Syarah PPT MK Biologi Sel & Molekuler #02: Membran dan Transport Sel (2025)

Slide ini merupakan slide pembuka dari topik “Membran dan Transport Sel” yang disampaikan oleh Prof. Dr. Mahanani Tri Asri, M.Si. dari Jurusan Biologi, Universitas Negeri Surabaya (Unesa). Judul ini menyiratkan bahwa fokus materi akan terbagi ke dalam dua bahasan utama, yakni:

1. Membran Sel
   Pembahasan akan mencakup struktur, komposisi, dan fungsi dari membran sel yang menjadi batas utama antara lingkungan internal dan eksternal sel. Membran ini bukan sekadar pembungkus pasif, melainkan struktur dinamis yang memungkinkan terjadinya komunikasi antar sel, pengaturan transportasi molekul, serta menjaga homeostasis.

2. Transport Sel
   Bagian ini akan menjelaskan berbagai mekanisme yang digunakan oleh sel untuk mengangkut molekul atau ion melintasi membran sel. Mekanisme ini bisa bersifat pasif (tanpa energi, seperti difusi dan osmosis) atau aktif (menggunakan energi, seperti pompa ion dan endositosis).

Pemilihan topik ini sangat penting karena membran dan sistem transportasi merupakan fondasi dari hampir semua proses seluler, mulai dari metabolisme hingga sinyal sel. Oleh karena itu, memahami bagian ini secara mendalam sangat membantu mahasiswa untuk menguasai konsep lanjutan dalam biologi sel, biokimia, hingga fisiologi.

Slide ini menyampaikan tujuan pembelajaran utama dari Pertemuan ke-2 dalam mata kuliah Biologi Sel dan Molekuler, dengan fokus pada pemahaman mendalam tentang struktur dan fungsi membran plasma serta mekanisme transport membran.

🔷 Kemampuan Akhir:
Kalimat "Memahami struktur dan fungsi membran plasma serta mekanisme transport membran" merupakan rumusan dari learning outcome atau capaian pembelajaran dari pertemuan ini. Di sini, kata memahami merujuk pada proses kognitif tingkat menengah dalam taksonomi Bloom—lebih tinggi dari sekadar mengingat dan memahami definisi, namun belum sampai pada menganalisis atau mengevaluasi. Tujuan utamanya adalah agar mahasiswa mampu:

• Mengenal bagian-bagian penyusun membran plasma,

• Menjabarkan cara kerja dan peran membran plasma dalam kehidupan sel,

• Menjelaskan bagaimana molekul dapat keluar masuk sel melalui membran.

🔷 Indikator: Indikator adalah penjabaran operasional dari kemampuan akhir yang ingin dicapai. Artinya, indikator membantu dosen dan mahasiswa mengetahui apakah kemampuan itu telah tercapai atau belum. Berikut penjelasan untuk tiap indikator:

1. Memerinci komponen penyusun membran plasma
   Mahasiswa diharapkan bisa menyebutkan dan menjelaskan secara rinci berbagai komponen membran seperti fosfolipid, protein integral dan perifer, karbohidrat, serta kolesterol.

2. Menjelaskan struktur, fungsi, dan sifat membran plasma
   Mahasiswa perlu menjabarkan bagaimana bentuk membran plasma (struktur lapis ganda fosfolipid), apa perannya (sebagai pembatas, pengatur transport, tempat penerimaan sinyal, dll.), serta sifat fisik dan kimianya (seperti selektivitas permeabel, fluida, asimetri).

3. Membandingkan model-model membran plasma
   Akan dibahas evolusi pemahaman ilmiah tentang struktur membran: dari model sandwich Davson-Danielli, unit membrane Robertson, hingga model mosaik fluida Singer-Nicolson yang kini menjadi acuan utama. Perbandingan dilakukan berdasarkan kelebihan, keterbatasan, dan dukungan data eksperimental.

