Membran plasma adalah struktur subseluler, sekitar 10 nm tebal, yang membentuk batas pelindung di sekitar sel serta organel sel. Membran plasma berfungsi baik untuk menghalangi bahan asing memasuki sel, dan mencegah isi seluler bocor. Dengan susunan struktural dari membran lipid bilayer yang memberikan sifat fisik dan kimia yang unik, struktur ini juga berkontribusi terhadap fungsi seluler yang beragam dan penting.
Membran plasma tersusun atas lemak dan protein, seimbang dalam proporsi yang sama berdasarkan massa. Pandangan saat ini pada struktur membran berasal dari Fluid-Mosaic Membrane Model (F-MMM), yang menggambarkan mereka sebagai cairan dua dimensi yang terbuat dari lipid-bilayers yang diselingi dengan protein.
Sifat fluidas membran disebabkan oleh rotasi konstan atau gerakan lateral lipid dan protein. Sementara lipid menyediakan struktur dasar membran plasma, protein melakukan beragam fungsi khusus, mulai dari ion dan transportasi molekul kecil hingga pengaturan jalur pensinyalan.
Pengertian: Apa itu Membran Plasma?
Pada dasarnya, membran plasma adalah membran sel yang mendefinisikan batas-batas sel (dan organel sel). Dengan demikian, ia membentuk penghalang (dengan interaksi yang terkontrol) antara dua kompartemen berair; antara lingkungan intraseluler dan intraseluler.
Meskipun membran plasma ini berfungsi untuk melindungi sel dan komponen-komponennya, ia juga permukaan tempat zat-zat tersebut dipertukarkan dan informasi dibagikan dengan sel-sel lain.
Seperti membran seluler lainnya, membran plasma terdiri dari lipid dan protein yang berkontribusi pada fungsi dan karakteristik membran. Sementara membran plasma adalah satu-satunya penghalang antara lingkungan internal sel dan lingkungan ekstraseluler di beberapa organisme, beberapa organisme memiliki penghalang tambahan yang dikenal sebagai dinding sel.
Ada beberapa perbedaan antara membran plasma dan dinding sel (serta membran sel) seperti yang akan dibahas secara rinci dalam artikel ini.
Komponen Membran plasma
Komponen utama membran plasma meliputi:
- Lapisan ganda fosfolipid
- Protein – glikoprotein dan protein membran perifer
- Kolesterol
- Karbohidrat – karbohidrat yang membentuk glikoprotein dan glikolipid
Struktur Membran Plasma
Model Mosaik Fluida
Meskipun model ini telah mengalami beberapa perubahan dari waktu ke waktu (sejak diusulkan pada tahun 1972), model mosaik fluida adalah model yang sering digunakan untuk menggambarkan struktur membran plasma.
Menurut model ini, membran plasma terdiri dari komponen yang bergerak bebas (dengan cara seperti cairan) (fosfolipid, protein, dan kolesterol). Konsistensinya telah disamakan dengan minyak salad pada suhu tubuh. Di sini, kemudian, membran plasma yang digambarkan dalam buku-buku dapat dianggap sebagai potret dari suatu struktur yang selalu bergerak.
Karena sifat cairan membran plasma, itu akan terus mengalir di sekitar objek (mis. Jarum yang sangat halus) jika objek itu dimasukkan ke dalam sel.
Fosfolipid Bilayer dari membran plasma
Lapisan ganda fosfolipid adalah salah satu komponen utama membran plasma. Ini terdiri dari asam lemak (dua), gliserol dan gugus fosfat dan mengambil struktur kimia berikut:
Sebagai bahan dasar membran plasma, fosfolipid (lipid bilayer) memiliki sejumlah karakteristik / fitur yang berkontribusi pada fungsinya.
Beberapa ciri Fosfolipid Bilayer ini meliputi:
Amfipati
Sebagai struktur amphipathic, fosfolipid bilayer memiliki daerah yang bersifat hidrofilik dan hidrofobik. Sedangkan daerah hidrofilik fosfolipid pada dasarnya “mencintai air”, daerah hidrofobik adalah “membenci air” dan karenanya tidak larut dalam air.
Daerah hidrofilik fosfolipid
Daerah hidrofilik fosfolipid terdiri dari gugus fosfat yang bermuatan negatif serta kelompok kecil yang bervariasi dari satu organisme ke organisme lain (mungkin polar atau diisi) yang melekat pada gliserol.
