TUGAS MAKALAH INDIVIDU BIOLOGI SEL “SISTEM TRANSPOR SEL EUKARIOTIK DAN PROKARIOTIK”
Disusun Oleh Wahyu Laras Setyani 15040065 Program Studi S1 Farmasi
SEKOLAH TINGGI FARMASI (STF) MUHAMMADIYAH TANGERANG JALAN KH SYEKH NAWAWI KM 4 MATAGARA 2015
Kata Pengantar Puji syukur Alhamdulillah selalu terlimpahkan kepada Allah SWT yang telah mengkaruniakan segala nikmat-Nya kepada seluruh makhluk-Nya di alam semesta ini. Sehingga saya mampu menyelesaikan Makalah Biologi Sel ini sesuai dengan waktu yang saya rencanakan. Makalah ini dibuat dalam rangka memenuhi salah satu syarat penilaian mata kuliah Biologi Sel. Yang meliputi nilai tugas, nilai individu, dan nilai keaktifan. Penyusunan makalah ini tidak berniat untuk mengubah materi yang sudah tersusun. Namun, hanya lebih pendekatan pada study banding atau membandingkan beberapa materi yang sama dari berbagai referensi. Yang semoga bisa memberi tambahan pada hal yang terkait dengan Biologi Sel. Pembuatan makalah ini menggunakan metode study pustaka, yaitu mengumpulkan dan mengkaji materi Biologi Sel dari berbagai referensi. Saya menggunakan metode pengumpulan data ini, agar makalah yang saya susun dapat memberikan informasi yang akurat dan bisa dibuktikan. Penyampaian pembandingan materi dari referensi yang satu dengan yang lainnya akan menyatu dalam satu makalah ini. Sehingga tidak ada perombakan total dari buku aslinya. Saya sebagai penyusun pastinya tidak pernah lepas dari kesalahan. Begitu pula dalam penyusunan makalah ini, yang mempunyai banyak kekurangan. Oleh karena itu, mohon maaf atas segala kekurangannya. Saya mengucapkan terima kasih kepada Bapak Supristiyono, M.Pd. sebagai pengajar mata kuliah Biologi Sel yang telah membimbing saya dalam penyusunan makalah ini.tidak lupa pula kepada rekan-rekan yang telah ikut berpartisipasi. Sehingga makalah ini selesai tepat pada waktunya.
Tangerang, 17 Oktober 2015
Penyusun ii
Daftar Isi Kata Pengantar Daftar Isi BAB
I
...............................................................................................................
ii
........................................................................................................................
iii
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
.........................................................................................
1
............................................................................
2
...............................................................................................
2
1.2. Rumusan Masalah 1.3. Tujuan
BAB II
PEMBAHASAN 2.1.Membran Sel
....................................................................................
2.1.1. Permeabilitas selektif
.............................................................
2.1.2. Permeabilitas bilayer lipid 2.2.Protein Membran
3
..............................................................................
4
.................................................
4
.......................................................
7
...........................................................
8
..............................................................................................
10
....................................................................................................................
10
2.2.1.1. Protein Pembawa 2.2.1.2. Protein saluran
III
PENUTUP
Kesimpulan
3
.....................................................
2.2.1. Protein Integral dan Periferal
BAB
3
Daftar Pustaka
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Membran plasma merupakan batas kehidupan, batas yang memisahkan sel hidup dengan sekelilingnya yang mati. Lapisan tipis yang luar biasa ini tebalnya kira-kira 8 nm. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan lebih mudah daripada substansi lainnya.(Campbell,dkk.,2002). Membran plasma membatasi isi sel dengan lingkungan disekitarnya. Membran plasma tersusun atas dua lapisan lemak yang dibagian luarnya diselimuti lapisan protein. Membrane plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel) sehingga ada zat yang dapat melalui membran secara spontan dan ada pula yang tidak. Banyak penemuan di berbagai bidang yang berhubungan dengan struktur, komposisi, maupun sistem transpor. Olehkarena itu, dalam makalah ini akan dibahas tentang bagaimana membran seluler mengontrol perlintasan zat-zat pada membran. Pada makalah ini akan dijelaskan lebih lanjut mengenai beberapa prinsip umum bagaimana molekul kecil yang larut air melewati membran sel. Kemudian akan dibahas mengenai dua kelas utama dari protein membran yang menengahi lalulintas dari molekul yang keluar dan masuk melewati lipid bilayer yaitu transporter (protein pembawa) yang berperan dalam memindahkan bagian pada transport molekul spesifik yang melewati membran, dan channels (protein membran), bentuk pori hidrofobik yang sempit mengijinkan perpindahan trans membran pasif, utamanya pada ion anorganik yang kecil. Transporter bersama dengan sumber energi untuk mengkatalis transpor aktif dan mengkombinasi permeabilitas transpor pasif dan transpor aktif membuat perbedaan yang besar pada perbandingan komposisi sitosol dengan cairan ekstraseluler lainnya atau cairan pada membran penutup organel. Dengan perbedaan konsentrasi ion yang melewati lipid bilayer, membrane sel menyediakan energi potensial dalam bentuk gradian elektrokimia, dimana mengerakkan bermacam proses transpor, menyampaikan sinyal elektrik dalam sel, dan (pada mitokondria, kloroplas dan bakteri) membuat sebagian besar ATP sel. Berdasarkan
1
2
hal tersebut maka perlu dipelajari lebih lanjut mengani prisip transpor membran dan mekanisme pendukung lainnya.
