara kimia terbentuk dari ini bahan kimia yang memberikan di bawah ini:

Lipid : 42% Komponen lipid yang paling umum adalah fosfolipid (55-70% dari yang utama fosfolipid adalah lesitin). Lainnya berlemak zat adalah sterol contoh sterol adalah kolesterol, sphingolipids, glikolipid dan serebrosida.

Protein : 58-59%.

Karbohidrat : Sekitar 1% (terutama heksosa, heksosamin, asam sialic, fruktosa).

Enzim : Jenis enzim (yang paling enzim umum adalah ATPase yang membantu dalam transportasi aktif). Lain yang biasa ditemukan enzim adalah fosfatase, nuklease dll.

Struktur Membran Plasma:

Model yang berbeda untuk menjelaskan struktur membran plasma telah diajukan dari waktu ke waktu tergantung pada informasi yang tersedia pada waktu tertentu. Beberapa di antaranya adalah sebagai berikut:

1. Model lipid dan lipid bilayer:

Itu diusulkan oleh ‘Ernest Overton‘ dalam 1900. Dia adalah orang pertama yang menyarankan keberadaan a membran lipid dalam sel. Dia mengusulkan itu membran sel terdiri dari satu lapisan dari lemak. Evert Gorter dan “François Grendel” di dalam 1925 diekstraksi lemak dari sel darah merah (eritrosit) hantu (berdarah kosong sel darah merah) dan menyarankan bahwa membran sel terdiri dari dua lapisan cairan dimana hidrofobik antarmuka ke dalam.

Lipoprotein Model membran sel

2. Model pipih:

Model-model ini didasarkan pada kehadiran keduanya protein dan lemak sebagai lapisan yang berbeda di dalam membran sel.

(i) Model Sandwich:

“Danielli” dan “Davson” atas dasar mereka tegangan permukaan dan fisiologis studi menunjukkan bahwa membran sel memiliki empat lapisan dari molekul, dua pusat dari fosfolipid dan dua eksternal dari protein sebagai P-b-L-P. Ini dua lapisan dari fosfolipid terjepit di kedua sisi oleh lapisan terhidrasi protein alfa-globular. NS hidrofobik non-polar ujungnya dua lapisan lipid sedang menuju pusat.

(ii) Model Membran Unit:

J. David Robertson mempelajari ultrastruktur dari sejumlah biomembran (membran sel, membran nuklir dll.) dan menyadari bahwa semua ini membran serupa dalam hal mereka ultrastruktur kecuali di mereka ketebalan. NS ketebalan tergantung pada proporsi dan jenis fosfolipid dan susunan relatif dari fosfolipid dan protein. Ini memberikan kekhususan untuk masing-masing selaput. Dia diciptakan syarat 'membran satuan' dan menyatakan bahwa masing-masing biomembran terbentuk dari satu (mis. membran plasma, membran lisosom) atau lebih membran satuan (misalnya. membran mitokondria , membran nuklir dan membran plastidial).

Gambar. Model membran unit

Model ini menyatakan bahwa biomembran adalah dipoprotein dan trilaminar. Proporsi dari lemak ke protein bervariasi dari 1 : 0-08 sampai I : 4. Molekul protein diperpanjang (protein beta atau berserat) dan tidak bulat. Setiap fosfolipid adalah molekul polar dengan hidrofilik Kepala gliserin dan hidrofobik ekor dari dua rantai asam lemak. Kepala molekul fosfolipid diarahkan ke arah berlawanan ketika ekor dari dua lapisan saling berhadapan. Ketebalan rata-rata biomembran adalah 75-100A di mana masing-masing lapisan protein adalah 15-30A ketika lapisan ganda fosfolipid adalah 35-45A. Dari lapisan ganda fosfolipid, kepala kutub adalah tentang 5A sedangkan ekor non-polar sekitar 25A tebal.

3. Model Mosaik Cairan:

Penyanyi dan Nicolson (1975) menyatakan bahwa membran plasma terbentuk dari “gunung es protein di sebuah lautan lipid. Dia lipoprotein dan trilaminar. Bilayer fosfolipid adalah mengalirkan di alam di mana molekul fosfolipid menunjukkan dua jenis gerakan.

Gambar. Model Mosaik Fluida Membran Plasma

(Saya) Gerakan transisi (molekul mengubah posisinya dalam lapisan yang sama).

(ii) Gerakan flip-flop (molekul dari dua lapisan dapat dipertukarkan).

Protein adalah bulat dan terdiri dari dua jenis

(Saya) ekstrinsik atau protein perifer : Ini terletak di luar luar dan batin permukaan dari lapisan ganda fosfolipid. Ini secara longgar melekat pada molekul fosfolipid sehingga mudah dipisahkan. Bentuk ini 70% dari protein misalnya Asetil-kolinestrase, ATPase dll.

(ii) Hakiki atau protein integral : Ini sebagian atau seluruhnya tertanam di lapisan ganda fosfolipid. Ini dipegang teguh untuk molekul fosfolipid sehingga tidak mudah dipisahkan. Bentuk ini 30% dari protein misalnya sitokrom oksidase (membran mitokondria), rodopsin (sel batang retina) dll.

Molekul fosfolipid:

Molekul fosfolipid adalah molekul polar dan memiliki dua ujung spesifik – hidrofilik Kepala gliserin dan ekor hidrofobik dari dua asam lemak rantai. Kepala molekul fosfolipid dari dua lapisan diarahkan ke arah yang berlawanan sedangkan ekor dari dua lapisan saling berhadapan. Molekul karbohidrat (khususnya oligosakarida) juga diasosiasikan dengan permukaan luar dari membran sel.

Struktur Membran Plasma:

(Saya) Mikrosilia : Mereka adalah proyeksi tipis dari permukaan bebas membran plasma. Ini meningkatkan luas permukaan.

(ii) Desmosom : Dua sel lateral tempat bersatu, banyak serat muncul dan menyebar sendiri di sitoplasma. Ini disebut desmosom.

(aku aku aku) Bulu mata : Ini adalah proyeksi kecil di permukaan luar membran plasma. Mereka dibagi menjadi tiga bagianTangkai, Pelat dasar dan Tubuh dasar.