Sebagai daerah hidrofilik fosfolipid, kepala tetap berhubungan dengan lingkungan air baik di dalam maupun di luar sel. Kontak ini ditingkatkan oleh ikatan hidrogen.
Sebagai molekul polar, air membentuk interaksi elektrostatik dengan daerah hidrofilik fosfolipid (kepala fosfolipid).
Sebagai bagian yang membentuk permukaan bilayer, daerah hidrofilik fosfolipid membantu menarik air di dalam dan di luar sel. Ini adalah sifat penting dari bilayer fosfolipid yang berkontribusi pada pertukaran zat antara sel dan lingkungan terdekatnya.
Sementara membran plasma bertindak sebagai penghalang yang memisahkan lingkungan internal sel dari lingkungan eksternal, asupan, dan ekskresi zat sangat penting untuk pertumbuhan, komunikasi serta fungsi sel dan organel yang tepat. Di sini, kemudian, daerah hidrofilik fosfolipid memainkan peran penting karena menarik air (cairan berair) di mana zat-zat ini tersuspensi.
Daerah hidrofobik fosfolipid
Daerah hidrofobik fosfolipid terdiri dari asam lemak tak jenuh (dan juga beberapa jenuh) yang membentuk rantai hidrokarbon panjang. Daerah ini membentuk bagian ekor fosfolipid sedangkan daerah hidrofilik membentuk kepala.
Walaupun bagian ini “tidak suka air”, yang berarti ia kurang berinteraksi dengan air, ia berinteraksi dengan baik dengan molekul nonpolar lainnya. Karena alasan ini, tidak seperti daerah “pencinta air”, bagian ekor fosfolipid terjepit di antara dua kepala hidrofilik (di mana mereka berinteraksi satu sama lain) jauh dari air / cairan berair di dalam dan di luar sel.
Dengan daerah hidrofobik yang menempati wilayah interior lapisan ganda fosfolipid, daerah ini tidak dapat ditembus oleh berbagai molekul biologis dan ion yang larut dalam air. Sementara wilayah lapisan ganda fosfolipid ini kurang berinteraksi dengan air (serta berbagai molekul dan ion yang larut dalam air), ini membuat membran plasma menjadi penghalang yang baik dengan mengatur zat yang melintasi membran.
Menjadi daerah hidrofobik dari lapisan ganda fosfolipid, air, dan zat yang larut dalam air lainnya tidak dapat dengan mudah bergerak masuk dan keluar dari sel. Dengan demikian, dapat dikatakan membantu mempertahankan homeostasis sel.
Lapisan fosfolipid adalah cairan kental.
Seperti yang telah disebutkan, membran plasma adalah struktur dinamis yang bergerak konstan. Hal ini dimungkinkan oleh satu atau dua kali lipat ikatan yang ada pada asam lemak yang tidak hanya menyulitkan rantai hidrokarbon untuk bergabung bersama, tetapi juga bergerak bebas.
Ini membuat membran plasma lunak dan fleksibel yang memiliki manfaat sebagai berikut:
- Ini berkontribusi pada pergerakan selektif zat melintasi membran.
- Dalam organisme seperti amuba, karakteristik membran plasma ini membuatnya lebih mudah untuk menelan bahan makanan.
- Memungkinkan beberapa sel memeras melalui sel lain untuk mencapai tujuan tertentu.
- Dalam struktur ini, protein dan lapisan fosfolipid itu sendiri mampu difusi lateral dalam membran yang penting untuk semua fungsinya.
Panjang dan sebagian besar ekor fosfolipid menentukan jenis produk akhir. Sedangkan ekor kecil fosfolipid menghasilkan pembentukan misel sedangkan ekor yang lebih besar di alam menghasilkan liposom.
Beberapa komponen penting lainnya dari membran plasma meliputi:
Protein membran plasma
Protein juga merupakan komponen utama membran plasma dan membentuk sekitar 50 persen dari berat membran plasma.
