MEMBRAN PLASMA DAN
DINDING SEL
Tujuan Intruksional
1. Umum
Setelah menyelesaikan kuliah ini mahasiswa
dapat menjelaskan struktur, susunan dan fungsi membran plasma, dinding sel dan
kapsul.
2. Khusus
Setelah mengikuti materi kuliah ini, mahasiswa
mampu :
2.1. Menjelaskan struktur membran plasma
2.2. Menjelaskan susunan membran plasma
2.3.
Menjelaskan fungsi membran plasma
2.4.
Menjelaskan struktur dinding sel
2.5. Menjelaskan susunan dinding sel
2.6.
Menjelaskan fungsi dinding sel
2.7.
Menjelaskan struktur kapsul
2.8. Menjelaskan susunan kapsul
2.9. Menjelaskan fungsi kapsul Membran plasma merupakan penutup
luar (external covering) dari sel tanaman dan hewan atau mikrorganisme lainnya.
Sifatnya hidup, elastis, tipis, berpori, semi permeabel dan pelindung sel.
Membran plasma membatasi
sitoplasma dengan lingkungan luar, membran plasma juga mengatur keluar masuknya
material yang tidak diinginkan. Dengan sifat permeabelnya membran plasma dapat
menyeleksi material yang diperlukan. Membran plasma disebut juga sebagai
membran sitoplasma, membran sel dan plasmalema, tetapi pada modern sitologi
nama yang digunakan adalah membran plasma.
Fungsi utama dari
membran plasma selain melindungi sitoplasma juga sebagai “mechanical support”
dan merupakan bentuk eksternal dari protoplasma (sitoplasma dan nukleus).
Membran plasma juga berfungsi mengontrol keluar masuknya substansi dan
menyeleksi material tertentu baik dari dalam atau luar sel. Membran plasma
terdiri dari outer dan inner layer protein dan bagian tengahnya merupakan
lapisan lipid. Pada membran plasma juga terdapat pori untuk pertukaran molekul.
Struktur Membran Plasma
Komponen penyusun membran plasma terdiri dari:
karbohidrat, lipid dan protein. Susunan molekul (molecular arrangements) dari
membran plasma terdiri dari protein dan lipid dan pada awalnya membran plasma
sukar diamati. Adanya sifat semisolid dan sifat permeabilitas pada membran
plasma akhirnya dapat diduga karena adanya proses “swelling” (gelembung )
setelah sel ditempatkan pada larutan yang hipotonik, dan adanya “barrier”
(sifat selektif terhadap ion ) dari membran.
Ada kesimpulan protein dan lipid yang terdapat
pada membran plasma dapat terpengaruh oleh kondisi yang ada. Teori tentang
lipid bilayer didukung oleh pengukuran elektrik yang menunjukkan tingginya
impendance dari membran plasma yang ditunjukkan oleh kenyataan bahwa ion-ion
tidak mudah melewatinya. Elastisitas dari membran dapat disebabkan oleh karena
adanya protein pada membran tersebut. Komponen penyusun membran terdiri dari :
a.
Karbohidrat
Karbohidrat
terdapat dalam bentuk oligo sakarida dalam jumlah kecil yang menempel pada
lipid dan disebut sebagai glikolipid dan yang menempel pada protein disebut
sebagai gliko protein Karbohidrat yang ada pada membrane pada tiap sel dapat
bervariasi misalnya pada membran plasma eritrosit dan sel liver adalah dalam
bentuk heksose, asam sialik dalam bentuk gangliosida .
b.
Lipid
Merupakan komponen penyusun lain dari membran
plasma, dan molekul lipid terdiri dari dua bagian :
1. Head
yang merupakan kepala terdiri dari gliserol yang mempunyai sifat “water
soluble” dan hidrofilik.
2. Tail
merupakan bagian ekor terdiri dari asam lemak memiliki sifat yang hidropobik.