4. Menjelaskan fungsi dan macam transport membran
   Fungsi transport berkaitan dengan bagaimana zat seperti ion, glukosa, atau air melewati membran. Mahasiswa akan belajar tentang jenis-jenis transport seperti difusi sederhana, difusi terfasilitasi, osmosis, transport aktif primer dan sekunder, hingga transpor vesikuler seperti endositosis dan eksositosis.

5. Menjelaskan mekanisme transport membran
   Mekanisme ini mengacu pada bagaimana proses transport terjadi secara molekuler: misalnya, bagaimana protein channel membuka-tutup berdasarkan gradien konsentrasi, atau bagaimana ATP digunakan dalam transport aktif.

📝 Catatan Revisi Minor:
Pada indikator nomor 3–5, tampaknya penulisan belum dipisahkan dengan tanda baca yang jelas. Disarankan untuk memisahkan tiap indikator dengan baris baru agar terbaca lebih sistematis.

Slide ini membahas tentang struktur dan fungsi membran sel, yang merupakan aspek fundamental dalam biologi sel. Kalimat pembuka ditulis dalam bahasa Inggris:
"Structures and functions of membranes", yang secara makna per kata dapat diuraikan sebagai berikut:

• Structures: struktur-struktur, bentuk fisik atau organisasi bagian-bagian membran.

• and: dan.

• functions: fungsi-fungsi, peran atau kegunaan dari struktur tersebut.

• of membranes: dari membran, maksudnya membran sel.

Dengan demikian, judul slide ini secara utuh berarti "Struktur dan fungsi dari membran sel."

🔷 Ada tiga fungsi utama membran:

1. Kompartementasi organel dan enzim
   Membran berfungsi sebagai pembatas antara bagian-bagian dalam sel. Kompartementasi ini memungkinkan terbentuknya ruangan tersendiri bagi organel seperti mitokondria, lisosom, atau retikulum endoplasma, sehingga proses-proses biokimia spesifik dapat terjadi secara efisien tanpa gangguan. Contohnya, enzim-enzim pencerna dalam lisosom tidak merusak bagian sel lainnya karena dibatasi oleh membran.

2. Peraturan transportasi
   Membran bersifat selektif permeabel, yang artinya hanya zat-zat tertentu yang boleh masuk atau keluar dari sel. Mekanisme transportasi ini meliputi difusi, osmosis, transport aktif, hingga endositosis dan eksositosis. Ini memastikan sel dapat menjaga keseimbangan ion, nutrisi, dan limbahnya.

3. Deteksi dan transmisi sinyal di dalam dan antar sel
   Membran dilengkapi dengan reseptor protein yang mampu mendeteksi sinyal (seperti hormon atau neurotransmiter) dari luar sel dan kemudian meneruskannya ke bagian dalam sel. Proses ini memungkinkan sel untuk merespons perubahan lingkungan, berkomunikasi dengan sel lain, dan mengatur aktivitas internal.

🔷 Contoh:

1. Membran sel darah merah = erythrocyte ghosts
   Erythrocyte ghosts adalah sel darah merah yang sudah kehilangan isi sitoplasmanya karena proses osmotik atau kimiawi, namun membrannya tetap utuh. Preparasi ini banyak digunakan dalam studi biokimia membran karena struktur membrannya tetap bisa diamati dan dianalisis.

2. Membran sel amuba
   Amuba sebagai organisme uniseluler memiliki membran sel yang aktif dalam mendeteksi lingkungan dan melakukan fagositosis. Membran sel amuba sangat dinamis dan sering digunakan sebagai model dalam studi tentang fluiditas dan fleksibilitas membran.

📝 Catatan Tambahan untuk Pengayaan
Sebenarnya, fungsi membran lebih dari tiga apabila dirinci lebih dalam. Misalnya: (1) sebagai tempat melekatnya sitoskeleton dan ekstraseluler matrix, (2) mengatur potensi membran melalui ion channel, dan (3) menjadi tempat aktivitas enzim-enzim tertentu. Namun, tiga poin utama di atas sudah mencakup esensi paling penting dalam fungsi biologisnya.

