Pada tahun 1972, teori dikemukakan bahwa membran yang sebagian permeabel mengelilingi sel dan melakukan sejumlah tugas vital, dan struktur dan fungsi membran sel adalah masalah penting mengenai berfungsinya semua sel dalam tubuh.. Teori sel menyebar luas pada abad ke-17, seiring dengan penemuan mikroskop. Diketahui bahwa jaringan tumbuhan dan hewan terdiri dari sel, tetapi karena resolusi perangkat yang rendah, tidak mungkin untuk melihat penghalang di sekitar sel hewan. Pada abad ke-20, sifat kimia membran dipelajari secara lebih rinci, ditemukan bahwa lipid adalah dasarnya.
Struktur dan fungsi membran sel
Membran sel mengelilingi sitoplasma sel hidup, secara fisik memisahkan komponen intraseluler dari lingkungan eksternal. Jamur, bakteri, dan tumbuhan juga memiliki dinding sel yang memberikan perlindungan dan mencegah lewatnya molekul besar. Membran sel juga berperan dalampembentukan sitoskeleton dan perlekatan pada matriks ekstraseluler partikel vital lainnya. Ini diperlukan untuk menyatukan mereka, membentuk jaringan dan organ tubuh. Fitur struktural membran sel termasuk permeabilitas. Fungsi utamanya adalah perlindungan. Membran terdiri dari lapisan fosfolipid dengan protein tertanam. Bagian ini terlibat dalam proses seperti adhesi sel, konduksi ion, dan sistem pensinyalan dan berfungsi sebagai permukaan perlekatan untuk beberapa struktur ekstraseluler, termasuk dinding, glikokaliks, dan sitoskeleton internal. Membran juga mempertahankan potensi sel dengan bertindak sebagai filter selektif. Ini selektif permeabel terhadap ion dan molekul organik dan mengontrol pergerakan partikel.
Mekanisme biologis yang melibatkan membran sel
1. Difusi pasif: Beberapa zat (molekul kecil, ion), seperti karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2), dapat berdifusi melalui membran plasma. Kulit bertindak sebagai penghalang untuk molekul dan ion tertentu yang dapat terkonsentrasi di kedua sisi.
2. Saluran transmembran dan protein pengangkut: Nutrisi seperti glukosa atau asam amino harus masuk ke dalam sel, dan beberapa produk metabolisme harus keluar.
3. Endositosis adalah proses pengambilan molekul. Sedikit deformasi (invaginasi) dibuat di membran plasma, di mana zat yang akan diangkut ditelan. Itu membutuhkanenergi dan dengan demikian merupakan bentuk transpor aktif.
4. Eksositosis: terjadi di berbagai sel untuk menghilangkan residu zat yang tidak tercerna yang dibawa oleh endositosis untuk mengeluarkan zat seperti hormon dan enzim dan mengangkut zat sepenuhnya melalui penghalang seluler.
Struktur molekul
Membran sel adalah membran biologis, terutama terdiri dari fosfolipid dan memisahkan isi seluruh sel dari lingkungan eksternal. Proses pembentukan terjadi secara spontan dalam kondisi normal. Untuk memahami proses ini dan menggambarkan dengan benar struktur dan fungsi membran sel, serta sifat-sifatnya, perlu untuk menilai sifat struktur fosfolipid, yang dicirikan oleh polarisasi struktural. Ketika fosfolipid di lingkungan akuatik sitoplasma mencapai konsentrasi kritis, mereka bergabung menjadi misel, yang lebih stabil di lingkungan akuatik.
Properti membran
- Stabilitas. Ini berarti bahwa setelah pembentukan membran tidak mungkin runtuh.
- Kekuatan. Membran lipid cukup andal untuk mencegah lewatnya zat polar; baik zat terlarut (ion, glukosa, asam amino) dan molekul yang jauh lebih besar (protein) tidak dapat melewati batas yang terbentuk.