Tangkai memiliki dua pusat dan sembilan serat perifer.

Fungsi Membran Plasma:

Membran plasma atau plasmalemma melakukan berbagai fungsi. Ini mengontrol seluler semipermeabilitas, resorpsi, pengeluaran dan sekresi. membran sel merupakan jalur selektif untuk transportasi zat ke dalam dan ke luar sel, mengendalikan sel bentuk dan sel aktivitas. Selain transportasi, membran sel juga berperan penting dalam pengenalan sel dan dalam membuat sendi sel (hubungan antara sel). Fungsi-fungsi tersebut adalah sebagai berikut.

Osmosa:

NS osmosa adalah difusi dari molekul air melalui membran sel dari tekanan osmotik rendah ke tekanan osmotik tinggie. Membran plasma bertindak sebagai membran semi permeabel memungkinkan pergerakan molekul air di dalam dan keluar.

Pinositosis dan Fagositosis:

Pinositosis dan Fagositosis adalah invaginasi dari membran plasma untuk membentuk vakuola, yang masuk ke sel untuk membentuk vakuola makanan. “proses menelan dari partikel padat oleh sel melalui Celo selaput disebut sebagai fagositosis, sementara di pinositosis, NS zat cair tergabung dalam sel oleh membran plasma.

Transportasi aktif:

Di dalam transportasi aktif, NS pergerakan dari molekul bertentangan dengan konsentrasi, gradien, mengikat. NS molekul atau ion pindah dari konsentrasi lebih rendah menuju konsentrasi yang lebih tinggi. Tapi di transportasi pasif, pergerakan ion molekul dari lebih tinggi ke konsentrasi lebih rendah dan di sini tidak ada energi diperlukan

Membran plasma mengurangi tegangan permukaan.

Molekul lipid memberi selaput NS properti listrik.

Biogenesis (atau Asal Membran Plasma):

Dua interpretasi telah diajukan untuk menjelaskan asal dari membran plasma.

  • NS membran plasma dianggap mandiri organel yang membesar secara mandiri dengan pertumbuhan dari sel.
  • Tampilan yang lebih diterima-The membran plasma terbentuk sebagai hasil perakitan sendiri komponen kimia, NS lemak dan protein. NS monomer atau blok bangunan dari lemak dan protein dari sitoplasma menjalani polimerisasi membentuk molekul besar. Ini makromolekul berkumpul bersama dan mengatur untuk membentuk membran plasma.

Di atas teori mendapat dukungan dari pengamatan bahwa membran plasma baru terbentuk dimanapun ia dihancurkan.

Transportasi melintasi Membran Sel:

Permeabilitas dan Transportasi:

Pengangkutan zat tertentu melintasi membran plasma tergantung pada: (i) ukuran pori-pori di membran plasma dan (ii) ukuran dan biaya dari molekul dari itu zat. Sebuah membran dikatakan:

(Saya) Berpori ke zat tertentu jika zat itu mudah melewati selaput.

(ii) Kedap jika zat tidak melewati membran.

(aku aku aku) Semipermeabel (atau selektif permeabel) jika selaput memungkinkan beberapa tetapi tidak semua untuk melewatinya.

Semua membran biologis adalah selektif permeabel. Menanggapi keadaan lingkungan (atau kebutuhan seluler), NS membran sel dapat bertindak sebagai penghalang untuk zat tertentu pada satu waktu tetapi dapat secara aktif mempromosikan bagiannya di lain waktu. Dengan mengatur lalu lintas kimia ke dalam sel, membran plasma melakukan tiga fungsi utama:

(i) Kontrol fisiologis intraseluler kondisi ideal untuk sel berfungsi.

(ii) Mempertahankan variasi dalam konsentrasi zat dan ion dalam cairan intraseluler dan di luar (cairan ekstraseluler) dari sel.

(iii) Mempertahankan keseimbangan di antara tekanan osmotik dari cairan intraseluler dan cairan interstitial.

Transportasi zat melintasi membran plasma:

Transportasi zat melintasi membran plasma ke dalam sel dapat dicapai dengan metode berikut:

A. Transportasi air dengan 1. Osmosis

B. Transpor ion dan molekul dengan 2. Transpor Pasif

C. Transportasi molekul besar dengan 4. Endositosis

D. Transportasi partikel padat dengan (i) Pinositosis

E. Pelepasan zat oleh 5. Eneiositosis.

Jika Anda tertarik dengan biologi, baca juga posting ini – Struktur Sel Sperma, Esai tentang Spermatogenesis


Isi

Sunting Asimetri

Lapisan ganda lipid terdiri dari dua lapisan - selebaran luar dan selebaran dalam. [1] Komponen bilayer terdistribusi tidak merata antara dua permukaan untuk menciptakan asimetri antara permukaan luar dan dalam. [2] Organisasi asimetris ini penting untuk fungsi sel seperti pensinyalan sel. [3] Asimetri membran biologis mencerminkan fungsi yang berbeda dari dua selebaran membran. [4] Seperti yang terlihat pada model membran cairan dari lapisan ganda fosfolipid, selebaran luar dan selebaran dalam dari membran tidak simetris dalam komposisinya. Protein dan lipid tertentu hanya terletak pada satu permukaan membran dan tidak pada permukaan lainnya.

