9 Fungsi Membran Sel pada Hewan beserta Gambarnya

Membran sel adalah suatu lapisan yang melingkupi sel baik sel hewan, sel tumbuhan, maupun sel mikroorganisme. Dengan ketebalan hanya 6-8 nm, tebal membran sel ini sangat kecil apabila dibandingkan dengan ukuran sel keseluruhan. Sebenarnya membran sel bersifat tidak rigid, membran sel bersifat fluid dengan viskositas (kekentalan) yang sebanding dengan minyak goreng.

Membran sel memisahkan sitoplasma, yaitu cairan pengisi sel dengan lingkungan luar. Dalam sitoplasma terdapat berbagai macam organel seperti nukleus sel, ribosom, dan aparatus Golgi. Bila membran sel rusak maka organel-organel ini beserta sitoplasma akan bocor keluar dan sel akan kehilangan bentuknya.

Struktur membran sel

Struktur utama membran sel adalah dua lapis fosfolipid yang dikenal dengan nama fosfolipid bilayer. Masing-masing unit fosfolipid memiliki dua ujung yaitu ujung hidrofobik (terdiri dari asam lemak) dan ujung hidrofilik (terdiri dari gliserol fosfat). Dalam struktur membran sel, ujung-ujung hidrofobik dari masing-masing lapis fosfolipid akan bertemu dan berada di dalam lapisan sedangkan ujung-ujung hidrofilik akan terekspos ke lingkungan luar. Pada fosfolipid bilayer inilah terpasang berbagai macam protein dan reseptor sel.

Tentu saja fungsi membran sel bukan hanya berperan sebagai batas antara sitoplasma dengan lingkungan luar. Membran sel memiliki fungsi-fungsi penting baik dalam metabolisme maupun struktur sel itu sendiri.

Berikut adalah beberapa fungsi membran sel :

1. Pelindung permeabilitas sel

• Membran sel juga adalah sebuah membran yang bersifat sangat semi permeabel. Hal ini berarti hanya beberapa molekul saja yang dapat melewati membran. Molekul air dapat keluar masuk membran secara pasif akibat adanya gradien konsentrasi di dalam dan luar sel. Membran sel memiliki tingkat permeabilitas terhadap beberapa molekul sebagai berikut.
• Air = 100 (permeabilitas dihitung relatif terhadap air)
• Gliserol = 0,1
• Triptofan = 0,001
• Glukosa = 0,001
• Ion klorin = 0,000001
• Ion kalium = 0,0000001
• Ion natrium = 0,00000001

Dari nilai permeabilitas di atas dapat dilihat bahwa membran sel tidak dapat dimasuki oleh sembarang molekul secara mudah. Hal ini yang menjadi dasar salah satu fungsi membran sel yaitu sebagai jalur transport molekul (akan dibahas lebih lanjut).

Permeabilitas membran ini juga ditentukan oleh sifat dari fosfolipid bilayer. Senyawa nonpolar seperti oksigen dan karbon dioksida akan mudah melewati lapisan hidrofobik. Sebaliknya senyawa polar seperti NaCl akan sulit melewati fosfolipid bilayer ini. Dengan demikian, sel memiliki suatu mekanisme melalui sistem transport molekul melalui saluran (channel) pada suatu protein yang terintegrasi.

2. Tempat melekat protein dan sistem transport molekul

Membran sel juga adalah tempat melekatnya protein. Selain memberikan tekstur yang lebih rigid, protein-protein ini juga berfungsi untuk sistem pengenalan sel, komunikasi, produksi enzim, dan yang terpenting adalah bagian dari sistem transport sel, khususnya untuk molekul kecil. Sebelumnya ada tiga macam sistem transport molekul kecil, yaitu

