NUKLEUS DAN SISTEM MEMBRAN MAKALAH
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Biologi Sel Molekuler
Oleh Kelompok 2 1. Afianti Sulastri 2. Dwi Ratnasari 3. Mega Elvianasti 4. Mariana Ade Cahaya 5.Wisnu Juli Wiono
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2012
NUKLEUS DAN SISTEM MEMBRAN
Sel merupakan struktur mikroskopis yang sangat rumit. Pada organisme sel eukariotik, segala informasi yang menentukan susunan dan program genetik disimpan di dalam inti sel. Mengingat pentingnya hal tersebut dalam penyimpanan dan pemanfaatan informasi genetik, inti dari sel eukariotik memiliki morfologi yang khas (Gambar 12.1). Informasi genetik disimpan dalam bentuk molekul DNA linier panjang yang membentuk kromosom dengan berbagai macam protein. Informasi genetik berisi program kegiatan sel inilah yang disebut genom. Suatu genom terdiri atas gen-gen, dimana masing-masing gen mengemban informasi genetik untuk satu karakter tertentu.
I.
NUKLEUS Merupakan lokasi untuk sebagian besar pembuatan asam nukleat sel, seperti DNA dan
RNA. Ahli biologi Denmark Joachim Hammerling melaksanakan percobaan ekperimental pada tahun 1943. Pekerjaan yang dilakukannya adalah menunjukkan peranan nukleus dalam mengatur bentuk dan ciri-ciri sel. Asam deoksiribosa, DNA, adalah pembawa fisik dari pewarisan dan dengan perkecualian DNA plastid (cpDNA dan mDNA, berturut-turut ditemukan dalam kloroplas dan mitokondria), semua DNA terbatas pada nukleus. Asam ribonukleat, RNA, dibentuk dalam nukleus menggunakan sekuen basa DNA sebagai template. RNA bergerak keluar ke dalam sitoplasma dan berfungsi dalam perakitan protein. Nukleolus adalah wilayah dari nukleus (biasanya dua nukleoli per nukleus) dimana ribosom dibangun.
Gambar 1. Struktur nukleus
Nucleus mempunyai bentuk yang tak teratur. Di dalam nucleus mengandung suatu materi kental, berbentuk tidak teratur yang disatukan oleh suatu kompleks nuclear envelope. Inti sel yang berada dalam kondisi interfase mengandung: 1. Kromosom, ketika berupa benang dinamakan kromatin 2. Satu atau lebih nucleoli, yang berfungsi dalam sintesis RNA ribosom 3. Nukleoplasma, substansi cair tempat zat-zat terlarut 4. Nuclear matrix, jaringan serat protein
(a)
(b)
Gambar 2. Inti sel. (a) Micrograph Electron suatu inti sel HeLa pada saat interfase. Heterochromatin (halaman 485) tampak jelas di permukaan dalam selaput nuklear. Tampak dua nukleoli menonjol dan gumpalan kromatin tampak menyebar diseluruh nukleoplasma. (b) gambar skematis yang memperlihatkan komponen inti. (A: FROM WERNER W. FRANKE, INT. REV. CYTOL. (SUPPL.) 4:130, 1974.)
STRUKTUR NUKLEUS A. SELAPUT MEMBRAN INTI (Nuclear Envelope) Salah satu perbedaan inti sel eukariot dengan prokariot adalah terdapat pemisah (selaput) antara materi genetik dengan sitoplasma pada sel eukariot. Selaput inti tersusun dari dua membran berisi fosfolipid yang terletak paralel dengan jarak 10-50 nm. Membran ini berfungsi sebagai barier yang mengatur ion-ion, zat terlarut dan makromolekul melintas antara nucleus dan sitoplasma. Kedua membran tersebut mengandung pori-pori sirkular (rata-rata sel mamalia mempunyai ribuan pori-pori ini). Perpanjangan membran bagian luar dileburi oleh ribosom yang
dikenal dengan REK (retikulum endoplasma kasar). Bagian dalam dari selaput membran inti sel hewan berupa ikatan protein integral pada jaringan tipis dan disebut nuclear lamina. (Karp 6th ed.,2010,h.476)
Gambar.3. Selaput membran nuklear. (a) Skema gambar menunjukkan membran ganda, kompleks pori nuklear, lamina nuklear, dan kontinuitas dari membran luar dengan retikulum endoplasma kasar (ER). (B: Fromwerner W. Franke Et Al. J. Cell Biol. 91:47s, 1981; By Copyright Permission Of The Rockefeller University Press.)