- Karakter dinamis. Ini mungkin properti yang paling penting ketika mempertimbangkan struktur sel. Membran sel dapattunduk pada berbagai deformasi, dapat dilipat dan ditekuk tanpa runtuh. Dalam keadaan khusus, seperti peleburan vesikel atau tunas, itu bisa pecah, tetapi hanya sementara. Pada suhu kamar, konstituen lipidnya bergerak konstan, kacau, membentuk batas cairan yang stabil.
Model Mosaik Cair
Berbicara tentang struktur dan fungsi membran sel, penting untuk dicatat bahwa dalam pandangan modern, membran sebagai model mosaik cair dipertimbangkan pada tahun 1972 oleh ilmuwan Singer dan Nicholson. Teori mereka mencerminkan tiga fitur utama dari struktur membran. Protein membran integral menyediakan templat mosaik untuk membran, dan mereka mampu bergerak dalam bidang lateral karena sifat variabel organisasi lipid. Protein transmembran juga berpotensi mobile. Fitur penting dari struktur membran adalah asimetrinya. Bagaimana struktur sel? Membran sel, nukleus, protein dan sebagainya. Sel adalah unit dasar kehidupan, dan semua organisme terdiri dari satu atau lebih sel, masing-masing dengan penghalang alami yang memisahkannya dari lingkungannya. Batas luar sel ini juga disebut membran plasma. Ini terdiri dari empat jenis molekul: fosfolipid, kolesterol, protein, dan karbohidrat. Model mosaik cair menggambarkan struktur membran sel sebagai berikut: fleksibel dan elastis, konsistensinya mirip dengan minyak nabati, sehingga semuanyamolekul individu hanya mengapung di media cair, dan mereka semua mampu bergerak menyamping di dalam cangkang itu. Mosaik adalah sesuatu yang mengandung banyak detail berbeda. Pada membran plasma diwakili oleh fosfolipid, molekul kolesterol, protein dan karbohidrat.
Fosfolipid
Fosfolipid membentuk struktur dasar membran sel. Molekul-molekul ini memiliki dua ujung yang berbeda: kepala dan ekor. Ujung kepala mengandung gugus fosfat dan bersifat hidrofilik. Ini berarti bahwa ia tertarik pada molekul air. Ekor terdiri dari atom hidrogen dan karbon yang disebut rantai asam lemak. Rantai ini bersifat hidrofobik, mereka tidak suka bercampur dengan molekul air. Proses ini mirip dengan apa yang terjadi ketika Anda menuangkan minyak sayur ke dalam air, yaitu tidak larut di dalamnya. Fitur struktural membran sel dikaitkan dengan apa yang disebut lapisan ganda lipid, yang terdiri dari fosfolipid. Kepala fosfat hidrofilik selalu berada di tempat yang terdapat air dalam bentuk cairan intraseluler dan ekstraseluler. Ekor fosfolipid hidrofobik dalam membran diatur sedemikian rupa sehingga menjauhkannya dari air.
Kolesterol, protein dan karbohidrat
Ketika orang mendengar kata "kolesterol", orang biasanya berpikir itu buruk. Namun, kolesterol sebenarnya merupakan komponen yang sangat penting dari membran sel. Molekulnya terdiri dari empat cincin atom hidrogen dan karbon. Mereka hidrofobik dan terjadi di antara ekor hidrofobik di lapisan ganda lipid. Kepentingan mereka terletak padamempertahankan konsistensi, mereka memperkuat membran, mencegah crossover. Molekul kolesterol juga menjaga ekor fosfolipid agar tidak bersentuhan dan mengeras. Ini menjamin fluiditas dan fleksibilitas. Protein membran bertindak sebagai enzim untuk mempercepat reaksi kimia, bertindak sebagai reseptor untuk molekul tertentu, atau mengangkut zat melintasi membran sel.
Karbohidrat, atau sakarida, hanya ditemukan di sisi ekstraseluler membran sel. Bersama-sama mereka membentuk glikokaliks. Ini memberikan bantalan dan perlindungan pada membran plasma. Berdasarkan struktur dan jenis karbohidrat dalam glikokaliks, tubuh dapat mengenali sel dan menentukan apakah sel tersebut harus ada atau tidak.
