Kuliah 1 Membran

Silabus Fisiologi Molekuler (BTK) tahun 2007
Minggu
Tanggal Topik Pengajar
1. 10/9 Membran: struktur, fungsi dan AMD
membrane trafficking
2 17/9 Fosforilasi oksidatif dan organisasi AMD
mitokondria
3 24/9 Fotosintesis AMD
4 1/10 Metabolisme energi anaerob AMD
5 22/10 Protein sorting AMD
6 29/10 Transduksi signal AMD
7 5/11 Asam amino dan protein NMR
8 12/11 Asam amino dan protein NMR

9 19/11 Enzim NMR
10 14/11 Dasar molekular pengaturan
pembelahan dan reproduksi sel
tumbuhan
MIF
11 21/11 Perkembangan reproduksi MIF
12 28/11 Penuaan dan kematian sel terprogram MIF
13 5/12 Respon tanaman terhadap patogen MIF
14 12/12 Respon tanaman terhadap stress abiotik MIF
Dosen: AMD: Dr. Anja Meryandini MS, NRM: Dr.Nisa Rachmania,
MIF: Dr. Ir. Miftahudin

Fungsi membran
1. Kompartemenisasi:
bersifat kontinu, melindungi isi sel, membuat
lingkungan khusus sehingga dapat melakukan
fungsi khusus.
2. Pembatas untuk aktivitas biokimia:
memberikan framework sehingga komponennya
dapat berinteraksi secara efektif.

3. Pembatas yang selektif permeabel
Komunikasi antara kompartemen
4. Transpor solut
Membranplasma mengandung alat transpor
5. Respon terhadap signal eksternal
Melalui proses transduksi signal
6. Interaksi interseluler
7. Transduksi energi

Struktur membran
1. Versi Davson-Danielli: Lipid bilayer yang
dibelah dengan lapisan protein monolayer
membentuk pori protein (1954).
2. Model Fluid Mosaic oleh Singer & Nicolson
(1972)
Lipid bilayer dapat merakit diri sendiri →
digunakan sebagai model mempelajari fungsi
protein membran

Komposisi Kimiawi membran
• rakitan lipid dan protein yang terikat secara
kovalen, dengan lipidnya sebagai tulang,
bersifat amphipathic. Ada 3 jenis lipid:
fosfogliserat, sphingolipid, kolesterol
• proteinnya melaksanakan fungsi-fungsi khusus

Fosfogliserat:
• Umumnya lipid membran mengandung grup
fosfat → fosfogliserat
• Fosfogliserat membran memiliki grup
tambahan yang terikat pada fosfat, umumnya
cholin (fosfatidylcholin), ethanolamin, serin,
atau inositol → larut dalam air di bagian
kepala

• Rantai asam lemaknya bersifat hidrofobik,
hidrokarbon tidak bercabang, umumnya 16 –
20 karbon, dapat bersifat jenuh atau tak jenuh
dengan 1 atau lebih ikatan rangkap.
Sphingolipid
terdiri atas sphingosin terikat pada asam
lemak oleh grup aminonya → ceramide

Ada grup tambahan yang teresterifikasi pada
alkohol terminalnya:
Fosforylcholin → sphingomyelin
Karbohidrat → glikolipid
Gula sederhana → cerebroside
Oligosaccharida → ganglioside
Galaktosa pada ceramide →Galaktocerebroside

Kolesterol:
Pada sel hewan bisa 50% dari total lipid
membran, tidak terlalu amphipathic

Karbohidrat pada membran:
ℵ terikat secara kovalen ke komponen lipid atau
protein
ℵ tergantung spesies dan tipe sel antara 2 – 10%
ℵ Pada protein (glikoprotein): oligo yang pendek
dan bercabang, lebih pendek dari 15 gula per
rantai

Struktur dan fungsi protein pada membran
Ada 3 jenis:
1. Protein integral :
1 atau lebih segmen transmembran amphipathic
diisolasi dengan detergen
2. Protein periferal:
disisi sitoplasma atau ekstraseluler, ikatan non
kovalen, dapat disolubilisasi dengan lar. garam

3. Terikat pada lipid
berlokasi di luar lipid
bilayer, di sitoplasma atau
ekstraseluler, terikat secara
kovalen.
Dapat terikat melalui
karbohidrat yang pendek
contoh reseptor, enzim