Lipid yang ada pada membran sel juga bisa berbeda tergantung pada selnya
misalnya sel ghost dari mamalia terdiri dari asam lemak seperti asam palmitat,
stearat, oleat, linoleat dan lain-lain.
c. Protein merupakan
bagian yang paling signifikan yang terdapat pada suatu membran yang fungsinya
tidak hanya sebagai mekanikal struktur tetapi juga sebagai pembawa (carrier)
atau “channel” yang melayani transport. Peran lain dari protein yang ada pada
membran adalah dalam pengaturan pengenalan sifat (ligand recognition
properties), antigen dan juga berperan sebagai molekul reseptor.
Gambar 12.
Struktur membran plasma
dengan lipid bilayer
Gambar 13. Membran plasma (http://www.apsu.edu/thompsonj/Anatomy%20&%20Physiology/2010/2010%20Exam%20Reviews/Exam%201%20Review/Ch03%20The%20Cell%20and%20Membrane%20Structure.htm)
Berdasarkan adanya diversity atau posisi dari
protein yang ditemukan pada suatu membran plasma keberadaan protein pada
membran plasma dapat di pisahkan menjadi ;
Pertama
protein periper dan struktur integral
yang diklasifikasikan
menjadi dua group yaitu peripheral atau extrinsic protein dan berasosiasi dengan
membran plasma yang memiliki sifat larut dalam air , bebas molekul lemak,
kedua
protein yang integral atau intrinsic protein
terdiri dari dari dua bentuk protein yang berada pada (enter) lipid dan tidak
larut dalam air. Integral protein menempel pada oligosakarida dalam bentuk
glikoprotein atau dalam bentuk khusus yaitu dengan phospolipid membentuk
lipoprotein misalnya adalah proteolipid. Enzim-enzim yang Terdapat pada Membran
Plasma Enzim ada pada bagian permukaan atau dapat dikatakan bahwa sebenarnya protein
yang ada pada membran plasma adalah protein enzim dan ada 30 macam enzim dan
beberapa diantaranya yang tetap adalah :-5, Nukleotidase, Mg2+, ATP Ase, Na+ -
K Activated - Mg2+ ATP ase, alkaline phospatase, adenyl cylase, acid
phospomonoesterase dan RNA ase, Na+ - k _ Activated - Mg2+ ATP ase merupakan
enzim yang penting dalam tranfer ion melalui memran plasma .
Gambar 14. Pompa ion
http://www.octc.kctcs.edu/gcaplan/anat/images/Image151.gif)
(http://www.tvdsb.on.ca/saunders/courses/online/SBI3C/Cells/Na-K_pump.jpg)
Teori Tentang Membran Plasma
Berdasarkan pola yang tepat dari sub unit
molekular penyusun memran plasma yaitu kandungan lipid, protein dan karbohidrat
ada beberapa teori yang dikemukakan :
1.Teori lamellar
Dikatakan bahwa membran plasma terdiri dari
dua lapis molekul lipid yang tersusun secara radial dengan rantai
hidrokarbonnya ( ekor atau non polar ) saling berhadapan dengan group polar
(head) atau seperti sandwich
2.Teori micellar
Dikatakan bahwa membran adalah non lamellar
dan terdiri dari subunit globular yang disebut sebagai micelles mempunyai inti
lipid dan pembungkus yang hidrophillic dari group polar. protein terdapatpada
sisi dari micelles lipid 3.Teori fluid mosaic
Diperkiraan bahwa pertama : lipid dan protein
integral berada dalam suatu susunan mosaic . kedua biologis membran menunjukkan
bahwa lipid dan protein merupakan suatu struktur yang mampu mengalami perubahan
dalam kedua lapisan tersebut.