Slide ini memperkenalkan dua mekanisme penting yang dilakukan oleh membran sel untuk melakukan pertukaran materi dengan lingkungan luar, yaitu eksositosis dan endositosis. Proses-proses ini merupakan bagian dari transport aktif menggunakan energi ATP, dan termasuk dalam transpor vesikuler karena melibatkan pembentukan dan peleburan vesikula (kantung kecil dari membran).

🔷 Kalimat utama:

“Membran sel → mampu bertukar materi dengan lingkungannya melalui proses eksositosis (padatan dikeluarkan) dan endositosis (padatan dimasukkan) ke dalam sel.”

Penjelasan:

1. Eksositosis adalah proses keluarnya materi (biasanya berupa limbah atau hasil sintesis sel seperti hormon atau enzim) dari dalam sel ke luar melalui fusi vesikula dengan membran plasma. Contohnya: sekresi insulin dari sel beta pankreas.

2. Endositosis adalah proses masuknya materi dari luar ke dalam sel dengan cara membungkus materi tersebut menggunakan invaginasi (lekukan) dari membran sel hingga terbentuk vesikula internal. Ini bisa berupa padatan besar (fagositosis) atau cairan (pinositosis).

🔷 Kalimat lanjutan:

“Endositosis terjadi ketika sel eukariotik menelan tubuh ekstraseluler → Amuba.”

Penjelasan: Contoh yang diberikan adalah amuba, sel eukariotik uniseluler yang sering digunakan sebagai model untuk mempelajari fagositosis. Amuba memiliki pseudopodia (kaki semu) yang digunakan untuk menangkap dan menelan makanan (biasanya berupa bakteri) dari lingkungan eksternal.

🔷 Gambar pada slide:
Ilustrasi menunjukkan tiga tahap proses fagositosis oleh amuba:

1. Gambar pertama: Amuba mendeteksi partikel (warna merah).

2. Gambar kedua: Membran amuba mulai membungkus partikel dengan membentuk pseudopodia.

3. Gambar ketiga: Partikel telah dikelilingi sepenuhnya dan dibawa ke dalam sel dalam bentuk vesikula.

📝 Catatan tambahan (anotasi pengayaan):

• Eksositosis dan endositosis tidak hanya berlaku untuk padatan saja. Walau pada amuba lebih sering untuk padatan, pada banyak sel lain, cairan dan molekul-molekul kecil juga dapat diambil melalui mekanisme pinositosis dan reseptor-mediated endocytosis.

• Proses ini sangat penting dalam sistem imun. Contohnya, sel fagosit seperti makrofag melakukan endositosis terhadap patogen, lalu memprosesnya untuk dipresentasikan kepada limfosit.

Dengan kata lain, melalui mekanisme-mekanisme ini, membran sel bukan hanya sebagai pelindung pasif, tetapi juga struktur aktif yang memungkinkan komunikasi, nutrisi, pertahanan, dan homeostasis.

Slide ini menyajikan perkembangan historis model struktur membran sel yang telah dikembangkan selama lebih dari satu abad oleh para ilmuwan. Setiap model mencerminkan pemahaman ilmiah yang berkembang seiring dengan kemajuan teknologi mikroskopi dan biokimia.

🔷 1. Charles Overton (1895)
Charles Overton merupakan tokoh awal yang menyimpulkan bahwa membran sel bersifat selektif permeabel dan kemungkinan tersusun atas zat yang larut dalam lemak (lipid). Ia menemukan bahwa zat yang larut dalam lipid lebih mudah menembus sel dibandingkan dengan zat yang larut dalam air. Ini merupakan dasar dari hipotesis bahwa membran tersusun dari bahan lipid.

🔷 2. Gorter & Grendel's bilayers (1925)
Dua ilmuwan Belanda ini mengemukakan bahwa membran sel tersusun dari lapisan ganda lipid (bilayer). Eksperimen mereka melibatkan ekstraksi lipid dari sel darah merah dan pengukuran luas permukaan lipid dibandingkan luas permukaan sel. Hasilnya menunjukkan bahwa lipid membentuk dua lapis, bukan satu.
→ membran : bilayers artinya membran tersusun atas dua lapisan lipid.

