PERMEABILITAS MEMBRAN Setiap sel memiliki keistimewaan, antara lain memiliki membran yang merupakan batas dari sel dan bagian internalnya yang bervariasi. Membran sel beperan dalam menetapkan batasbatas dari sel, sebagai tempat terjadinya fungsi- fungsi khusus, berisi protein transport yang menyediakan dan mengatur pergerakan substansi-subtansi yang masuk ke dan keluar dari sel dan bagian-bagiannya, mengandung reseptor yang diperlukan untuk mendeteksi sinyal-sinyal eksternal dan melakukan suatu mekanisme untuk komunikasi sel (Becker, dkk., 2000). Membran sel bersifat permeabel terhadap ion dan molekul polar spesifik. Permeabilitas merupakan kemampuan yang dimiliki oleh membran sel dalam dalam menyaring partikel partikel yang akan melalui membran sel. Permeabilitas membran tergantung pada fluiditas inti hidrofobik membran dan aktivitas protein pengangkutnya. Oleh karena itu, keadaan lingkungan yang dapat mengganggu keduanya akan mempengaruhi permeabilitas membran terhadap suatu solut. Substansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan lewat melalui protein transpor yang merintangi membran. Sejumlah protein transpor berfungsi karena memiliki saluran hidrofilik yang digunakan oleh molekul tertentu sebagai saluran untuk melewati membran. Protein transpor lain mengikat senyawa yang dibawa dan secara fisik menggerakkannya melintasi membran. Dengan demikian, permeabilitas selektif membran tergantung pada rintangan pembeda pada bilayer lipid maupun protein transpor spesifik yang ada di dalam membran (Campbell, dkk., 2000). Derajat kristalinitas suatu membran juga akan mempengaruhi permeabilitas dan permselektivitas, juga sifat mekanik membran. Jika derajat kristalinitas besar, maka membran bersifat kurang elastis dan kekuatan tariknya kecil. Kristalinitas polimer juga akan mempengaruhi pembentukan pori dan ketahanan membran terhadap pengaruh perubahan fisik seperti tekanan dan suhu. (Kesting, 1971). Permeabilitas membrane merupakan ukuran kecepatan suatu spesi menembus membran. Permeabilitas dipengaruhi oleh jumlah pori, ukuran pori, tekanan yang dioperasikan dan ketebalan membran. Permeabilitas sering dinyatakan sebagi fluks (koefisien permeabilitas). Definisi fluks adalah jumlah volume permeat yang melewati satu satuan luas membrane dalam waktu tertentu dengan adanya gaya dorong, dalam hal ini adalah tekanan (Mulder, 1996) Membran sel terdiri atas dua lapis molekul fosfolipid. Bagian ekor dengan asam lemak yang bersifat hidrofobik (non polar), kedua lapis molekul tersebut saling berorientasi kedalam, sedangkan bagian kepala bersifat hidrofilik (polar), mengarah ke lingkungan yang berair. Komponen protein terletak pada membrane dengan posisi yang berbeda-beda. Beberapa protein terletak periferal, sedangkan yang lain tertanam integral dalam lapis ganda fosfolipid (Bima. 2008). Terdapat sekitar 50% lipid dari massa membran plasma sel kebanyakan hewan dan hamper seluruh sisanya adalah protein. Membran plasma memiliki peran sebagai membran yang selective permeabel. membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan mudah daripada substansi yang lain. Permeabilitas membrane tergantung pada fluiditas inti hidrofobik membran dan aktivitas protein pengangkutnya. Keadaan lingkungan juga mempengaruhi permeabilitas membran terhadap suatu larutan (Bima, 2008). Komposisi lipid dan protein penyusun membran bervariasi, bergantung pada jenis dan fungsi membran itu sendiri. Namun demikian membran mempunyai ciri- ciri yang sama, yaitu bersifat selektif permeabel terhadap molekul-molekul. Air, gas, dan molekul kecil hidrofobik secara bebas dapat melewati membran secara difusi sederhana. Ion dan molekul polar yang tidak bermuatan harus dibantu oleh protein permease spesifik untuk dapat diangkut melalui membran dengan proses yang disebut difusi terbantu (fasilitated diffusion). Kedua cara pengangkutan ini disebut transport pasif. Untuk mengangkut ion dan molekul dalam arah yang melawan gradien konsentrasi, suatu