Gambar 15. Beberapa teori tentang membran sel
(http://www.apsu.edu/thompsonj/Anatomy%20&%20Physiology/2010/2010%20Exam%20Reviews/Exam%201%20Review/Ch03%20The%20Cell%20and%20Membrane%20Structure.htm)
Spesialisasi pada Membran Plasma
Permukaan beberapa sel
menunjukkan adanya berbagai perubahan aktifitas fisiologis seperti absorbsi,
sekresi, transportasi karena itu terjadi perubahan pada membran plasma dan
kemudian terjadi spesialisasi . Beberapa spesialisasi membran plasma tersebut
antara lain :
a. Spesialisasi yang
disebabkan adanya outpushing atau evaginasi pada membran plasma. Contoh :
mikrovilli pada sel epitel yang aktif menyerap makanan.
b. Spesialisasi yang
disebabkan adanya inpushing atau invaginasi dari membran plasma. Contohnya
adalah dasar ( base ) inner ends / bagian bawah dari beberapa sel yang aktif
melakukan transportasi aktif adalah sel ginjal yang mengandung banyak pelipatan
kedalam (invagination dan infolding ) dan memperlihatkan terdapatnya banyak
mitokondria pada bagian tersebut dan dalam hal ini mitokondria berfungsi
menyediakan energy
. c. Spesialisasi pada
membran yang disebabkan adanya kontak Beberapa contoh spesialisasi yang
disebabkan adanya kontak dari dua membrane sel yang berdekatan : ~Desmosom atau
macula adherens : Yaitu pada membran plasma sel epitel dari sel yang berdekatan
menjadi lebih tebal ditemukan tonofilament atau tonofibril yang mengarah
kedalam sel.
~Hemi desmosom : Beberapa sel epitel mempunyai
separuh dari desmosom tetapi bagian luarnya dilapisi oleh fibril collagen
~Septate desmosom : Ada jarak antara dua
membaran plasma sel yang berdekatan tetapi tetap disatukan dengan adanya septa
pararel yang transversal
~Terminal bar atau zonula adherens : Disebut
juga intermediary junctions sama dengan desmosom tetapi tidak memiliki
tonofibril. Terjadi penebalan membran plasma dan sitoplasma yang ada disitu
juga mengental. ~Interdigitation : Pada beberapa tempat dari membran sel yang
berdekatan memperlihatkan bentuk seperti jari, diperkirakan merupakan
perkembangan yang lebih komplek dari desmosom dan terminal bar.
~Tight juntion atau zona occludens : Pada
beberapa tempat dari membran plasma yang berdekatan berfusi tight juntion dalam
hal ini berfungsi sebagai penghalang difusi dari substansi yang melalui daerah
ini. ditemukan pada sel-sel otak
~Gap junction : Sel-sel
jaringan myocardial mempunyai suatu gap interseluler yang lebarnya 20 A° di
antara membran plasmanya. Gap berbentuk hexagonal pada tangensial section .
Hexagonal yang lebarnya antar 70-75 A° ini disebut sebagai gap junction dan
bila lebarnya 40- 70 A° disebut close junction
Gambar 16. Spesialisasi
membran plasma
Fisiologi Membran Plasma
Secara fisiologis membran mempunyai kemampuan
melalukan penyesuaian dengan lingkungan luar atau dalam sel hingga sel tidak
menjadi rusak atau mati. Membran plasma adalah suatu barier atau penghalang
yang tipis yang memisahkan interselular fluid (sitoplasma) dengan ektraselular
misal pada organisme uniseluler seperti protozoa yaitu dengan tempat hidupnya
seperti air tawar atau air asin. Contoh lainnya adalah pada sel multiseluler
misalnya sel- sel darah, cairan limph atau cairan intestinal. Berdasarkan hal
tersebut ada beberapa sifat fisiologis yang penting yang terdapat pada membran
plasma :
1.
Permiabilitas Membran
plasma
memiliki
sifat yang dapat melalukan ion-ion dan molekul yang berukuran kecil dan ada
beberapa bentuk permiabiliti membran plasma yaitu :
i.
Impermiabel, yaitu sifat
yang tidak dapat melalukan partikel kecuali gas. Misalnya pada telur .
ii.