B. NUCLEAR LAMINA Nuclear lamina berfungsi memberikan dukungan mekanis pada selaput membran nuklear, seperti pada proses pengikatan benang kromatin serta transkripsi dan repikasi DNA. Nuclear lamina berdiameter 10 nm dan tersusun dari polipeptida yang disebut lamin. Mutasi pada salah satu gen lamin dapat menyebabkan penyakit muscular dystrophy (EDMD2) dan HGPS (Hutchinson-Gilford progeria syndrome). Selaput membran nuklear adalah pusat aktifitas perpindahan RNA dan protein dalam dua arah antara inti dan sitoplasma. Selaput ini mempunyai pori-pori. Pori-pori inti adalah gerbang untuk aktifitas tersebut. Pori-pori inti mempunyai susunan rumit yang disebut NPC (nuclear pore complex). Nampak seperti tutup terancang antara sitoplasm dan nukleoplasm. NPC mempunyai 8 lipatan dan mengandung sekitar 30 macam protein yang disebut nucleoporin.
(a)
(b)
(i)
(ii)
Gambar. 4 (i).
Scanning electron micrographs dari nuclear pore complex yang diisolasi dari selaput membran inti sel oosit amphibi (a) wajah sitoplasmik selaput inti menunjukkan cincin sitoplasmik perifer dari kompleks pori. (b) Wajah inti dari selaput nuklear menunjukkan bagian dalam kompleks yang menyerupai (c) Wajah inti dari selaput nuklear menunjukkan distribusi NPCs dan penempatan nuclear lamina (NEL); (ii) Model ilustrasi NPC hewan vertebrata. (FROMM. W. GOLDBERG AND T. D. ALLEN, J. CELL BIOL. 119:1431, 1992; BY COPYRIGHT PERMISSION OF THE ROCKEFELLER UNIVERSITY PRESS.)
1. Robert Laskey (1982) menemukan nukleoplasma pada Oosit amfibi mengandung asam amino yang berfungsi sebagai Nuclear Localization Signal (NLS), hal ini yang memungkinkan protein melewati pori-pori. Protein menghasilkan NLS pada reseptor heterodimer ik (importin α/β) 2. Pembentukan komplek berhubungan dengan sitoplasma 3. Muatan komplek-reseptor berpindah melalui pori-pori 4. Dan ke nukleoplasma yang berinteraksi dengan Ran-GTP dan berpisahSubunit β yang berhubungan dengan Ran-GTP dipindahkan kembali pada sitoplasma ketika Ran-GTP dihidrolisis.
Gambar 5. Proses pengiriman protein dari sitoplasma menuju inti
C. PLASMA INTI (NUKLEOPLASMA). Bagian ini mengandung nukleolus, matriks inti, dan kromosom. 1. Nukleolus(anak inti) Merupakan struktur khusus di dalam inti yang terbentuk dari berbagai bagian kromosom dan aktif berfungsi untuk sintesis ribosom. Nucleolus, merupakan bagian dari kromatin yang berbentuk agak memadat. Di dalamnya terdapat gen-gen yang berperan dalam sintesis rRNA dan sintesis-sintesis yang mendukung sintesis protein. Nucleolus berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom. Molekul RNA yang disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, kemudian semuanya bergabung membentuk ribosom. Nukleolus berbentuk seperti bola, dan melalui mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin. Di dalam nukleolus banyak terkandung kromosom, yaitu benang-benang halus DNA. Kromosom tersebut berfungsi untuk:
menentukan ciri-ciri yang dimiliki sel;
mengatur bentuk sel;
menentukan generasi selanjutnya.
