Peranan Selaput (Membran) Plasma

Pada pembahasan terdahulu telah dikemukakan bahwa selaput (membran) plasma mempunyai beberapa peranan yang sangat penting pada kehidupan sel. Yang perlu mendapat perhatian yaitu peranannya sebagai penyekat, pemilih, pemilah, dan pengatur. Selain itu, sebagai plasma juga berperan sebagai tempat terjadinya reaksi kimia, sarana komunikasi, penerima dan penerus informasi, dan lain sebagainya.

1. Selaput plasma sebagi penyekat.

Berbeda dengan sel prokariota yang hanya memiliki satu kompartemen yang diselubungi oleh selaput plasma, sel-sel eukariota memilik sejumlah kompartemen berselaput yang disebut organela. Setiap kompartemen mempunyai peranan berbeda-beda mereka masing-masing memiliki seperangkat enzim, molekul-molekul khusus dan sistem distribusi yang rumit. Dalam bagian ini diuraikan sekilas tentang kompartemen dari suatu sel dan hubungan antar kompartemen-kompartemen dalam sel tersebut.

Semua sel eukariota memiliki organela selput perangkat dasar. Adanya selaput yang membatasi setiap organela ini sangat penting, karena kesgiatan di dalam setiap organela dapat berjalan lancar tanpa gangguan dari organela lain, namun tetap ada hubungan kerja yang serasi. Setiap organela berselaput memiliki sifat dan kemampuan yang serupa dengan semua jenis. Volume seluruh organela yang terdapat di dalam sel hampir setengah volume sel.

Beberapa organel memiliki selaput rangkap, yaitu mitokondria, plastid, dan nucleus, sedangkan organel-organel lain berselaput tunggal dan ada yang tidak berselaput (Ribosoma). Nukleus mengandung genom utama dan merupakan tempat terpenting untuk sintesis ADN dan ARN. Cairan yang mengelilingi nukleus disebut sitoplasma yang terdiri dari sitosol dan organel-organel lainnya. Sitosol merupakan tempat sintesis protein dan metabolisme intermedia. Metabolisme ini mencakup perombakan molekul-molekul mikro dan pembentukan molekul makro. Sebagian besar selaput plasma yang berada di dalam sel digunakan sebagai penyekat ruang labirintin retikulum endoplasma terhadap organel yang lainnya dan memisahkannya dari sitosol. Permukaan sitosolik selaput RE sebagian besar penuh ditempeli ribosom yang terlibat dalam sintesis protein integral maupun terlarut. Selain menyintesis protein RE juga menghasilkan lipid terutama fosfolipid selaput. Apparatus golgi berupa tumpukan kompartemen beselaput yang berbentuk pinggan yang disebut sisterna golgi. Kedalam sisterna ini tertuang lipid dan protein yang disintesis RE. Mekanisme masuknya hasil sintesis RE ke sisterna golgi dibicarakan kemudian. Kloropls dan mitokondria merupkana organella penghasil tenaga ATP yang digunakan untuk melangsungkan reaksi biosintetik. Organella yang berperan merombak dari luar sel disebut lisosoma. Organella ini mengandung enzim hidrolase yang bekerja pada lingkungan asam. Selain organel yang telah disebut di atas, terdapat kompartemen-kompartemen yang berbentuk vesikuli dan berisi enzim-enzim oksidatif. Selain itu terdapat pula vesikuli yang berperan sebagai pengangkut antar organella yang satu ke organel yang lain, demikian pula antara organella dan selaput (membran) sel.

Untuk mengetahui keterkaitan antar kompartemen ditinjau dari segi perkembangannya. Sel eukariotik pertama diduga mirip dengan bakteri yang hanya memiliki selaput sel tetapi tidak memiliki selaput sitoplasmik. Selaput plasma pada sel semacam itu melakukan semua tugas selaput plasma termasuk pemompaan ion, sintesis ATP, maupun sintesis lipid. Sel eukariotik masa kini luas permukaan selaput plasmanya mencapai 10-30 kali luas permukaan selaput plasma bakteri, misalnya E. Coli.

