Terkaitdengan struktur dari membran plasma, mengalami perkembangan dari tahun 1917 hingga tahun 1972, perkembangan terakhir yang sampai sekarang masih menjadi acuan yaitu tentang fluid mozaic model yang menerangkan bahwa membran sel tersusun atas dua lapis fosfolipid (fosfolipid bilayer), dimana ujung permukaan suatu lipid yang bersifat hidrofobik bersembunyi pada bagian interior lipid dua
Berdasarkan penjelasan sebelumnya mengenai membran plasma, diketahui bahwa membran plasma tersusun atas lipid, protein, dan karbohidrat. Disini akan dijelaskan kembali mengenai komponen penyusun dari membran plasma tersebut, diantaranya ialah sebagai berikut Gambar Komponen Struktural Membran Plasma A. Lipid Lipid merupakan suatu molekul secara biologis yang tidak dapat larut dalam air tetapi dapat larut dalam suatu pelarut yang banyak terkandung senyawa organik. Jenis molekul lipid yang paling penting yang terdapat dalam membran plasma tersusun atas fosfolipid, sfingolipida, glikolipida, dan sterol kolesterol dapat dilihat pada gambar Molekul tersebut bersifat amfifatik, yang mana molekulnya memiliki ujung hidrofobik atau nonpolar menjauh dari air dan ujung yang lain bersifat hidrofilik atau polar menyenangi air. Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan terhadap membran eritrosit pada hewan sapi, mencit, dan babi, ketiga hewan tersebut memiliki jenis molekul lipid pada kolesterol yang 80 lebih tinggi dari pada jenis yang lain. Hal ini disebabkan bahwa pada hewan tingkat lipid pada kolesterol lebih banyak ditemukan dari pada tumbuhan, sedangkan yang paling penting peranannya dalam sistem membran lebih dominan ditemukan pada fosfolipid dibandingkan kolesterol karena memiliki sifat fluiditas yang lebih tinggi daripada yang lain. Masing – masing komponen saling berhubungan dan berperan penting pada masing – masing sistem di dalam tubuh dapat dilihat pada gambar Gambar Jenis – jenis lipid yang terdapat pada sistem membran Lipid merupakan molekul yang memiliki kepala sebagai ujung polarnya, dan dua ekor sebagai ujung nonpolarnya dapat dilihat pada gambar Apabila molekul – molekul lipid bersifat ampifatik tersebut dikelilingi oleh lingkungan air, maka molekul – molekul tersebut cenderung akan menyusun diri sedemikian rupa sehingga bagian ekor yang hidrofobik terlindungi dari air. Dengan demikian, lapisan lipid bukan merupakan lapisan yang kaku, melainkan sebagai struktur yang memiliki sifat fluiditas seperti cairan. Sifat fluiditas tersebut selain dipengaruhi oleh struktur kimia bagian hidrofobik, juga dipengaruhi oleh keberadaan kolesterol dapat dilihat pada gambar Pada membran plasma, sel eukariotik memiliki perbandingan molekul kolesterol dengan fosfolipid yaitu 11. Makin banyak kolesterol, membran plasma makin cair. Demikian juga semakin banyak rantai asam lemak yang memiliki ikatan rangkap, makin besar sifat fluiditasnya. Molekul kolesterol sendiri memberikan sifat fluiditas dan juga bertanggungjawab dalam menjaga kestabilan membran plasma yang bersangkutan. 81 Gambar Struktur Lipid Bilayer Lipida juga disebut sebagai struktur dasar dalam membran biologis karena memiliki susunan senyawa kimia lipid yang berikatan membentuk lapisan bimokuler. Senyawa ini mudah diekstrak dengan berbagai zat pelarut senyawa organik, seperti kloroform, eter, dan benzena melalui teknik kromatografi gas karena dengan teknik tersebut senyawa lipid sangat mudah untuk diekstrak menjadi bagian yang diinginkan. Lipid merupakan salah satu molekul amfifatik yang dapat membentuk lapisan secara spontan menjadi