• Baik membran plasma dan membran internal memiliki permukaan sitosol dan eksoplasma • Orientasi ini dipertahankan selama perdagangan membran – protein, lipid, glikokonjugat yang menghadap ke lumen RE dan Golgi diekspresikan pada sisi ekstraseluler membran plasma. Dalam sel eukariotik, fosfolipid baru diproduksi oleh enzim yang terikat pada bagian membran retikulum endoplasma yang menghadap sitosol. [5] Enzim ini, yang menggunakan asam lemak bebas sebagai substrat, menyimpan semua fosfolipid yang baru dibuat ke dalam setengah sitosol bilayer. Untuk memungkinkan membran secara keseluruhan tumbuh secara merata, setengah dari molekul fosfolipid baru kemudian harus dipindahkan ke lapisan tunggal yang berlawanan. Transfer ini dikatalisis oleh enzim yang disebut flippases. Dalam membran plasma, flippases mentransfer fosfolipid spesifik secara selektif, sehingga jenis yang berbeda menjadi terkonsentrasi di setiap lapisan tunggal. [5]

Namun, menggunakan flippases selektif bukan satu-satunya cara untuk menghasilkan asimetri dalam lapisan ganda lipid. Secara khusus, mekanisme yang berbeda bekerja untuk glikolipid—lipid yang menunjukkan distribusi asimetris yang paling mencolok dan konsisten dalam sel hewan. [5]

Lipid Sunting

Membran biologis terdiri dari lipid dengan ekor hidrofobik dan kepala hidrofilik. [6] Ekor hidrofobik adalah ekor hidrokarbon yang panjang dan saturasinya penting dalam mengkarakterisasi sel. [7] Rakit lipid terjadi ketika spesies lipid dan protein berkumpul di domain dalam membran. Ini membantu mengatur komponen membran ke dalam area lokal yang terlibat dalam proses tertentu, seperti transduksi sinyal.

Sel darah merah, atau eritrosit, memiliki komposisi lipid yang unik. Lapisan ganda sel darah merah terdiri dari kolesterol dan fosfolipid dalam proporsi yang sama menurut beratnya. [7] Membran eritrosit memainkan peran penting dalam pembekuan darah. Di lapisan ganda sel darah merah adalah fosfatidilserin. [8] Ini biasanya di sisi sitoplasma membran. Namun, itu dibalik ke membran luar untuk digunakan selama pembekuan darah. [8]

Protein Sunting

Bilayer fosfolipid mengandung protein yang berbeda. Protein membran ini memiliki berbagai fungsi dan karakteristik dan mengkatalisis reaksi kimia yang berbeda. Protein integral menjangkau membran dengan domain yang berbeda di kedua sisi. [6] Protein integral memiliki hubungan yang kuat dengan lapisan ganda lipid dan tidak dapat dengan mudah terlepas. [9] Mereka akan terdisosiasi hanya dengan perlakuan kimia yang merusak membran. Protein perifer tidak seperti protein integral karena memiliki interaksi yang lemah dengan permukaan bilayer dan dapat dengan mudah dipisahkan dari membran. [6] Protein perifer terletak hanya pada satu permukaan membran dan menciptakan asimetri membran.

BEBERAPA CONTOH PROTEIN MEMBRAN PLASMA DAN FUNGSINYA
KELAS FUNGSIONAL CONTOH PROTEIN FUNGSI KHUSUS
Transporter Pompa Na+ secara aktif memompa Na+ keluar sel dan K+ masuk
Jangkar integrin menghubungkan filamen aktin intraseluler dengan protein matriks ekstraseluler
Reseptor reseptor faktor pertumbuhan yang diturunkan dari trombosit mengikat PDGF ekstraseluler dan, sebagai akibatnya, menghasilkan sinyal intraseluler yang menyebabkan sel tumbuh dan membelah
Enzim adenilat siklase mengkatalisis produksi AMP siklik molekul pensinyalan intraseluler sebagai respons terhadap sinyal ekstraseluler

Oligosakarida Sunting

Oligosakarida adalah gula yang mengandung polimer. Di dalam membran, mereka dapat terikat secara kovalen dengan lipid untuk membentuk glikolipid atau terikat secara kovalen dengan protein untuk membentuk glikoprotein. Membran mengandung molekul lipid yang mengandung gula yang dikenal sebagai glikolipid. Di lapisan ganda, gugus gula glikolipid terpapar di permukaan sel, di mana mereka dapat membentuk ikatan hidrogen. [9] Glikolipid memberikan contoh paling ekstrim dari asimetri dalam lapisan ganda lipid. [10] Glikolipid melakukan sejumlah besar fungsi dalam membran biologis yang terutama komunikatif, termasuk pengenalan sel dan adhesi sel-sel. Glikoprotein adalah protein integral. [2] Mereka memainkan peran penting dalam respon imun dan perlindungan. [11]

Lapisan ganda fosfolipid terbentuk karena agregasi lipid membran dalam larutan berair. [4] Agregasi disebabkan oleh efek hidrofobik, di mana ujung hidrofobik bersentuhan satu sama lain dan dipisahkan dari air.[6] Pengaturan ini memaksimalkan ikatan hidrogen antara kepala hidrofilik dan air sambil meminimalkan kontak yang tidak menguntungkan antara ekor hidrofobik dan air. [10] Peningkatan ikatan hidrogen yang tersedia meningkatkan entropi sistem, menciptakan proses spontan.

Molekul biologis bersifat amfifilik atau amfipatik, yaitu secara bersamaan hidrofobik dan hidrofilik. [6] Lapisan ganda fosfolipid mengandung gugus kepala hidrofilik bermuatan, yang berinteraksi dengan air polar. Lapisan juga mengandung ekor hidrofobik, yang bertemu dengan ekor hidrofobik dari lapisan pelengkap. Ekor hidrofobik biasanya asam lemak yang berbeda panjangnya. [10] Interaksi lipid, terutama ekor hidrofobik, menentukan sifat fisik lipid bilayer seperti fluiditas.

Membran dalam sel biasanya mendefinisikan ruang tertutup atau kompartemen di mana sel dapat mempertahankan lingkungan kimia atau biokimia yang berbeda dari luar. Misalnya, membran di sekitar peroksisom melindungi sisa sel dari peroksida, bahan kimia yang dapat menjadi racun bagi sel, dan membran sel memisahkan sel dari media sekitarnya. Peroksisom adalah salah satu bentuk vakuola yang ditemukan di dalam sel yang mengandung produk sampingan dari reaksi kimia di dalam sel. Sebagian besar organel ditentukan oleh membran seperti itu, dan disebut organel "terikat membran".