Lipid membran dan fluiditas
Makin pendek rantai asam lemak makin
rendah temperatur meltingnya
Asam lemak jenuh memiliki bentuk batang
kuat, fleksibel
Asam lemak tak jenuh cis memiliki lekukan
sehingga tidak sepadat yang jenuh
Makin tinggi tingkat asam lemak tak jenuh
maka makin rendah suhu membran menjadi gel

Karakter membran dipengaruhi oleh kolesterol.
Kolesterol mengganggu kepadatan rantai asam
lemak dan mempengaruhi mobilitas. Kolesterol
meningkatkan ketahanan dan menurunkan
permeabilitas membran
Kegunaan fluiditas membran adalah untuk
pembentukan kluster protein dan pembentukan
struktur terspesialisasi seperti sinapsis,
junctions

Beberapa fungsi membran plasma sel epitel

Fosfolipid dapat bergerak dari
satu ujung ke ujung satunya
dalam hitungan detik, tapi
perpindahan antar lapis
(transversal, disebut flip flop)
memakan waktu jam atau hari.
Sel memiliki enzim flippase
yang memindahkan fosfolipid
transversal.

Fusi protein tikus dan manusia

Membran sel darah merah
Saat hemolisis meninggalkan “ghost” → SDS
PAGE proteinnya ( ada enzim, protein
transpor, protein skeleton)
Yang dominan band 3 dan glikoforin
Glikoforin merupakan reseptor yang digunakan
protozoa (malaria), merupakan penggolongan
darah MM, MN, NN.

Difusi ion melalui membran
Lipid bilayer sangat impermeabel terhadap ion Na + ,
K + , Ca 2+ ,Cl -
Thn 1955 Alan Hodgkin & Richard Keynes:
membran memiliki ion channel
Thn 60 an, 70an Bertil Hille & Clay Armstrong
mengumpulkan bukti adanya channel itu
Thn 70 an, 80 an Bert Sakmann & Erwin Neher:
teknik memonitor perpindahan ion melalui channel

Ion channel bersifat bidirectional, tergantung
gradien elektrokimia
Umumnya ion channel memiliki 2 konformasi:
tutup dan buka → gated, ada 2 macam:
1. Voltaged-gated channel
tergantung muatan ion pada kedua sisi
2. Ligand-gated channel
konformasinya tergantung ligand yang mengikat

Difusi terfasilitasi
Bila substrat berdifusi dengan berikatan dulu
dengan protein yang merentang membran
Pengikatan dengan protein diduga memicu
perubahan konformasi sehingga solut bisa
ke sisi lain, tak menggunakan energi
Contoh transporter glukosa

Ada minimal 5 jenis protein
yang berfungsi sebagai
transporter glukosa (isoform),
dibedakan tempat, kinetik dan
karakter regulatornya.
Glukosa saat ditranspor
difosforilasi

Insulin berperanan pada
kadar gula dalam darah.
Meningkatnya kadar gula
dalam darah memicu
dikeluarkannya insulin
yang menstimulasi
pengambilan glukosa ke
sel otot dan sel lemak

Konsentrasi K + dalam sel sekitar 100 mM,
diluar sel 5 mM. Konsentrasi Na + diluar sel
150 mM di dalam sel 10 – 20 mM.
Setiap hidrolisis 1 ATP, 3 Na + dipompa keluar
dan 2 K + masuk
Tipe pompa: tipe P → saat memompa ada
transfer grup fosfat ke residu asam aspartat
dari protein yang menyebabkan perubahan
konformasi

Konsep siklus transpor Na + /K + -ATPase

Pompa H + / K + - ATPase akan mensekresikan
larutan asam ke kantung perut. Kalau istirahat
pompa ini ada di membran sitoplasma sel pariental
perut.
Kalau makanan memasuki perut, informasi dari
hormon membuat membran yang mengandung
pompa ini bergerak ke permukaan sel bagian
apikal, dimana mereka berfusi dengan membran
plasma dan mensekresikan asam.

Pompa H + / K + -ATPase

Bisa menyebabkan rasa perih di lambung, obat
berfungsi menghambat pompa ini dengan cara
memblokir reseptor pada permukaan sel pariental
Pompa tipe V menggunakan ATP tanpa fosforilasi
protein intermediat. Pompa ini memompa ion H +
melalui membran organel dan vakuola

Menggunakan energi cahaya untuk transpor ion.
Halobacterium salinarium, bila hidup anaerob
akan mensintesis bakteriorhodopsin, protein yang
mengadsorbsi cahaya → menginduksi perubahan
konformasi protein dan menyebabkan proton
bergerak dari retinal melalui channel ke protein
terus keluar sel→ gradient ion
Proton diganti dari sitoplasma