2. Matriks inti, berisi DNA yang secara longgar atau padat tergantung pada fase dan kedudukan tiap bagian DNA. Secara fisiologis fungsi matriks inti sel ini adalah untuk sintesis DNA (replikasi RNA) dan sintesis RNA (transkripsi). 3. Kromosom, yaitu struktur organisasi kemasan DNA yang padat. Pada sel yang tidak membelah (interfase) kromosom tak kelihatan dan yang terlihat di bawah mikroskop adalah kromatin. Berdasarkan tingkat kepadatannya, DNA dalam kromatin dibagi atas eukromatin dan heterokromatin. Eukromatin adalah kromatin yang kemasannya kurang padat (kurang terkondensasi) sehingga tampak sebagai jejala kromatin yang lebih terbuka/terurai sebagai serabut kromatin lembut. Pada kondisi ini, aktivitas transkripsi lebih aktif karena lebih terbuka untuk diakses oleh RNA polimerase. Heterokromatin, merupakan struktur yang inaktif, sehingga menyerap warna lebih tebal. Bagian DNA heterokromatin tidak mengandung gen, melainkan berisi bagian kromosom yang memelihara integritas struktur kromosom. ( Muslim, 2003, h. 198)
Ujung dari kromatin disebut telomer. Urutan telomer yang ditemukan di seluruh vertebrata adalah sama, dan urutan yang serupa ditemukan dalam kebanyakan organisme lainnya. Kesamaan dalam urutan ini menunjukkan bahwa telomere memiliki fungsi konservasi di dalam organisme yang beragam. Sejumlah protein yang terikat pada DNA telah diidentifikasi mengikat suatu urutan pada telomer secara spesifik dan sangat penting untuk fungsi telomer DNA polimerase yang mereplikasi DNA tidak menginisiasi, tetapi hanya dapat menambahkan nukleotida ke ujung 3 'dari untai yang ada. Replikasi dimulai pada ujung 5 'dari setiap untai yang baru dibuat melalui pembuatan sebuah primer RNA pendek (langkah 1, Gambar 6.20a) yang kemudian hilang. ujung 5'setiap untai yang baru disintesis kehilangan segmen pendek DNA yang hadir pada ujung 3' dari untai template yang komplementer. Akibatnya, untaian ujung 3’ yang menjalar pada ujung 5' berakhir. Pada untai tunggal terminus tak terlindung yang ada, untaian menjalar "terselip kembali" ke bagian beruntai ganda dari telomer untuk membentuk loop. Telomer diperlukan untuk menyelesaikan replikasi dari kromosom-kromosom tersebut, mereka membentuk topi yang melindungi kromosom dari nuklease dan pengaruh destabilisasi lainnya, dan mereka mencegah ujung kromosom menyatu satu sama lain. (Karp, 2010, h.493) Heterokromatin dikelompokkan menjadi :
Heterokromatin konstitutif, misalnya : sentromer dan telomer. Sentromer berguna untuk mengorganisasikan dua lengan kromatid kromosom tak terbagi hingga terjadinya gerakan kromosom pada anafase. Juga sebagai perlekatan kromosom pada benang spindel.
Heterokromatin fakultatif, yaitu bagian kromatin yang terkadang terpaket padat (inaktif) dan terkadang longgar (aktif).
Bagian-bagian kromosom, terdiri atas :
SENTROMER Bagian kromosom yang belum mengalami replikasi, tempat perlekatan benang-benang spindle selama pembelahan inti
KROMATID Salah satu lengan hasil replikasi kromosom yg masih melekat pada bagian sentromer, tersusun atas benang-benang kromatin
KINETOKOR Struktur menyerupai serabut berukuran 400nm terletak pada sentromer
SATELITBagian kromosom yg membentuk bulatan di lengan kromatid, mengandung repetitif DNA
TELOMER Bagian ujung kromomer suatu kromosom
Gambar 6. Bagian-bagian kromosom
Berdasarkan letak sentromernya pada lengan kromatid, kromosom dibagi 4 macam : 1. K. Metasentris sentromer di tengah lengan kromatid 2. K.Submetasentris sentromer berada diantara tengah dan ujung kromatid 3. K. Telosentris sentromer di ujung kromatid 4. K.Akrosentris posisi sentromer mendekati bag ujung kromatid
Gambar 7. Berbagai macam kromosom berdasarkan letak sentromernya
II.