🔷 3. Davson & Danielli’s sandwich model (1935)
Model ini mengusulkan bahwa lapisan ganda fosfolipid dilapisi oleh lapisan protein di kedua sisinya, menyerupai "sandwich". Model ini menjelaskan beberapa fenomena transport membran, tetapi tidak dapat menjelaskan keberadaan protein integral yang menembus lapisan lipid.

🔷 4. Model Membran Unit (Robertson)
Pada 1950-an, J.D. Robertson menggunakan mikroskop elektron dan melihat bahwa semua membran biologis memiliki struktur trilaminar (tiga lapisan), yaitu: gelap-terang-gelap. Ia menyatakan bahwa semua membran memiliki unit membran yang seragam, dengan dua lapisan protein dan satu lapisan lipid ganda di tengah.

🔷 5. The Fluid Mosaic Model (Singer-Nicholson, 1972)
Ini adalah model paling diterima hingga saat ini. Model ini menggambarkan bahwa membran terdiri dari mosaik protein yang tertanam atau melekat pada lapisan ganda fosfolipid yang bersifat fluida (dapat bergerak lateral). Protein dapat bergerak seperti kapal dalam lautan lipid.
Model ini menjelaskan dengan baik fleksibilitas membran, keberadaan protein integral dan periferal, serta dinamika membran dalam sel hidup.

🔷 6. Model mutakhir membran sel (versi modifikasi, 1974)
Meskipun tidak dijelaskan secara rinci dalam slide ini, bagian ini merujuk pada perkembangan lanjutan dari model mosaik fluida, termasuk kontribusi studi cryo-EM, lipid raft, mikrodomain membran, dan peran penting glikoprotein dan glikolipid dalam interaksi sel. Model mutakhir ini mencerminkan kompleksitas membran yang sebenarnya tidak hanya fluida dan mosaik, tapi juga bersifat dinamis, terorganisasi, dan multifungsi.

📝 Catatan Anotatif (penyempurnaan dan pengayaan):

• Perlu ditambahkan bahwa perkembangan terbaru tentang membran sel mencakup pemahaman tentang domain mikro seperti lipid raft, yang penting dalam transduksi sinyal dan pergerakan protein.

• Model sekarang juga menekankan pada heterogenitas dan organisasi fungsional lokal dalam membran, yang tidak dibahas dalam model awal.

• Penulisan “tahun1895” perlu diberi spasi: “tahun 1895”.

• Penulisan referensi “Ref. 41” dan hak cipta Rockefeller University Press sebaiknya diberi klarifikasi di catatan kaki atau lampiran sumber asli.

Dengan memahami sejarah evolusi model ini, mahasiswa diharapkan mampu menghargai proses ilmiah yang dinamis serta mengembangkan keterampilan berpikir kritis terhadap model biologis.

Slide ini menyajikan fondasi awal dari konsep membran sel sebagai struktur yang tersusun dari lipid, berdasarkan eksperimen Charles Overton pada tahun 1895. Penjelasan ini penting sebagai titik awal sejarah perkembangan pemahaman ilmiah mengenai membran sel.

🔷 "Membran sel menurut Charles Overton (1895) mempostulatkan bahwa..."
Charles Overton adalah ilmuwan yang pertama kali mengusulkan bahwa membran sel memiliki komponen lipid, berdasarkan pengamatannya terhadap kecepatan difusi zat ke dalam sel. Kata mempostulatkan di sini berarti ia belum membuktikan secara langsung, namun mengajukan hipotesis berdasarkan data empiris.

🔸 a. Membran terbuat dari lipid
Ini merupakan inti dari postulat Overton. Ia mengamati bahwa zat-zat yang larut dalam lemak (lipid-soluble) lebih cepat masuk ke dalam sel dibandingkan zat yang larut dalam air (water-soluble). Hal ini menyiratkan bahwa membran memiliki sifat lipofilik, sehingga mampu meloloskan zat-zat tersebut.