Evolusi selaput sitoplasmik berjalan seiring dengan pengkhususan fungsi selaput plasma. Pada beberapa bakteri masa kini di selaput plasmanya terdapat beberapa bercak khas, padanya dijumpai sekelompok protein selaput yang melaksanakan gabungan fungsi yang berkaitan. Bercak-bercak khas ini menggambarkan organel primitif. Pada bakteri fotosintetik tempat bercak tersebut berkembang membentuk lekukan (invaginasi). Lekukan ini dapat sedimikan dalamny sehingga akhirnya terlepas dari selaputt plasma asalnya dan terbentuklah vesikuli berselaput khusus untuk fotosintesis. Terbentuknya mitokondria dan kloroplas diduga karena terjadi penyelubungan bakteri oleh selain yang semula hidup secara simbiosis. Nukleus dan RE diduga berasal dari pelekukan selaput plasma yang mengandun DNA atau ribosom dari organisme eukariota awal.

Selaput plasma sebagai pengatur permeabilitas

Selaput plasma tidak hanya merupakan penyekat pasif tetapi juga merupakan saringan pemilah yang antara lain memelihara perbedaan kadar ion di sebelah menyebelahnya. Dwilapis lipida berperan sebagai penyekat intermeabel bagi molekul yang terlarut dalam air dan molekul yang bermuatan. Materi yang melewati selaput dikelompokkan menjadi dua kellompok yaitu mikro molekul dan makro molekul.

Pengangkutan mikromolekul lewat selaput plasma

Hasil penelitian tentang pengangkutan lewat selaput plasma membuktikan bahwa terdapat tiga mekanisme pengangkutan yaitu difusi sederhana, difusi dipermudah atau dipercepat dan pengangkutan aktif. Difusi sederhana dan difusi dipermudah keduanya merupakan transpor menurun yang berarti materi berasal dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke daerah berkonsentrasi rendah. tenaga yang digunakan untuk pengangkutan ini merupakan tenaga panas atau tenaga termal. Mengingat bahwa pada pengangkutan ini tidak menggunakan ATP maka transpor ini dinyatakan sebagai transpor pasif. Transpor mendaki yaitu bila pengangkutan melawan derajat elektrokimia atau konsentrasi selalu memerlukan ATP selular. Oleh karena itu disebut transpor aktif. Perlu diingat bahwa pada sel yang hidup kegiatan pengangkutan ini berlangsung secara terpadu dan bersamaan untuk memelihara homeostatis sel.

Difusi sederhana

Molekul-molekul yang dapat melewati selaput plasma dengan jalan difusi sederhana sangat terbatas jumlahnya dan untuk inipun selaput plasma masih memiliki penghalangnya. Mikromolekul terutama jenis hidrofobik dapat melewati selaput plasma dengan mudah sedangkan makromolekul atau jenis molekul yang dapat terionisasi sulit melewati selaput plasma. Perbedaan ini biasanya dihubungkan dengan besarnya daya larut substansi hidrofobik di dalam dwi lapis lipida selaput plasma.

Kemampuan sel untuk dapat memilah senyawa hidrofilik dengan BM (berat molekul) kecil dari senyawa yang BM-nya besar, seringkali akibat adanya saluran akuosa atau porus pada selaput plasma tersebut. Terdapat dua jenis porus jenis pertama merupakan saluran akuosa yang menembus molekul protein integral atau diantara kelompokan molekul protein transmembran. Porus jenis kedua disebut porus statistik yang terbentuk secara acak pada selaput plasma dan menembus dwilapis lipida.

Difusi dipermudah

Senyawa yang melewati selaput plasma dengan jalan melewati difusi dipermudah, juga dapat memerlukan keterlibatan ATP, seperti halnya difusi dipermudah. Namun gerakan senyawa dari luar ke dalam atau sebaliknya lebih cepat dari difusi sederhana. Hal ini disebabkan adanya protein pembawa yang mampu mempercepat pengangkutan. Berdasarkan pemikiran ini suatu selaput plasma pasti memiliki sejumlah protein pembawa yang masing-masing yang mempunyai tempat khusus untuk sesuatu molekul yang dapat diangkut. Molekul protein pembawa setelah mengikat senyawa yang akan dibawa segera memindahkan senyawa tersebut dari luar ke dalam atau sebaliknya dengan jalan berputar, berdifusi atau membentuk poros.