• Difusi (transport pasif) – Beberapa molekul kecil dapat keluar masuk sel dengan bebas tanpa bergantung dari permeabilitas membran sel, namun bergantung pada gradien konsentrasi. Molekul masuk ke dalam sel apabila konsentrasi molekul di luar sel lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi molekul di dalam sel, begitupun sebaliknya. Contoh molekul yang dapat melakukan difusi melalui membran sel adalah oksigen dan karbon dioksida dengan sel darah merah.
• Difusi terfasilitasi – Beberapa molekul lainnya tidak dapat begitu saja keluar masuk sel melalui proses difusi. Maka, sel memiliki suatu protein integral yang disebut protein transport untuk memindahkan molekul dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Selain itu difusi terfasilitasi juga terjadi pada sel yang membutuhkan perpindahan molekul dengan cepat. Pada sel tanaman, ginjal, dan sel darah terdapat suatu protein transport bernama aquaporin. Aquaporin berfungsi untuk mentrasnportasikan molekul air dengan cepat baik keluar maupun masuk ke dalam sel.
• Transport aktif – Transport aktif memiliki arti perpindahan molekul melawan gradien konsentrasi (dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi). Pada sel, transport aktif ini dapat dilakukan oleh protein integral dan energi yang didapat dari ATP. Contoh transport aktif adalah transport antara ion K dan Na keluar masuk yang berfungsi sebagai impuls syaraf.

3. Konservasi energi

Sel memiliki muatan energetis di sekitar struktur membrannya karena proton berkumpul di luar membran sel sedangkan ion hidroksil berkumpul di dalam membran sel. Dengan demikian sel akan secara energetis bermuatan positif. Perbedaan muatan antara interior dan eksterior sel menyebabkan beda potensial seperti halnya baterai. Beda potensial yang disebabkan oleh proton ini dikenal dengan nama proton motive force. Gaya energetik ini menyebabkan sel dapat melakukan berbagai aktivitas seperti:

• Sistem transport sel
• Motolitas dan pergerakan sel
• Biosintesis materi
• Pembuatan dan penggunaan ATP

4. Pembentuk struktur sel

Sel hewan dapat memproduksi suatu lapisan di luar membran sel yang dikanal sebagai matriks ekstraselular. Matriks ekstraselular berfungsi sebagai pelindung dan pembangun struktur sel. Pada matriks ekstraselular ini terdapat suatu glikoprotein yang dikenal dengan nama kolagen. Kolagen ini berikatan dengan protein yang menembus membran sel dan dikenal sebagai integrin. Integrin berfungsi menyampaikan informasi dari matriks ekstraselular dengan sitoskeleton. Dengan demikian sel dapat menyesuaikan kondisinya berdasarkan kondisi lingkungan sekitar.

Berikut adalah salah satu contoh hewan yang melakukan pembentukan struktur sel dari awal proses perkembangbiakannya :

• daur hidup nyamuk
• daur hidup kecoa
• daur hidup katak
• daur hidup kupu-kupu

5. Pengenalan dan komunikasi sel

 Pada membran sel terdapat suatu struktur yang dikenal dengan nama glikoprotein. Glikoprotein terdiri dari untaian karbohirat yang terintegrasi dengan protein integral. Struktur glikoprotein ini berguna dalam proses pengenalan antara sel. Setiap sel memiliki struktur glikoprotein yang spesifik. Hal ini berguna misalnya ketika embrio berusaha mengenali sel uterus untuk menempel atau ketika sel darah putih mengenali bakteri patogen yang masuk ke dalam tubuh.

Pengenalan patogen atau benda asing lainnya (antigen) dilakukan oleh suatu protein pada membran sel yang disebut Major Histocompatibility Complex (MHC). MHC berguna sebagai sistem pengenalan sel yang terinfeksi agar dikenali oleh sel darah putih (limfosit-T). Ada dua jenis MHC berdasarkan jalur pengenalannya yaitu MHC I (diekspresikan oleh sel yang terinfeksi) dan MHC II (diekspresikan oleh sel fagosit, yaitu sel yang menelan benda asing, akan dibahas di sistem transport sel).

Berikut adalah penjelasan dari patogen atau benda asing lainnya :

• MHC I – Dalam sel yang terinfeksi, protein asing akan dipotong oleh proteosom. Selanjutnya protein tersebut melewati retikulum endoplasma dan berikatan dengan struktur MHC. MHC akan terlepas dan menembus membran sel dan menempel di luar membran sel. MHC yang mengandung antigen ini kemudian akan dikenali oleh sel limfosit-T C.
• MHC II – Sel fagosit (contohnya sel darah putih makrofag) akan memakan bakteri patogen dengan mekanisme endositosis. Penelanan ini akan membentuk suatu ruang yang disebut fagolisosom. Dalam fagolisosom terdapat MHC yang akan berikatan dengan protein patogen. MHC akan keluar dengan mekanisme eksositosis dan memajang MHC di permukaan membran sel. Sel limfosit-T H akan mengenali MHC ini.

