B I O M E M B R A N
H A R Y A T I
Pr ogr a m St u di H a sil Pe r t a n ia n Fa k u lt a s Pe r t a n ia n Un ive r sit a s Su m a t e r a Ut a r a
PEN D AH ULUAN
Sel adalah unit t erkecil dalam organism e hidup, baik dalam dunia t um buh-t um buhan m aupun hew an. Sel buh-t erdiri abuh-t as probuh-t oplasm a, yaibuh-t u, isi sel yang t erbungkus oleh suat u m em bran at au selaput sel.
Biom em bran adalah suat u st ruk t ur y ang sangat t ipis y ang biasany a dapat difisualisasikan hany a dengan m ik rosk op elekt ron ( Beck er, 1986) .
Konsep dari m em bran biologis t elah berkem bang dengan berkem bangny a dan digunak anny a m et oda k im ia dan m orfologi. Sek arang disepak at i bahw a biom em bran adalah suat u susunan yang t erat ur dari m olekul- m olekul prot ein, posfolipid dan k adang- k adang k holest erol, y ang t ebalny a k ira- k ira 10 nm .
Biom em bran t erbagi dengan t epat k edalam 3 k at egori : - Mem bran plasm a
- Mem bran sit oplasm a - Mem bran nukleus
Kat egori ini dapat dibedak an oleh hubungan geom et ri dari sel, k om posisi k im ia, ult rast ruk t ur dan t ingk ah lak u fisiologi ( Beck , 1990) .
STRUKTUR D AN SEN YAW A PEN YUSUN BI OM EM BRAN
Pada t ahun 1890 Charles E.Overt on m em pelopori sej arah penem uan biom em bran. Dia m eny at ak an bahw a sel t erbungk us oleh beberapa lapisan perm eabel y ang selekt if, kem ungkinan t ersusun dari kholest erol dan lechit in. Kem udian I rving Langm uir pada t ahun 1900 m engem ukakan hasil penelit iannya t ent ang st rukt ur m em bran lipid m onolayer. St rukt ur inilah yang m enj adi dasar st rukt ur m em bran pada abad ke- 20. Pada t ahun 1925 E. Gort er dan F. Grendel m enem ukan bahw a rat a- rat a j um lah lapisan t unggal ( m onolay er) pada m asing- m asing m em bran ada dua, sehingga t im bul k onsep lipid bilay er ( Beck er, 1986) . I lust rasi k ronologis dari penget ahuan t ent ang biom em ran dapat dilihat pada Gam bar 1.
Gam bar 1. I lust rasi Kronologis Tent ang Biom em bran ( Beck er, 1986) .
[image:2.612.169.407.71.530.2]
Gam bar 2. Fluid Mozaik Model ( Salisbury dan Ross, 1995)
Model t ersebut m enunj ukkan bahw a beberapa m olekul prot ein seolah m enem pel at au m enyisip pada 2 lapisan lipid penyusun ut am a m em bran. Bebarapa prot ein at au bagian m olekul prot ein yang bersifat hidrofobik akan m enyusup kebagian dalam m em bran. Selain it u ada pula m olekul prot ein yang m enem bus k edua lapisan lipid t ersebut ( Lak it an, 1993) .
Dengan m enggunakan m ikroskop elekt ron dapat dilihat bahw a kebanyakan m em bran biologis it u sam a, apapun j enis sel at au organel yang diselim ut inya. Um um nya m em bran m em punyai ket ebalan 7,5 nm – 10,0 nm . Senyaw a ut am a penyusun m em bran adalah prot ein dan lipid. Prot ein biasanya m encakup set engah sam pai dua pert iga dari t ot al berat k ering m em bran ( Salisbury dan Ross, 1995) .
Jenis dan proporsi m olek ul prot ein dan lipid y ang t erkandung pada m em bran beragam , t ergant ung pada j enis m em bran dan k ondisi fisiologis dari sel y ang bersangkut an. Perbedaan ini dapat dilihat diant ara m em bran plasm a, t onoplast , ret ik ulum endoplasm a, dik t iosom , k loroplast , nuk leus, m it ok ondria dan benda m ik ro ( peroksisom dan gliok sisom ) . Kom posisi m em bran berbeda- beda t ergant ung pada spesies dan lingkungan t em pat t um buhnya ( Lakit an, 1993) .
Jenis lipid yang um um dij um pai adalah posfolipid, glikolipid dan st erol. Em pat j enis posfolipid yang paling banyak dij um pai adalah : posfat idil kholin, posfat idil et anolam in, posfat idil gliserol dan posfat idil inosit ol. Dua j enis glikolipid yang banyak didapat i adalah: m onogalakt osidil gliserida ( m angandung sat u m olekul galakt osa ) dan digalakt osidil gliserida ( m engandung dua m olekul galakt osa) . Glikolipid t erut am a t erdapat pada k loroplast , dim ana posfolipid j arang dij um pai ( Beck , 1990) .
Jum lah st erol dalam m em bran sangat beragam sesuai dengan spesiesny a, m isalny a pada m em bran plasm a, nisbah st erol t erhadap posfolipid pada ak ar j elai sebesar 2,2 t et api pada daun bay am sebesar 0,1 ( Salisbury dan Ross, 1995) . St erol j uga bersifat am fipat ik sebab m em puny ai bagian hidrofobik panj ang y ang k ay a ak an karbon dan hidrogen, sedangkan bagian hirofilik yang pendek berupa gugus hidroksil ( Lak it al, 1993) .
[image:3.612.119.486.73.259.2]m em iliki gliserol dengan 3 at om karbon sebagai t ulang punggung. Pada 2 dari 3 at om t ersebut ak an t erest erifikasi asam - asam lem ak dengan 16 at au 18 at om k arbon ( Lak it an, 1993) .
Sem ua asam lem ak bersifat hidrofobik ( t ak ut air) , sedangk an gliserol dengan at om oksigennya lebih bersifat hidrofilik ( suka air) , karena oksigen dapat m em bent uk ikat an hidrogen dengan m olek ul air. Pada at om k arbon gliserol y ang t idak m engikat asam lem ak akan berasosiasi dengan m olekul lain yang bersifat hidrofilik karena m olekul t ersebut berm uat an list rik at au m engandung banyak at om oksigen. Molekul yang m engandung bagian hidrofilik dan hidrofobik yang j elas ini disebut m olek ul- m olek ul am fipat ik ( Salisbury dan Ross, 1995) .
Pada sem ua m em bran bagian lipid yang bersifat hidrofilik akan t erikat pada m olek ul- m olek ul air dan berada pada perm uk aan k edua sisi m em bran, sedangk an bagian asam lem ak ak an t erdorong k e bagian int ernal dari m em bran. Asam - asam lem ak pada bagian int ernal m em bran ak an saling t arik m enarik oleh t enaga penarik Waals. Hal it ulah yang m enyebabkan m em bran m em bran t ersusun dari dua lapisan lipid ( Lak it an, 1993) .
Prot ein m em bran m em punyai peran biologis yang pent ing, m isalnya sebagai resept or, k arier, t ranspor, enzim dan lain- lain ( Manit t o, 1981) . Jadi prot ein pada m em bran dikenal ada 3 j enis : prot ein kat alis ( enzim ) , prot ein pem baw aat au pengangkut ( carrier) dan prot ein st rukt ural.
Prot ein k at alis ( enzim ) pada m em bran k ebany ak an adalah enzim y ang m em acu hidrolisis ATP m enj adi ADP dan H2PO3. Enzim ini disebut ATP- ase. Selain ATP- ase pada m em bran dapat pula dit em uk an berbagai j enis prot ein lainny a, Prot ein pem baw a pada m em bran bergabung unt uk m engangkut berbagai ion at au m olekul m elint asi m em bran. Bebarapa j enis prot ein pada m em bran y ang t idak m em puny ai ak t ifit as enzim at ik dan t idak berfungsi sebagai pengangk ut ion at au m olek ul disebut sebagai prot ein st ruk t ural ( Lak it an, 1993) .
Kom ponen m em bran pent ing lainnya adalah Ca2+ , dim ana t anpa ion ini m em bran akan kehilangan kem am puannya unt uk m engangkut bahan- bahan t erlarut k edalam sit oplasm a at au organel- organel sel. Tanpa ion Ca2+ m em bran ak an m enj adi bocor, dim ana bahan- bahan y ang sudah dibaw a k edalam sit oplasm a at au organel ak an dapat m erem bes k eluar. Fungsi Ca2+ belum dik et ahui dengan baik, t api diperkirakan berperan m engikat bagian hidrofilik sat u sam a lain dan dengan bagian prot ein y ang berm uat an negat if di dalam m em bran ( Salisbury dan Ross, 1995) .
Prot ein- prot ein yang bergabung dengan 2 lapisan lipid ada 2 t ipe, yakni prot ein int egral ( int rinsik) dan prot ein periferal ( prot ein ekst rinsik) ( Taiz dan Zeiger, 1991) .
Prot ein int egral m erupak an prot ein y ang t erik at k uat pada m em bran, dan hany a dapat dipisahk an j ik a ikat an hidrogen diant ara m asing- m asing k om ponen m em bran t elah t erput us. Prot ein periferal t erik at lebih lem ah pada salah sat u sisi perm uk aan m em bran dan dapat dilepaskan dengan larut an garam encer at au dengan det erj en. Tidak ada prot ein y ang hany a sebagian t erik at pada lapisan rangk ap lipid, art iny a sem ua t ersebar at au sem ua hany a m enem pel di perm uk aan ( Beck er, 1986) .
FUN GSI BI OM EM BRAN
Biom em bran bukan hanya sekedar kulit inert yang m em bungkus sel dan bukan pula sekedar st rukt ur yang t et ap, karena m em bran m enj alankan fungsi dinam is yang kom plek dan m em iliki sifat - sifat biologi yang agak m enonj ol ( Lehninger, 1993) .
Biom em bran sering dik at ak an bersifat sem iperm iabel, berart i m olek ul air dapat m enem bus biom em bran t ersebut , sedangkan bahan- bahan yang t erlarut dalam air t ersebut t idak dapat m enem bus m em bran t ersebut . Biasany a bersam a-sam a m olek ul air ak an pula ikut ion- ion at au seny aw a t ert ent u y ang t erlarut didalam ny a j uga bergerak m enem bus m em bran. Berdasark an k eny at aan ini dikat akan bahw a sesungguhnya biom em bran it u bersifat perm eabel diferensial ( t em bus t erkendali) ( Lak it an, 1993) .
Ham pir sem ua biom em bran m engandung sist em k om plek s y ang m em indahkan m oleku- m olekul organik t ert ent u at au m em biarkan ion anorganik spesifik unt uk m asuk k edalam dan produk - produk t ert ent u k eluar sel. Sist em t ranspor m em bant u m em pert ahank an k eadaan seim bang y ang t erus m enerus pada m edium int ernal sel ( Lehninger, 1993) .
Molekul- m olekul air akan lebih leluasa unt uk m elew at i biom em bran dibandingk an dengan ion- ion at au seny aw a- seny aw a lainny a. Ada 4 t eori unt uk m enj elask an m engapa air lebih m udah m elew at i biom em bran dibandingk an dengan ion at au seny aw a lainny a, y ak ni :
1. Mem bran t ersusun dari bahan yang lebih m udah berasosiasi dengan m olekul air dibanding dengan seny aw a lain y ang t erlarut didalam air, sehingga dengan dem ik ian air ak an lebih m udah m elew at i m em bran.
2. Adanya gelem bung udara yang m engisi celah- celah m em bran, sehingga hanya m olekul at au unsur yang m udah m enguap yang dapat m elew at i m em bran. Molekul air m erupakan senyaw a yang m udah m enguap.
3. Pada m em bran t erdapat pori- pori y ang sangat k ecil, sehingga hany a dapat dilalui oleh m m olekul air dan t idak cukup besar unt uk dapat dilalui oleh m olekul-m olekul lain. Disini olekul-m eolekul-m bran berfungsi sebagai saringan at au t apis.
4. Air bergerak lebih cepat k arena pergerak anny a m elew at i m em bran disebabk an oleh difusi y ang cepat pada bidang t em u ( int erface) ant ara air dalam pori m em bran dengan cairan sit oplasm a, k arena adany a perbedaan pot ensial air y ang sangat besar ant ara cairan sit oplasm a dengan air dalam pori m em bran. Difusi y ang sangat cepat pada bidang t em u ini m eny ebabk an t arik an ( t ension) bagi m olekul- m olekul air yang berada dalam pori m em bran, sehingga m enim bulkan aliran m assa m olekul- m olekul air di dalam pori m em bran m enuj u sit oplasm a ( Lak it an, 1993) .
Unt uk lebih j elasnya beberapa m odel pergerakan air m elew at i m em bran dapat dilihat pada Gam bar 3.
Fungsi lain dari m em bran sel adalah dapat sebagai t em pat berlangsungny a reak si m et abolism e, k arena pada m em bran t erdapat sej um lah enzim dan berfungsi sebagaialis dalam beberapa m et abolism e ( Pudj iadi, 1994) .
Gam bar 3. Beberapa Model Pergerak an Air Melew at i Mem bran ( Lak it an, 1993)
BI OM EM BRAN ORGAN EL SEL
Re t ik u lu m En dopla sm a
Pada bany ak sel, ret ik ulm endoplasm a m eny erupai k ant ong k em pis y ang berlapis- lapis. Ret ik ulum endoplasm a y ang dit em peli bany ak ribosom disebut ret ik ulum endoplasm a k asar, sedangk an y ang t idak ber- ribosom dan sering berbent uk pipia disebut ret ik ulum endoplsm a halus ( Lehninger, 1993) .
Ret ik ulum endoplasm a bany ak m ensint esis diriny a sendiri, t erm asuk st erol dan posfolipid y ang m enj adi bagian pent ing dari sem ua m em bran. Dengan k at a lain ret ik ulum endoplasm a m erupak an sum ber dari sebagian besar m em bran y ang dibuat di sel.
Fungsi lainnya adalah m engangkut enzim t ert ent u dan prot ein lain m enem bus m em bran plasm a dan k eluar dari sit oplasm a dalam proses sek resi ( Salisbury dan Ross, 1995) .
N u k le u s
Nukleus dikelilingi oleh dua m em bran, dim ana ket ebalan m em bran luar adalah 7,5- 10 nm , sedik it lebih t ebal dari m em bran dalam y ang t ebalny a 7,5 nm . Kedua lapis m em bran ini dipisahk an oleh ruang perinuk leus y ang lebarny a 10- 40 nm , sehingga t ebal seluruh m em bran nukleus ialah 25- 57 nm ( Salisbury dan Ross, 1995) .
Ret ikulum endoplasm a sering t erlihat berhubungan dengan m em bran nukleus dan ruang perinuk leus bersam bungan dengan ruang diant ara m em bran ret ik ulum endoplasm a dan dengan m elalui plasm odesm at a y ang bersam bungan dari sel k e sel. Ket ika int i m em belah m em bran nukleus rusak dan m enghilang. Mem bran nukleus ( paling t idak m em bran sebelah dalam nya) m engandung banyak sekali asam nukleat dengan ikat an m olek ul y ang k uat ( Beck er, 1986) .
[image:6.612.115.365.68.339.2]pinggiran pori , yang dipert ahankan bent uknya oleh suat u bahan sehingga t erj adi st rukt ur yang disebut anulus. Bahan it ulah yang m engisi pori dan ada t erow ongan sem pit di t engah- t engahny a. Terow ongan ini nam pak sepert i t erisi oleh sej um lah part ikel yang seukuran dengan subunit ribosom , yang t ersangkut dalam perj alananny a dari nuk leus k e sit oplasm a. Part ikel y ang lebih besar dari 10 nm t idak dapat m elew at i pori t ersebut ( Salisbury dan Ross, 1995) .
V a k u ola a t a u Ton opla s
Mem bran t unggal yang sangat pent ing pada sel t um buhan dan sel cendaw an adalah m em bran y ang m eny elim ut i v ak uola at au t onoplas. Tonoplas berfungsi m engangk ut zat t erlarut k eluar- m asuk v ak uola, j adi m engendalikan pot ensial air. Pot ensial air pada sel penj aga dari perangk at st om at a. Kalium dan ion lain dipom pa kedalam dan keluar vakuola sel penj aga; air m engikut inya secar a osm ot ik, sehingga sel it u m enggem bung at au m engem pis. Hasilnya st om at a m em buka at au m enut up. Pada dasarny a t onoplas berasal dari ret ik ulum endoplasm a, t api diduga m elalui perangk at Golgi. Kadang ret ik ulum endoplasm a m enggem bung, langsung m em bent uk v ak uola ( Salisbury dan Ross, 1995) .
Be n da M ik r o
Benda m ikro adalah organel bulat yang t erbungkus oleh hanya sat u m em bran. Diam et ernya kira- kira 0,5- 1,5 nm dan berbut ir- but ir disebelah dalam nya, k adang disert ai k rist al prot ein. Dua j enis benda m ik ro y ang pent ing adalah perok siso dan glioksisom . Peroksisom m enguraikan asam glikolat yang dihasilkan dari fot osint esis, m endaur ulang m olekul kem bali ke kloroplas. Glioksisom m enguraikan lem ak m enj adi k arbohidrat selam a dan sesudah perkecam bahan ( Beck er, 1986) .
Ole osom
Oleosom berbent uk bulat dan diselim ut i oleh set engah m em bran y ang m ungk in berasal dari ret ik ulum endoplasm a. Kisaran diam et erny a ant ara 0,5- 2,0 nm . Oleosom sebagian besar berisi bahan berlem ak dan m enj adi pusat sint esis dan peny im panan lem ak ( Salisbury dan Ross, 1995) .
M it ok on dr ia
Mit okondria m em iliki sist em m em bran dalam yang berlipat - lipat , diselim ut i oleh m em bran luar yang halus. Mem bran luar dan m em bran dalam sangat berbeda. Mem bran luar yang halus m em iliki bagian lipid yang besar dan sangat perm eabel t erhadap bany ak seny aw a y ang m asuk - k eluar m it ok ondria. Mem bran dalam y ang berlipat - lipat sangat rum it m em puny ai beberapa bent uk , diant arany a t onj olan pipih at au m em bulat panj ang y ang disebut k rist a. Krist a m engandung ham pir sem ua enzim yang berperanan dalam m em acu sist em pengangkut an elekt ron yang dihasilkan dari reak si- reak si pada sik lus Krebs ( Lak it an, 1993 dan Lehninger, 1993) .
Pla st id
Plast id m erupakan st rukt ur khusus, diselim ut i oleh sist em m em bran rangkap. Mem bran dalam ny a t idak berlipat - lipat . Plast id ada y ang berw arna dan ada y ang t idak berw arna. Plast id y ang berw arna adalah k loroplas ( m engandung pigm en hij au) dan k rom oplas ( m engandung pigm en lain) ( Lak it an, 1993) .
KESI M PULAN
Biom em bran adalah suat u susunan yang t erat ur dari m olekul- m olekul prot ein, lipid dan k adang- k adang k olest erol, y ang t ebalny a ant ara 7,5- 10 nm .
Fungsi biom em bran dapat dik at ak an sebagai alat pengont rol t ransfer dan difusi dari ion ion at au m olekul m olekul, sebagai kerangka penyusunan enzim -enzim , k endaraan t ranspor ant ar organel sel, t em pat pem bent uk an beberapa m ak rom olekul dan sebagai sum ber inform asi.
Organel sel ada yang m em punyai set engah m em bran, m em bran t unggal dan m em bran ganda.
D AFTAR PUSTAKA
Beck, Jam es S. 1980. Biom em brans. Fundam ent als in relat ion t o hum an biology . Hem isphere Publishing Coorporat ion. Washingt on New York London. pp. 114-121.
Becker, Way ne M. 1986. The World of The Cell. The Benj am in/ Cum m ings Publishing Com pany , I nc.Menlo Park, California. pp. 286- 305.
Lak it an, Beny am in. 1993. Dasar- dasar fisiologi t um buhan. PT. Raj a Grafindo Persada. Jak art a. Hal. 7- 17.
Lehninger, Albert L. 1993. Dasar- dasar biokim ia. Erlangga, Jak art a. Hal. 349- 367.
Manit t o, Paulo. 1981. Biosint esis Produk Alam i.. I KI P Sem arang. Hal. 158.
Pudj iana, Anna. 1994. Dasar- dasar biokim ia. Universit as I ndonesia. Jak art a. Hal. 190- 198.
Salisbury, Frank B. dan Ross, Cleon W. 1995. Fisiologi Tum buhan. Jilid I . Terj em ahan. I TB. Bandung. Hal. 3- 16 dan 156- 160.
Taiz, Lincoln dan Zeiger Eduardo. 1991. Plant phy siology . The Benj am in/ Cum ings Publishing Com pany, I nc. Californis. pp. 9- 15.
