Sistem Endomembran Sel - Materi Biologi Kelas 10 SLTA/SMA/MA

Membran sel merupakan lapisan yang terdiri dari molekul seperti lipid, fosfat, kolestrol, protein dan glikogen. melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel, inti sel dan keseluruhan sel itu sendiri. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Sistem transport pada membran sel melalui mekanisme endomembran dan transport membran sel.

{tocify} $title={Daftar isi}

A. Definisi Sistem Endomembran

Sistem endomembran merupakan jenis membran dari organel-organel sel yang dihubungkan melalui sambungan fisik secara langsung atau melalui transfer segmen-segmen membran berupa vesikula-vesikula. Sistem endomembran meliputi selubung nukleus, retikulum endoplasma (RE), badan Golgi, lisosom, dan vakuola.

Komponen sistem Endomembran

Selubung nukleus bersinggungan dengan RE kasar dan RE halus.
Retikulum endoplasma menghasilkan membran berbentuk vesikula transpor, yang akan bergerak menuju ke badan Golgi.
Di badan Golgi atau di organel lainnya, terjadi modifikasi struktur molekuler vesikula. Selanjutnya, badan Golgi melepas vesikula-vesikula yang menghasilkan lisosom dan vakuola.
Vesikula-vesikula yang dihasilkan RE dapat bergabung untuk memperluas membran plasma dan menghasilkan protein sekretori atau produk lain ke luar sel.

B. Sistem Transport Membran Sel

Sel yang satu dengan sel lainnya dapat saling berinteraksi, begitu juga dengan organel yang satu dengan organel lainnya. Interaksi tersebut sangat dibutuhkan untuk mempertahankan kelangsungan hidup sel tersebut. Interaksi sel dilakukan dengan cara transpor melalui membran sel.

1. Tujuan Transpor zat melalui membran

Memasukkan molekul nutrisi seperti gula, asam amino, dan nutrien lain yang diperlukan oleh sel.
Memasukkan oksigen (O2) dan mengeluarkan karbon dioksida (CO2) pada proses respirasi sel.
Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, contohnya ion Na+, K+, Ca+, dan Cl-.
Membuang sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun.
Menjaga kestabilan pH.
Menjaga konsentrasi suatu zat untuk mendukung kerja enzim.

Transpor zat melalui membran sel dapat dibedakan menjadi dua mekanisme, yaitu transport Pasif dan transport aktif. Untuk memahami macam-macam mekanisme transport membran sel, silahkan cermati mind maping dibawah ini:

2. Mind Maping Transport Membran Sel

C. Transport Pasif

Transpor pasif merupakan transportasi sel yang dilakukan melalui membran tanpa membutuhkan energi. Transpor pasif terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi antara zat yang berada di dalam sel dengan zat yang berada di luar sel. Transpor pasif dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu difusi dan osmosis.

1. Difusi

Difusi adalah proses pergerakan partikel, molekul, ion, gas, atau cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah hingga tercapai suatu keseimbangan. Difusi dibagi menjadi 2 yaitu difusi biasa dan difusi terfasilitasi.

a. Difusi Sederhana

Difusi sederhana adalah berpindahnya molekul dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah tanpa melalui perantara atau bantuan. Contohnya ketika membuka botol minyak wangi atau parfum, molekul gas parfum akan segera menyebar dalam ruangan dan masuk ke dalam sel-sel sensor pada hidung sehingga Anda akan mencium aromanya. Peristiwa tersebut merupakan peristiwa difusi.

Molekul hidrofobik dan molekul polar tak bermuatan yang berukuran kecil dapat berdifusi menuruni gradien konsentrasinya secara spontan melalui membran ganda fosfolipid pada sel. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mendukung dan mengarahkan pergerakan molekul. Contoh lain difusi yang dilakukan oleh sel hidup contohnya adalah peristiwa masuknya oksigen (O2) dan keluarnya karbon dioksida (CO2) pada respirasi sel.

b. Difusi Terfasilitasi

Difusi terfasilitasi adalah jenis difusi yang dibantu / difasilitasi oleh unit protein spesifik yang membentuk suatu saluran protein pada membran sel atau melalui protein transport.

(1) Difusi Difasilitasi Saluran Protein

Saluran protein yang membentuk saluran ini adalah dari protein integral.
Protein integral adalah protein yang menembus membran sel dari arah luar ke dalam, dan menghubungkan kedua sisi sel.
Saluran protein ini menyediakan mekanisme transport untuk molekul berukuran besar misalnya asam amino dan glukosa dan ion misalnya ion K+, Na+, dan Cl-.
Contoh difusi terfasilitasi adalah pada molekul neurotransmiter yang membuka saluran protein pada membran sel saraf sehingga ion Na+ dapat masuk ke dalam sel saraf.