Mereka dibagi menjadi dua kategori utama yang meliputi:
- Protein integral
- Protein perifer
Protein integral dari membran plasma
Juga dikenal sebagai protein intrinsik, protein integral dimasukkan / tertanam dalam lapisan ganda fosfolipid. Protein-protein ini memiliki panjang yang bervariasi dengan beberapa membentang dari satu ujung membran ke yang lain (protein transmembran) sedangkan yang lebih pendek tidak diperpanjang (sehingga tidak sepenuhnya terintegrasi ke dalam bilayer fosfolipid).
Mengingat bahwa daerah pusat membran plasma bersifat hidrofobik, protein integral memiliki wilayah hidrofobik (residu dengan rantai samping hidrofobik) yang memungkinkan mereka untuk tetap berlabuh di membran.
Namun, bagian dari protein ini yang terpapar pada lingkungan bagian dalam sel (sitoplasma) dan permukaan luar membran bersifat hidrofilik (suka air).
Menurut penelitian, protein transmembran (yang membentang dari satu sisi bilayer fosfolipid ke yang lain) terdiri dari antara 20 dan 25 asam amino yang disusun sebagai domain rentang-membran (heliks α atau beberapa helai β) yang panjangnya berkisar dari 4 hingga beberapa ratus residu lama.
Protein tetap melekat pada membran. Oleh karena itu, ini berbeda dibandingkan dengan protein integral yang berlabuh pada selebaran / lapisan tunggal membran (mereka tidak meluas jauh ke dalam lapisan ganda membran) melalui asam lemak terikat kovalen.
Interaksi non-polar, serta kekuatan eksternal dan internal, memastikan bahwa protein integral tetap di tempatnya.
Bergantung pada sel, protein integral memiliki sejumlah fungsi. Dalam beberapa sel, protein integral sebagian besar terlibat dalam komunikasi dan dengan demikian berfungsi untuk mentransfer sinyal antara internal sel dan ruang ekstraseluler. Dengan demikian, protein sering bertindak sebagai reseptor hormon yang menerima informasi yang memungkinkan sel untuk merespons dengan tepat.
Terlepas dari peran mereka dalam komunikasi sel, beberapa protein integral juga bertindak sebagai transporter dan saluran (mis. Saluran kalium) di mana berbagai zat diangkut masuk dan keluar dari sel.
Beberapa fungsi lain dari protein integral meliputi:
- Akumulasi energi
- Adhesi sel
Protein Periferal
Dibandingkan dengan protein integral, protein perifer terletak di permukaan (luar atau di dalam sel) dan dengan demikian tidak memanjang dari satu sisi membran ke sisi lainnya.
Di sini, protein perifer dapat melekat pada permukaan fosfolipid atau protein integral. Mereka terikat longgar (dan karena itu dapat dengan mudah dilepaskan) mengingat bahwa mereka tidak membentuk ikatan yang lebih kuat seperti yang terbentuk antara protein integral dan membran.
Protein membran tepi menempel pada kepala fosfat fosfolipid melalui urutan unik asam amino dalam strukturnya.
Kelekatan longgar protein perifer sangat penting untuk fungsinya pada permukaan sel. Misalnya, untuk protein perifer yang terlibat dalam jalur biokimia, dengan dilekatkan secara longgar memungkinkan mereka untuk melepaskan dan menempel pada membran saat mereka memindahkan zat di dalam atau keluar dari sel.
Saat mereka bergerak dari satu lokasi permukaan sel ke yang lain, protein perifer juga terlibat dalam fungsi berikut:
- Dukungan – Mereka menyediakan titik perlekatan untuk sitoskeleton dan berbagai komponen matriks ekstraseluler. Pada gilirannya, ini juga menyediakan dukungan untuk sel secara keseluruhan.
- Komunikasi – Enzim dan aktivasi protein – Pesan dari matriks ekstraselular diteruskan ke protein integral dan akhirnya ke protein perifer. Setelah informasi ini mencapai protein perifer, respons sel yang sesuai dimulai. Ini diperkuat oleh fakta bahwa protein perifer dapat menempel dan terlepas dari membran. Beberapa protein membran perifer bertindak seperti enzim: Fosfolipase yang terletak di permukaan membran plasma terlibat dalam hidrolisis ikatan yang terletak pada kelompok kepala fosfolipid di mana mereka terlibat dalam degradasi sel.
- Transfer / transportasi molekul – Dengan menempel pada berbagai molekul dan elektron, protein periferal juga dapat membantu transfernya sehingga berkontribusi pada proses rantai transpor elektron.