Permeabilitas selektif Sunting

Mungkin fitur yang paling penting dari biomembran adalah bahwa itu adalah struktur selektif permeabel. Ini berarti bahwa ukuran, muatan, dan sifat kimia lainnya dari atom dan molekul yang mencoba melintasinya akan menentukan apakah mereka berhasil melakukannya. Permeabilitas selektif sangat penting untuk pemisahan sel atau organel yang efektif dari lingkungannya. Membran biologis juga memiliki sifat mekanik atau elastis tertentu yang memungkinkannya berubah bentuk dan bergerak sesuai kebutuhan.

Umumnya, molekul hidrofobik kecil dapat dengan mudah melintasi bilayer fosfolipid dengan difusi sederhana. [12]

Partikel yang diperlukan untuk fungsi seluler tetapi tidak dapat berdifusi secara bebas melintasi membran masuk melalui protein transpor membran atau diambil melalui endositosis, di mana membran memungkinkan vakuola bergabung ke dalamnya dan mendorong isinya ke dalam sel. Banyak jenis membran plasma khusus yang dapat memisahkan sel dari lingkungan eksternal: apikal, basolateral, prasinaptik dan postsinaptik, membran flagela, silia, mikrovili, filopodia dan lamellipodia, sarkolema sel otot, serta myelin khusus dan membran tulang belakang dendritik dari neuron. Membran plasma juga dapat membentuk berbagai jenis struktur "supramembran" seperti caveolae, densitas postsinaptik, podosom, invadopodium, desmosom, hemidesmosom, adhesi fokal, dan sambungan sel. Jenis membran ini berbeda dalam komposisi lipid dan protein.

Jenis membran yang berbeda juga membuat organel intraseluler: endosome retikulum endoplasma halus dan kasar retikulum sarkoplasma Aparatus golgi lisosom mitokondria (membran dalam dan luar) nukleus (membran dalam dan luar) vakuola peroksisom granula sitoplasma vesikel sel (fagosom, autofagosom, klatrin- vesikel berlapis COPI dan COPII) dan vesikel sekretorik (termasuk sinaptosom, akrosom, melanosom, dan butiran kromafin). Berbagai jenis membran biologis memiliki komposisi lipid dan protein yang beragam. Isi membran menentukan sifat fisik dan biologisnya. Beberapa komponen membran memainkan peran kunci dalam pengobatan, seperti pompa penghabisan yang memompa obat keluar dari sel.

Fluiditas Edit

Inti hidrofobik dari lapisan ganda fosfolipid terus bergerak karena rotasi di sekitar ikatan ekor lipid. [13] Ekor hidrofobik dari lipatan ganda dan saling mengunci. Namun, karena ikatan hidrogen dengan air, gugus kepala hidrofilik menunjukkan gerakan yang lebih sedikit karena rotasi dan mobilitasnya dibatasi. [13] Hal ini menyebabkan peningkatan viskositas lipid bilayer lebih dekat ke kepala hidrofilik. [6]

Di bawah suhu transisi, lapisan ganda lipid kehilangan fluiditas ketika lipid yang sangat mobile menunjukkan gerakan yang lebih sedikit menjadi padatan seperti gel. [14] Suhu transisi tergantung pada komponen lipid bilayer seperti panjang rantai hidrokarbon dan saturasi asam lemaknya. Fluiditas yang bergantung pada suhu merupakan atribut fisiologis penting bagi bakteri dan organisme berdarah dingin. Organisme ini mempertahankan fluiditas konstan dengan memodifikasi komposisi asam lemak lipid membran sesuai dengan suhu yang berbeda. [6]

Dalam sel hewan, fluiditas membran dimodulasi oleh masuknya kolesterol sterol. Molekul ini hadir dalam jumlah yang sangat besar di membran plasma, di mana ia merupakan sekitar 20% dari berat lipid dalam membran. Karena molekul kolesterol pendek dan kaku, mereka mengisi ruang di antara molekul fosfolipid tetangga yang ditinggalkan oleh kekusutan di ekor hidrokarbon tak jenuhnya. Dengan cara ini, kolesterol cenderung membuat lapisan ganda menjadi kaku, membuatnya lebih kaku dan kurang permeabel. [5]

Untuk semua sel, fluiditas membran penting karena berbagai alasan. Ini memungkinkan protein membran berdifusi dengan cepat di bidang bilayer dan berinteraksi satu sama lain, seperti yang sangat penting, misalnya, dalam pensinyalan sel. Ini memungkinkan lipid membran dan protein untuk berdifusi dari situs di mana mereka dimasukkan ke dalam bilayer setelah sintesis mereka ke daerah lain dari sel. Ini memungkinkan membran untuk menyatu satu sama lain dan mencampur molekulnya, dan memastikan bahwa molekul membran didistribusikan secara merata di antara sel anak ketika sel membelah. Jika membran biologis tidak cair, sulit membayangkan bagaimana sel dapat hidup, tumbuh, dan berkembang biak. [5]


15 Karakteristik membran sel

1- Tekstur tembus

Membran sel memiliki tekstur yang mirip dengan minyak salad, yaitu permeabel terhadap lingkungannya dan memungkinkannya berinteraksi dengan apa yang terjadi di luar secara terkendali. Properti ini juga memungkinkan Anda untuk mengeluarkan barang-barang tertentu serta menyerap apa yang Anda butuhkan.

Tekstur ini juga memungkinkan mereka untuk berkomunikasi dengan sel lain, mengidentifikasi diri mereka sendiri, dan berbagi informasi.

2- Model mosaik cair

Ini adalah model yang diterima saat ini untuk struktur membran sel. Diusulkan pada tahun 1972 dan menunjukkan bahwa membran ini adalah mosaik komponen, terutama fosfolipid, kolesterol dan protein, yang bergerak bebas dan lancar dalam bidang mosaik ini.

Sel akan selalu berada dalam proses dinamis, di mana fosfolipid dan protein terus-menerus tergelincir satu sama lain. Fluiditasnya begitu besar sehingga jika ditusuk dengan jarum, membran mengalir di sekitarnya. Setelah penarikan, membran akan kembali ke aliran normal.

3- Komponen utamanya adalah lipid

Komponen utama membran sel adalah lipid berupa kolesterol dan fosfolipid. Selain itu, mengandung protein dan karbohidrat yang melekat pada lipid dan protein ini.