FUNGSI NUKLEUS a. Nukleus berfungsi untuk mengendalikan arah jalannya metabolisme di dalam sel. Aktivitas keseluruhan sel pada dasarnya adalah aktivitas kimia, ialah sekumpulan reaksireaksi yang terorganisasi dalam satu jalur metabolisme. b. Nukleus berfungsi untuk menyimpan informasi genetik, yaitu dalam bentuk paket DNA. Pada dasarnya DNA dikemas dalam bentuk kromatid dan kromosom. c. Nukleus berfungsi untuk mengatur kapan dan dimana ekspresi gen-gen inti sel harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri. Setiap sel yang membawa genom lengkap memiliki daerah kromatid aktif yang berbeda-beda. Perbedaan ini dapat dikenali dengan dua cara ialah dengan mengenali m RNA yang dicetak di tiap jaringan yang berbeda dari organisme multiseluler, atau dapat mengamati struktur heterokromatin di bawah mikroskop. d. Nukleus berfungsi untuk tempat terjadinya replikasi (perbanyakan DNA), terjadinya transkripsi (pengutipan DNA).replikasi DNA berguna untuk menyalin jumlah salinan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan agar masing-masing salinan dapat dipindahkan kepada generasi sel baru hasil pembelahan. Adapun transkripsi guna menghasilkan RNA yang dapat diterjemahkan menjadi protein atau mengarahkan sintesis protein.
III. PENGEMASAN DNA Pengemasan DNA dilakukan melalui sejumlah tingkatan organisasi kromosom. Kromosom eukaryotik mengandung DNA yang sangat bangak relatif dibandingkan terhadap panjangnya yang terkondensasi. Setiap kromosom mengandung satu heliks ganda DNA linier tunggal, yang pada manusia biasanya memiliki sekitar 8 x 108 pasang nukleotida. Jika direntangka, molekul DNA akan memiliki panjang sekitar 6 cm jauh lebih panjang daripada diameter nukleus yang panjangnya hanya sekitar 10µm (1x10-5). Keseluruhan DNA ini dapat masuk dengan pas ke dalam nukleus tersebut melalui semacam pengemasan DNA yang bertahap dan rumit. Adapun tahap pengemasan tersebut adalah sebagai berikut:
1.
Nukleosom, atau “manik-manik pada tali” DNA pada sel eukaryotik dikemas dengan menggunakan protein yang disebut histon, histon
bertanggung jawab untuk tahap pertama pengemasan DNA pada kromatin. Histon memiliki asam amino bermuatan positif (lisin dan arginin) dalam jumlah besar, dan asam-asam ini terikat kuat dengan DNA yang bermuatan negatif. Kompleks DNA-histon adalah bentuk pokok dari kromatin. Histon memiliki lima tipe yaitu H2A, H2B, H3, H4 dan H1. Histon berfungsi menggulung molekul DNA. Pada mikrograf elektron Selama interfase, kromatin membentang sangat panjang sehingga berbentuk seperti benang. Kromatin yang tidak melipat memiliki penampilan seperti manik-manik yang menempel pada tali. Seiap “manik” dan DNA yang mendampinginya membentuk nukleosom, unit dasar dari pengemasan DNA. Manik nukleosom ini terdiri dari gulungan DNA yang mengelilingi sebuah inti protein yang tersusun dari dua molekul yang masing-masing tersusun dari empat tipe histon yang berbeda yaitu H2A, H2B, H3, H4. H3 dan H4 membentuk tetramer, H2A terletak pada tengah atas partikel nukleosom, H2B terletak pada tengah bawah partikel nukleosom. Molekul dari histon kelima disebut H1 yang berfungsi mengunci DNA dalam struktur nukleosom. Antara nukleosom dengan nukleosom yang lainnya dihubungkan dengan DNA yang tidak berikatan dengan histon, disebut DNA penghubung (linker DNA). 2.
