Membran dan Organel Sel

GAMBAR 2.1. Struktur membran berdasarkan fluid mozaic model. Pada

Gambar terlihat 2 lapisan lipida dengan bagian kepala yang bersifat

hidrofilik berada pada permukaan dan bagian ekor yang bersifat hidrofobik

berada pada bagian internal. Bulatan besar yang tampak menempel atau

terbenam di beberapa posisi adalah molekul protein.

Struktur Dan Senyawa Penyusun Membran

Pengamatan dengan menggunakan mikroskop elektron menunjukkan bahwa kebanyakan membran biologis adalah sama, terlepas dari di mana membran itu ditemukan pada sel. Umumnya membran mempunyai ketebalan antara 7,5 nm sampai 10,0 nm. Senyawa utama penyusun membran adalah protein dan lipida. Protein mencapai setengah sampai 2/3 dari total berat kering membran. Dengan mikroskop elektron dapat terlihat benjolan-benjolan pada membran, di mana benjolan ini merupakan molekul protein penyusun membran tersebut.

Jenis dan proporsi molekul protein dan lipida yang terkandung pada membran akan beragam tergantung jenis membran dan kondisi fisiologis dari sel yang bersangkutan. Perbedaan ini dapat dilihat antara membran plasma, tonoplas, retikulum endoplasma, diktiosom, kloroplas, inti sel, mitokondria, peroksisom, dan glioksisom. Komposisi protein dan lipida pada membran juga berbeda antara species yang satu dengan species yang lain. Walaupun demikian jenis lipida yang umum dijumpai adalah fosfolipida, glikolipida, dan sterol.

Empat jenis fosfolipida Yang paling sering dijumpai adalah fosfatidil kholin, fosfatidil etanolamin, fosfatidil gliserol, dan fosfatidilinosito. Dua jenis glikolipida yang paling banyak dijumpai adalah monogalaktosildigliserida (yang mengandung 1molekul galaktosa) dan digalaktosildigliserida (mengandung 2 molekul galaktosa). Glikolipida terutama ditemukan pada membran kloroplas, di mana fosfolipida jarang dijumpai.

Struktur dan lipida-lipida tersebut memiliki karakteristik yang khas, yakni lipida tersebut memiliki gliserol dengan 3 atom karbon sebagai tulang punggung. Pada 2 dari 3 atom karbon tersebut akan teresterifikasi asam-asam lemak dengan 16 atau 18 atom karbon. Asam-asam lemak ini bersifat hidrofobik (menjauhi air, sedangkan gliserol dengan atom-atom oksigennya lebih bersifat hidrofilik (menarik air), karena oksigen dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Pada atom karbon gliserol yang tidak rnengikat asam lemak akan berasosiasi dengan molekul lain yang bersifat hidrofilik, karena molekul yang terikat tersebut bermuatan listrik atau mengandung banyak atom oksigen. Suatu molekul yang memiliki bagian hidrofilik dan hidrofobik yang tegas seperti ini disebut sebagai molekul amfipailk (aniphipalhic molecule).

Pada semua membran, bagian lipida yang bersifat hidrofilik akan terikat pada molekul-molekul air dan berada pada permukaan kedua sisi membran, sedangkan bagian asam lemak akan terdorong ke bagian internal dari membran. Asam-asam lemak pada bagian internal membran akan saling tarik-menarik oleh tenaga penarik Waals (Waals attractive force). Hal ini yang menyebabkan membran tersusun dari 2 lapisan lipida.

Sterol terdiri dari rantai panjang yang kaya akan karbon dan hidrogen, sehingga bersifat hidrofobik dan bagian kecil yang bersifat hidrofilik berupa gugus hidroksil. Seperfirna dari lipida pada membran plasma dan tonoplas adalah sterol. Fungsi utama sterol adalah untuk menjaga stabilitas bagian internal membran.

Protein pada membran dapat dibedakan menjadi 3 tipe, yakni: (1) protein katalitik (enzim), (2) protein pembawa atau pengangkut (carrier), dan (3) protein strukturan. Protein kataliik pada membran kebanyakan adalah enzim yang memacu hidrolisis ATP menjadi ADP dan H₂ PO₃,  Enzim ini disebut ATPase. Semua membran biologis akan mengandung paling tidak satu jenis ATPase. Selain ATPase pada membran dapat pula ditemukan berbagai jenis protein lainnya. Protein pembawa pada membran bergabung (atau dengan suatu cara lain) untuk mengangkut berbagai ion atau molekul menembus membran. Beberapa jenis protein pada membran tidak mempunyai aktivitas enzimatik dan tidak berfungsi sebagai pengangkut ion atau molekul. Jenis protein yang demkian disebut sebagai protein struktural.

Komponen membran esensial lainnya adalah Ca²⁺, di mana tanpa ion ini membran akan kehilangan kemampuannya untuk mengangkut bahan-bahan terlarut ke dalain sitoplasma atau organel-organel sel. Tanpa kehadiran ion kalsium ini membran akan menjadi "bocor", di mana bahan-bahan yang sudah diangkut ke dalam sitoplasma atau organel akan dapat merembes keluar. Fungsi kalsium pada membran belum dipahami sepenuhnya, tetapi diperkirakan berperan mengikat bagian hidrofilik fosfolipida satu sama lain dengan gugusan dari molekul protein yang bermuatan negatif pada permukaan membran. Salah satu model struktur membran diusulkan oleh S.J. Singer dan G.N. Nicholson tahun 1972, yang kemudian dikenal dengan fluid mozaic model (Lihat Gambar 2.1). Model ini banyak mendapat dukungan dari ahli-ahli fisiologi tumbuhan lainnya.

Pada Model Singer dan Nicholson tersebut terlihat bahwa molekul-molekul protein seolah menempel atau menyisip pada. 2 lapisan lipida penyusun utama membran. Beberapa protein atau bagian melekul protein yang bersifat hidrofobik (yakni bagian yang mengandung asam amino hidrofobik) akan menyusup ke bagian internal membran. Selain itu ada pula molekul protein yang menembus kedua lapisan lipida tersebut.

Berdasarkan kekuatan ikatannya, maka protein pada membran dibedakan atas 2 tipe, yakni protein integral dan protein periferal. Protein integral merupakan protein yang terikat kuat pada membran, hanya dapat dipisahkan jika ikatan-ikatan hidrogen antara masing-masing komponen membran telah terputus. Protein periferal tidak terikat kuat pada membran dan berada pada permukaan membran. Perbedaan tipe dan posisi dari protein yang terikat pada membran merupakan faktor yang menyebabkan perbedaan sifat permukaan membran yang bersangkutan.

Selanjutnya : Fungsi Membran

Pustaka : Lakitan, Benyamin. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan/Benyamin Lakitan - Ed. 1-12 - Jakarta : Rajawali Pers, 2013