🔸 b. Zat larut lipid memasuki sel jauh lebih cepat daripada zat yang tidak larut dalam lipid
Pernyataan ini merupakan bentuk observasi eksperimental dari Overton. Misalnya, molekul nonpolar seperti eter dan kloroform bisa melewati membran lebih cepat dibandingkan glukosa atau ion.

🔸 ▶ 20 tahun kemudian...
Dua dekade setelah postulat Overton, penelitian oleh Gorter dan Grendel (1925) menunjukkan bahwa membran sel darah merah memang tersusun atas lapisan ganda lipid, dan penelitian berikutnya juga menambahkan keberadaan protein membran. Hal ini memperkuat validitas dugaan Overton.

🔷 Gambar di kanan slide
Gambar pertama menunjukkan struktur bilayer fosfolipid—dua lapis fosfolipid dengan bagian kepala (hidrofilik) menghadap keluar dan ekor (hidrofobik) saling berhadapan di tengah. Ini adalah dasar struktur membran sel yang kita kenal hari ini.

Gambar kedua menunjukkan struktur misel (micelle)—bentuk lain yang bisa dibentuk fosfolipid jika dicampur dalam air.

🔸 Kotak penjelasan (Micelles):

• Jika fosfolipid dicampur dalam air dan diguncang, mereka bisa membentuk misel, yaitu struktur bulat di mana:

  • Bagian kepala fosfolipid (hidrofilik) berada di luar menghadap air.

  • Bagian ekor fosfolipid (hidrofobik) tersembunyi di dalam, menjauhi air.

• Ini adalah bukti eksperimental bahwa fosfolipid memiliki dua sifat berbeda: hidrofilik dan hidrofobik, dan akan menyusun diri sesuai lingkungan cairan di sekitarnya.

📝 Anotasi pengayaan:

• Eksperimen Overton menjadi awal dari konsep permeabilitas membran selektif, yang sangat penting dalam transport molekul.

• Misel bukanlah struktur alami dari membran sel, tetapi model penting dalam eksperimen untuk memahami sifat-sifat fosfolipid, dan prinsip pembentukan struktur bilayer dalam membran.

• Gambar dan penjelasan ini sangat baik untuk menunjukkan hubungan antara struktur molekul dan fungsinya dalam lingkungan biologis.

Slide ini menyajikan model struktur membran sel berdasarkan eksperimen klasik dari Gorter dan Grendel (1925). Temuan mereka menegaskan bahwa membran sel tersusun atas dua lapisan lipid (lipid bilayer)—salah satu tonggak sejarah penting dalam biologi sel.

🔷 Judul: “Gortner dan Grendel”
Catatan kecil: Nama yang benar adalah Gorter (bukan Gortner) dan Grendel. Kedua ilmuwan ini merupakan ahli fisiologi dari Belanda yang bekerja di bidang struktur membran sel, khususnya menggunakan sel darah merah (eritrosit) sebagai model.

🔷 Penjelasan Ilmiah:

Pada tahun 1925, Gorter dan Grendel melakukan eksperimen untuk mengukur jumlah lipid dari membran eritrosit. Mereka mengekstrak lipid dari sejumlah eritrosit dan menyebarkannya ke permukaan air, membentuk monolayer (lapisan tunggal) fosfolipid. Lalu mereka membandingkan luas permukaan lipid yang terbentuk dengan luas permukaan sel darah merah yang digunakan.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa luas permukaan lipid dua kali lipat dari luas permukaan eritrosit. Maka mereka menyimpulkan bahwa membran sel terdiri dari dua lapisan lipid, bukan satu.

🔷 Ilustrasi: Struktur Lipid Bilayer
Gambar pada slide menampilkan representasi skematis lapisan ganda fosfolipid:

• Bagian polar (merah, lingkaran di ujung): Ini adalah kepala fosfolipid yang bersifat hidrofilik (menyukai air), menghadap ke lingkungan luar dan sitoplasma (dua sisi yang berair).

