STUKTUR MEMBRAN SEL, INTI SEL DAN FUNGSINYA
Oleh: dr. Dumasari Hutabarat
Bagian Histologi – Fakultas Kedokteran
Universitas Muhammadyah Sumatera Utara
• Molecular Organization of the Cell Membrane
• Cell permeability
• Intracellular ion enviroment
MEMBRAN SEL
• Mrpk struktur pembatas sel → berperan serta dalam berbagai fungsi sel• MC → tdk tampak ME → * Tebal : 7,5 – 10 nm * 3 garis paralel : - Electron dense layer : 2 garis tebal, hitam lapisan padat electron : 2,5 – 3 nm - Electron-lucent layer : 1 lapisan diantaranya jernih : 3,5– 4 nm
1. Model-model molekuler membran plasma
• Overton (1902) : - mengamati bahan-bahan larut lemak (liposolible)
• Gorter & Grendel (1926) : - mengukur kandungan lipid eritrosit hemolisis
• Danieli & Dauson (Model molekuler) : - membran seperti roti tipis
1. 1. Lipid (40%) : - Phospholipid : Lipid (40%) : - Phospholipid : * * Phosphatidylcholine (lecithin) ** Phosphatidylethanolamine (cephalin) - Sphingomyelin- Sphingomyelin - Cholesterol- Cholesterol
2.2. Proteins (55%) : a. Integral proteins Proteins (55%) : a. Integral proteins usually they are insoluble usually they are insoluble in water solutions, are associated with lipidin water solutions, are associated with lipid this proteins may be attached tothis proteins may be attached to oligosaccha
rides rides forming glycoproteins forming glycoproteins
b. Peripheral proteinsb. Peripheral proteins are soluble in aqueous are soluble in aqueous solutions, and are usually free of lipidssolutions, and are usually free of lipids
3. Carbohydrates (5%) → oligosaccharide : - glycoproteins3. Carbohydrates (5%) → oligosaccharide : - glycoproteins - glycolipids- glycolipids - glycocalyx- glycocalyx
Composition of Cell Membrane
protein yang terdapat di membran protein:
1, Integral membran protein
2, Periperal membran protein . Integral membran protein ;
- segolongan protein yang secara langsung terikat
pada lapisan lipid bilayer,
- Tidak mudah lepas dari membran sel . Periperal membran protein ;
- Terikat secara longgar dengan membran
- Mudah lepas dari membran sel ‘
Cell_membrane_detailed_diagram.svg (SVG file, nominally 877 × 361 pixels, file size: 476 KB)
Protein1. Protein integral : membentuk mayoritas protein membran, molekul ini menembus dan tertanam dlm lapisan ganda, terikat pd bagian ekor nonpolar a. Protein transmembran → keseluruh lapisan ganda membentuk saluran (pori-pori) → transport zat yg melewati membran b. Sebagai enzim permukaan sel ● Berikatan dng karbohidrat dpt membentuk sisi reseptor untuk menerima pesan kimia dr sel lain : kelenjar endokrin ● Sebagai pemberi tanda, atau antigen, yg menjadi identitas jenis sel
2. Protein perifer : terikat longgar pd permukaan membran dan dpt dng mudah terlepas dr membran.
Fungsi : - Tdk diketahui. - Protein ini mungkin terlibat dlm struktur pendukung dan perubahan bentuk membran saat pembelahan atau pergerakan sel
Membran sel;
Fluid mosaic model ( Singer & Nicolson ) ,1972 membran protein berbentuk globular dan terintegral dan ini bergerak bebas, didalamnya terlihat adanya phospho lipid dan kolesterol.
Model Fluid Mosaic
■ Two layer of phospholipids molecules self – assemble so that their water soluble (hydrophilic) heads form the surface and interior of the membrane, and the water insoluble (hydrophobic) tails face each other.
Hydrophilic headsHydrophobic tails
Fungsi dari membran sel.Fungsi dari membran sel.
Diffusi dari protein dan lipid Memfasilitasi pergerakan dari sel Perantara dalam komunikasi sel 3 cara, yaitu;
1. pemberi sinyal endokrin
2. pemberi sinyal parakrin
3. pemberi sinyal sinaptik .
Pergerakan materi menembus membran sel
• Prinsip dasar : * TRANSPORT PASIF * TRANSPORT AKTIF• Mekanisme transport pasif ; ● difusi ● dialisis ● osmosis ● difusi terfasilitasi ● filtrasi Mekanisme transport aktif :enzim, energi
Mekanisme transport aktif
• 1. Transport aktif diperantarai carrier Carrier : protein integral yg disebut pompa → pompa ion natrium/kalium yg aktif dlm sel hidup. → Pompa kalsium : - kontraksi otot
• 2. Transport massa berukuran besar : vesikel (vakuola) → * Fagositosis * Pinositosis * Endositosis * Eksositosis
Model of active transport Energy derived from the hydrolysis of ATP is used to transport H+ against the
electrochemical gradient (from low to high H+ concentration). Binding of H+ is accompanied by phosphorylation of the carrier protein, which
induces a conformational change that drives H+ transport against the electrochemical gradient.
Release of H+ and hydrolysis of the bound phosphate group then restore the carrier to its original conformation.