Tingkatan-tingkatan yang lebih tinggi dari pengemasan DNA Tali bermanik di kemas lebih lanjut. Hal ini terlihat jelas ketika kromatin interfase yang
diperpanjang mengalami kondensasi untuk menghasilkan kromosom yang kompak dan tebal selama mitosis. Dengan bantuan histon H1 menggulung atau melipat membentuk benang yang tebalnya sekitar 30nm, dikenal sebagai benang kromatin 30nm. Benang kromatin 30nm ini pada saatnya akan membentuk lingkaran yang disebut domain yang melipat, yang menempel pada pada suatu tangga kromosom yang terbuat dari protein nonhiston. Di dalam kromosom mitotik, domain melipat ini sendirilah yang menggulung dan melipat, melanjutkan proses pengompakan seluruh kromatin untuk menghasilkan kromosom metafase yang unik
Gambar 8. Tingkat pengemasan DNA
IV.
MEMBRAN SEL
A. Struktur Membran Sel Membran plasma atau membran sel tersusun atas lipid, protein dan karbohidrat. Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama membran. Lipid yang melimpah pada membran adalah fosfolipid. Fosolipid bersifat amfipatik dengan gugus yang bersifat hidrofilik (bagian kepala) dan hidrofobik (bagian ekor).
Protein terdiri dari protein integral (protein yang menembus inti
hidrofobik lapisan ganda lipid) dan protein perifer (protein yang tidak tertanam dalam lapisan ganda, terikat pada permukaan membran). Karbohidrat pada membran merupakan rantai pendek yang bercabang dan tersusun kurang dari 15 unit gula. Sebagian diantaranya berikatan kovalen dengan lipid, membentuk molekul glikolipid dan sebagian lagi berikatan kovalen dengan protein, membentuk glikoprotein.
B. Fungsi Membran Sel Membran sel atau membran plasma sangat penting untuk menjaga kehidupan sel. Fungsi membran sel antara lain: - Melindungi isi sel dengan mempertahankan isi sel, - Mengatur lalu lintas molekul-molekul, - Membran plasma bersifat selektif permeabel artinya ada zat-zat tertentu yang dapat melewati membran dan ada pula yang tidak. Molekul-molekul tersebut berguna untuk mempertahankan kehidupan sel; sebagai reseptor rangsangan dari luar sel, rangsangan itu berupa zat-zat kimia seperti hormon, racun, rangsangan listrik, dan rangsangan mekanik, - Memberikan respon terhadap rangsangan dari luar, - Mendukung aktivitas biokimia yang berlangsung di dalam sel. Beberapa proses di dalam sel tergantung pada suatu serial reaksi yang dikatalis oleh enzimyang terdapat dalam membran,
C. Model Membran (Penelitian Ilmiah) Gortel & Grendel (1925) Lipid bilayer Gortel & Grendel menyatakan bahwa membran sel berupa struktur yang membatasi sel, terdiri atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofob. Gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer.
Gambar 9. Model Membran Lipid bilayer (Gortel & Grendel ,1925) Davson & Danielli (1954) Davson & Danielli menyatakan bahwa membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasi membran dan terdapat pula protein di permukaannya.
Gambar 10. Model Membran Davson & Danielli (1954) Singer & Nicholson (1972) model mosaik / „fluid mozaic‟ Singer & Nicholson menyatakan bahwa membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran. Protein terdistribusi secara mosaik yang berbeda dengan lipid dan protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau berada di bagian tepi sel.
Gambar 11. Model Membran model mosaik / „fluid mozaic‟ Singer & Nicholson (1972)
D. Fluiditas Membran Membran sel tidak bersifat statis, melainkan bergerak dengan strukturnya yang bersifat fluid (tidak mempunyai bentuk tetap dan mudah mengalir) dengan berbagai protein yang tertanam pada fosfolipid. Struktur ini yang dikenal dengan model mosaik fluid. Fluiditas membran memiliki peranan penting, diantaranya: memungkinkan adanya mobilitas komponen membran, dengan tetap mempertahankan strukturnya dan dapat terjadi interksi sehingga terbentuk struktur tertentu. Fluiditas membran dapat terjadi secara: - Pergerakan lateral fosfolipid yang berlangsung cepat sekitar 107 kali per detik. - Ekor hidrokarbon tak jenuh pada fosfolipid memiliki lekukan yang mencegah molekul tersusun rapat, sehingga meningkatkan fluiditas membran. - Kolesterol dalam membran sel mengurangi fluiditas membran pada suhu sedang dengan cara mengurangi pergerakan fosfolipid dan pada suhu rendah kolesterol mencegah solidasi dengan cara mengganggu penyusunan fosfolipid.