Fosfolipid adalah lipid yang tersusun dari gliserol. Membran sel biasanya melibatkan dua lapisan fosfolipid dalam suatu sistem yang disebut lapisan ganda fosfolipid.

Kolesterol adalah lipid lain yang terdiri dari 4 bara, yang ditemukan di sebelah fosfolipid dalam inti membran sel ini. Karbohidrat terdapat pada permukaan membran plasma dan terkait dengan protein, membentuk glikoprotein.

4- Memungkinkan untuk membentuk sel

Meskipun permeabilitasnya, membran sel memiliki konsistensi yang cukup untuk membentuk sel. Ini adalah dasar di mana sitoskeleton menempel pada beberapa organisme dan dinding sel pada yang lain. Ini adalah dukungan dari sel.

5- Mengatur pertumbuhan sel

Membran sel mengatur pertumbuhan sel melalui keseimbangan antara proses endositosis dan eksositosis. Dalam endositosis, lipid dan protein dikeluarkan dari membran sel dan dimasukkan ke dalam sel.

Di sisi lain, selama eksositosis, vesikel yang mengandung lipid dan protein menyatu dengan membran sel dan bertambah besar.

6- Ini memungkinkan komunikasi antar sel

Ini memiliki protein yang disebut protein penanda permukaan yang memungkinkan sel untuk diidentifikasi dan memungkinkannya untuk berkomunikasi dengan sel terdekat lainnya.

Membran sel memiliki situs penerimaan untuk interaksi unsur-unsur biokimia tertentu seperti hormon tertentu, neurotransmiter dan protein dari sistem kekebalan tubuh. Dengan cara ini, sel dapat mengenali dan memproses beberapa sinyal yang diterima oleh lingkungan ekstraseluler.

7- Aktivitas metabolisme

Fitur lain dari membran sel adalah bahwa ia termasuk dalam strukturnya beberapa protein dan enzim terkait dalam beberapa proses metabolisme sel.

8- Ini adalah bagian dari struktur sel

Membran sel adalah bagian dari struktur sel dan bukan sel itu sendiri. Namun, karena karakteristiknya, ia dapat melakukan begitu banyak fungsi yang mungkin merupakan struktur seluler yang paling lengkap, karena kemampuannya untuk melakukan tugas-tugas tertentu dalam berbagai tingkat detail.

9- Terlibat dalam proses pengangkutan sel

Membran sel bertanggung jawab untuk memilih elemen mana yang dapat masuk ke dalam sel. Ini bisa berupa asam amino, nukleotida, dan gula.

Inilah sebabnya mengapa membran sel memiliki struktur spesifik tertentu yang memungkinkan molekul tertentu seperti yang disebutkan untuk diterjemahkan. Ada dua jenis proses transportasi di dalam sel:

Transpor pasif melibatkan molekul non-polar terkait difusi Dan juga osmosis - yang terkait dengan molekul air. Dalam kedua proses ini tidak ada sel yang mengeluarkan energi.

Transpor aktif adalah ketika molekul harus didorong oleh sel melalui membrannya, menempati osmosis, difusi atau polaritas, melawan arah alami. Proses ini memang membutuhkan energi.

10- Dapat membentuk membran lain

Membran sel dapat membentuk jenis lain dari "supermembran" dan berbagai jenis sambungan sel. Ini terdiri dari protein spesifik, seperti integrin dan cadherin, semua molekul adhesi sel. Beberapa dari "supermembran" ini adalah caveolas, antara lain.

11- Kepadatannya bervariasi dari sel ke sel

Tergantung pada jenis sel, kepadatan membran sel dapat bervariasi. Ini sesuai dengan fungsi yang harus dilakukan setiap sel dan persyaratan independennya. Akson dan penutupnya, aksolema, memiliki kepadatan yang berbeda dalam membran selulernya.

12- Ini terdiri dari 50% protein

Membran sel adalah sekitar 25% sampai 75% protein. Ini terletak di tengah dua lapisan ganda lipid yang membentuk membran. Fosfolipid adalah struktur dasar, sedangkan protein melakukan fungsi spesifik dari berbagai tugas sel.

13- Memiliki kolesterol

Membran sel memiliki kolesterol dalam lapisannya, ini memungkinkannya untuk mempertahankan fluiditas dan permeabilitasnya, yang menjaga bagian dalam sel dalam kontak yang terlindungi dengan lingkungannya.

14- Mengandung glikoprotein di bagian luar

Glikoprotein yang ada di membran sel digunakan untuk pengenalan antar sel, selain bertindak sebagai antigen dan reseptor.

15- Bertindak sebagai perbatasan

Membran sel memungkinkan sel hidup dipisahkan dari limbah lain yang dikeluarkan oleh tubuh, termasuk sel yang rusak atau mati. Ini melindungi integritas sel-sel sehat dalam tubuh.


Pengaruh kelarutan lipid pada permeabilitas membran plasma

: Untuk mempelajari pengaruh kelarutan lemak molekul terhadap permeabilitas membran plasma sel hewan.

Pengantar :
Difusi: Secara umum, proses difusi terjadi ketika ada gradien konsentrasi antara dua wilayah. Molekul (selain air) akan bergerak secara difusi selama ada gradien konsentrasi. Gradien konsentrasi terjadi ketika jenis molekul tertentu (seperti molekul pewarna makanan) tidak tersebar dalam konsentrasi yang merata, tetapi ada dalam konsentrasi yang lebih tinggi di beberapa titik.

Membahas tentang pergerakan melintasi membran plasma sel, difusi adalah jenis transpor pasif yang paling sederhana, di mana difusi tidak memerlukan sel untuk menggunakan energi. Hanya molekul kecil yang dapat melintasi membran sel dengan difusi sederhana. Difusi adalah pergerakan molekul dari daerah konsentrasi tinggi ke salah satu konsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi molekul melintasi ruang ini disebut gradien konsentrasi. Difusi didorong oleh energi kinetik molekul.