• Bagian non-polar (garis lurus hijau di tengah): Ini adalah ekor fosfolipid yang bersifat hidrofobik (menolak air), menghadap ke dalam, saling berhadapan membentuk bagian tengah membran.

Penempatan ini menyebabkan terbentuknya struktur stabil dalam lingkungan berair karena bagian hidrofilik berinteraksi dengan air, dan bagian hidrofobik terlindungi di tengah.

🔷 Label Polar – Non Polar – Polar Label ini memperjelas tiga lapisan secara fungsional:

1. Polar (luar): Kepala hidrofilik ke arah lingkungan eksternal.

2. Non-polar (tengah): Ekor hidrofobik yang saling berhadapan.

3. Polar (dalam): Kepala hidrofilik ke arah sitoplasma.

📝 Anotasi pengayaan:

• Model ini menjadi dasar dari seluruh teori membran modern. Namun, pada saat itu, Gorter dan Grendel belum mengetahui keberadaan protein membran.

• Pengetahuan mereka tentang struktur molekul fosfolipid juga masih terbatas. Tetapi kesimpulan mereka luar biasa akurat, terutama karena teknologi yang mereka gunakan masih sangat sederhana.

• Penulisan ulang nama menjadi “Gorter dan Grendel” sangat disarankan demi kesesuaian sejarah ilmiah.

🧠 Kesimpulan penting:
Eksperimen Gorter dan Grendel menunjukkan bahwa sifat kimia fosfolipid mengatur dirinya sendiri dalam lingkungan berair—sebuah prinsip kunci dalam pembentukan membran biologis.

Slide ini menjelaskan model struktur membran sel yang diajukan oleh Davson dan Danielli pada tahun 1935. Model ini dikenal sebagai "model sandwich" dan merupakan model sistematis pertama yang mencoba menggambarkan bagaimana membran sel tersusun dan berfungsi berdasarkan data eksperimental awal.

🔷 Judul: "Davson & Danielli's sandwich (1935)"
Istilah sandwich digunakan karena model ini menggambarkan struktur membran sebagai lapisan ganda lipid (bilayer) yang diapit oleh dua lapisan protein globular di sisi luar dan dalam, layaknya isi sandwich yang diapit roti.

🔷 Isi teks:

“Model membran paling awal mengusulkan lapisan ganda fosfolipid yang ditutupi lapisan protein globular.”

Penjelasan:

• Model ini mempertahankan temuan Gorter & Grendel tentang keberadaan bilayer lipid, namun menambahkan bahwa lapisan tersebut ditutupi oleh protein.

• Protein dalam model ini dipandang tidak tertanam di dalam bilayer, melainkan menempel secara merata di permukaan luar dan dalam membran.

🔷 Gambar pendukung:
Ilustrasi di slide menunjukkan:

• Dua lapisan fosfolipid: kepala (bulat oranye) menghadap ke luar dan dalam, ekor (garis zig-zag hitam) saling berhadapan di tengah.

• Lapisan protein digambarkan sebagai bentuk merah (bulat dan kotak) di sisi luar dan dalam bilayer, tanpa menembus lapisan lipid.

🔷 Nilai historis dan ilmiah: Model ini diajukan berdasarkan:

1. Pengamatan menggunakan mikroskop elektron awal, yang menunjukkan struktur trilaminar (tiga lapisan: gelap-terang-gelap).

2. Data permeabilitas membran terhadap ion dan molekul.

3. Upaya untuk menjelaskan fungsi selektif membran dengan adanya lapisan protein sebagai "penyaring".

📝 Anotasi Pengayaan (dan kritik model):

• Meskipun model ini berjasa besar dalam mengawali eksplorasi struktur membran secara mendalam, ada beberapa keterbatasan yang kemudian dibuktikan oleh data eksperimental lanjutan:

  1. Tidak menjelaskan mobilitas lateral dari protein atau lipid.

  2. Menganggap semua protein berada di permukaan, padahal eksperimen berikutnya membuktikan bahwa banyak protein tertanam dan menembus bilayer (protein integral).