1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah di atas, penyusun membuat rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana prinsip transpor membran plasma? 2. Bagaimana prinsip protein transport?
1.3. Tujuan Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk menyelesaikan tugas Biologi Sel. Selain itu sebagai bahan pembelajaran untuk saya dan pembacanya kelak dalam menambah informasi dan memperkaya wawasan mengenai system transport membrane sel.
BAB II PEMBAHASAN 2.1. MEMBRAN SEL
Glikolipid
Fosfat
Fosfolipid
Protein periferal
Glikoprotein Lipid
2.1.1. Permeabilitas Selektif
Suatu lalulintas yang tunak dari molekul dan ion kecil bergerak melintasi membran plasma dalam dua arah. Perhatikan pertukaran kimiawi antara sel otot dengan fluida ekstraseluler yang membasahinya. Gula, asam amino, dan nutrien lain memasuki sel, dan produk limbah metabolisme meninggalkan sel. Sel menyerap oksigen untuk respirasi seluler dan mengeluarkan karbondioksida. Sel itu juga mengatur konsentrasi ion anorganiknya, seperti Na+,K+,Ca2+,dan Cl-, dengan cara membolak-balik arahnya dari satu arah ke arah lainnya melintasi membran plasma. Walaupun lalu lintas melalui membran ini padat, membran sel itu permeabel secara selektif, dan substansi-substansi tidak dapat melintasi rintangan tersebut secara sembarangan. Sel tersebut dapat mengambil berbagai macam molekul dan ion kecil dan menolak yang lainnya. Di samping itu, substansi-substansi gerak melintasi membran pada laju yang berbeda-beda. 2.1.2. Permeabilitas Bilayer Lipid Inti hidrofobik membran menghalangi transport ion dan molekul polar,yang bersifat hidrofilik. Molekul hidrofobik, seperti hidrokarbon, karbondioksida, dan oksigen, dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat lewat melalui membran dengan cepat. Contoh-contohnya ialah air dan etanol, yang cukup kecil untuk dapat lewat di antara lipid-lipid membran. 3
4
Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar seperti glukosa dan gula lain. Bilayer ini juga relatif tidak permeabel terhadap semua ion, sekalipun ion kecil seperti H+ dan Na+. Atom atau molekul bermuatan dan lapisan airnya sulit menembus lapisan hidrofobik membran. Akan tetapi, bilayer lipid hanyalah salah satu bagian cerita tentang permeabilitas selektif membran. Protein yang ada di dalam membran memainkan peran penting dalam pengaturan transpor. Ada dua mekanisme transpor berdasarkan jumlah molekul yang melintasi membran yaitu uniport (transpor
satu
molekul)
dan co-transport (transpor
dua
molekul). Co-
transport berdasarkan kedua arah molekul yang ditranspor dibagi menjadi symport (dua molekul ditranspor dengan arah yang sama), misalnya glukosa dan Na+, dan antiport (kedua molekul ditranspor dengan arah berlawanan), misalnya pompa Na-K.