lapisan rangkap yang dapat terjadi dalam lingkungan berair. Proses ini dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu dengan membentuk lapisan misel yang memiliki bentuk yang bulat dan pada bagian ekornya yang hidrofob berada tersembunyi dibagian dalamnya, atau dengan membentuk liposom, yang bagian ekornya menyembunyikan diri diantara bagian kepala yang hidrofil. Lapisan rangkap ini lebih bersifat menutup diri sendiri yang dapat membentuk kompartmen tersegel dan juga dapat menyembuhkan dirinya sendiri jika mengalami kerusakan pada bagian strukturnya. Peranan lipid yang dijadikan sebagai zat pelarut dalam protein membran, sangat menentukan komposisinya dalam membentuk lapisan membran. Lapisan ini hanya terdiri dari lapisan fosfolipid yang berubah sifatnya dari bentuk cair menjadi wujud kristal yang rigid. Perubahan ini disebut fase transisi. Lapisan lipid yang bersifat bimokuler buatan dan tersusun atas berbagai fosfolipid yang memiliki kejenuhan yang berbeda – beda, dapat membentuk suatu fase yang dapat saling mengelompok membentuk kristal, fase ini disebut fase separasi. Berdasarkan fase – fase tersebut, sifat lipid menurut tingkat kecairannya dapat 82 ditentukan oleh dua faktor, diantaranya ialah panjang rantai hidrokarbon dan jumlah tingkat kejenuhannya atau tingkat rangkapnya yang terdapat dalam ikatan hidrokarbon. Faktor lain yang dapat juga dalam menentukan kecairan lipid tersebut yaitu melalui molekul kolesterol yang ada pada sel eukariotik yang dapat meningkatkan stabilitas mekanis terhadap membran sel. B. Protein Protein tersusun dari beberapa jenis polimerisasi peptida. Peptida ialah suatu polimerisasi dari berbagai macam asam amino yang memiliki jenis yang berbeda – beda. Jadi, protein dapat dikatakan sebagai suatu kumpulan polimer membentuk kopolimer. Ikatan yang terbentuk diantara protein tersebut selain beberapa macam ikatan peptida antara asam amino penyusunnya, juga terbentuk beberapa ikatan yang lain yang saling berhubungan. Misalnya pada ikatan hidrogen yang tersusun atas gugus –NH dan gugus –OH serta ikatan disulfida -S-S- yang membantu terjadinya ikatan yang lebih kompleks pada protein. Ikatan ion pada protein dapat terjadi juga jika di dalamnya terdapat gugus ion logam dan ikatan koordinasi yang saling berikatan, misalnya ikatan koordinasi antara ion Fe3+ dengan hemoglobin pada darah. Pada ikatan tersebut, protein tersusun atas beberapa struktur yang membentuk struktur yang kompleks. Struktur pada protein tersebut terdiri atas struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener. Struktur tersebut dapat dilihat pada gambar Gambar Struktur Protein yang terdapat dalam Sistem Membran Protein juga memiliki komponen penyusun membran plasma yang dapat bergerak. Gerakan molekul ini ada 3 macam yaitu 83 Gerakan ke arah lateral/ diagonal pada membran plasma Gerakan rotasi searah pada dwilapis membran plasma Gerakan tegak lurus atau melintas pada dwilapis membran Gerakan – gerakan inilah yang menjadi dasar adanya transport materi melalui membran plasma. Molekul – molekul protein perifer ini dapat berikatan dengan molekul karbohidrat glikoprotein dan diantaranya berperan dalam reaksi imunologis serta dapat bertindak sebagai reseptor. Sedangkan molekul protein integral umumnya berkaitan dengan proses transport dan proses enzimatis. Molekul yang berkaitan dengan proses transfort dapat membentuk kanal, ada yang bertindak sebagai pembawa/ pengemban carrier yang memiliki tempat pengikat khusus binding site, dan lain sebagainya. Glikoporin, merupakan protein