- Interaksi sel – Lampiran dan detasemen protein perifer berkontribusi terhadap interaksi sel.
Bagian dari Membran Plasma
Karbohidrat
Karbohidrat, yang juga merupakan komponen membran plasma biasanya ditemukan di permukaan luar membran plasma. Di sini, mereka terikat pada protein untuk membentuk glikoprotein atau lipid yang membentuk glikolipid (glikosfingolipid, glikogliserolipid, dan glikofosfatidilinlinositol).
Sementara karbohidrat tidak dimasukkan dalam lapisan ganda fosfolipid, beberapa dimasukkan dalam membran sebagai proteoglikan.
Karbohidrat yang melekat pada membran plasma terdiri dari 2 atau lebih monosakarida (sebanyak 60) dan dapat berbentuk lurus atau bercabang.
- Karbohidrat membran plasma disintesis dalam retikulum endoplasma dan dimodifikasi di kompleks Golgi.
- Berdasarkan beratnya, karbohidrat membran membentuk antara 2 dan 10 persen dari membran plasma tergantung pada jenis organisme dan sel. 90 persen karbohidrat ini terikat secara kovalen dengan protein (untuk membentuk glikoprotein) sedangkan sisanya terikat pada lemak.
Pada membran plasma, karbohidrat memiliki dua fungsi utama, ini termasuk:
Mediasi interaksi dan pemilahan protein – Pada permukaan membran plasma, perlindungan karbohidrat memainkan peran penting dalam memediasi interaksi sel dengan lingkungannya. Dalam prosesnya, mereka juga berfungsi untuk memilah protein ke dalam kompartemen sel yang sesuai.
Pengenalan sel – Pada membran plasma, struktur dan jenis karbohidrat memungkinkan untuk mengidentifikasi sel-sel tertentu. Di sini, selain protein, karbohidrat bertindak sebagai penanda yang tidak hanya memungkinkan untuk mengidentifikasi sel, tetapi juga memungkinkan sel untuk saling mengenali.
Dalam sistem kekebalan tubuh, penanda-penanda ini memungkinkan sel-sel kekebalan untuk saling mengenali dan dengan demikian membedakan antara sel-sel yang dimiliki tubuh dan zat-zat asing. Karena alasan ini, sel-sel kekebalan tidak menyerang sel-sel tubuh.
Sehubungan dengan identifikasi sel, karbohidrat (mis. Dalam glikolipid) memainkan peran penting dalam klasifikasi sel. Menggunakan glikolipid yang terletak pada sel darah merah, menjadi mungkin untuk mengelompokkan sel darah merah menjadi beberapa tipe (A, B, AB, dan O). Sebagai contoh, jika suatu golongan darah diklasifikasikan sebagai tipe A, ini berarti bahwa ia mengandung enzim yang menambahkan N-acetylgalactosamine ke ujung rantai.
Kolesterol
Kolesterol hadir dalam membran plasma dari beberapa sel dan dapat mencapai 50 persen dari total lipid. Pada membran plasma, mereka telah terbukti mengganggu pengaturan (pengepakan) rantai asil lemak yang pada gilirannya mengganggu mobilitas umum mereka.
Fungsi Membran Plasma
Sebagai penghalang antara lingkungan internal sel dan media eksternal, membran plasma memainkan sejumlah peran penting yang memungkinkan sel berfungsi dengan baik.
Dengan bertindak sebagai batas yang memisahkan sitoplasma (dan juga inti) dari lingkungan ekstraseluler, membran plasma membantu mengatur zat yang masuk atau meninggalkan sel (melalui karakteristik bilayer fosfolipid) yang pada gilirannya memberikan kondisi seluler ideal untuk sel berfungsi normal.
Beberapa fungsi lain dari membran plasma dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
Transpor – Transport adalah salah satu fungsi utama membran plasma. Sementara beberapa zat diizinkan masuk ke dalam sel, beberapa dicegah agar tidak masuk. Oleh karena itu, membran plasma permeabel secara selektif dan karenanya tidak memungkinkan semua zat masuk dan keluar dari sel.
Meskipun melindungi sel dari beberapa zat berbahaya yang ditolak masuk, tindakan ini juga membantu menjaga keseimbangan antara berbagai bahan untuk fungsi sel.