2.2. Protein Membran 2.2.1. Protein Integral dan Protein Periferal
Gambar diatas 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 penghubung antara cairan intraseluler dan ekstraseluler. Molekul air dan substansi-substansi yang larut dalam air
5
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 pori membran sel. Dalam Gambar diatas 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. Protein membran plasma memiliki fungsi yang sangat luas antara lain sebagai protein pembawa (carrier) senyawa melalui membran sel, penerima isyarat (signal) hormaonal dan meneruskan isyarat tersebut ke bagian sel sendiri atau sel lainnya. Protein selaput plasma juga berfungsi sebagai pengikat komponen sitoskeleton dengan senyawa-senyawa ekstraseluler. Protein- protein permukaan luar memberikan cirri individual sel dan macam protein dapat berubah sesuia dengan diferensiasi sel. Protein- protein pada membran sel banyak juga yang berfungsi sebagai enzim terutama yang terdapat pada selaput mitokondria, retikulum
6
endoplasma dan kloroplas. Sebagai contoh, senyawa-senyawa fosfolipid membran plasma disintesis oleh enzim-enzim yang terdapat pada membran retikulum endoplasma. Protein penyusun membran plasma dapat diekstrak dengan menggunakan SDA, TritonX100, urea, N-butanol atau EDTA sebagai pelarut. Setelah larut protein-protein membran plasma dapat dipisahkan satu sama lain dengan menggunakan teknik eletroforesis atau kromatografi. Protein membran sel memiliki kemampuan bergerak, sehingga dapat berpidah tempat. Perpindahan berlangsung ke arah lateral dengan jalan difusi. Namun tidak semu protein mampu berpindah tempat. Beberapa jenis protein integral tertahan dalam selaput oleh anyaman molekul-molekul protein yang berada tepat di bawah permukaan dalam selaput plasma. Anyaman ini berhubungan dengan sitoskelet atau rangka sel. Transpor protein berfungsi untuk memindahkan molekul melintasi membran plasma. Dua kelompok utama protein transpor dapat ditemukan dalam membran plasma dan masingmasing membantu molekul air-mencintai melintasi membran plasma. Sebuah saluran protein berfungsi sebagai terowongan untuk melintasi membran ke dalam sel. Lebih khusus, saluran protein membantu difusi difasilitasi, yang menggambarkan transpor pasif molekul melintasi membran dengan bantuan protein transpor. Dalam sel, protein saluran bertanggung jawab untuk membawa ion dan molekul kecil lainnya. Setiap protein saluran hanya dapat membawa molekul tertentu. Misalnya, saluran kalsium hanya dapat digunakan untuk mengangkut kalsium masuk dan keluar dari sel. Ada berbagai jenis protein channel termasuk untuk natrium, kalium, dan klorida. Bahkan, ada saluran yang khusus digunakan untuk mengangkut air melintasi membran juga. Jenis lain dari protein transpor disebut protein pembawa. Protein pembawa harus berubah bentuk untuk lulus molekul melintasi membran plasma. Anggap saja sebagai pintu putar ke kantor pos. Saat Anda memasuki pintu putar, pintu harus bergerak untuk mendapatkan Anda ke dalam kantor pos. Sebuah protein pembawa bertindak dengan cara yang sama.
7
Jenis-jenis Protein Transpor
2.2.1.1. Protein Pembawa (Carrier)
Protein pembawa memegang molekul yang dilewatkannya dan berubah bentuk sedemikian rupa sehinggamolekul tersebut terkirim melintasi membrane, bersifat spesifik bagizat yang ditranslokasikan hanya memungkinkan zat tertentumenyeberangi membrane, seperti pada glukosa yang diangkutdalam darah dan dibutuhkan RBC untuk aktivitas selular. Protein carrier (pembawa) adalah sepasang protein yang mengangkut ion dari suatu larutan di luar sel ke dalam sel melewati membran. 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. Transpor aktif dan pasif diperantarai oleh protein carrier yang berikatan dengan sumber energi. Protein ini akan mengikat senyawa yang akan ditranspor dengan adanya perubahan pada konformasi protein. Protein carrier membantu
8
molekul keluar masuk sel dengan mekanisme “ping-pong”. Transpor ini relatif lambat karena molekul yang masuk ditahan dulu dalam protein carrier yang memediasi difusi kemudian baru dikeluarkan ke dalam sel. Protein ini, dibagi menjadi dua jenis, yaitu symporter (coupled transport yang melewatkan ion pertama dan kedua pada arah yang sama) dan antiporters (coupled transport yang melewatkan ion kedua dari arah berlawanan). Protein carrier termasuk dalam transport aktif tidak langsung, pada transport ini menggunakan energy yang dihasilkan dari pompa sodium-potasium. Molekul-molekul yang masuk atau keluar sel dengan transport tidak langsung selalu bergerak melewati membran bersama-sama dengan gerakan ion, maka mekanisme transpot aktif ini juga disebut cotransport. Protein carriers terjadi dalam dua pola, symport dan antiport. Pada symport, substansi yang dicotransport bergerak searah gerakan ion. Diantara metabolit penting dan ion yang digerakkan secara aktif ke dalam sel dengan symport adalah gula dan Na++. Pada antiport, substansi yang di cotransport bergerak dalam arah berlawanan dengan gerakan ion. Pola ini umumnya terbatas untuk ion. Protein ini terlibat dalam transport aktif. Transport aktif sekunder juga terdiri atas co-transport dan counter transport (exchange). Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, misalnya pada Na-K pump dan Ca pump. Pada Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan dipompa kedalam sel. Pada Ca pump, ca akan dipompa keluar sel agar konsentrasi Ca dalam sel rendah. 2.2.1.2. Protein saluran (channel protein) Protein saluran berfungsi dengan cara memiliki saluran hidrofilik yang dapat digunakan oleh molekul atau ion atomic tertentu sebagai saluran menyeberangi membrane. Misalnya, lalu-lalang molekul air melalui membrane pada sel tertentu sangat terbantu dengan protein saluran akuaporin. Protein saluran yang baik terbuka setiap saat atau mereka “terjaga keamanannya,” yang mengontrol pembukaan saluran. Lampiran dari ion khusus pada protein channel dapat mengontrol pembukaan atau mekanisme lain atau zat yang mungkin terlibat. Dalam beberapa jaringan, natrium dan klorida ion lewat dengan bebas melalui saluran terbuka, sedangkan pada jaringan lain, gerbang harus dibuka untuk memungkinkan bagian. Contoh ini terjadi pada ginjal, di mana kedua bentuk saluran yang ditemukan di berbagai bagian tubulus ginjal.