“ KarrieWrites melakukan pekerjaan yang luar biasa dalam tugas ini! Dia menyelesaikannya sebelum tenggat waktu dan teliti serta informatif. & #8221

Karena KE mereka, molekul bergerak konstan. Difusi terjadi ketika molekul bergerak secara acak dari satu sama lain dalam cairan atau gas.

Laju difusi tergantung pada suhu, ukuran dan jenis molekul yang berdifusi. Molekul berdifusi lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi daripada pada suhu yang lebih rendah, dan molekul yang lebih kecil berdifusi lebih cepat daripada molekul besar. Sebagian besar transportasi bahan masuk dan keluar sel terjadi melalui difusi. Gradien konsentrasi adalah perbedaan antara konsentrasi zat terlarut di satu tempat dan konsentrasinya di daerah yang berdekatan.

Dengan mengklik "Periksa Penawaran Penulis", Anda menyetujui persyaratan layanan dan kebijakan privasi kami. Kami sesekali akan mengirimi Anda email promo dan akun terkait

Kami hanya akan membandingkan larutan di dalam dan di luar sel untuk konsentrasi molekul yang bersangkutan. Misalnya, jika glukosa (monosakarida) dalam konsentrasi yang sama di dalam dan di luar sel, tidak ada gradien konsentrasi glukosa dan glukosa tidak akan bergerak. Tetapi, jika glukosa berada dalam konsentrasi yang lebih tinggi di luar sel daripada di dalam sel, gradien konsentrasi glukosa dari luar ke dalam sel, dan glukosa akan bergerak ke dalam sel. Tidak perlu mengeluarkan energi apa pun agar glukosa dapat masuk ke dalam sel. Gradien konsentrasi untuk pergerakan molekul selain air selalu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

SITI ALIA IZZANI ISMAIL
M13D

Pertanyaan penelitian :
Bagaimana kelarutan molekul yang larut dalam lemak mempengaruhi permeabilitas membran plasma dengan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk terjadinya hemolisis dalam sel darah merah. Hipotesa

: Semakin tinggi kelarutan lipid dalam molekul, semakin tinggi permeabilitas membran plasma

: Independen : Kelarutan molekul yang larut dalam lemak. Untuk mendapatkan kelarutan yang berbeda dari molekul yang larut dalam lemak, kami menggunakan berbagai jenis zat yang larut dalam lemak yang kelarutannya dalam lemak berbeda satu sama lain.

: Permeabilitas membran plasma. Ini diukur dengan merekam waktu yang dibutuhkan oleh sel darah merah untuk hemolisis, di mana cetakan 'X' di atas kertas menjadi terlihat jelas seperti dalam air suling.

: i) Volume suspensi sel darah merah – Ketiga tabung reaksi yang mengandung berbagai jenis zat larut lemak masing-masing diteteskan dengan volume suspensi sel darah merah yang sama, yaitu 5 ml.
ii) Volume zat yang larut dalam lemak – Zat yang larut dalam lemak adalah
diambil dalam volume yang sama, masing-masing 5ml.
iii) Konsentrasi zat yang larut dalam lemak – Zat yang larut dalam lemak diencerkan dengan konsentrasi yang sama, 0,3 M.
iv) Suhu lingkungan percobaan – Percobaan dilakukan di ruangan yang sama, sehingga ketiga set percobaan akan memiliki suhu yang sama.
v) Jenis sel – Sel yang digunakan dalam 3 set percobaan memiliki jenis sel yang sama yaitu sel darah merah.

SITI ALIA IZZANI ISMAIL
M13D

Suspensi darah stok
Air sulingan
Metil alkohol
Etil alkohol
alkohol propil
n-butil alkohol

Tabel 1 : Daftar bahan yang digunakan dalam percobaan, dengan jumlah dan volume yang digunakan. Aparat

Tabung reaksi
Mengukur silinder
jarum suntik
Kertas dengan cetakan 'X'
pengatur waktu
Penitis

Tabel 2 : Daftar peralatan yang digunakan dalam percobaan, dengan jumlah dan volume yang digunakan. Diagram

Rajah 1 : Peralatan yang disiapkan untuk percobaan

SITI ALIA IZZANI ISMAIL
M13D

Label untuk peralatan penyetelan :
A : Suspensi sel darah merah + air suling
B : Suspensi sel darah merah + Metil Alkohol
C : Suspensi sel darah merah + Etil Alkohol
D : Suspensi sel darah merah + Propil Alkohol
E : Suspensi sel darah merah + n-butil Alkohol
Metodologi:
1. Ukur 5 ml air suling menggunakan gelas ukur 10 ml. 2. Masukkan 5 ml air suling ke dalam tabung reaksi.
3. Tambahkan 5 tetes suspensi sel darah merah dan aduk perlahan.
4. Ulangi prosedur menggunakan 5 ml metil alkohol 0,3M, etil alkohol, propil alkohol, nbutil alkohol. 5. Saat tetesan darah pertama mencapai larutan, mulai penghitung waktu . 6. Tentukan waktu yang diperlukan untuk terjadinya hemolisis. Lakukan ini dengan memegang tabung di depan cetakan pada halaman ini karena hemolisis terjadi, cetakan akan terlihat lebih jelas. 7. Jika proses hemolisis terjadi terlalu cepat, dinginkan semua 5 larutan yang mengandung sel darah merah dalam air es untuk memperlambat proses hemolisis

8. Catat waktu hemolisis sel darah merah dalam sebuah tabel. Saran tabulasi data
Jenis
zat

: Koefisien Partisi
(kelarutan)

Air sulingan
metil alkohol
Etil alkohol
alkohol propil
n-butil Alkohol
Tabel 3: Saran untuk data yang ditabulasi

Waktu yang dibutuhkan untuk hemolisis merah
sel darah (menit)
Uji coba
1
ke-2
ke-3
4th
tanggal 5

SITI ALIA IZZANI ISMAIL
M13D

1. Segera hentikan timer segera setelah cetakan 'X' pada kertas terlihat jelas seperti yang terlihat pada eksperimen kontrol untuk memastikan waktu yang dicatat lebih akurat. 2. Ukur kelima larutan tersebut dengan benar menggunakan gelas ukur, sehingga semua larutan yang digunakan jumlahnya relatif sama. Pastikan mata pengamat tegak lurus terhadap skala silinder ukur untuk meminimalkan kesalahan paralaks. 3. Berhati-hatilah saat menangani suspensi sel darah merah agar tidak tumpah dan meninggalkan noda kotor pada kain.