Ada dua jenis jenis transportasi utama yang terjadi melalui membran plasma termasuk:
- Transportasi pasif – ini adalah jenis transportasi yang tidak memerlukan penggunaan energi
- Transportasi aktif – melalui penggunaan energi mengingat bahwa zat harus diangkut melawan gradien konsentrasi
- Invaginasi – Karena sifat membran plasma, berbagai jenis sel dapat menelan berbagai zat ke dalam sel. Ini dicapai melalui proses seperti endositosis, fagositosis, dan pinositosis. Di sini, sel-sel seperti amuba mengelilingi substansi atau partikel makanan (serta mikroorganisme lainnya) dan menelannya saat mereka masuk ke dalam sel. Proses ini memungkinkan sel untuk memberi makan atau menghancurkan mikroorganisme / zat lain.
- Pembelahan sel – Seperti yang disebutkan, membran plasma adalah struktur dinamis yang selalu bergerak. Karakteristik ini membuatnya mudah bagi sel untuk membelah ketika perlu membentuk dua sel anak dari sel aslinya. Di sini, membran plasma mencubit di bagian tengah dan terpisah untuk membentuk dua sel baru.
- Komunikasi – Melalui struktur pada permukaannya (protein dan karbohidrat) sel mampu berkomunikasi satu sama lain dan berinteraksi melalui pensinyalan.
Perbedaan Membran Plasma dan Dinding Sel
Seperti membran plasma, dinding sel juga berfungsi untuk melindungi sel dari berbagai kekuatan eksternal yang dapat mempengaruhi lingkungan internal sel.
Namun, tidak seperti membran plasma (yang ada di semua sel), dinding sel hanya ditemukan di beberapa organisme (misalnya tanaman, beberapa bakteri, dan jamur di antara beberapa lainnya). Pada organisme ini, dinding sel, yang berdiameter lebih tebal, lebih kaku dibandingkan dengan membran plasma yang tidak hanya memungkinkannya untuk melindungi sel, tetapi juga memengaruhi bentuk keseluruhan sel.
Perbedaan lain antara dinding sel dan membran plasma adalah sehubungan dengan komponen masing-masing. Sedangkan dinding sel terdiri dari kitin, lignin, gula, selulosa, dan pektin di antara molekul lain, membran plasma sebagian besar terdiri dari lapisan ganda fosfolipid. Perbedaan ini membuat dinding sel lebih elastis daripada membran plasma.
Perbedaan antara keduanya juga dapat diidentifikasi dalam fungsinya. Sedangkan dinding sel hanya berfungsi untuk melindungi sel (serta membran sel yang terletak di bawahnya) membran plasma memiliki sejumlah fungsi yang meliputi pembelahan sel, motilitas, pensinyalan dan penerimaan, transportasi serta mempertahankan homeostasis sel. Membran plasma, kemudian, memiliki banyak fungsi penting yang berkontribusi pada berfungsinya sel.
Sedangkan ketebalan dinding sel antara 20 hingga 80 nm, membran plasma dapat berkisar antara 7,5 dan 10 nm.
Beberapa perbedaan lain antara keduanya meliputi:
- Dinding sel membutuhkan pengendapan sementara membran plasma membutuhkan nutrisi yang tepat
- Ketebalan dinding sel berubah seiring waktu
- Dinding sel tidak aktif dibandingkan dengan membran plasma yang aktif secara metabolik
- Dinding sel tidak memiliki reseptor pada permukaannya sedangkan membran plasma tidak
- Bahwa membran plasma semi permeabel, dinding sel benar-benar permeabel dan hanya mencegah molekul yang sangat besar memasuki sel.
Perbedaan Membran Plasma dan Membran sel
Sementara istilah membran sel dan membran plasma digunakan secara sinonim dalam beberapa buku, ada sedikit perbedaan antara keduanya.
Istilah membran sel mengacu pada batas sel secara keseluruhan, istilah membran plasma mengacu pada batas sel atau organel di dalam sel. Di sini, kemudian, akan tepat untuk mengatakan bahwa organel yang terikat membran dikelilingi oleh membran plasma.
Keduanya terdiri dari komponen yang sama, tetapi untuk sebagian besar, membran sel, yang merupakan membran plasma yang mengelilingi sitoplasma, dapat mengandung sejumlah lampiran tambahan seperti silia yang memungkinkan untuk penggerak sel.