Membran Sel

Sel merupakan satuan kehidupan dari tubuh manusia. Setiap organ tubuh merupakan agregasi dari banyak sel-sel berbeda yang merupakan struktur penyangga antar sel. Seluruh tubuh manusia terdiri atas sekitar 100 milyar sel. Setiap jenis sel beradaptasi untuk membentuk suatu fungsi tertentu.

Sel dalam tubuh berada dalam media cairan yang disebut cairan ekstraseluler (extracellular fluid).  Cairan ini merupakan lingkungan internal dalam tubuh, yang berisi ion-ion dan nutrisi yang diperlukan untuk kelangsungan hidup sel. Ion-ion yang banyak terdapat dalam cairan ekstraseluler adalah sodium (Na+), khlorid (Cl-), dan bikarbonat.

Sebuah sel terdiri atas cairan intraseluler dan organela-organela yang dibungkus oleh suatu membran. Cairan intraseluler terdiri atas lima substansi dasar yaitu air, elektrolit, protein, lemak, dan karbohidrat. Di dalam elektrolit terdapat berbagai macam ion, diantaranya yang sangat penting adalah potasium, magnesium, fosfat, sulfat, bikarbonat, serta sejumlah kecil sodium, khlorid, dan kalsium. Tabel 1 memperlihatkan komposisi elektrolit cairan intraseluler dan ekstrseluler.

Tabel 1. Komposisi sebagian elektrolit cairan ekstraseluler dan intraseluler

Antara cairan intraseluler di dalam sel dan cairan ekstraseluler di luar sel dipisahkan oleh membran sel. Membran sel adalah pembungkus sel yang berupa struktur yang lembut, lentur, dan tipis, yaitu ketebalannya hanya 7,5 sampai 10 nm. Struktur dasar membran sel adalah berupa “lipid bilayer” yang tipis, masing-masing layer hanya setebal satu molokul. Gambar 1 memperlihatkan struktur membran sel tersebut. Lipid bilayer dasar tersusun dari molokul-molokul phospholipid. Salah satu ujung setiap molokul phospholipid yaitu ujung fosfat dapat larut dalam air (“hydrophilic”), dan ujung lainnya yaitu fatty acid dapat larut hanya dalam lemak (“hydrophobic”).

Bagian hydrophobic terletak di tengah membran dan bagian hydrophilic terletak di kedua sisi membran yang berhubungan dengan cairan intraseluler dan ekstraseluler. Lapisan lipid di tengah membran bersifat impermeabel (sukar ditembus) bagi substansi-substansi yang terlarut dalam air yaitu ion, glukosa, dan urea. Sebaliknya, substansi-substansi yang larut dalam lemak yaitu oksigen, karbondioksida, dan alkohol dapat dengan mudah menembus bagian membran ini (bersifat permeabel bagi substansi yang larut dalam lemak).

Gambar 2.1. Struktur membran sel

Gambar 1. Struktur membran sel

Dalam Gambar 1 terlihat adanya gumpalan protein yang disebut protein membran, yang berupa glycoprotein. Ada dua jenis protein membran yaitu protein integral dan protein periferal. Perbedaan antara kedua protein tersebut adalah bahwa pada protein integral kedua ujungnya menembus kedua sisi lipid bilayer, sedang protein periferal hanya mempel pada salah satu sisi saja dan tidak menembus kedua sisi membran.

Protein integral banyak yang berfungsi sebagai kanal/“lubang” (“pore”) penghubung antara cairan intraseluler dan ekstraseluler. Molokul air dan substansi-substansi yang larut dalam air terutama ion dapat berdifusi melalui kanal tersebut. Kanal protein ini juga bersifat selektif, yaitu lebih mengutamakan difusi ion tertentu dibandingkan ion lainnya.

Protein integral lainnya berperan sebagai protein pembawa (carrier protein) dan enzim. Protein pembawa berfungsi untuk transportasi substansi yang tidak dapat menembus lipid bilayer. Kadang-kadang transportasi substansi ini berlawanan arah dengan arah difusi alamiahnya, sehingga disebut transport aktif.

Protein integral dapat juga bertindak sebagai reseptor substansi kimiawi yang larut dalam air, misalnya hormon peptida, yang sulit menembus membran sel. Interaksi reseptor membran sel dengan ligan tertentu yang terikat pada reseptor menyebabkan perubahan konformasi dalam protein reseptor. Perubahan ini selanjutnya mengaktivasi bagian intraseluler protein secara enzimatik, atau menginduksikan interaksi antara reseptor dan protein dalam sitoplasma yang berperan sebagai second messenger. Dengan demikian, second messenger ini me-relay signal dari bagian ekstraseluler reseptor ke bagian dalam sel. Jadi protein integral tersebut berfungsi membawa informasi mengenai lingkungan sekitar sel ke bagian dalam sel.

Molokul protein periferal seringkali menempel pada protein integral. Protein periferal ini hampir seluruhnya berfungsi sebagai enzim atau sebagai pengendali transportasi substansi melalui “lubang” membran sel.

Dalam Gambar 1 juga terlihat adanya karbohidrat yang menjuntai ke luar permukaan sel. Karbohidrat ini berperan sebagai substansi reseptor untuk mengikat hormon, misalnya insulin. Bila ikatan ini terjadi, maka kombinasi ini akan mengaktivasi protein yang menempel di bagian dalam sel, yang selanjutnya mengaktivasi kaskade (cascade) enzim internal.

Video Animasi:

Membran Transport