Semipermiabel, yaitu
hanya dapat melalukan air misal pada sel hewan
iii.
Selektif permiabel,
yaitu sifat yang hanya dapat melalukan ion dan molekul tertentu
iv.
Dialisis, yaitu sifat
membran plasma memiliki lapisan terluar yang merupakan dasar membran seperti
pada sel endotelium yang mempunyai kemampuan untuk melakukan dialisis (
dializer)
2.
Osmosis.
Yaitu
kemampuan dari membran plasma untuk melalukan molekul air hal ini terjadi
karena adanya perbedaan konsentrasi misalnya dari konsentrasi tinggi
kekonsentrasi yang rendah.. Osmos berarti pushing atau mendorong, endoosmosis
berarti masuk kedalam, ekso- osmosis berarti keluar.Contohnya adalah keluarnya
cairan keluar air dari sel adalah pada saat menggunakan larutan fisiolgis pada
sel darah merah. atau proses plasmolisis pada sel tanaman yang disebabkan
tingginya larutan luar sel dibandingkan dalam sel ( ingat hipotonis dan
hipertonis ).
3.
Difusi
Difusi
adalah proses percampuran dua macam senyawa, molekul atau larutan bersama dan
proses ini bisa terjadi melalui membran plasma. Ada dua cara pencampuran yang
terjadi yaitu secara pasif, yaitu tanpa menggunakan energi dan secara aktif
dalam hal ini menggunakan energi. Difusi ion melalui membran plasma sangat
tergantung pada konsentrasi dan electric ingradient yang ada.
4.
Transport aktif
Adalah
suatu proses pelaluan molekul melalui membran plasma harus yang dibantu dengan
adanya ATP (energi ).
5.
Transport aktif
dari
molekul yang besar melalui membran plasma. Hal ini terjadi melalui pore yang
ada pada membran plasma contohnya adalah molekul dari urea, gliserol termasuk
juga protein tertentu seperti enzim ribonuklease.
Gambar 17. Transpor pasif dan aktif
(http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbio/activetransp.JPG)
(http://campus.queens.edu/faculty/jannr/cells/cell%20pics/activeTransportCartoon.jpg)
6.
Sistem permiase
Hal ini
terjadi terjadi pada membran plasma E. coli yaitu kemampuan dari membrannya
dalam proses difusi dan transport aktif karena adanya permiase ( enzim like ).
7.
Endositosis dan
eksositosis.
Merupakan
kemampuan sel uniselular atau multiseluler untuk memasukkan atau mengeluarkan
bahan baik makanan dan lainnya dalam bentuk solution melalui membran plasma.
Hal ini dapat terjadi karena adanya adanya bantuan enzim melalui digestiv atau
proses absorbsi dan difusi. Tetapi pada suatu waktu membran plasma juga ikut
berpatisipasi secara aktif pada penguraian material asing ataupun substansi
makanan dan proses ini disebut sebagai endositosis.
Endositosis : Yang dimaksud dengan endisitosis
adalah proses masuknya substansi asing atau makanan kedalam sel dan endositosis
terbagi dua yaitu :
1.
Pinacositosis yaitu
proses pengambilan subsansi dalam bentuk cair contohnya pada sel epitelial,
macrophag, sel otot dan sel retikular.
2.
Fagositosis yaitu proses pengambilam substansi
yang berbentuk padat contohnya pada protozoa.
3.
Eksositosis : Adalah
suatu proses pengeluaran suatu subsansi keluar sel melalui membran plasma
(fungsi sekretori).
