Pengantar
Setiap sel tubuh Anda terbungkus dalam gelembung kecil membran. Membran ini memiliki konsistensi seperti... minyak saladmulai superskrip, 1, akhiri superskripPertama kali saya membaca factoid itu, saya tidak merasa sangat meyakinkan! Minyak salad tampak seperti batas yang sangat rapuh untuk ditempatkan antara sel dan bagian dunia lainnya. Untungnya, membran plasma ternyata sangat cocok untuk pekerjaannya, tekstur minyak salad, dan semuanya.
Apa sebenarnya adalah tugasnya? Membran plasma tidak hanya mendefinisikan batas sel, tetapi juga memungkinkan sel untuk berinteraksi dengan lingkungannya secara terkendali. Sel harus mampu mengeluarkan, mengambil, dan mengeluarkan berbagai zat, semua dalam jumlah tertentu. Selain itu, mereka harus mampu berkomunikasi dengan sel lain, mengidentifikasi diri dan berbagi informasi.
Untuk melakukan peran ini, membran plasma membutuhkan lipid, yang membuat penghalang semi-permeabel antara sel dan lingkungannya. Ini juga membutuhkan protein, yang terlibat dalam transportasi lintas membran dan komunikasi sel, dan karbohidrat (gula dan rantai gula), yang menghiasi protein dan lipid dan membantu sel mengenali satu sama lain.
Di sini, kita akan melihat lebih dekat pada berbagai komponen membran plasma, memeriksa peran mereka, keragamannya, dan bagaimana mereka bekerja sama untuk membuat batas yang fleksibel, sensitif, dan aman di sekitar sel.
Model mosaik Fluida
Model yang diterima saat ini untuk struktur membran plasma, yang disebut model mosaik fluida , pertama kali diusulkan pada tahun 1972. Model ini telah berkembang dari waktu ke waktu, tetapi masih memberikan deskripsi dasar yang baik tentang struktur dan perilaku membran di banyak sel.
Menurut model mosaik fluida, membran plasma adalah mosaik komponen—terutama, fosfolipid, kolesterol, dan protein—yang bergerak bebas dan lancar dalam bidang membran. Dengan kata lain, diagram membran (seperti gambar di bawah) hanyalah gambaran dari proses dinamis di mana fosfolipid dan protein terus meluncur melewati satu sama lain.
Yang cukup menarik, fluiditas ini berarti bahwa jika Anda memasukkan jarum yang sangat halus ke dalam sel, membran hanya akan berpisah untuk mengalir di sekitar jarum; setelah jarum dilepas, membran akan mengalir kembali dengan mulus.
Gambar dimodifikasi dari OpenStax Biology.
Komponen utama membran plasma adalah lipid (fosfolipid dan kolesterol), protein, dan gugus karbohidrat yang melekat pada beberapa lipid dan protein.
- Sebuah fosfolipid adalah lipid yang terbuat dari gliserol, dua lemak ekor asam, dan kelompok kepala fosfat-linked. Membran biologis biasanya melibatkan dua lapisan fosfolipid dengan ekornya mengarah ke dalam, suatu susunan yang disebut bilayer fosfolipid .
- Kolesterol , lipid lain yang terdiri dari empat cincin karbon yang menyatu, ditemukan di samping fosfolipid di inti membran.
- Protein membran dapat meluas sebagian ke dalam membran plasma, melintasi membran seluruhnya, atau secara longgar melekat pada permukaan dalam atau luarnya.
- Gugus karbohidrat hanya terdapat pada permukaan luar membran plasma dan melekat pada protein, membentuk glikoprotein , atau lipid, membentuk glikolipid .
Proporsi protein, lipid, dan karbohidrat dalam membran plasma bervariasi antara berbagai jenis sel. Namun, untuk sel manusia biasa, protein menyumbang sekitar 50 persen dari komposisi massa, lipid (dari semua jenis) menyumbang sekitar 40 persen, dan 10 persen sisanya berasal dari karbohidrat.
