1. Bagian cair membran Fosfolipid Glikolipid Sterol 2. Bagian bermosaik protein integral membran protein periferal protein tertanam membran

Transkripsi

1 KOMPONEN MEMBRAN SEL 1. Bagian cair membran Fosfolipid Glikolipid Sterol 2. Bagian bermosaik protein integral membran protein periferal protein tertanam membran 1

2 MEMBRAN SEL: Komponen 2

3 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 3

4 TRIASILGLISERIDA = TRIASILGLISEROL = LIPID Molekul yang sangat beragam tidak larut air 4

5 LIPID MEMBRAN: 1. Fosfolipid Alternatif gliserol: Sfingosin sfingolipid 5

6 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 6

7 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 7

8 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 8

9 Beberapa Molekul Sterol 9

10 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 10

11 Komponen Lipid Memban Sel Fosfolipid RBC Mielin Mitoch. E.coli Asam Fosfatidik Fosfatidilkolin Fosfatidiletanolamin Fosfatidilgliserol Fosfatidilinositol Fosfatidilserin Kardiolipin Sfingomielin Glikolipid Kolesterol

12 Komponen Lipid Membran Sel As. lemak Mol% PC telur Mol% PE eritrosit 16: :1 2-18: : : : :

13 Asam Lemak Penentu Sifat & Fungsi Membran a. Sifat hidrofobik: pembatas difusi solut polar b. Rantai 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 13

14 Asam lemak jenuh dan tak jenuh 14

15 Ikatan rangkap trans - cis 15

16 Suhu Transisi asam lemak 16

17 Sifat Cair Lipid Bilayer Komponen lipid selalu bergerak Difusi lateral Difusi transveral, flip-flop Bukti pergerakan komponen lipid: percobaan fluorescence recovery after photobleaching 17

18 Sifat Cair Membran 18

19 Kolesterol dalam membran: bufer panas 19

20 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 Panas: membran cair, > 45 o 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 20

21 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: E. coli -80 o C icebath 0 o C + plasmid yang sudah direkayasa secara tiba-tiba dipindahkan ke waterbath bersuhu 42 o C selama 10 menit transformasi plasmid ke dalam sel bakteri kultur pada suhu fisiologis 37 o C 21

22 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?... 22

23 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 23

24 24

25 25

26 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 26

27 PNAS July 3, 2001 vol. 98 no 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 middlewavelength-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 Membran Sel: perspektif Eksperimental 20:41 27

28 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 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 Karakterisasi gen opsin sensitif ultraviolet UVop pada lebah Apis cerana. Skripsi Departemen Biologi. Ariawati R, Farajallah A, Tiesnamurti B The Promotor and Intron Nucleotide Variation of Myostatin Gene within Indonesian Local Sheeps. Thesis, Animal Bioscience, Department of Biology. 28