1. Bagian cair membran - 04a komponen karakteristik membran

KOMPONEN MEMBRAN SEL

  1. Bagian cair membran  Fosfolipid 

  Glikolipid  Sterol

  2. Bagian bermosaik  protein integral membran

   protein periferal  protein tertanam membran MEMBRAN SEL: Komponen

MEMBRAN SEL

  Beberapa fakta tentang membran

• membran adalah lapisan yang bersifat cair
• fosfolipid penyusunnya bersifat dinamis
• fungsi-fungsi membran akan sangat efisien dalam kondisi cair
• Sifat cair membran diatur oleh komponen membran itu sendiri
• Fungsi-fungsi utama membran: manifestasi dari protein membran

TRIASILGLISERIDA = TRIASILGLISEROL = LIPID Molekul yang sangat beragam  tidak larut air

LIPID MEMBRAN:

1. Fosfolipid

  Alternatif gliserol: Sfingosin

   sfingolipid FOSFOGLISERIDA + ALKOHOL

  Gugus alkohol terikat ke gugus fosfat:

  1. Fosfatidilkolin (PC)

  paling dominan

  2. Fosfatidiletanolamin (PE)

  3. Fosfatidilserine (PS)

  4. Fosfatidilinositol (PI)

  Sfingolipid: sfingomielin - paling banyak ditemukan dalam akson sel-sel syaraf Struktur beda, tetapi konformasi dan distribusi muatannya sama dg PC, PE, PS & PI

LIPID MEMBRAN:

2. Glikolipid

  Paling banyak dikenal berbasis sfingosin  glikosfingolipid

• Netral: serobsida
• Negatif: gangliosida Gangliosida menjuntai ke sisi luar membran  situs antigenik gol darah ABO pada eritrosit

  Tays-Sachs disease: akumulasi gangliosida dalam

  otak akibat defisiensi β-N-asetilheksosaminidase dalam lisosom

LIPID MEMBRAN:

3. Sterol

  Sel hewan: kolesterol Sel Tumbuhan: fitosterol, yi kampesterol, sitosterol & stigmasterol. Protista dan fungi: ergosterol (mirip kolesterol) sbg prekusor hormon-hormon steroid Prokariota, membran dalam mitokondria dan kloroplas: hopanoid dg struktur mirip kolesterol

• lebih kaku dan lebih hidrofobik dibanding sterol
• ada ujung pendek menjulur ke permukaan membran sel yang bersifat hidrofilik
• banyak ditemukan dalam deposit minyak bumi  diduga merupakan komponen membran prokariot purba

Beberapa Molekul Sterol

  Analisis lab menggunakan fosfolipase

  Enzim memutus/menghidrolisis ikatan pada fosfolipid

• Fosfolipase A1: memotong residu As. lemak pada C1

  (produk:lisofosfolipid)

• Fosfolipase A2: memotong residu As. lemak pada C2

  (lesitin -> lisofosfatidilkolin)

• Fosfolipase C: memotong gugus fosfat dari gliserol

  (lesitin -> diasilgliserol)

• Fosfolipase D:memotong gugus alkohol dari fosfat

  (lesitin -> asam fosfatidik)  Distribusi jenis-jenis lipid berbeda

  ” di sisi luar membran dominan PC, di sisi dalam membran: Sph, PS, PE Glikolipid: lapisan luar - bentuk glikolipid dan glikoprotein Komponen Lipid Memban Sel Fosfolipid RBC Mielin Mitoch. E.coli Asam Fosfatidik

  1.5

  8.5

  26

  25

  26 Kolesterol

  10

  8.5 Glikolipid

  17.5

  12 Sfingomielin

  22.5

  0.5 Kardiolipin

  8.5

  7 Fosfatidilserin

  0.5 Fosfatidilkolin

  1

  1

  18 Fosfatidilinositol

  65 Fosfatidilgliserol

  27

  20

  18

  39 Fosfatidiletanolamin

  10

  19

  3 Komponen Lipid Membran Sel

  As. lemak Mol% PC telur Mol% PE eritrosit 16:0

  33

  19

  2 - 16:1 18:0

  15

  13 18:1

  32

  22 20:4

  18

  7 22:4

  4.3

  19 22:6

  1.7

  4

  

Asam Lemak Penentu Sifat & Fungsi Membran

  a. Sifat hidrofobik: pembatas difusi solut polar

  b. Rantai 16 - 18 atom C: optimal dalam membentuk struktur bilayer yang stabil dengan ketebalan sekitar 6-8 nm

  c. Ikatan rangkap konfigurasi cis: membentuk struktur ekor bengkok dan sedikit longgar, dan tidak saling sejajar satu dengan yang lain  penentu sifat cair membran

   Poin b & c (+ sterol): suhu transisi (Tm) pada suhu fisiologis Asam lemak jenuh dan tak jenuh

  Ikatan rangkap trans - cis

  Suhu Transisi asam lemak

  Sifat Cair Lipid Bilayer

  Komponen lipid selalu bergerak

  

  Difusi lateral

  