Transport protein, mekanisme pembawa, dan poros tetap
• Transport molekul-molekul berbeda melewati membran memperlihatkan spesifitas tinggi
• Permeabilitas molekul berkaitan dengan susuna kimianya.
• Macam selektifitas ini berkaitan dengan transport protein → carrier / pembawa
• Ada 2 hipotesis : 1. mekanisme carrier 2. mekanisme poros tetap
Diffusion
• Water*• Gases - CO2 - N2 - O2• Small uncharged polar molecules - ethanol - urea*• Hydrophobic molecules - steroid hormones
Yang di transport
• Ions - K+, Na+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3-, HPO42-• Large uncharged polar molecules - glucose• Charged polar molecules - amino acids - ATP
Hypothetical diagram of simple diffusion through the cell membrane.A = Diffusion through lipid layer. B = Diffusion through ungated channel.
C - Diffusion through gated channel.
Permeability of phospholipid bilayers Small uncharged molecules can diffuse freely through a phospholipid bilayer. However, the bilayer is impermeable to larger polar molecules
(such as glucose and amino acids) and to ions.
Ion channels
• Conduct ions 108 ions/sec
• Recognize & select specific ions
• Open and close in response to specific signals
Permeability of phospholipid bilayers :Gases, hydrophobic molecules, and small polar can diffuse through phospholipid bilayers. Larger polar molecules and charged molecules cannot
Model of an ion channel
Opening of the gate allows ions to flow rapidly through the channel. The channel contains a narrow pore that restricts passage to ions of the appropriate size and charge.
In the closed conformation, the flow of ions is blocked by a gate.
Transporter
• Uniporter Untuk satu molekul ( uniport ).
Symporter membawa dua molekul dalam waktu yang bersamaan( symport ), cth:
glukose dan Na+ . • Antiporter membawa dua molekul yang di transport
pada tempat berlawanan ( antiport )
Examples of uniport: Model for the facilitated diffusion of glucose
• The glucose transporter alternates between two conformations in which a glucose-binding site is alternately exposed on the outside and the inside of the cell.
• In the first conformation shown (A), glucose binds to a site exposed on the outside of the plasma membrane.
• The transporter then undergoes a conformational change such that the glucose-binding site faces the inside of the cell and glucose is released into the cytosol (B).
• The transporter then returns to its original conformation (C).
Examples of symport : Glucose transport by intestinal epithelial cells
• A transporter in the apical domain of the plasma membrane is responsible for the active uptake of glucose (by cotransport with Na+) from the intestinal lumen.
Examples of antiport
• Ca2+ and H+ are exported from cells by antiporters, which couple to their export to the energetically favorable import of Na+.
SPECIAL CATEGORIES OF TRANSPORT
● ENDOCYTOSIS
● EXOCYTOSIS
● FILTRATION
● OSMOSIS
Diffusion
Filtration Osmosis
Pinocytosis
• Secretion
• Fagocytosis
INTI SEL
Inti sel ( Nukleus )
- mengandung struktur dan aktivitas sel, yang di kode di DNA kromosom.
- mengandung perangkat molekular, untuk replikasi DNA dan sintesis DNA RNA (rRNA,mRNA,tRNA )
- protein (-), protein berada di sitoplasma.
Komponen: - selaput inti, kromatin, nukleolus dan matriks inti.
Selaput Inti
- struktur protein lamina fibrosa,yang berfungsi untuk menstabilkan mmembran inti.
- lamina fibrosa, tdd: 3 protein utama: a, b, dan c.
- membran luar poliribosom, ini menunjukkan bahwa nukleus merupakan bagian RE ( retikulum endoplasmik).
Kromatin
- derajat kondensasi, ada 2: - heterokromatin
- eukromatin.
- Heterokromatin: EM tampak sebagai granul kasar
Mc tampak sebagai gumpalan basofilik.
- Eukromatin: merupakan bagian kromosom yang kurang bergelung.
• Kromatin terdiri atas pilinan DNA yang terikat pada protein basa ( Histon ), ada 4 yaitu: H2A.H2B.H3 dan H4
• Struktur dasar kromatin nukleosom.• Kromatin panduan aktivitas sel • Studi pada mamalia massa heterokromatin pada
wanita (+) ,pria (-) kromatin sex ( kromosom Y ).
Aplikasi medis- studi kromatin seks genetik, dimana organ
eksternal seksnya tidak menunjukkan penetapan jenis kelamin, cth: hermafrodit atau pseudohermafrodit.
- kromatin seks anomali, cth; sindroma Klinefelter
kromosom XXY.
Nukleolus ( anakn inti )
- struktur: bulat, Ø: 1mm.
- kaya akan rRNA dan protein
- Dengan ME 3 unsur:
1. daerah pucat DNA pengatur nukleolus urutan basa yang berupa sandi untuk rRNA.
2, serat – serat ribonukleoprotein ( + )
3. Pars granulosa ( ribosom matang )
o Aplikasi medisTumor nukleoli yang besar dalam sel
embrional selama proliferasi dari sel, yang secara aktif membuat protein.
• Matriks Inti- komponen yang mengisi ruang antara kromatin
dan nukleoli di dalam inti,
- tdd; protein, metabolit dan ion
- lamina fibrosa selaput inti bagian dari matriks inti
- membantu pembentukan basa protein, tempat untai DNA terikat,