BIOMEMBRAN: STRUKTUR DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The biomembranes adalah struktur, sangat dinamis dan selektif alam terutama lipid, bagian dari sel-sel semua makhluk hidup. Intinya, mereka bertanggung jawab untuk menetapkan batas-batas antara kehidupan dan ruang ekstraseluler, selain memutuskan secara terkontrol apa yang dapat masuk dan keluar sel.

Sifat-sifat membran (seperti fluiditas dan permeabilitas) secara langsung ditentukan oleh jenis lipid, saturasi, dan panjang molekul ini. Setiap jenis sel memiliki membran dengan komposisi karakteristik lipid, protein, dan karbohidrat, yang memungkinkannya menjalankan fungsinya.

Sumber: karya turunan: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * karya turunan: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktur

Model yang saat ini diterima untuk mendeskripsikan struktur membran biologis disebut "mosaik fluida". Ini dikembangkan pada tahun 1972 oleh peneliti S. Jon Singer dan Garth Nicolson.

Mosaik adalah penyatuan berbagai elemen heterogen. Dalam kasus membran, unsur-unsur ini terdiri dari berbagai jenis lemak dan protein. Komponen-komponen ini tidak statis: sebaliknya, membran dicirikan oleh sifatnya yang sangat dinamis, di mana lipid dan protein bergerak secara konstan. '

Dalam beberapa kasus kita dapat menemukan karbohidrat berlabuh pada beberapa protein atau pada lipid yang membentuk membran. Selanjutnya kita akan menjelajahi komponen utama membran.

-Lemak

Lipid adalah polimer biologis yang terdiri dari rantai karbon, yang karakteristik utamanya adalah tidak larut dalam air. Meskipun mereka memenuhi banyak fungsi biologis, yang paling menonjol adalah peran strukturalnya dalam membran.

Lipid yang mampu membentuk membran biologis terdiri dari bagian apolar (tidak larut dalam air) dan bagian polar (larut dalam air). Jenis molekul ini dikenal sebagai amphipathic. Molekul-molekul ini adalah fosfolipid.

Bagaimana lipid berperilaku dalam air?

Ketika fosfolipid bersentuhan dengan air, bagian kutub adalah yang benar-benar bersentuhan dengannya. Sebaliknya, "ekor" hidrofobik berinteraksi satu sama lain, mencoba melepaskan diri dari cairan. Dalam larutan, lipid dapat memperoleh dua pola organisasi: misel atau lapisan ganda lipid.

Misel adalah kumpulan kecil lipid, di mana kepala kutub dikelompokkan "melihat" air dan ekornya dikelompokkan bersama di dalam bola. Bilayers, seperti yang tersirat dari namanya, adalah dua lapisan fosfolipid di mana kepalanya menghadap air, dan ekor dari masing-masing lapisan tersebut berinteraksi satu sama lain.

Formasi ini terjadi secara spontan. Artinya, tidak diperlukan energi untuk mendorong pembentukan misel atau lapisan ganda.

Sifat amphipathic ini, tidak diragukan lagi, yang paling penting dari lipid tertentu, karena memungkinkan pengelompokan kehidupan.

Tidak semua membran itu sama

Dalam hal komposisi lipidnya, tidak semua membran biologis sama. Ini bervariasi dalam hal panjang rantai karbon dan saturasi di antara keduanya.

Yang kami maksud dengan saturasi adalah jumlah ikatan yang ada di antara karbon. Ketika ada ikatan rangkap atau rangkap tiga, rantai itu tidak jenuh.

Komposisi lipid pada membran akan menentukan sifat-sifatnya, terutama fluiditasnya. Ketika ada ikatan rangkap atau rangkap tiga, rantai karbon "berputar", menciptakan ruang dan mengurangi pengepakan pada ekor lipid.

Ketegaran mengurangi permukaan kontak dengan ekor yang berdekatan (khususnya gaya interaksi van der Waals), melemahkan penghalang.

Sebaliknya, ketika saturasi rantai ditingkatkan, interaksi van der Waals menjadi lebih kuat, meningkatkan kerapatan dan kekuatan membran. Demikian pula, kekuatan penghalang dapat ditingkatkan jika rantai hidrokarbon bertambah panjang.

Kolesterol adalah jenis lipid lain yang dibentuk oleh fusi empat cincin. Kehadiran molekul ini juga membantu memodulasi fluiditas dan permeabilitas membran. Properti ini juga dapat dipengaruhi oleh variabel eksternal, seperti suhu.

-Protein

Dalam sel normal, sedikit kurang dari setengah komposisi membran adalah protein. Ini dapat ditemukan tertanam dalam matriks lipid dengan berbagai cara: benar-benar terbenam, yaitu integral; atau secara perifer, di mana hanya sebagian dari protein yang terikat ke lipid.

Protein digunakan oleh beberapa molekul sebagai saluran atau transporter (dari jalur aktif atau pasif) untuk membantu molekul hidrofilik yang besar melintasi penghalang selektif. Contoh paling mencolok adalah protein yang bekerja sebagai pompa natrium-kalium.

-Karbohidrat

Karbohidrat dapat melekat pada dua molekul yang disebutkan di atas. Mereka umumnya ditemukan di sekitar sel dan berperan dalam penandaan, pengenalan, dan komunikasi seluler secara umum.

Misalnya, sel-sel sistem kekebalan menggunakan jenis penandaan ini untuk membedakan apa yang mereka miliki dari apa yang asing, dan dengan demikian mengetahui sel mana yang harus diserang dan mana yang tidak boleh.

fitur

Tetapkan batasan

Bagaimana batas-batas kehidupan ditetapkan? Melalui biomembran. Membran asal biologis bertanggung jawab untuk membatasi ruang seluler di semua bentuk kehidupan. Properti kompartementalisasi ini sangat penting untuk pembentukan sistem kehidupan.

Dengan cara ini, lingkungan yang berbeda dapat dibuat di dalam sel, dengan konsentrasi dan pergerakan bahan yang diperlukan yang optimal untuk makhluk organik.

Selain itu, membran biologis juga menetapkan batasan di dalam sel, yang berasal dari kompartemen khas sel eukariotik: mitokondria, kloroplas, vakuola, dll.

Selektivitas

Sel hidup membutuhkan masuk dan keluar yang konstan dari unsur-unsur tertentu, misalnya pertukaran ion dengan lingkungan ekstraseluler dan ekskresi zat limbah, antara lain.

Sifat membran membuatnya permeabel terhadap zat tertentu dan tahan terhadap zat lain. Untuk alasan ini, membran, bersama dengan protein di dalamnya, bertindak sebagai semacam “penjaga gerbang” molekuler yang mengatur pertukaran material dengan lingkungan.

Molekul kecil, yang tidak polar, dapat melintasi membran tanpa masalah. Sebaliknya, semakin besar molekulnya dan semakin polar molekulnya, kesulitan pelepasannya meningkat secara proporsional.

Sebagai contoh spesifik, molekul oksigen dapat bergerak melalui membran biologis satu miliar kali lebih cepat daripada ion klorida.

Referensi

1. Freeman, S. (2016). Ilmu biologi. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Biologi sel molekuler. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Membran sel. Dana Budaya Ekonomi.
4. Penyanyi, SJ, & Nicolson, GL (1972). Model mosaik fluida dari struktur membran sel. Sains, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Pergerakan molekul melintasi membran sel. Elsevier.