(2) Difusi Difasilitasi Protein Transpor

Protein transpor memiliki sifat seperti enzim, yaitu bersifat spesifik terhadap zat dan tempat pengikatan molekul yang diangkutnya.
Protein transpor dapat berubah bentuk saat mengikat dan melepas molekul yang dibawanya.
Protein transpor memfasilitasi perpindahan molekul asam amino dan glukosa.
Pada penyakit turunan sistinuria, sel ginjal tidak memiliki protein yang mentranspor sistein dan asam amino lain sehingga di dalam sel ginjal terjadi akumulasi asam amino yang kemudian akan mengkristal menjadi batu ginjal.

2. Osmosis

Osmosis adalah proses bergeraknya molekul pelarut (air) dari larutan dengan konsentrasi rendah (hipotonik) ke larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi (hipertonik) melalui selaput/membran selektif permeabel.

a. Perbedaan Larutan Hipotonik, Hipertonik dan Isotonik

Larutan hipotonik adalah larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut lebih rendah dari pelarutnya (air)
Larutan hipertonik adalah larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi dari pelarutnya (air).
Larutan isotonik adalah larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut yang sama dengan pelarutnya.

Osmosis merupakan difusi air melewati membran selektif permeabel yang arahnya ditentukan hanya oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total, bukan banyaknya jenis zat terlarut. Contoh peristiwa osmosis adalah air laut yang meskipun memiliki beragam jenis zat terlarut, molekul airnya tetap akan bergerak ke larutan gula yang konsentrasinya sangat tinggi.

Suatu larutan memiliki potensial osmosis, yaitu tekanan osmosis dalam larutan. Tekanan osmosis adalah tekanan yang diperlukan untuk menahan pergerakan pelarut (air) melalui membran selektif permeabel. Alat untuk mengukur tekanan osmosis disebut osmometer. Fungsi osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam sel dengan konsentrasi larutan di luar sel suatu organisme.

b. Mekanisme Osmosis pada Jenis-Jenis Sel

(1) Osmosis pada sel berdinding Sel

Osmosis terjadi pada sel yang memiliki dinding sel. Contohnya pada sel tumbuhan, alga, dan jamur. Ada beberapa kondisi osmosis pada sel yang memiliki dinding sel, yaitu plasmolisis, flaksid dan turgid.

Plasmolisis

Kondisi apabila sel berada pada larutan hipertonik (konsentrasi tinggi), sehingga air di dalam sel akan keluar kemudian sel menjadi mengerut dan membran plasma akan tertarik menjauhi dinding sel.

Flaksid (Flaccid)

Kondisi apabila sel berada pada larutan isotonik (seimbang), maka sel akan menjadi lembek karena kondisi diuar sel dan didalam sel seimbang.

Turgid

Kondisi apabila sel berada pada larutan yang hipotonik (konsentrasi rendah), sehingga air akan masuk ke dalam sel. Kemudian sel akan mengimbangi dengan dinding sel dan setelah mencapai ukuran tertentu dinding sel akan memberikan tekanan balik pada sel dan sel membesar pada batas normal.

(2) Osmosis pada sel tidak berdinding

Contoh sel yang tidak memiliki dinding sel adalah dinding sel. Ada beberapa kondisi osmosis pada sel yang memiliki dinding sel, yaitu krenasi, normal dan lisis (pecah).

Krenasi

Kondisi apabila sel berada pada larutan yang hipertonik, sehingga menyebabkan air/cairan di dalam sel akan keluar ke lingkungan sehingga sel menjadi mengerut.

Normal

Kondisi apabila sel berada pada larutan yang isotonik, sehingga menyebabkan volume sel hewan akan stabil (normal). Contoh larutan siotonik adalah cairan infus / garan fisiologis yang digunakan pada saat sedang seseorang sakit parah. Cairan infus akan menstabilkan sel eritrosit agar tidak krenasi sehingga mampu menjalankan fungsinya secara maksimal.

