Organel - Organel Sel | Struktur Bermembran pada Sel

Sel tidak hanya merupakan suatu kantung yang berisi cairan, enzim, dan zat kimia; tetapi juga mengandung struktur-struktur fisik yang tersusun dengan sangat rapi, yang disebut organel intraselular. Sifat dasar setiap organel tersebut sama pentingnya dengan zat kimia dalam sel untuk fungsi sel. Contohnya, tanpa salah satu organel, mitokondria, maka lebih dari 95 persen pelepasan energi yang berasal dari zat gizi akan segera berhenti.

Struktur Bermembran di Sel

Sebagian besar organel sel dilapisi oleh membran yang terutama tersusun atas lipid dan protein. Membran ini mencakupmembran sel, membran nukleus, membran retikulum endoplasma, membran mitokondria, lisosom, dan badan Golgi.

Lipid pada membran membentuk suatu sawar yang menghambat pergerakan air dan zat larut air dari satu kompartemen ke kompartemen sel lain karena air tidak larut dalam lemak. Namun, molekul protein di dalam membran sering kali dapat menembus membran sepenuhnya, melalui suatu jalur khusus yang sering tersusun sebagai semacam pori-pori, lintasan untuk zat-zat tertentu yang akan melalui membran.

Membran Sel

Membran sel (disebut juga membran plasma), yang menyelubungi sel, adalah suatu struktur yang tipis, lentur, elastis dengan ketebalan hanya 7,5 sampai 10 nanometer. Membran sel hampir seluruhnya tersusun atas protein dan lipid. Perkiraan komposisinya adalah: protein, 55 persen; fosfolipid, 25 persen; kolesterol, 13 persen; lipid lain, 4 persen; dan karbohidrat, 3 persen.

Gambar Struktur membran sel, memperlihatkan bahwa membran sel merupakan lapisan lipid ganda yang terutama terdiri atas molekul fosfolid, namun juga disertai sejumlah besar molekul protein yang menembus lapisan tersebut.Gugus karbohidrat juga melekat pada molekul protein pada bagian luar membran dan pada molekul protein tambahan di bagian dalam membran.

Sawar Lipid Membran Sel Menghambat Masuknya Air

Gambar di atas memperlihatkan struktur membran sel. Struktur dasarnya adalah sebuah lapisan lipid ganda, yang merupakan lapisan tipis, lapisan ganda selaput lipid setiap lapisan hanya memiliki ketebalan satu molekul yang terbentang di seluruh permukaan sel. Molekul protein globulus yang besar tersebarselang-seling di lapisan lipid tersebut.

Struktur dasar lapisan lipid ganda dibentuk oleh molekul-molekul fosfolipid. Salah satu gugus dari setiap molekul fosfolipid tersebut larut dalam air; sehingga disebut hidrofilik Gugus satunya lagi hanya larut dalam lemak; sehingga disebut hidrofobik. Gugus fosfat dari fosfolipid bersifat hidrofilik, dan gugus asam lemaknya bersifat hidrofobik.

Oleh karena gugus hidrofobik dari molekul fosfolipid ditolak oleh molekul air tetapi saling tarik-menarik satu dengan yang lain, maka kedua lapis gugus hidrofobik tersebut memiliki kecenderungan untuk saling menempel di bagian tengah membran, seperti yang tampak pada Gambar diatas. Bagian gugus fosfat yang bersifat hidrofilik membentuk dua permukaan membran sel yang utuh, yang berkontak dengan cairan intraselular di sisi dalam dan berkontak dengan cairan ekstraselular di sisi luar.

Lapisan lipid di bagian tengah membran bersifat tidak permeabel terhadap zat yang biasanya larut dalam air, seperti ion, glukosa, dan urea. Sebaliknya, zat yang larut dalam lemak seperti oksigen, karbon dioksida, dan alkohol, dapat dengan mudah menembus bagian membran tersebut.

Molekul kolesterol pada membran sel sebenarnya juga merupakan lipid karena inti steroidnya sangat mudah larut dalam lemak. Molekul ini, sedikit banyak, larut dalam kedua lapisan membran. Molekul kolesterol terutama membantu menentukan derajat permeabilitas (atau impermeabilitas) kedua lapisan membran terhadap bahan larut air dari cairan tubuh. Kolesterol ini juga mengatur banyak sifat cair (fluidity) membran.