proses transpor aktif harus diterapkan. Dalam hal ini protein aktifnya memerlukan energi berupa ATP, ataupun juga digunakan cara couple lewat proses antiport dan symport (Bima, 2008). Glikolipid sebagai komponem membrane sel Glikolipid Merupakan modifikasi dari lipid membran dengan adanya penambahan karbohidrat (monosakarida atau oligosakarida). Contoh dari glikolipid adalah Serebrosida (glukoserebrosida dan galaktoserebrosida) yang mempunyai rangka karbon sfingosin (bukan gliserol). Perbedaan susunan lipid pada membran juga penting dipahami karena masing- masing lipid mempunyai karakter fisik yang berbeda, sehingga dapat berguna untuk menjelaskan kemampuan sel berhadapan dengan lingkungannya. Ada sel yang mampu hidup di tempat sangat dingin dan ada pula sel di tempat yang bersuhu tinggi namun tidak mengalami denaturasi. Organisme yang hidup di daerah dingin memiliki komposisi lipid yang ekor hidrofobiknya pendek, ikatan rangkapnya banyak (tak jenuh), dan muatan ujung kepala lipid meningkat. Sedangkan organisme yang hidup pada temperatur tinggi menyesuaikan diri dengan susunan lipid yang ekor hidrofobiknya panjang, ikatan rangkanya sedikit (jenuh), dan muatan ujung kepala lipid lebih kecil. Hewan-hewan poikiloterm, yang hidup pada temperatur yang berubah-ubah juga menyesuaikan diri dengan perubahan komposisi lipid membran secara tepat. Glikolipid menyerupai seperti kumpulan gula warna biru yang menempel pada bagian ekstraselluler. Glikolipid dapat menyatu pada membran. Komponen-komponen ini dapat melindungi, insulator dan tempat respon binding (Albert and Childs, 1994).
Stuktur lipid membrane sel Molekul lipid menyusun membran sebagai dua lapis lipid yang kontinyu. Lemak pada membran sel memiliki tingkat variasi yang tinggi tergantung pada jenis spesies, sel hewan atau sel tumbuhan. Molekul lemak tersebut terdiri dari fosfogliserida, spingolipid, dan sterol sebagai kelompok mayor atau kelompok besar. Fosfogliserida dan spingolipid merupakan senyawa yang terdiri dari gugus fosfat dan secara umum dikenal dengan sebutan fosfolipid. Sedangkan lemak yang memiliki gugus karbohidrat dan tidak memiliki gugus fosfat dinamakan sebagai glikolipid Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel. Tipe lain lipid pada membrane adalah kolesterol. Jumlah kolesterol dapat berfariasi untuk setiap tipe membran yang berbeda. Membran plasma hampir semuanya memiliki satu kolesterol per molekul fosfolipid. (Albert and Childs, 1994). Berdasarkan model membrane dan lipidnya, ada berbagai macam model yang dikemukakan oleh : 1.Model membran menurut Gortel & Grendel : Lipid bilayer
Gambar model membrane menurut Gortel & Grendel
Membran berupa struktur yang membatasi sel, terdiri atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofob. Gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada di bagian tengah dari lipid bilayer 2.Model membran menurut Davson & Danielli
Gambar model membrane menurut Davson & Danielli Membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasi membran dan terdapat pula protein di permukaan luar dan dalam membran. Molekul-molekul lipida amfifatik terorientasi dengan daerah hidrofobik ke arah fasa minyak, dan permukaan lain terorientasi ke arah lingkungan eksternal. Protein terhidrasi berperan sebagai suatau buffer pelapis antara kepala lipida yang hidrofilik dan fasa air. 3.Model membran menurut Robertson Membran plasma merupakan struktur berlapis tiga yang terdiri atas dua lapisan terluar yang padat, terdiri atas protein dengan tebal masing-masing 2,0 nm dan lapisan tengah berupa lipida dengan tebal 3,5 nm. Jadi tebal membrane keseluruhan adalah 7,5 nm. Ketiga lapisan membrane tersebut disebut Unit Membran
Gambar model membran menurut Robertson Protein pada kedua permukaan bilayer lipida memiliki konformasi memanjang tetapi asimetris. Model membran Robertson tidak dapat menerangkan sifat-sifat permeabilitas dan transpor zat melintasi membran. 4.Model membran menurut Singer & Nicolson model mosaik : (fluid mosaic) Membran plasma terdiri atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membran struktur dinamis interaksi yang sementara atau semipermanen.
