Struktur membran
Membran plasma sering disebut sebagai batas kehidupan karena membatasi sel. Bahan penyusun utama membran adalah lipid dan protein. Membran sel merupakan lapisan ganda (bilayer) yang terdiri dari lipid dan protein. Model yang digunakan untuk penyusunan molekul-molekul membran sel adalah model mosaik fluida. Pada model ini protein membran terdispersi dan secara individual disisipkan ke dalam bilayer fosfolipid dan hanya daerah-daerah hidrofiliknya yang menonjol cukup jauh dari bilayernya yang dipaparkan ke air. Membran merupakan mosaik molekul protein yang terapung pada bilayer fluida yang terdiri dari fosfolipid-fosfolipid sehingga diistilahkan dengan model mosaik fluida.
Terdapat dua populasi utama protein membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar yang biasanya bergulung menjadi heliks-α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membrane. Protein peripheral tidak tertanam dalam lipid bilayer. Protein ini terikat secara longgar pada permukaan membrane atau pada bagian protein integral yang terpapar.
Karbohidrat pada membran
Pengenalan sel dilakukan dengan cara memberi kunci pada molekul permukaan. Molekul tersebut seringkali berupa karbohidrat pada membrane plasma. Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida secara kovalen terikat dengan lipid dan membentuk glikolipid. Sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein dan disebut glikoprotein.
Membran sel menjaga komponen-komponen sel tetap terisolasi dari lingkungan luar. Membran sel juga berfungsi sebagai media komunikasi antara sel dengan lingkungan. Membran biologi membatasi organel-organel. Di dalam sel, endoplasmic reticulum, golgi, lysosomes, vesicles dan vakuola dikelilingi oleh membrane biologi tunggal. Mitokondria dan nukleus dikelilingi oleh dua lapis membrane. Membrane sel terlibat dalam pengaturan aliran material ke dalam dan keluar sel dan memediasi komunikasi interselular, adhesi dan fungsi-fungsi lain.
Membran sel bersifat permeable terhadap ion dan molekul polar spesifik. Substansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan cara melewati protein transport yang melintangi membrane. Beberapa fungsi protein membrane adalah (Campbell et al., 2000):
- Protein yang membentang membrane memberikan suatu saluran hidofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentu. Hidrolisis ATP dilakukan oleh beberapa protein transport untuk memompa bahan melintasi membrane secara aktif.
- Protein yang berada di dalam membrane mungkin berupa enzim dengan sisi aktifnya yang dipaparkan ke zat-zat pada larutan sebelahnya.
- Protein membran mungkin memiliki tempat pengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk-bentuk mesenjer kimiawi, seperti hormone. Sinyal dapat menyebabkan perubahan konformasi protein yang menyalurkan pesan ke bagian dalam sel.
- Protein membran dari sel-sel bersebelahan mungkin dikaitkan bersama-sama dalam berbagai bentuk junction.
- Beberapa glikoprotein berfungsi sebagai label identifikasi yang secara khusus dikenali oleh sel lain.
- Mikrofilamen atau elemen lain sitoskeleton mungkin terikat ke protein membran. Hal ini merupakan suatu fungsi yang membantu memperahankan bentuk sel dan menetapkan lokasi protein membrane tertentu. Protein yang mendekat ke matriks ekstraseluler dapat mengkoordinasikan perubahan ekstraseluler dan intraseluler.
Difusi merupakan suatu peristiwa akibat gerak termal. Gerak termal adalah energi kinetic intrinsic yang dimiliki molekul. Pada difusi dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Setiap substansi akan berdifusi menuruni gradient konsentrasinya. Peristiwa difusi desebut transport pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mengarahkan difusi.
Larutan hipertonik adalah larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi. Sedangkan larutan dengan zat terlarut lebih rendah disebut hipotonik. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut isotonik. Difusi air melintasi membran permeable selektif merupakan suatu peristiwa osmosis. Air berdifusi melewati membran dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik.
Sebagian protein transport dapat memindahkan zat terlarut melawan gradient konsentrasinya melintasi membrane plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Proses ini memerlukan energy dan disebut transport aktif.
Kerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energy untuk sebagian besar transport aktif. ATP mentransfer gugus fosfat terminalnya langsung ke protein transport. Hal ini menyebabkan protein mengubah konformasinya agar bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membran.