Gambar 12. Fluiditas Membran
E. LALU LINTAS YANG MELEWATI MEMBRAN Permeabilitas Bilayer Lipid Inti hidrofobik membran menghalangi transpor
ion dan molekul polar yang bersifat
hidrofilik. Permeabilitas selektif membran tergantung dari lapisan ganda lipid dan protein transpor spesifik. Molekul hidrofilik seperti hidrokarbon, karbon dioksida dan oksigen dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat melewati membran dengan mudah. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar, seperti glukosa dan gula lain.. Bilayer ini juga relatif tidak permeabel terhadap semua ion, sekalipun ion kecil seperti H+ dan Na+. Untuk menyebrangi membran, molekul polar dan ionik membutuhkan protein transport yang spesifik
Protein Membran Terdapat dua populasi utama protein membran, yaitu protein integral dan protein periferal. Protein integral menembus inti hidrofobik pada lapisan lipid bilayer. Sementara protein periferal tidak tertanam melainkan berupa embelan yang terikat longgar ke permukaan membran, dan seringkali ke bagian protein integral yang menjulur keluar. (Campbell, 2010, h. 138)
Gambar 13. Struktur rinci membran plasma sel hewan (Campbell, 2010, h. 139)
Beberapafungsi protein membran, antara lain : 1. Transpor molekul atau ion. 2. Aktivitas enzimatik, berperan dalam prosesmetabolisme 3. Transduksi sinyal, sebagai reseptor, memiliki tempat pengikatan spesifik sebagai sarana komunikasi secara kimiawi. 4. Pengenalan sel dengan sel, beberapa glikoprotein berperan sebagai label identifikasi spesifik dari sel tersebut. 5. Penghubung antar sel, pada dua sel yang bersebelahan, protein membran dapat saling mengait dalam berbagai sambungan. 6. Perlekatan kesitoskeleton dan matriks ekstraseluler, protein membran dapat berikatan dengan mikrofilamen atau unsur lain dari sitoskeleton secara non kovalen.
PROTEIN TRANSPOR Regulasi transpor diatur oleh protein yang tertanam di dalam membran. Terdapat 2 jenis protein transport : 1. Channel protein protein saluran, memiliki saluran hidrofilik yang menjadi terowongan menyeberangi membran, umumnya digunakan oleh molekul air sehinggalebih dikenal sebagai aquaporin 2. Carrier protein spesifik untuk zat tertentu, misalnya berperan dalam transpor glukosa. Terdapat 2 mode lalu lintas membran, antara lain : •
Tranpor pasif, Difusi zat melintasi membran tanpa mengeluarkan energi. Setiap molekul memiliki energi termal yang memungkinkannya bergerak secara dinamis menuruni gradien konsentrasi. Seperti difusi O2 pada uniseluler.Sedangkan difusi air melintasi membran dari wilayah yang berkonsentrasi zat terlarut lebih rendah ke wilayah yang berkonsentrasi zat terlarut lebih tinggi disebut osmosis.Sementara molekul polar dan ion dapat berdifusi melalui membran selektif dengan bantuan protein transpor dikenal dengan difusi terfasilitasi. Ada 3 jenis pergerakan : a. Difusi yaitu pergerakan
molekul zat sehingga tersebar merata di dalam ruang yang
tersedia dengan menuruni suatu gradien konsentrasi. Bersifat SPONTAN & tidak memerlukan masukan energi. Misalnya : pengambilan O2 oleh sel yang melakukan respirasi selular. b. Osmosis merupakan difusi air melalui membran semi permiabel selektif. Terjadi akibat adanya perbedaan konsentrasi air “bebas”. Air berdifusi melintasi membran dari wilayah dengan konsentrasi zat terlarut lebih rendah ke wilayah dengan konsentrasi zat terlarut lebih tinggi hingga tercapai suatu kesetimbangan c. Difusi terfasilitasi (difusi yang dipermudah), merupakan sistem transport yang diperantarai pembawa.