Gambar 18. Endositosis dan eksositosis
(http://dc37.dawsoncollege.qc.ca/rbourgeois/cellmemb/endocyt.jpg) (http://www.pigur.co.il/imgcell/exocytosis.jpg)
Asal
Membran Plasma
Ada dugaan bahwa membran plasma terbentuk secara
otonom sesuai dengan proses pertumbuhan yang terjadi. Ada “self assembly”
senyawa kimia bahan membran yang ada di sitoplasma yang akan membentuk atau
menginsertasi membran awal dan proses ini terjadi secara bertahap. Terjadi
polimerisasi “building block” dari molekul lipid ataupun protein. Tahap akhir
adalah insertasi sejumlah enzim pada membran untuk membentuk membran yang
“mature” atau pembentukan suatu membran organel.
Extraneous Coat pada Membran Plasma Extraneous
coat merupakan lapisan terluar dari membran plasma, ditemukan pada sel tanaman,
bakteri dan beberapa sel hewan. Extraneous coat ini terdiri dari satu atau
lebih lapisan pelindung (protective layer) yang tebal, dan bersifat tidak
hidup. Contoh exraneous coat yang paling jelas adalah pada telur dari hewan
laut dan amphibia. Pada lapisan tersebut ditemukan suatu subsansi seperti
glikoprotein yang disebut sebagai mucin.
Mucin
juga ditemukan pada sel-sel gastrointestinal dan berfungsi sebagai pelindung
permukaan sel. Pada tanaman lapisan pelindung itu terdiri dari polisakarida
yaitu selulosa dan pectin. Pada jenis udang-udang an extranousnya terdiri dari
chitine.
Pada dinding sel bakteri extranous coatnya
terdiri dari lipid-protein dan polisakarida kompleks. Nama lain dari extranous
coat pada sel hewan adalah basement membran, basal lamina, boundary layer ,
glikoprotein mantle, external lamina dan glycocalyx. Bennett (1963) menyatakan
glikocalyx tersebut merupakan istilah yang digunakan untuk glikoprotein dan
polisakarida yang menutup/menutupi kebanyakan sel hewan. Glicocalyx terdiri
dari oligosakarida pada rantai sisinya dari glikolipid dan gliko protein (yang
ujungnya terdiri dari sialic acid) dan merupakan tempat menempelnya ion-ion Na
+dan Ca + karena bermuatan negatif. Glikocalix disintesa pada ribosomdan
diekresikan.
Adapun
dari fungsi glikocalix adalah :
1. Mengenal molekul yaitu dalam spesific
recognition pada cell coat hewan. misal dengan adanya inhibition contact dan
selanjutnya diteruskan ke sel syaraf.
2.
Filtrasi, yaitu sebagai penyaring misalnya pada sel darah kebanyakan vertebrata
terutama glomerulus pada ginjal yang mengatur masuk dan keluarnya molekul yang
melaluinya.
3. Dalam
pemeliharaan atau maintenance terhadap microenvironment dari sel
4.
Extraneous coat dapat bersifat antigen seperti pada sel darah merah. Ingat
adanya golongan darah A, B, O dan lain-lain.
Extraneous Coat pada Tanaman
Extraneous coat pada tanaman dikenal sebagai
cell wall atau dinding sel. Dalam pembentukannya bahan dinding sel disekresi
oleh sel sendiri terdiri dari polisakarida komplek yaitu sellulosa. Fungsi dari
dinding sel adalah untuk proteksi dan penunjang membran plasma dan sitoplasma.
Plasmodesmata ditemukan pada dinding sel. plasmodesmata adalah suatu kanal yang
berbentuk celah yang menghubungkan dua sel yang berdekatan satu dan lainnya.
Sifat dan
fungsi umum dari extraneous coat
secara
umum terhadap sel adalah sebagai proteksi, kaku dan mekanikal support
. Komponen penyusun dinding sel tanaman yaitu
terdiri dari karbohidrat terutama selulosa juga hemiselulosa, pektin, lignin,
cutin dan chitin.
Dinding sel mengandung Ca, Mg dalam bentuk
karbonat dan silica. Sellulosa adalah polisakarida terdiri dari glukosa yang
berantai panjang yaitu terdiri dari 3000 molekul glukosa.