Protein Integral dan Protein Perifer Membran Sel

Gambar diatas memperlihatkan massa globulus yang mengapung dalam lapisan lipid ganda. Massa ini merupakan protein membran, yang sebagian besar merupakan glikoprotein. Terdapat dua jenis protein membran yaitu: protein integral yang menembus membran sepenuhnya dan protein perifer yang hanya melekat pada satu sisi permukaan membran dan tidak menembus membran sepenuhnya.

Banyak protein integral yang berperan sebagai kanal struktural (atau pori-pori) yang dapat dilewati oleh molekul air dan zat larut air, khususnya ion, yang dapat berdifusi antara cairan ekstraselular dan cairan intraselular. Kanal protein ini juga memiliki sifat selektif yang memungkinkan terjadinya difusi zat tertentu yang lebih mudah dibandingkan zat lain.

Protein integral lain berfungsi sebagai protein pengangkut untuk membawa zat yang jika tidak diangkut, tidak dapat menembus lapisan lipid ganda. Kadang-kadang terjadi pengangkutan zat-zat ke arah yang berlawanan dengan arah gradien elektrokimia difusi, yang disebut "transpor aktif". Protein integral lainnya berperan sebagai enzim.

Protein integral membran juga dapat berperan sebagai reseptor untuk zat kimia yang larut air seperti hormon peptida yang tak dapat menembus membran sel dengan mudah. Interaksi reseptor dengan ligan spesifik yang terikat pada reseptor mengakibatkan perubahan bentuk protein reseptor. Hal tersebut selanjutnya secara enzimatik mengaktivasi bagian intraselular protein integral atau memicu terjadinya interaksi antara reseptor dengan protein dalam sitoplasma, yang berperan sebagai caraka kedua, sehingga meneruskan sinyal dari bagian ekstraselular reseptor ke dalam sel. Dalam hal ini, protein integral yang menembus membran sel berfungsi sebagai sarana penyampaian informasi mengenai lingkungan di luar sel ke dalam sel.

Molekul protein perifer sering kali melekat pada protein integral. Protein perifer ini hampir sepenuhnya berfungsi sebagai enzim atau sebagai pengatur transportasi zat yang melalui "pori-pori" membran sel.

Karbohidrat Membran-"Glikokaliks" Sel

Karbohidrat membran hampir selalu terdapat dalam bentuk kombinasi dengan protein atau lipid sebagai glikoprorein atau glikolipid. Pada kenyataannya, sebagian besar protein integral merupakan glikoprotein, dan kirakira sepersepuluh molekul lipid membran merupakan glikolipid. Gugus "gliko" dari molekul tersebut hampir selalu menonjol keluar dari sel, yang teruntai ke luar dari permukaan sel. Banyak senyawa karbohidrat lain, yang disebut proteoglikan terutama merupakan zat karbohidrat yang terikat pada inti protein keci juga melekat tidak erat pada permukaan luar sel. Jadi, seluruh permukaan luar sel sering kali dilapisi oleh suatu selubung karbohidrat longgar yang disebut glikokaliks.

Gugus karbohidrat yang melekat di permukaan luar sel mempunyai beberapa fungsi penting: (1) Banyak karbohidrat tersebut bermuatan listrik negatif, yang menyebabkan sebagian besar sel memiliki muatan keseluruhan permukaan sel yang negatif sehingga dapat menolak zat-zat bermuatan negatif lain. (2) Glikokaliks beberapa sel melekat pada glikokaliks sel yang lain, sehingga sel dapat saling melekat satu sama lain, (3) Banyak karbohidrat yang berperan sebagai substansi reseptor untuk mengikat hormon, seperti insulin; insulin yang terikat pada reseptor tersebut mengaktivasi protein internal yang terdapat di sel dan selanjutnya mengaktivasi serangkaian enzim intraselular. (4) Beberapa gugus karbohidrat juga akan ikut dalam reaksi imun.