  Difusi transveral, flip-flop Bukti pergerakan komponen lipid: percobaan fluorescence

  recovery after photobleaching Sifat Cair Membran

  Kolesterol dalam membran: bufer panas

  Pengaturan Sifat Cair Lipid Bilayer  Bisa dilakukan oleh semua organisme

• – kemampuan

  adaptasi homeoviskositas

 Mekanisme: mengatur komposisi lipid penyusun membran

 Pada hw poikiloterm, bakteri, protista, fungi & tumbuhan

   Dingin: membran membeku

   o

  Panas: membran cair, > 45 C paralisis

   Rekayasa membran sel tumbuhan: meningkatkan

  kelarutan oksigen sebagai substrat bagi enzim desaturase  ikatan rangkap bertambah  bisa tetap berproduksi pada musim dingin

   Contoh adaptasi dingin pada bakteri Micrococcus:  komposisi membran selnya didominasi asam lemak

  rantai 16 C dari sebelumnya 18 C Pengaturan Sifat Cair Lipid Bilayer  Adaptasi dingin pada E. coli:

  

 mengaktifkan enzim yang memotong 2 ujung karbon

  dari rantai 18 C

  

 Mengaktifkan enzim desaturase yang menambahkan

ikatan rangkap ke asam lemak.

  

 Aplikasi dalam rangkaian kerja kloning DNA dengan

  teknik heatshock transformation, yi cara memasukkan plasmid ke dalam bakteri:

  o o

  E. coli -80 C  icebath  0 C  + plasmid yang sudah

  direkayasa  secara tiba-tiba dipindahkan ke

  o

  waterbath bersuhu 42 C selama 10 menit  kultur transformasi plasmid ke dalam sel bakteri

  o

  pada suhu fisiologis 37 C Pengaturan Sifat Cair Lipid Bilayer  Adaptasi dingin hewan poikiloterm: menambahkan

  proporsi kolesterol membran agar suhu transisi semakin rendah

   Bagaimanakah caranya hewan homoitherm yang

  melakukan hibernasi pada musim dingin?

  meningkatkan jumlah ikatan rangkap

 Apa yang terjadi pada ujung-ujung jari ketika naik sepeda

  di musim dingin tanpa menggunakan sarung tangan?

  Fakta: ujung jari terasa hilang karena aktifitas ujung saraf terganggu Hipotesis kompensasi ? ...... Mosaik Protein Membran

  Bukti adanya protein integral membran: teknik freeze-fracturing oleh David Deamer & Daniel Branton, hasil:

• Lipid bilayer tidak polos, ada benda-benda yang heterogen
• Lipid bilayer artifisial: polos

  Tiga jenis protein membran:

  1. Integral memban

  2. Periferal

  3. Tertanam ke membran - lipid-anchored protein

  Difusi lateral protein membran

BM protein > BM fosfolipid  pergerakan protein membran

jauh lebih lambat dibanding fosfolipid

Tidak semua protein bisa berpindah, beberapa diikat oleh

sitoskeleton

  PNAS | July 3, 2001 | vol. 98 | no. 14 | 8124

• –8127

  

Electroretinogram analysis of relative spectral sensitivity in genetically identified dichromatic macaques Hanazawa A, Mikami A, Angelika PS, Takenaka O, Goto S, Onishi A, Koike S, Yamamori T, Kato K, Kondo A, Suryobroto B, Farajallah A, Komatsu H. The retinas of macaque monkeys usually contain three types of photopigment, providing them with trichromatic color vision homologous to that of humans. However, we recently used molecular genetic analysis to identify several macaques with a dichromatic genotype. The affected X chromosome of these animals contains a hybrid gene of long-wavelength-sensitive (L) and middle- wavelength-sensitive (M) photopigments instead of separate genes encoding L and M photopigments. The product of the hybrid gene exhibits a spectral

sensitivity close to that of M photopigment; consequently, male monkeys carrying

the hybrid gene are genetic protanopes, effectively lacking L photopigment. In the present study, we assessed retinal expression of L photopigment in monkeys carrying the hybrid gene. . . . . . Kontribusi Biologi Molekular

  Mikami A, Koike S, Onishi A, Terao K, Ida-Hosonuma M, Hanazawa A, Saito

  A, Takenaka O, Suryobroto B, Angelika PS, Jayadi A, Farajallah A, Komatsu, H., Koida K, Yamamori T, Goto S, Matsumura S, Kato K, Kondo A, Teramoto, M., Udono T, Emi Y, Kobayashi H. 2002. Color vision of protanopia macaques and a protanomalia chimpanzee. COE international Symposium " Evolution of the Apes and the Origin of the Human Beings" (Nov, 2002, Inuyama, Japan)

  Normasari R, Raffiudin R, Farajallah. 2007. Karakterisasi gen opsin sensitif ultraviolet UVop pada lebah Apis cerana. Skripsi Departemen Biologi.

  Ariawati R, Farajallah A, Tiesnamurti B. 2009. The Promotor and Intron Nucleotide Variation of Myostatin Gene within Indonesian Local Sheeps.

  Thesis, Animal Bioscience, Department of Biology.