Fosfolipid
Fosfolipid, tersusun dalam lapisan ganda, membentuk struktur dasar membran plasma. Mereka sangat cocok untuk peran ini karena mereka amfipatik , artinya mereka memiliki daerah hidrofilik dan hidrofobik.
Kredit gambar: OpenStax Biology.
Bagian hidrofilik , atau “suka air” dari fosfolipid adalah kepalanya, yang mengandung gugus fosfat bermuatan negatif serta gugus kecil tambahan (dengan identitas yang berbeda, “R” pada diagram di sebelah kiri), yang mungkin juga atau bermuatan atau polar. Kepala fosfolipid hidrofilik dalam membran bilayer menghadap ke luar, menghubungi cairan berair (berair) baik di dalam maupun di luar sel. Karena air adalah molekul polar, ia siap membentuk interaksi elektrostatik (berbasis muatan) dengan kepala fosfolipid.
Bagian hidrofobik , atau "takut air", dari fosfolipid terdiri dari ekor asam lemak nonpolar yang panjang. Ekor asam lemak dapat dengan mudah berinteraksi dengan molekul nonpolar lainnya, tetapi mereka berinteraksi buruk dengan air. Karena itu, lebih menguntungkan bagi fosfolipid untuk menyelipkan ekor asam lemaknya di bagian dalam membran, di mana mereka terlindung dari air di sekitarnya. Lapisan ganda fosfolipid yang dibentuk oleh interaksi ini membuat penghalang yang baik antara bagian dalam dan luar sel, karena air dan zat polar atau bermuatan lainnya tidak dapat dengan mudah melewati inti hidrofobik membran.
Kredit gambar: modifikasi karya OpenStax Biology, aslinya oleh Mariana Ruiz Villareal.
Berkat sifat amfipatiknya, fosfolipid tidak hanya cocok untuk membentuk lapisan ganda membran. Sebaliknya, ini adalah sesuatu yang akan mereka lakukan secara spontan dalam kondisi yang tepat! Dalam air atau larutan berair, fosfolipid cenderung mengatur diri mereka sendiri dengan ekor hidrofobiknya saling berhadapan dan kepala hidrofiliknya menghadap keluar. Jika fosfolipid memiliki ekor kecil, mereka dapat membentuk misel (bola kecil berlapis tunggal), sedangkan jika mereka memiliki ekor yang lebih besar, mereka dapat membentuk liposom (tetesan berongga dari membran bilayer)kuadrat.
Protein
Protein adalah komponen utama kedua dari membran plasma. Ada dua kategori utama protein membran: integral dan perifer.
Kredit gambar: gambar dimodifikasi dari OpenStax Biology, aslinya oleh Foobar/Wikimedia Commons.
Protein membran integral , seperti namanya, terintegrasi ke dalam membran: mereka memiliki setidaknya satu wilayah hidrofobik yang mengikatnya ke inti hidrofobik dari lapisan ganda fosfolipid. Beberapa hanya menempel sebagian ke dalam membran, sementara yang lain meregang dari satu sisi membran ke sisi lain dan terbuka di kedua sisimulai superskrip, 1, akhiri superskrip. Protein yang memanjang sepanjang membran disebut protein transmembran .
Bagian dari protein membran integral yang ditemukan di dalam membran bersifat hidrofobik, sedangkan bagian yang terpapar ke sitoplasma atau cairan ekstraseluler cenderung bersifat hidrofilik. Protein transmembran dapat melintasi membran hanya sekali, atau mungkin memiliki sebanyak dua belas bagian rentang membran yang berbeda. Segmen rentang membran yang khas terdiri dari 20-25 asam amino hidrofobik yang tersusun dalam heliks alfa, meskipun tidak semua protein transmembran cocok dengan model ini. Beberapa protein membran integral membentuk saluran yang memungkinkan ion atau molekul kecil lainnya lewat, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Protein membran perifer ditemukan di permukaan luar dan dalam membran, melekat baik pada protein integral atau fosfolipid. Tidak seperti protein membran integral, protein membran perifer tidak menempel pada inti hidrofobik membran, dan cenderung lebih longgar.