Gambar model membrane menurut Singer & Nicolson Protein terdistribusi secara mosaik yang berbeda dengan lipid partikel tidak membentuk suatu lapisan yang kontinyu. Protein dapat melintasi membran fosfolipid, atau berada di bagian tepi sel. Menurut Singer dan Nicolson, tebal membran sel berkisar 8,5 nm. Membran plasma terdiri atas : (i) lapisan lipida ganda, yang dikelilingi oleh protein globular. Protein globular ada yang tertanam pada matriks membran dan ada yang terikat pada permukaan polar lipida, (ii) Protein membran, berada dalam keadaan tersebar, bukan sebagai suatu lapisan yang bersinambungan, (iii) Protein yang terikat pada permukaan polar lipida disebut protein perifer atau protein ekstrinsik. Sedangkan protein yang tertanam pada matriks atau menembus lapisan lipida disebut protein integral atau protein intrinsik. iv) Protein perifer dan integral yang berkaitan dengan molekul gula disebut glikoprotein, sedangkan molekul lipida yang berikatan dengan gula disebut glikolipida Asimetri lipid Semua sel eukariotik dibungkus oleh membran pembatas yang terdiri atas fosfolipid, kolesterol, protein, dan rantai oligosakarida yang secara kovalen terikat dengan dengan fosfolipid dan molekul protein. Membran adalah struktur terutup mirip lembaran asimetrik dengan permukaan dalam dan luar yang berbeda. Struktur yang berbentuk lembaran ini adalah susunan nonkovalen yang stabil secara termodinamik dan aktif secara metabolik. Membran sel, atau membran plasma, berfungsi sebagai sawar selektif yang mengatur keluar masuknya materi tertentu dari sel dan membanrtu tranasportasi molekul yang spesifik. Satu peran penting membran plasma adalah mempertahankan lingkungan intrasel agar agar konstan, yang berbdeda dengan lingkungan ekstrasel. Membran juga melaksanakan beberapa fungsi pengenalan dan pengaturan spesifik yang berperan pentiung dalam interaksi dengan lingkungannya. Tebal membran berkisar dari 7,5 sampai 10 nm dan karenanya, hanya terlihat dibawah mikroskop elektron. Mikrograf elektron memperlihatkan bahwa plasmalema dan semua struktur membran organel mempunyai struktur trilamer setelah difiksasi dengan osmium tetroksida.. struktur trilaminer ditetapkan sebagai unit membran. Ketiga lapisan yang tampak dengan mikroskop elktron agaknya dihasilkan dari endapan osmium yang tereduksi pada gugus hidrofilik yang terdapat pada kedua sisi lapisan lipid.
Fosfolipid membran, seperti lesitin dan sefalin, terdiri atas dua rantai hidrokarbon nonpolar(hidrofobik) panjang yang terikat pada pada gugus rantai bermuatan (hidofilik). Kolesterol juga ikut membentuk membran sel. Di dalam membran, fosfolipid paling stabil bila tersusun sebagai lapisan ganda dengan rantai hidrofobik yang mengarah pada bagian tengah membran dan gugus hidrofilik (bermuatan) yang mengarah keluar. Kolesterol memisakhakan lapisan penutup yang dibuat rantai fosfolipid panjang, dan menyebabkan sifat membran menjadi cair. Sel mengontrol sifat cair dari membran melalui jumlah kolseterol. Komposisi lipid dari masing-masing lapisan lipid ganda tersebut berbeda. Misalnya, dalam sel darah merah, fosfatidilkolin dan sfingomielin lprebih banyak diluar membran, sedangkan fosfatidilserin dan fosfadilatanolamin l;ebih banyak disebelah dalam. Sebagian dari lipid, yang dikenal darik permukaan sel dan dengan demikian memnyebabka lapisan lipid menjadi asimetri.
Daftar pustaka Albert ang Gwen V Childs. 1994. Molecular Biology Of The Cell. Garland publishing: New York. Becker, W. M.. Lewis J.K., Jeff H. 2000. The World of the Cell. Addison Wesley Longman, Inc: San Fransisco. Bima. 2008. PERMEABILITAS MEMBRAN SEL: Pengaruh Suhu dan Pelarut.http://bima.ipb.ac.id/ ~tpbipb/materi/prak_biologi/ PERMEABILITAS%20MEMBRAN %20SEL.pdf. Campbell, Neil. A., Jane B. Reece, Lawrence G. Mitchel. 2002. Biologi Edisi kelima Jilid II. Penerbit Erlangga: Jakarta. Utmb. 2008. Membran Strukture and Function. http://cellbio.utmb.edu/ cellbio…….basic arsitecture.htm.