NS plasma selaput adalah struktur yang sangat lentur yang terdiri dari 2 lapisan fosfolipid ("bilayer"). Kolesterol juga ada di antara fosfolipid, yang berkontribusi pada fluiditas membran. Ada berbagai protein yang tertanam di dalam membran yang memiliki berbagai fungsi. Sebuah molekul fosfolipid tunggal memiliki gugus fosfat di salah satu ujungnya, yang disebut “kepala”, dan dua rantai asam lemak yang membentuk ekor lipid (Gambar 3.2). Gugus fosfat bermuatan negatif, membuat kepala polar dan hidrofilik—atau “suka air”. A hidrofilik molekul (atau wilayah molekul) adalah salah satu yang tertarik pada air. Dengan demikian, kepala fosfat tertarik ke molekul air baik di lingkungan ekstraseluler maupun intraseluler. Ekor lipid, di sisi lain, tidak bermuatan, atau nonpolar, dan bersifat hidrofobik—atau “takut air.” A hidrofobik molekul (atau wilayah molekul) menolak dan ditolak oleh air. Beberapa ekor lipid terdiri dari asam lemak jenuh dan beberapa mengandung asam lemak tak jenuh.Kombinasi ini menambah fluiditas ekor yang terus bergerak. Fosfolipid dengan demikian adalah molekul amfipatik. NS amfipatik molekul adalah salah satu yang mengandung daerah hidrofilik dan hidrofobik. Padahal, sabun berfungsi untuk menghilangkan noda minyak dan lemak karena memiliki sifat amfipatik. Bagian hidrofilik dapat larut dalam air sedangkan bagian hidrofobik dapat menjebak lemak dalam misel yang kemudian dapat hanyut.

Membran plasma terdiri dari dua lapisan fosfolipid yang berdekatan. Ekor lipid dari satu lapisan menghadap ke ekor lipid dari lapisan lain, bertemu di antarmuka dua lapisan. Kepala fosfolipid menghadap ke luar, satu lapisan menghadap ke bagian dalam sel dan satu lapisan menghadap ke bagian luar (Gambar 3.3). Karena gugus fosfat bersifat polar dan hidrofilik, mereka tertarik pada air dalam cairan intraseluler. Cairan intraseluler (ICF) adalah cairan interior sel. Gugus fosfat juga tertarik ke cairan ekstraseluler. Cairan ekstraseluler (ECF) adalah lingkungan cairan di luar selungkup membran sel. Cairan interstisial (JIKA) adalah istilah yang diberikan untuk cairan ekstraseluler yang tidak terdapat di dalam pembuluh darah. Karena ekor lipid bersifat hidrofobik, mereka bertemu di bagian dalam membran, tidak termasuk cairan intraseluler dan ekstraseluler encer dari ruang ini. Membran sel memiliki banyak protein, serta lipid lain (seperti kolesterol), yang terkait dengan bilayer fosfolipid. Fitur penting dari membran adalah tetap cair, lipid dan protein dalam membran sel tidak terkunci secara kaku pada tempatnya.

Struktur membran plasma memberikan karakteristik permeabilitas selektif. Selektif permeabel berarti bahwa membran memungkinkan beberapa bahan lewat sementara tidak termasuk yang lain. Permeabilitas membran plasma tergantung pada ukuran dan kelarutan bahan yang melewatinya. Gas-gas kecil seperti oksigen dan karbon dioksida dapat dengan mudah melewati membran. Zat larut lemak juga dapat melewati fosfolipid. Zat yang larut dalam air (hidrofilik) seperti glukosa dan molekul bermuatan seperti ion, bagaimanapun, tidak dapat melewati lapisan ganda lipid. Molekul dan ion hidrofilik ini harus menggunakan protein di dalam membran untuk masuk atau keluar sel.

Protein Membran

Lapisan ganda lipid membentuk dasar membran plasma, tetapi dibumbui dengan berbagai protein. Dua jenis protein berbeda yang umumnya diasosiasikan dengan membran sel adalah protein integral dan protein perifer (Gambar 3.4). Seperti namanya, an protein integral adalah protein yang tertanam dalam membran.

A protein saluran atau transpor adalah contoh protein integral yang secara selektif memungkinkan bahan tertentu, seperti ion tertentu, untuk masuk atau keluar dari sel. Kelompok protein integral penting lainnya adalah protein pengenal sel, yang berfungsi untuk menandai identitas sel sehingga dapat dikenali oleh sel lain. A reseptor adalah jenis protein pengenalan yang secara selektif dapat mengikat molekul tertentu di luar sel, dan pengikatan ini menginduksi reaksi kimia di dalam sel. Reseptor seperti tag nama untuk setiap sel yang memungkinkan molekul tertentu untuk mengenalinya. Beberapa protein membran integral adalah glikoprotein. A glikoprotein adalah protein yang memiliki molekul karbohidrat yang melekat, yang meluas ke matriks ekstraseluler. Tag karbohidrat yang melekat pada glikoprotein membantu pengenalan sel ke sel. Karbohidrat yang memanjang dari protein membran dan bahkan dari beberapa lipid membran secara kolektif membentuk glikokaliks. NS glikokaliks adalah lapisan yang tampak kabur di sekitar sel yang terbentuk dari glikoprotein dan karbohidrat lain yang melekat pada membran sel. Glikokaliks dapat memiliki berbagai peran. Misalnya, mungkin memiliki molekul yang memungkinkan sel untuk mengikat sel lain, mungkin mengandung reseptor untuk hormon, atau mungkin memiliki enzim untuk memecah nutrisi. Glikokaliks yang ditemukan dalam tubuh seseorang adalah produk dari susunan genetik orang tersebut. Mereka memberi masing-masing dari triliunan sel individu "identitas" milik dalam tubuh orang tersebut. Identitas ini adalah cara utama sel pertahanan kekebalan seseorang "tahu" untuk tidak menyerang sel tubuh orang itu sendiri, tetapi juga merupakan alasan mengapa organ yang disumbangkan oleh orang lain mungkin ditolak. Enzim juga ditemukan tertanam di dalam membran plasma. Enzim dapat ditemukan sebagai pprotein perifer biasanya ditemukan di permukaan bagian dalam atau luar lapisan ganda lipid. Protein ini biasanya melakukan fungsi khusus untuk sel. Beberapa protein perifer pada permukaan sel usus, misalnya, bertindak sebagai enzim pencernaan untuk memecah nutrisi ke ukuran yang dapat melewati sel dan masuk ke aliran darah.