Pada membran sel limfosit-T C terdapat protein CD8 yang berpasangan dengan MHC I ibarat kunci dan lubang kunci. Di lain pihak, pada membran sel limfosit-T H terdapat protein CD4 yang berpasangan dengan MHC II. Dengan demikian, MHC I hanya akan dikenali oleh limfosit-T C sedangkan MHC II hanya akan dikenali oleh limfosit-T H. Selanjutnya limfosit-T C akan membunuh sel yang terinfeksi sedangkan limfosit-T H akan mengaktifkan limfosit-B untuk memproduksi antibodi.

6. Penempelan antara sel

Sel-sel yang berdekatan pada hewan dan manusia dapat melekat satu sama lain untuk berinteraksi dan berkomunikasi melalui ikatan sel. Ikatan ini disebabkan oleh adanya interaksi antara beberapa membran sel. Tanpa adanya ikatan ini maka jaringan pada tubuh hewan dan manusia tidak akan dapat terbentuk. Ada tiga macam ikatan antara sel, yaitu sebagai berikut.

• Ikatan ketat (Tight junction) – Pada tight junction, membran-membran sel saling berikatan dengan sangat ketat dan terjalin erat dengan bantuan protein. Ikatan ini berfungsi sebagai segel yang sangat kuat dengan salah satu fungsinya yaitu untuk mencegah cairan ekstraselular untuk menembus sel epitel pada. Salah satu contoh tempat untuk tight junction yaitu pada sel epitel saluran pencernaan yang mencegah makanan menembus jaringan.
• Ikatan jangkar (Anchoring junction) – Anchoring junction membuat sel-sel terikat dengan sangat kuat membentuk sebuah lembaran. Pada ikatan ini, filamen intermediat membentuk struktur seperti jangkar yang terbuat dari keratin. Struktur ini lalu menembus sitoplasma dan dan berikatan di sana layaknya jangkar. Kulit dan otot jantung adalah beberapa contoh jaringan yang memiliki anchoring junction. Hal ini karena ikatan ini mampu menahan tarikan dan tekanan pada jaringan.
• Ikatan bercelah (Gap junction) – Molekul dapat melalui saluran antara sel melalui struktur yang disebut gap junction. Pada ikatan jenis ini, protein-protein pada membran sel membuat suatu struktur saluran untuk transportsi molekul antara sel yang berdekatan. Gap junction banyak ditemukan pada embrio karena embrio membutuhkan banyak komunikasi dengan inang melalui transport senyawa kimia.

7. Produksi enzim

Meski membran sel merupakan batas luar dari sel terhadap lingkungan, namun kebanyakan sel mensekresikan enzim ke plasma membran. Selain itu banyak protein yang ada di membran sel yang merupakan enzim. Enzim merupakan katalis biologis yang mempercepat rekasi dengan cara menurunkan energi aktivasi suatu reaksi. Salah satu metode untuk menurunkan energi aktivasi ini adalah menyederhanakan bentuk substrat.

Enzim bersifat spesifik terhadap molekul sehingga hanya dapat memproses satu molekul saja pada tiap sisi aktifnya. Ada dua macam enzim yang bergantung pada posisinya terhadap membran sel yaitu:

a. Enzim ekstraselular –  yaitu  jenis jenis enzim yang berada di luar membran sel. Contoh: enzim amilase yang mengubah amilum (pati) menjadi maltose

b.Enzim intraselular –  yaitu enzim yang berada dalam sel atau pada membran sel. Contoh: enzim lisozim yang menghancurkan antigen dalam fagososom

8. Transduksi sinyal

Salah satu fungsi protein pada membran sel yaitu sebagai reseptor sinyal kimia dari sel yang lain, yang dapat berupa neurotransmiter maupun hormon. Suatu reseptor memiliki bentuk yang spesifik sehingga hanya dapat berikatan dengan satu molekul sinyal saja. Umumnya, pelekatan molekul sinyal dapat mengaktivasi suatu respons spesifik di dalam sel melalui perubahan dan konversi komponen sel. Proses ini dinamakan transduksi sinyal.