  3. Tidak menjelaskan fungsi dinamis seperti reseptor atau channel protein.

Dengan kemunculan teknik baru seperti fraksinasi membran dan freeze-fracture microscopy, model ini akhirnya digantikan oleh model mosaik fluida (Singer & Nicolson, 1972).

🧠 Kesimpulan penting:
Model Davson & Danielli adalah titik balik dalam penggambaran struktur membran sel secara konseptual. Meskipun model ini tidak sepenuhnya akurat, namun membuka jalan bagi pemahaman lebih lanjut tentang kompleksitas dan dinamika membran biologis.

Slide ini merupakan elaborasi teknis dari model membran yang diajukan oleh Davson & Danielli pada tahun 1935. Penjelasan ini menyoroti aspek struktural dan fungsional membran sel berdasarkan pemahaman ilmiah yang berkembang saat itu, termasuk keberadaan pori-pori (aqueous pores) dan penyusunan protein secara eksternal pada bilayer lipid.

🔷 Poin 1:

“Membran sel terdiri dari lipid bilayer yang dilapisi oleh butiran protein.”
Ini merupakan inti dari model sandwich. Davson dan Danielli mengusulkan bahwa struktur dasar membran adalah lapisan ganda fosfolipid, yang pada permukaan dalam dan luar dilapisi oleh protein globular atau lembaran. Protein ini diyakini memberi stabilitas dan mendukung fungsi transport.

🔷 Poin 2:

“Satu lapis menghadap bagian dalam sel, lapis yang lain menghadap ke arah lingkungan luar.”
Lapisan bilayer dari fosfolipid menunjukkan sifat asimetri, di mana kepala fosfat hidrofilik menghadap ke sisi sitoplasmik dan sisi ekstraseluler (lingkungan luar), sedangkan ekor asam lemak non-polar (hidrofobik) saling berhadapan di tengah.

🔷 Poin 3:

“Lapisan membran rangkap lipida ditutupi oleh protein yang berupa lembaran (extended) atau globular…”
Menurut model ini, protein tidak menyatu atau menembus bilayer, melainkan terletak di permukaan, dalam bentuk:

• Lembaran (extended sheets) yang bersifat struktural,

• Globular yang lebih fleksibel, memungkinkan interaksi dinamis.

Struktur akhir:
Protein – Lipid – Lipid – Protein
Atau bisa disebut sebagai struktur simetris permukaan-protein.

🔷 Poin 4:

“Terdapat pori untuk melewatkan bahan-bahan tertentu antara sel dan lingkungan.”
Dalam model ini, protein permukaan dianggap bisa membentuk pori-pori air (aqueous pores) yang memungkinkan difusi molekul polar dan ion melewati membran. Namun, tidak dijelaskan dengan baik bagaimana mekanismenya bekerja.

🔷 Gambar di sebelah kanan slide: Menampilkan visualisasi struktur sandwich:

• Lipid bilayer di tengah (dengan kepala kuning dan ekor hitam di tengah),

• Protein di sisi luar (warna coklat/oranye),

• Pori air (aqueous pore) ditandai dengan area biru di tengah (berukuran 25 Ångström),

• Dimensi menunjukkan ketebalan membran total sekitar 75 Å.

📝 Anotasi pengayaan & koreksi:

1. Model ini menjelaskan beberapa karakter membran, tetapi memiliki keterbatasan besar:

   • Tidak dapat menjelaskan keberadaan protein integral yang ditemukan kemudian melalui teknik freeze-fracture microscopy.

   • Menganggap bahwa protein berada secara simetris di luar bilayer, padahal faktanya banyak protein menembus bilayer secara parsial atau penuh.