Spesialisasi Membran

Semua membran plasma memiliki karakteristik permeabel selektif dan mengandung berbagai protein. Beberapa membran, bagaimanapun, memiliki komponen yang khusus untuk tujuan tertentu. Mikrovili adalah proyeksi seperti jari pada permukaan beberapa sel. Proyeksi ini meningkatkan permukaan untuk penyerapan. Sel-sel yang melapisi usus kecil mengandung mikrovili. Persimpangan adalah kelompok protein khusus lain yang terhubung ke sel lain. Ada tiga jenis utama persimpangan: persimpangan ketat, desmosom, dan persimpangan celah. Tight junction adalah protein yang menyatukan sel-sel yang berdekatan dengan sangat erat sehingga tidak ada yang bisa menembus di antara mereka. Sel-sel yang melapisi saluran pencernaan dan saluran kemih mengandung banyak persimpangan ketat untuk memastikan isi di dalam organ berongga itu tidak bocor ke lapisan luar atau rongga tubuh. Desmosom kadang-kadang disebut sambungan penahan. Persimpangan ini menyatukan sel dengan serat, yang memungkinkan gerakan tanpa pemisahan. Sel yang mengandung desmosom ditemukan di dalam jaringan otot dan kulit. Gap junction adalah area terbuka di dalam membran plasma yang ditemukan di antara dua sel yang berdekatan. Protein menghubungkan dua sel sambil membiarkan bahan kimia lewat di antara sel.

Penyakit Sel: Fibrosis Kistik

Cystic fibrosis (CF) mempengaruhi sekitar 30.000 orang di Amerika Serikat, dengan sekitar 1.000 kasus baru dilaporkan setiap tahun. Penyakit genetik paling terkenal karena kerusakannya pada paru-paru, menyebabkan kesulitan bernapas dan infeksi paru-paru kronis, tetapi juga mempengaruhi hati, pankreas, dan usus. Hanya sekitar 50 tahun yang lalu, prognosis untuk anak-anak yang lahir dengan CF sangat suram—harapan hidup jarang lebih dari 10 tahun. Saat ini, dengan kemajuan dalam perawatan medis, banyak pasien CF hidup sampai usia 30-an. Gejala CF dihasilkan dari saluran ion membran yang tidak berfungsi yang disebut regulator konduktansi transmembran fibrosis kistik, atau CFTR. Pada orang sehat, protein CFTR adalah protein membran integral yang mengangkut ion Cl – keluar dari sel. Pada orang yang memiliki CF, gen untuk CFTR bermutasi, dengan demikian, sel memproduksi protein saluran yang rusak yang biasanya tidak dimasukkan ke dalam membran, tetapi malah didegradasi oleh sel. CFTR membutuhkan ATP agar berfungsi, membuat Cl-nya mengangkut suatu bentuk transpor aktif. Karakteristik ini membingungkan para peneliti untuk waktu yang lama karena ion Cl – sebenarnya mengalir turun gradien konsentrasi mereka ketika diangkut keluar dari sel. Transpor aktif umumnya memompa ion melawan gradien konsentrasi mereka, tetapi CFTR menyajikan pengecualian untuk aturan ini. Pada jaringan paru normal, pergerakan Cl – keluar sel mempertahankan lingkungan yang kaya Cl – bermuatan negatif segera di luar sel. Ini sangat penting dalam lapisan epitel sistem pernapasan. Sel epitel pernapasan mengeluarkan lendir, yang berfungsi untuk menjebak debu, bakteri, dan kotoran lainnya. Sebuah silia (jamak = silia) adalah salah satu pelengkap seperti rambut yang ditemukan pada sel-sel tertentu. Silia pada sel epitel memindahkan lendir dan partikelnya yang terperangkap ke atas saluran udara menjauh dari paru-paru dan menuju ke luar. Agar dapat digerakkan ke atas secara efektif, lendir tidak boleh terlalu kental melainkan harus memiliki konsistensi encer dan encer. Pengangkutan Cl – dan pemeliharaan lingkungan elektronegatif di luar sel menarik ion positif seperti Na + ke ruang ekstraseluler. Akumulasi ion Cl – dan Na + di ruang ekstraseluler menciptakan lendir yang kaya zat terlarut, yang memiliki konsentrasi molekul air yang rendah. Akibatnya, melalui osmosis, air bergerak dari sel dan matriks ekstraselular ke dalam lendir, “mengencerkannya”. Ini adalah bagaimana, dalam sistem pernapasan normal, lendir disimpan cukup encer untuk didorong keluar dari sistem pernapasan. Jika saluran CFTR tidak ada, ion Cl- tidak diangkut keluar sel dalam jumlah yang memadai, sehingga mencegahnya menarik ion positif. Tidak adanya ion dalam mukus yang disekresikan menyebabkan kurangnya gradien konsentrasi air yang normal. Dengan demikian, tidak ada tekanan osmotik yang menarik air ke dalam lendir. Lendir yang dihasilkan kental dan lengket, dan epitel bersilia tidak dapat secara efektif mengeluarkannya dari sistem pernapasan. Saluran di paru-paru tersumbat oleh lendir, bersama dengan puing-puing yang dibawanya. Infeksi bakteri lebih mudah terjadi karena sel bakteri tidak efektif terbawa dari paru-paru.


Tonton videonya: Fluid Mosaic Model (Februari 2023).