Protein membran
Struktur membran sel sel hewan tidak dapat dibayangkan tanpa komponen penting seperti protein. Meskipun demikian, mereka dapat secara signifikan lebih rendah ukurannya daripada komponen penting lainnya - lipid. Ada tiga protein membran utama.
- Integral. Mereka benar-benar menutupi bi-layer, sitoplasma dan lingkungan ekstraseluler. Mereka melakukan fungsi transport dan signaling.
- Periferal. Protein melekat pada membran melalui ikatan elektrostatik atau hidrogen pada permukaan sitoplasma atau ekstraselulernya. Mereka terlibat terutama sebagai sarana perlekatan protein integral.
- Transmembran. Mereka melakukan fungsi enzimatik dan sinyal, dan juga memodulasi struktur dasar lipid bi-layer membran.
Fungsi membran biologis
Efek hidrofobik, yang mengatur perilaku hidrokarbon dalam air, mengontrol struktur yang dibentuk oleh lipid membran dan protein membran. Banyak sifat membran yang diberikan oleh pembawa lipid bilayer, yang membentuk struktur dasar untuk semua membran biologis. Protein membran integral sebagian tersembunyi di lapisan ganda lipid. Protein transmembran memiliki organisasi khusus asam amino dalam urutan primernya.
Protein membran perifer sangat mirip dengan yang larut, tetapi mereka juga terikat membran. Membran sel khusus memiliki fungsi sel khusus. Bagaimana struktur dan fungsi membran sel mempengaruhi tubuh? Fungsionalitas seluruh organisme tergantung pada bagaimana membran biologis diatur. Dari organel intraseluler, interaksi membran ekstraseluler dan interseluler, struktur yang diperlukan untuk organisasi dan kinerja fungsi biologis dibuat. Banyak fitur struktural dan fungsional yang umum untuk bakteri, sel eukariotik, dan virus berselubung. Semua membran biologis dibangun di atas lapisan ganda lipid, yang menentukan keberadaan sejumlah karakteristik umum. Protein membran memiliki banyak fungsi spesifik.
- Mengontrol. Membran plasma sel menentukan batas-batas interaksi sel dengan lingkungan.
- Transportasi. Membran intraseluler sel dibagi menjadi beberapa blok fungsional dengankomposisi internal, yang masing-masing didukung oleh fungsi transpor yang diperlukan dalam kombinasi dengan permeabilitas kontrol.
- Transduksi sinyal. Fusi membran menyediakan mekanisme untuk pemberitahuan vesikular intraseluler dan mencegah berbagai jenis virus memasuki sel secara bebas.
Makna dan kesimpulan
Struktur membran sel luar mempengaruhi seluruh tubuh. Ini memainkan peran penting dalam melindungi integritas dengan membiarkan hanya zat yang dipilih untuk menembus. Ini juga merupakan dasar yang baik untuk menahan sitoskeleton dan dinding sel, yang membantu menjaga bentuk sel. Lipid membentuk sekitar 50% dari massa membran sebagian besar sel, meskipun ini bervariasi tergantung pada jenis membran. Struktur membran sel luar mamalia lebih kompleks, mengandung empat fosfolipid utama. Sifat penting dari lapisan ganda lipid adalah bahwa mereka berperilaku seperti cairan dua dimensi di mana molekul individu dapat dengan bebas berputar dan bergerak secara lateral. Fluiditas tersebut merupakan sifat penting dari membran, yang ditentukan tergantung pada suhu dan komposisi lipid. Karena struktur cincin hidrokarbon, kolesterol berperan dalam menentukan fluiditas membran. Permeabilitas selektif membran biologis terhadap molekul kecil memungkinkan sel untuk mengontrol dan mempertahankan struktur internalnya.
Mengingat struktur sel (membran sel, nukleus, dan sebagainya), kita dapat menyimpulkan bahwabahwa tubuh adalah sistem pengaturan diri yang tidak dapat membahayakan dirinya sendiri tanpa bantuan dari luar dan akan selalu mencari cara untuk memulihkan, melindungi, dan memfungsikan setiap sel dengan benar.