Lisis

Kondisi apabila sel berada pada larutan yang hipotonik, sehingga menyebabkan air/cairan dari luar sel akan masuk ke dalam sel dan lama-kelamaan akan mengakibatkan sel membengkak bahkan pecah (lisis). Contohnya eritrosit/sel darah merah akan mengalami hemolisis/pecah jika dimasukkan ke dalam air (akuades). Maka dari itu jangan menggunakan infus dengan air biasa.

c. Osmosis pada Organisme Bersel Satu (Uniseluler)

Organisme bersel satu memiliki adaptasi khusus untuk dapat hidup pada lingkungan yang hipertonik maupun hipotonik dengan menggunakan osmoregulator (kontrol keseimbangan air). Contohnya Peramecium sp. yang memiliki membran sel yang kurang permeabel terhadap air dan vakuola kontraktil untuk memompa air keluar.

D. Transport Aktif

Transpor aktif adalah suatu transpor zat melalui membran yang melawan gradien konsentrasi, yaitu dari konsentrasi rendah ke konsentrasi yang lebih tinggi sehingga memerlukan energi. Energi yang diperlukan berupa ATP (adenosin trifosfat). Transpor aktif meliputi pompa ion, kotranspor, endositosis dan eksositosis.

1. Pompa Ion Pompa ion

Pompa ion adalah transpor ion melalui membran dengan cara melakukan pertukaran ion dari dalam sel dengan ion di luar sel. Transpor dilakukan oleh protein transpor yang tertanam pada membran plasma menggunakan sumber energi berupa ATP. ATP dapat mentransfer gugus fosfat terminalnya ke protein transpor sehingga terjadi perubahan konformasi pada protein transpor. Perubahan konformasi tersebut membuat ion dapat diikat atau dilepaskan.

Contoh pompa ion yaitu pompa ion natrium (Na+) dan kalium (K+) pada sel hewan. Sel hewan memiliki konsentrasi ion K+ lebih tinggi dan ion Na+ jauh lebih rendah dibandingkan dengan lingkungannya. Membran sel hewan mempertahankan konsentrasi ion melawan gradien konsentrasi dengan memompa ion Na+ ke luar dan ion K+ masuk ke dalam sel.

2. Kotranspor

Kotranspor adalah transpor aktif dari zat tertentu yang dapat menginisiasi transpor zat terlarut lainnya. Kotranspor dilakukan oleh dua protein transpor dengan energi berupa ATP. Contoh kotranspor yaitu pompa proton yang menggerakkan transpor sukrosa pada sel tumbuhan.

Pada sel tumbuhan proton (H+) keluar dari sel melalui suatu protein transpor pada membran, kemudian ion H+ yang keluar tersebut membawa sukrosa untuk memasuki sel melalui protein transpor lainnya. Mekanisme kotranspor sukrosa - H+ berguna untuk memindahkan sukrosa hasil fotosintesis ke sel berkas pembuluh daun dan selanjutnya didistribusikan ke organ nonfotosintetik (misalnya, akar) melalui jaringan vaskuler tumbuhan.

3. Endositosis

Endositosis adalah transpor partikel dan molekul besar melalui pelipatan membran plasma atau pembentukan vesikula ke arah dalam. Makromolekul dikelilingi oleh membran plasma yang melipat membentuk vesikula, kemudian vesikula tersebut masuk ke dalam sel.

Mekanisme Endositosis pada Sel Hewan

a. Fagositosis

Fagositosis terjadi saat sel menelan partikel padat (makanan) dengan pseudopodia, selanjutnya partikel dibungkus di dalam kantong membran yang besar (vakuola). Contohnya adalah makrofag sel darah yang memakan bakteri yang masuk ke tubuh.

b. Pinositosis

Pinositosis terjadi saat fluida ekstraseluler masuk ke dalam lipatan membran plasma yang membentuk vesikula kecil.

c. Endositosis yang diperantarai reseptor

Mekanisme ini terjadi saat fluida ekstraseluler terikat pada reseptor spesifik yang berkumpul pada lubang yang dilapisi protein pada membran plasma, kemudian membentuk vesikula.

Transpor ini bertujuan untuk memperoleh substansi spesifik dalam jumlah besar, misalnya penyerapan kolesterol untuk sintesis membran dan prekusor sintesis steroid lainnya.

4. Eksositosis

Endositosis adalah transpor partikel dan molekul besar melalui pelipatan membran plasma atau pembentukan vesikula ke arah luar. Vesikula yang berisi makromolekul dari badan Golgi dipindahkan oleh sitoskeleton untuk bergabung dengan membran plasma, kemudian vesikula menumpahkan isinya ke luar sel.

Eksositosis dilakukan oleh sel-sel sekretori, misalnya sel pankreas yang menyekresikan hormon insulin ke dalam darah dan vesikula yang mengeluarkan karbohidrat untuk proses pembentukan dinding sel tumbuhan.