Dilihat
dari strukturnya dinding sel terdiri dari dinding sel primer (primary cell
wall), dinding sel sekunder (secondary cellwall) dan dinding sel tersier
(tertiary cell wall).
1.
Dinding sel primer
(primary cell wall)
Dinding
sel primer biasanya ditemukan pada sel2 yang immature dan parenchim, tipis dan
permiabel.Pada daun juga ada tambahan lignin dan suberin terutama bila sudah
lebih tua. Pada yeast ( ragi )dan fungi primary cellwall nya mengandung cutin.
2.
Dinding sel sekunder
(secondary cell wall)
biasanya
tebal dan permiabel. Dinding sel tersier (tertiary cell wall) disamping
mengandung sellulosa juga mengandung xylan.
3.
Lamela tengah (middle
lamella) :
Disebut
lamela tengah merupakan bagian yang berfungsi sebagai penyemen atau perekat
antar sel dan mengandung pectin dan lignin dan beberapa protein. Asal Dinding
Sel Tanaman Dihasilkan oleh beberapa organel pada sitoplasma seperti
endoplasmik retikulum, golgi komplek, mikrotubule dan lain-lain. Proses terjadinya
adalah saat pembentukan sel baru segera setelah terjadinya pembelahan inti.
Saat itu terbentuk sekat pada sitoplasma yang disebut sebagai phragmoplast.
Selanjutnya terjadi pergerakan mikrotubul dari mitotik spindle bergerak ke
phragmoplast.
Phragmoplast merupakan vesikel-vesikel kecil
yang berasal dari endoplasmik retikulum dan kemudian bergerak kearah pinggir
sepanjang equator . Phragmoplast ini disebut sebagai phragmosom dan kemudian
berfusi sesamanya membentuk cell plate (papan sel) kemudian akan terjadi
deposit dari bahan dinding seperti substansi pectat (pektin) yang berasal dari
golgi. Selanjutnya terjadi pembentukan midlle lamel pertama dari rongga tengah
cell plate dan terjadi juga deposit dari selulosa fibril dari kedua sisi midlle
lamella dan membentuk dinding primer dari sel anak. Secondary cell wall
kemudian akan terbentuk dengan adanya deposit dari senyawa seperti selulosa,
pectin, dibawah primary cell wall. Lignifikasi Sesuai usia sel tanaman maka
akan terjadi lignifikasi pada dinding sel karena adanya deposit dari lignin
dalam bentuk komponen mikrifibril ( bagian dari pembentuk selulosa).
Gambar 19. Dinding sel
Gambar
20. Pembentukan dinding sel primer (http://ghs.gresham.k12.or.us/science/ps/sci/ibbio/cells/notes/ch11/cellplaten.gif)
(http://www.life.uiuc.edu/plantbio/102/lectures/wall.jpg)
Dinding
Sel Bakteri
Komponen
penyusun dinding sel bakteri biasanya lebih komplek dari dinding sel tanaman
yaitu terdiri dari 2 gula sederhana dan 3 atau 4 asam amino. Molekul-molekul
ini membentuk suatu struktur dasar yang disebut mucocomplek. Mucocomplex ini
yang menentukan kekakuan atau kekerasan dinding sel dan spesifiknya sel
bakteri. Dinding sel bakteri berfungsi sebagai proteksi, mekanikal support dan
berperan dalam permiabelitas atau pada metabolisme.
Gambar
21. Struktur dinding sel bakteri gram positif dan gram negatif
(http://emilyd.myweb.uga.edu/mibo3510/gm+%20cell%20wall.jpg) (http://emilyd.myweb.uga.edu/mibo3510/gm-%20cell%20wall.jpg)
Evaluasi
1.
Jelaskan tentang komponen penyusun membran plasma?
2.
Terangkan tentang enzim enzim yang ada pada membran plasma?
3. Apa yang dimaksud dengan fungsi fisiologis
dari membran plasma? Jelaskan!
No comments:
Post a Comment