Gambar Difusi Melewati Membran

Ket.: (a) Difusi Sederhana, (b) Difusi yang dipermudah

Transpor aktif

Pengangkutan senyawa melewati selaput plasma dengan melawan gradien berlangsung dengan sangat rumit. Mekanisme yang paling sederhana mirip dengan difusi dipermudah namun memerlukan ATP. Terdapat dua kategori transpor aktif, transpor aktif primer yaitu transpor yang melibatkan ATP atau aliran elektron, transpor aktif sekunder yaitu transpor yang tergantung pada kekuatan selaput atau gradien ion atau tenaga kimiosmotik. Dua transpor ini saling berkaitan, dalam arti mekanisme transpor aktif primer menimbulkan suatu gradien yang memungkinkan terjadinya transpor aktif sekunder. Salah satu contoh transpor aktif adalah pemompaan ion Na dan Ka.

Konsentrasi ion Ka dipertahankan untuk selalu lebih tinggi daripada di luar sel, sebaliknya konsentrasi ion Na di dalam sel diusahakan selalu lebih rendah daripada di luar sel. Ion Ka dan ino Na dua-duanya dipompa melawan gradien konsentrasi dan pemompaan dapat nerlangsung akibat terjadinya hidrolisis ATP. Hidrolisis ATP terjadi karena adanya enzim ATPase yang terdapat pada selaput plasma. Pada selaput plasma utuh yang berada pada sel, natrium mengangtifkan pemompaan dan memacu kegiatan ATPase dari dalam sel saja, kalium bekerja dari lingkungan luar selaput plasma.

Gambar : Transpor Pasif dan Transpor Aktif

Transpor aktif pada bakteria

Telah diketahui bahwa transpor aktif dapat dikatakan dikemudikan oleh hidrolisis ATP gradien ion dan cahaya. Cara transpor keempat umumnya terjadi pada bakteria berlangsung sebagai berikut: molekul yang baru saja masuk dijerat sehingga tidak dapat keluar lagi lewat jalan yang sama. Sebagai contoh: pada beberapa bakteria gula yang baru saja melewati selaput segera difosforilasi menjadi gula fosfat. Mengingat bahwa mereka mengion dan tidak dapat keluar maka gula fosfat menimbun di dalam sel. Lagi pula gula yang masuk selalu difosforilasi akibatnya konsentrasi gula tanpa fosfat di dalam sel menjadi sangat rendah. Dengan demikian gula dapat terus-menerus masuk. Mekanisme fosforilasi pada transpor ini sangat rumit dan teratur, serta melibatkan empat jenis protein selaput dan fosfoenolpiruvat sebagai tenaga.

Pengangkutan makromolekul lewat sitoplasma

Makromolekul seperti protein, polinukleotida atau polisakarida tidak dapat lewat selaput plasma melalui protein transmembran yang berperan sebagai pembawa. Namun sel tetap dapat memasukkan dan mengeluarkan makromolekul-makromolekul tersebut. Pengangkutan makromolekul ini sangat berbeda dengan pengangkutan mikromolekul. Pada pengangkutan makromolekul terlihat pembentukan berurutan dan peleburan antara selaput-selaput vesikuli dengan selaput sel. Terdapat iga cara pengangkutan makromolekul endositosis yaitu pengangkutan makromolekul ke dalam sel., eksositosis yaitu pengeluaran makromolekul dari sel, yang ketiga dalah pertunasan. Hal ini patut diperhatikan dalam proses-proses ini yaitu bahwa makromolekul yang dimasukkan maupun dikeluarkan berada dalam vesikuli terpisah dari makromolekul lainnya yang terlarut di dalam sitosol.

Terdapat tiga jenis endositosis:

• Fagositosis

Pada fagositosis, sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut di sekeliling partikel tersebut dan membungkusnya didalam kantong berlapis membran yang cukup besar unuk bisa digolongkan sebagai vakuola.

• Pinositosis

Sel meneguk tetesan fluida eksraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinositisis tidak bersifat spesifik. Sebaliknya endositosis yang diperantarai reseptor sangat spesifik

• Endositosis yang diperantarai reseptor

Proses pemasukan ciaran fluida ekstraseluler ke dalam sel yang bersifat spesifik. Yang tertanam dalam membran adalah protein dengan tempat reseptor yang spesifik yang dipaparkan ke fluida ekstraseluler. Reseptor yang utama dari membran adalah karbohidrat berupa glikoprotein dan glikolipida