transmembran pada eritrosit manusia yang hanya sekali menembus dwilapis membran plasma, sedangkan bakteri orhodopsin merupakan protein transmembran yang menembus susunan dwilapis membran plasma hingga tujuh kali. Interaksi yang terjadi melalui gerakan tersebut saling berhubungan antara lipid dengan protein, dan interaksi antara lipid, protein dan karbohidrat yang membentuk suatu ikatan fosfolipid oxidatif dapat dilihat pada gambar 84 Gambar a. Interaksi antara lipid, protein, dan karbohidrat dalam membentuk fosfolipid oxidatif, b. Interaksi Lipid dengan Protein dalam membentuk Lipoprotein Proses yang dilakukan dalam interaksi tersebut terjadi pada sebagian protein yang tertanam dan melintasi kedua lapisan pada sistem membran dan terdedah terhadap lingkungan berair pada kedua sisi membran, yang disebut protein transmembran. Sedangkan protein lain yang terdedah pada lingkungan air hanya pada salah satu lapisan saja dimana sebagian dari lapisan tersebut menempel pada membran yang melalui ikatan kovalen. Protein yang dapat menempel secara kovalen dapat berikatan dengan rantai asam lemak yang menjulur pada salah satu lapisan membran. C. Karbohidrat Karbohidrat terdapat pada semua sel eukariotik yang berada pada permukaan selnya, dan sebagian lagi dalam bentuk rantai oligosakarida. Molekul karbohidrat selalu berada dibagian permuakaan luarnya membran plasma dan tidak pernah berada dalam permukaan sitosolik. Monosakarida yang terdapat pada glikoprotein dan glikolipid yaitu galaktosa, fruktosa, galaktosamin, glukosamin, glukosa, dan asam sialik. Fungsi rantai cabang oligosakarida pada glikolipid dan glikoprotein belum terlihat jelas. Kemungkinan peranannya tersebut membantu agar molekul protein dapat terpancang dengan kuat dalam membran plasma dan juga menstabilkan struktur protein tersebut. sedangkan fungsi lainnya ialah dapat memproses pengenalan dalam komunikasi antar sel. 85 Gambar Struktur Karbohidrat Bilayer Karbohidrat merupakan senyawa yang sangat penting dalam sistem membran plasma jika dilihat dari segi fungsi atau peranannya. Peranan karbohidrat ini juga dapat berguna dalam proses pengenalan sel dengan sel atau sel dengan substansi antar sel. karbohidrat hanya terdapat dibagian permukaan ekstrasitoplasmik pada membran sel. karbohidrat ini terdapat pada bagian nonsitoplasmik atau molekul yang tidak bersentuhan dengan sitoplasma sehingga kehadirannya pada salah satu permukaan membran akan membentuk sifat yang asimetri. Molekul karbohidrat ini dapat berinteraksi dengan lipida dalam membentuk glikolipida dan dengan molekul protein dapat membentuk glikoprotein membran dapat dilihat pada gambar Gambar Interaksi Karbohidrat dengan Lipid Glikolipid, dan Karbohidrat dengan Protein Glikoprotein Keberadaan karbohidrat dalam sistem membran berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan secara eksperimen, diketahui bahwa karbohidrat tersebut 86 dapat melakukan komunikasi antar sel cell – cell interaction yang satu dengan sel lainnya. Kegiatan ini dilakukannya di permukaan sel. Peranan komunikasi antar sel yang dilakukan oleh karbohidrat ini dimaksud untuk mengenal masing – masing fungsi dan keberadaan sel tersebut dalam suatu organel yang dibutuhkan dalam suatu makhluk hidup. Namun, kegiatan komunikasi ini masih banyak diperoleh informasinya hanya pada sel tumbuhan sedangkan pada sel hewan masih terbatas karena hanya beberapa sel hewan saja yang sudah ditemukan kegiatan komunikasi ini.
. 91 352 344 478 175 215 282 63
struktur membran plasma ada yang bersifat hidrofob dan hidrofil