9
Sel yang terlibat dalam transmisi impuls listrik, seperti saraf dan sel-sel otot, telah terjaga keamanannya saluran untuk natrium, kalium, dan kalsium dalam membran mereka. Pembukaan dan penutupan saluran ini mengubah konsentrasi relatif pada sisi yang berlawanan dari membran ion ini, sehingga fasilitasi transmisi listrik sepanjang membran (dalam kasus sel-sel saraf) atau kontraksi otot (dalam kasus sel-sel otot). Protein transpor dapat berfungsi sebagai : a.
Sistim uniport (pengangkutan tunggal), yaitu pengangkutan zat terlarut oleh protein transpor hanya dari satu sisi membran ke sisi membrane yang lain.
b.
Sistim simport, yaitu pengangkutan zat terlarut secara bersama-sama oleh protein transpor secara searah. Misalnya pada sel hewan, beberapa gula atau asam amino diangkut bersama ion-ion Na+ ke dalam sel
c.
Sistim antiport, yaitu pengangkutan zat terlarut oleh protein transpor dengan arah yang berlawanan. Misalnya pemom-paan Na+ ke luar dari sel dan K+ ke dalam sel. sistim simport dan antiport sering secara bersama disebut sebagai sistim kotranspor, yaitu angkutan suatu zat terlarut oleh protein transpor, tergantung pada pengangkutan suatu zat terlarut lain secara bersamaan. Banyak protein transpor membran melewatkan larutan-larutan spesifik untuk bergerak melintasi bilayer lipida melaluiproses transpor pasif. Beberapa dari protein transport membentuk saluran yang melewatkan larutanlarutan melintasi bilayer lipida melalui difusi sederhana. Protein ini disebut protein terusan. Protein transpor yang lain disebut proteinpembawa, karena mengikat molekulmolekul spesifik untukdiangkut dan ditranspor melalui membran. Proses ini disebut difusi dengan fasilitas atau difusi terbantu. Beberapa protein pembawa berfungsi sebagai pompa yang secara aktif menggerakkan larutan-larutan spesifik melawan gradien elektrokimia. Prosesnya disebut transpor aktif.
BAB III PENUTUP
1. KESIMPULAN Dari pembahasan diatas dapat ditarik kesimpulan yaitu : Lalulintas dari molekul dan ion kecil bergerak melintasi membran plasma dalam dua arah. Membran sel bersifat permeabel secara selektif, walaupun lalulintasnya padat dan substansi-substansi tidak dapat melintasi rintangan tersebut secara sembarangan. Molekul hidrofobik, seperti hidrokarbon, karbondioksida, dan oksigen, serta molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar. Bilayer lipid hanyalah salah satu bagian cerita tentang permeabilitas selektif membrane. Ada dua
mekanisme
transpor
berdasarkan
jumlah
molekul
yang melintasi
membran
yaitu uniport (transpor satu molekul) dan co-transport (transpor dua molekul). Intinya system transport terjadi di membrane sel. Protein membran dibagi menjadi dua yaitu protein integral dan protein peripheral. Salah satu fungsi protein integral yaitu untuk transport. Protein transport dibagi menjadi dua yaitu praotein pembawa (carrier protein) dan protein saluran (channel protein).
10
Daftar Pustaka
1. https://www.academia.edu/5158509/Membran_Sel-Biology_Campbell 2. http://sains-resources.blogspot.co.id/2013/06/protein-membran-sel.html 3. http://nuzula-setya.blogspot.co.id/p/protein-plasma.html 4. https://farmol.wordpress.com/2012/09/13/transport-by-carrier-protein/ 5. http://budikolonjono.blogspot.co.id/2011/12/protein-carrier-pembawa.html 6. http://www.sridianti.com/transportasi-difusi-difasilitasi.html 7. http://tatangsma.com/2015/03/fungsi-transpor-protein-dalam-sel.html 8. Campbell, Neil A.,dkk.Biologi.Penerbit Erlangga.Jakarta.2000
11