Transduksi sinyal selalu membutuhkan membran sel sebagai inisiator reaksi. Pada proses pembuatan protein, proses transduksi sinyal dapat dijelaskan sebagai berikut.

• Sel pemberi sinyal menyeksresikan molekul sinyal.
• Molekul sinyal akan berikatan dengan protein reseptor pada membran sel target.
• Pelekatan ini mengaktivasi protein dan menyebabkan aktifnya beberapa protein lainnya di dalam sel seperti sebuah untaian pesan.
• Protein terakhir yang teraktivasi akan mengaktivasi faktor transkripsi.
• Suatu gen akan ditranskripsi berdasarkan faktor yang teraktivasi.
• mRNA akan ditranslasi menjadi protein.

Transduksi sinyal ini sangat penting bagi metabolisme dan fungsi sel seperti penentuan siklus sel, pembentukan sel kanker, dan pengaturan sistem hormon. Tanpa adanya membran sel mustahil proses tersebut dapat terjadi.

9. Sistem ingesi sel

Sel juga melakukan pencernaan dalam level selular. Hal ini berkaitan dengan transportasi molekul besar ke dalam dan ke luar sel. Dalam melakukan proses transportasi ini sel menggunakan membrannya sebagai moda. Berdasarkan arah laju molekul, ingesi sel dibagi menjadi dua yaitu:

• Eksositosis – Eksositosis yaitu proses transport molekul besar semacam polisakarida dari dalam sel ke luar sel. Molekul yang berada di dalam sel akan dibawa ke dalam apparatus Golgi untuk kemudian dimasukkan dalam vesikel. Vesikel akan menuju membran sel dan melakukan fusi. Molekul pun akan terbuang ke luar sel. Contoh: Produksi hormon insulin dari sel pancreas ke aliran darah
• Endositosis – Berlawanan dengan eksositosis, endositosis memiliki arah transport dari luar sel ke dalam sel. Pada proses ini, molekul yang berada di luar sel akan “dicubit” masuk ke dalam sel. Proses pencubitan dapat terjadi karena membran sel membentuk suatu kaki semu atau celah yang akan mengelilingi molekul dan kemudian menelannya. Ada tiga macam endositosis, yaitu:
• Fagositosis – Fagositosis atau proses makan sel dilakukan sel untuk menangkap partikel yang sangat besar di lingkungannya. Membran sel akan berubah menjadi kaki semu yang akan mengelilingi partikel kemudian menutupnya dalam suatu kantung yang disebut vakuola makanan. Vakuola akan bergabung dengan lisosom dan partikel akan dihancurkan oleh enzim degradatif. Contoh: Amoeba yang memakan bakteri
• Pinositosis – Pinositosis atau proses minum sel berbeda dengan fagositosis karena sel menangkap cairan beserta kandungan partikel kecil untuk ditransportkan ke dalam sel. Pada pinositosis, membran sel membentuk cekungan yang mengelilingi cairan. Membran sel kemudian berfusi di ujungnya dan cairan tertangkap dalam suatu vesikel. Contoh: Transport plasma darah pada sel-sel pembuluh darah
• Endositosis berbasis reseptor – Bila fagositosis da pinositosis bersifat tidak spesifik, maka endositosis berbasis reseptor bersifat sangat spesifik terhadap partikel yang akan ditelan oleh sel. Pada membran sel terdapat protein-protein spesifik terhadap suatu molekul. Bila protein ini berikatan dengan molekul, maka membran sel akan membentuk celah di mana protein berikatan untuk kemudian menelannya dalam bentuk vesikel. Contoh: Proses pengambilan kolesterol dari darah untuk sintesis steroid di sel.

Terlihat kan, sistem metabolisme sel ternyata sangat bergantung dengan keberadaan membran sel. Begitu banyak fungsi dari membran sel yang kita baru saja bahas. Tanpa membran sel, tak mungkin suatu sel dapat hidup, berkembang, dan berinteraksi baik dengan lingkungan maupun sel yang lain.