Karbohidrat
Karbohidrat adalah komponen utama ketiga dari membran plasma. Secara umum, mereka ditemukan di permukaan luar sel dan terikat baik pada protein (membentuk glikoprotein ) atau pada lipid (membentuk glikolipid ). Rantai karbohidrat ini dapat terdiri dari 2-60 unit monosakarida dan dapat lurus atau bercabang.
Bersama dengan protein membran, karbohidrat ini membentuk penanda seluler yang khas, seperti tanda pengenal molekuler, yang memungkinkan sel untuk saling mengenali. Penanda ini sangat penting dalam sistem kekebalan, memungkinkan sel-sel kekebalan untuk membedakan antara sel-sel tubuh, yang seharusnya tidak mereka serang, dan sel atau jaringan asing, yang seharusnya mereka serang.
Fluiditas membran
Struktur ekor asam lemak fosfolipid penting dalam menentukan sifat-sifat membran, dan khususnya, bagaimana cairan itu.
Asam lemak jenuh tidak memiliki ikatan rangkap (jenuh dengan hidrogen), sehingga relatif lurus. Asam lemak tak jenuh, di sisi lain, mengandung satu atau lebih ikatan rangkap, sering mengakibatkan tikungan atau ketegaran. (Anda dapat melihat contoh bengkok, ekor tak jenuh dalam diagram struktur fosfolipid yang muncul sebelumnya dalam artikel ini.) Ekor asam lemak jenuh dan tak jenuh dari fosfolipid berperilaku berbeda saat suhu turun:
- Pada suhu yang lebih dingin, ekor lurus asam lemak jenuh dapat berkemas rapat, membuat membran padat dan cukup kaku.
- Fosfolipid dengan ekor asam lemak tak jenuh tidak dapat berkemas rapat karena struktur ekor yang bengkok. Karena itu, membran yang mengandung fosfolipid tak jenuh akan tetap cair pada suhu yang lebih rendah daripada membran yang terbuat dari fosfolipid jenuh.
Sebagian besar membran sel mengandung campuran fosfolipid, beberapa dengan dua ekor jenuh (lurus) dan lainnya dengan satu ekor jenuh dan satu ekor tidak jenuh (membungkuk). Banyak organisme—ikan adalah salah satu contohnya—dapat menyesuaikan diri secara fisiologis dengan lingkungan dingin dengan mengubah proporsi asam lemak tak jenuh dalam membrannya. Untuk informasi lebih lanjut tentang asam lemak jenuh dan tak jenuh, lihat artikel tentang lipid .
Selain fosfolipid, hewan memiliki komponen membran tambahan yang membantu menjaga fluiditas. Kolesterol , jenis lipid lain yang tertanam di antara fosfolipid membran, membantu meminimalkan efek suhu pada fluiditas.
Pada suhu rendah, kolesterol meningkatkan fluiditas dengan menjaga fosfolipid agar tidak terbungkus rapat, sementara pada suhu tinggi, sebenarnya mengurangi fluiditasmulai superskrip, 3, koma, 4, akhiri superskrip. Dengan cara ini, kolesterol memperluas kisaran suhu di mana membran mempertahankan fluiditas yang fungsional dan sehat.
Komponen membran plasma
| Komponen | Lokasi |
|---|---|
| Fosfolipid | Kain utama membran |
| Kolesterol | Terselip di antara ekor hidrofobik membran fosfolipid |
| Protein integral | Tertanam dalam lapisan ganda fosfolipid; mungkin atau mungkin tidak meluas melalui kedua lapisan |
| Protein perifer | Pada permukaan dalam atau luar lapisan ganda fosfolipid, tetapi tidak tertanam di inti hidrofobiknya |
| Karbohidrat | Menempel pada protein atau lipid pada sisi ekstraseluler membran (membentuk glikoprotein dan glikolipid) |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar