2005,RRE/AB,SITH ITB. MEMBRAN SEL Biologi Sel Dasar, BI-100A

(1)

MEMBRAN SEL

(2)

2005,RRE/AB,SITH ITB

Peranan membran sel

:

• pembatas

lapisan yang kontinyu, Melingkupi sel, inti, organel • barier permeable yang selektif

mencegah pertukaran molekul dari satu sisi ke bagian lainnya. mencegah masuknya senyawa tertentu masuk ke sitoplasma • perpindahan suatu senyawa terlarut

memungkinkan substansi tertentu masuk ke sitoplasma dari lingkungan luar, • Memberikan respons terhadap rangsangan luar

berperan dalam memberi respons terhadap rangsangan luar Æ transduksi sinyal Æ reseptor + ligand.

Tipe sel yang berbeda memiliki molekul reseptor yang berbeda • interaksi interselular

membran plasma memperantarai interaksi antar sel dalam organisme multiselular, komunikasi antara bagian yang terpisah

• Tempat untuk aktivitas biokimiawi

• Transduksi energi

(3)

Dimana ?

Bentuk ?

(4)

Aplikasi Mbr Lipid : vesikula liposome dengan diameter 40 – 100 nm, mengandung a.l. : obat anti-kanker (doxorubicin-sulfat), DNA

/hormones

Liposomes can be formulated and processed to differ in size, composition, charge, and

lamellarity and accordingly, a wide range of compounds may be incorporated into either the lipid or trapped aqueous space

The biodegradable and non-toxic nature of phospholipid vesicles proposes that these formulations are amenable to administration without serious side effects

Liposomes can alter the biodistribution of

entrapped substances and protect the enclosed materials from inactivation by the host defense mechanisms.11 Therefore, liposomes can be used as vehicles to achieve specific delivery of therapeutic drugs to target organs. In addition, liposomes can reduce toxicity of antimicrobial, antiviral, and chemotherapeutic agents, and they have demonstrated the ability to modulate or potentiate the immunogenicity of antigenic substances

To enhance tissue targeting, liposome surface has been modified with antibodies or ligands recognized by specific cell types. To enhance the efficiency of gene delivery by the

introduction of molecules directly into cells, virosomes have been developed by combining liposomes with fusiogenic viral envelope

proteins. Liposomes are now being used in the treatment of intractable human diseases such as cancer and monogenic disorders

(5)

Struktur membran plasma

fluid mosaic model (Jonathan Singer & Garth Nicolson, 1960)

lipid bilayer :

Gugus molekul yang polar (hidrofil) dari setiap lapisan molekul mengarah ke bagian luar, bagian yang hidrofob (rantai fatty acyl) terlindungi dari lingkungan air → sifat amfipatik .

(6)

(7)

Membran lipid :

fosfogliserida sfingolipid

kolesterol:

Membran lipid dan fluidity membran

• Fluidity Æ viskositas

• memungkinkan adanya mobilitas, dengan tetap mempertahankan struktur • interaksi dapat terjadi, memungkinkan terbentuknya struktur tertentu mis

interselular junction.

• berperan dalam pembentukan struktur tertentu misalnya dalam pembelahan sel, pergerakan, endositosis, sekresi

Singer dan Garth Nicolson :

lipid bilayer dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam darerah membran Æ struktur dinamis Æ interaksi yang sementara atau semipermanen

Flip flop Æ adanya enzim flippase

(8)

(9)

Membran protein

:

• transmembran Æ integral Æ amfipatik

• perifer berikatan dgn permukaan mbr : ikatan nonkovalen

• protein yang berikatan dengan suatu lipid di luar mbr lipid pada ekstraselular atau sitoplasmik

(10)

(11)

(12)

Gerakan substansi melalui membran :

1. pasif dengan difusi

: proses spontan gerakan suatu substansi

dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke yang rendah.

2. aktif

dengan adanya pemanfaatan energi.

(13)

(14)

I hear and I forget; I see and I remember; I do and I

understand (A. S. Neil)

(15)

Difusi melalui membran

senyawa nonelektrolit dapat berdifusi pasif melalui membran, jika: • konsentrasi senyawa 1 sisi > sisi lain

• membran harus permeable terhadap substansi tersebut. – Senyawa tsb dapat melalui membran

– Dpt melalui pori aqueous (aquaporin : air)

Faktor penentu kecepatan penetrasi suatu larutan/senyawa : • kelarutan dalam pelarut nonpolar

• Ukuran

Difusi air melalui membran Æ osmosis

• membran semipermeable

Molekul air bergerak lebih cepat melalui membran sel daripada ion-ion terlarut atau senyawa polar.

• Air dapat bergerak melalui membran semipermeable dari daerah konsentrasi rendah ke tinggi.

(16)

Difusi ion melalui membran

1.

Membran sangat impermeable terhadap senyawa bermuatan, termasuk ion kecil.

2. Membran sel punya ion channel yang permeable untuk ion tertentu. Ion channel terbuka atau tertutup

melalui :

1. voltage-gated channels Æ

tergantung pada perbedaan muatan ion pada kedua sisi membran ,

contoh K-ion channel

2. ligand-gated channels Æ terjadi perubahan konformasi molekul

dengan adanya molekul yang terikat pada channel ini, contoh asetilkolin

(17)

Facilitated difusi

difusi senyawa dari daerah yang konsentrasi tinggi ke rendah.

senyawa berikatan dulu dengan facilitative transporter (protein

integral) Æ fasilitator difusi pada membran sel

(18)

Transport aktif

: melawan gradien konsentrasi

a)membutuhkan energi

b)melibatkan protein integral tertentu Æpompa

1. Berkaitan dengan hidrolisa ATP : Na+/K+-ATPase (pompa natrium-kalium) Æ pompa tipe-P

• Ca2+-ATPase transport Ca dari RE ke luar atau ke dalam RE • H+/K+-ATPase pada sel epitel dalam saluran pencernaan 2. Cotransport : Berkaitan dengan gradien ion

- Perpindahan glukosa : ion Na – sel epitel - Sukrosa – ion H+ ( pada tumbuhan)

Æ bersamaan : simport Æ berlawanan : Antiport

(19)

(20)

(21)

Pompa proton & cotransport :

- antiport (berlawanan arah) - simport (satu arah)

(22)

(23)

Contoh : Oralit - Pocari

Oralit & pocari mengandung gula dan Na+ yg dpt menjaga tubuh dr dehidrasi, krn selalu merangsang terjadinya pemasukan air

(24)

Contoh : OBAT sakit maag ?

Obat : - Prilosec : menghambat pompa

- Zantac, Pepcid, Tagamet : menghambat reseptor untuk mengenali rangsang dr hormon

- obat lain yg menetralkan asam (OH

-

)

Molekul pompa H/K ATP ase yg sedang tidak aktif berada pd dinding vesikula sitoplasma, ketika ada rangsang makanan maka sinyal hormonal mengaktifkan sintesis histamin shg mbr yg memiliki pompa tsb berpindah ke permukaan dan aktif menghasilkan asam lambung

(25)

(26)

SISTEM MEMBRAN SITOPLASMIK

organel Æ dinamik Æ membran membentuk suatu network yang terintegrasi

materi organel Æ transportasi vesikula

pembentukan vesikula dr organel sebelumnya - Jalur biosintesis/ sekretori : sintesis protein di RE Æ modifikasi di Golgi Æ transport ke tujuan - Jalur yang berlawanan : jalur endolitik Æ

lisosom, endosom

Ada 2 aktivitas sekretori :

1)Konstitutif : materi ditransportkan dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke tempat tujuannya – peptida sinyal

2)Regulatif : materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru dikeluarkan jika ada rangsangan

(27)

(28)

Lisosom

• Organel yang “memakan”

• Mengandung 50 enzim hidrolitik yang dibentuk dalam RE kasar

dan dibawa ke lisosom.

• Enzim lisosom Æ menghidrolisa setiap makromolekul biologis,

hasil degradasi dikeluarkan ke sitoplasma.

• Sifat :Enzim dapat aktif pada pH asam Æ asam hidrolase.

• Ukuran 25-50 nm - 1µm.

• Contoh Lisosom

• pada sel Kupffer (hati) Æ menghancurkan senyawa tertentu di dalam sel yang asalnya dari lingkungan.

• Makrofag dan neutrofil menfagositosis senyawa asing dengan cara inaktivasi dengan pH, mis : bakteri

• pada sel sperma: akrosome

• Lisosom berperan untuk hancurkan organel sendiri: autofagus

Æ

dieksositosis atau tinggal sbg granula lipofuscin

(29)

Pengambilan partikel dan makromolekul oleh sel :

fagositosis,

endositosis

: pinositosis, reseptor-mediated

Fagositosis

• uptake partikel besar ( > 0.5µm) dari lingkungan Æ fagosom ~ autofag • Fagosom berperan bersama dengan

lisosom Æ fagolisosom

• Contoh sel : makrofag, neutrofil

• Fagositosis Æ opsonisasi senyawa/ mikroba tertentu Æ dihancurkan

dengan enzim lisosom atau

radikal bebas oksigen dalam fagosom. • Aktivitas fagositosis dibantu oleh aktin

Pinositosis :

Æ cairan, senyawa terlarut atau

(30)

Endositosis

:

1)bulk-phase endocytosis :

tidak spesifik; terus terjadi – dinamika membran sel sekretoris

2)receptor-mediated endocytosis : pengikatan suatu senyawa tertentu pada reseptor pada membran plasma. : LDL, arteri sklerosis