Gambar 14. Ilustrasi proses Difusi terfasilitasi
Transpor aktif , merupakan mekanisme pemindahan molekul atau zat tertentu melalui membran sel, berlawanan arah dengan gradien konsentrasi. Oleh karena itu, harus ada energi tambahan dari sel yang digunakan untuk membantu perpindahan tersebut. Protein transpornya merupakan protein pembawa. Peristiwa transpor aktif seperti pada konsentrasi ion kalium yang jauh lebih tinggi daripada ion natrium yang lebih rendah pada sel hewan. Keadaan ini dipertahankan dengan cara,
sel mempertahankan potensial membran (voltase dikedua sisi
membran)
Gambar 15.
Transpor Massal pada Membran •
Eksositosis , sel menyekresikan molekul biologis tertentu melalui penyatuan vesikel dengan membran plasma. Seperti sel di pankreas menyekresikan insulin
•
Endositosis, sel mengambil molekul biologis dan partikel dengan cara membentuk vesikel baru dari membran plasma.
Terdapat 3 tipe endositosis : fagositosis, pinositosis dan endositosis diperantarai reseptor. Pada fagositosis, sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang di dalam kantong berlapis membran yang cukup besar.
Gambar 16. Proses fagositosis, sel menelan partikel dengan cara menyelubingi partikel dengan pseudopodia dan mengemasnya dalam kantong berselaput membran yang cukup besar untukdigolongkan sebagai vakuola.
Pada pinositosis, sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vasikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan kedalam sel, pinositosis tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Sebalikya, endositosis yang diperantarai reseptor sangat spesifik. Peristiwa endositosis yang ketiga seperti pada pengambilan kolesterol yang dimanfaatkan dalam sintesis membran.
Gambar 17. Kiri : Pinositosis; kanan: endositosis yang diperantarai reseptor
F. Keseimbangan Air Pada Sel Tak Berdinding Kemampuan makhluk hidup untuk mengontrol keseimbangan air disebut osmoregulasi. Hewan dan organisme lain yang tidak memiliki dinding sel kaku yang hidup dalam lingkungan hipertonik atau hipotonik harus memiliki adaptasi khusus untuk osmoregulasi, misalnya Paramaecium memiliki vakuola kontraktil untuk dapat hidup di lingkungan hipotonik. Sel tanpa dinding kaku tidak dapat menerima penyerapan atau pelepasan air yang berlebihan. kemampuan larutan untuk menyebabkan sel memperoleh atau kehilangan air disebut tonisitas. Masalah keseimbangan air akan terselesaikan jika sel tersebut berada lingkungan yang isotonik. Isotonik yaitu keadaan dimana laju air yang masuk melintasi membran sama dengan laju air yang keluar. Keseimbangan air dipengaruhi konsentrasi solut yang tidak dapat melintasi membran, relatif terhadap solut di dalam sel. Sel tumbuhan, prokariot, fungi dan beberapa protista memiliki dinding. Pada kondisi hipotonis, dinding sel membantu mempertahankan keseimbangan airnya.Dinding bersifat takelastik akan mengembang hingga batas tertentu sebelum memberikan tekanan balik pada sel sehingga pengambilan air terhenti, yang dikenal dengan istilah tekanan turgor. Pada kondisi isotonik, tidak ada kecenderungan air masuk sehingga sel tumbuhan menjadi lembek (flaccid). Pada kondisi hipertonik, sel tumbuhan mengerut, sebagai akibat membran plasma lepas dari dinding (plasmolisis), dikenal dengan kondisi layu.
Gambar 18. Pengaruh tonisitas terhadap sel hewan dan sel tumbuhan
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, Reece et.all. BIOLOGI, Jld I ed.8. Jakarta: Erlangga Karp, Gerald. 2008. Cell and Molecular Biology. Wiley Muslim,Choirul. 2003. Bahan Ajar Biologi Molekuler Sel. Universitas Bengkulu.