2. Konsep “aqueous pore” adalah upaya awal untuk menjelaskan selektivitas membran, tetapi tidak akurat karena mekanisme transport nyata bergantung pada channel protein, carrier, dan pompa ion.

🔬 Signifikansi historis: Model ini sangat penting untuk menunjukkan bahwa membran bukan hanya lipid, tetapi juga memiliki komponen protein, walaupun tata letaknya masih disalahpahami pada masa itu. Model ini merupakan jembatan historis menuju model mosaik fluida yang lebih kompleks dan akurat.

Slide ini membahas Model Membran Unit Robertson, sebuah penyempurnaan dari model Davson–Danielli yang didasarkan pada hasil observasi mikroskop elektron. Model ini diperkenalkan oleh J. David Robertson pada awal 1950-an, dan menjadi model yang sangat berpengaruh karena didasarkan pada bukti visual nyata dari struktur membran sel.

🔷 Poin 1:

“Membran unit terdiri dari 3 lapisan yaitu: protein – lipida – protein”
Model ini menggambarkan bahwa struktur dasar membran sel adalah trilaminar (tiga lapisan):

• Dua lapisan luar berupa protein (digambarkan gelap pada mikroskop elektron),

• Satu lapisan tengah berupa bilayer lipid (digambarkan terang di mikroskop elektron karena osmiumnya tidak menempel).

Ini adalah perluasan dari model sandwich, tetapi dengan pendekatan visualisasi langsung melalui mikrograf elektron.

🔷 Poin 2:

“Terdiri atas suatu lembaran lipida bimolekul yang terdapat di antara dua lapisan protein yang terorganisasi dalam bentuk lembaran terlipat-lipat”

• Lemaran lipida bimolekul = dua lapisan fosfolipid (bilayer),

• Protein disusun simetris di luar lapisan lipid,

• Bentuk “terlipat-lipat” menunjukkan adanya fleksibilitas struktur dan adaptasi terhadap bentuk sel yang dinamis.

🔷 Poin 3:

“Dari hasil pengamatan mikroskop elektron: trilaminar, yaitu dua lapisan luar yang gelap (osmiofilik) dan satu lapisan tengah yang terang (osmiofobik)”
Penjelasan ini sangat penting dalam sejarah biologi sel:

• Osmiofilik: bagian yang mengikat osmium tetroksida (OsO₄) pada saat preparasi, yaitu bagian kepala fosfolipid dan protein permukaan → terlihat gelap.

• Osmiofobik: bagian ekor lipid nonpolar yang tidak mengikat osmium → terlihat terang.

Model trilaminar ini memberi dukungan visual yang kuat bagi keberadaan struktur bilayer lipid dan protein membran, meskipun masih mengasumsikan bahwa protein hanya berada di permukaan luar membran.

🔷 Gambar pada slide:

• Menunjukkan struktur simetris: Protein (biru) di luar, lapisan ganda lipid (merah & hijau) di tengah,

• Label "Protein – Lipid Bilayer – Protein" menjelaskan struktur tiga lapis khas mikrograf elektron,

• Model ini memperlihatkan ketebalan dan urutan susunan antar komponen membran.

📝 Anotasi pengayaan:

• Model ini merupakan transisi penting menuju model yang lebih realistis, karena pertama kali memperkenalkan trilaminar appearance berdasarkan data eksperimental nyata (bukan hanya model teoritis).

• Namun, masih memiliki keterbatasan:

  1. Tidak menjelaskan mobilitas protein dan lipid dalam membran.

  2. Belum mampu mengakomodasi protein integral dan protein transmembran yang ditemukan melalui eksperimen kemudian.

  3. Tidak menggambarkan kompleksitas dinamika membran, seperti mikrodominan lipid, raft, dan fleksibilitas lateral.

🔬 Kesimpulan penting:
Model Robertson memperkenalkan observasi visual langsung terhadap membran biologis, dan membantu mengonfirmasi keberadaan struktur lapisan ganda lipid, namun masih belum cukup untuk menjelaskan fungsi membran sebagai struktur dinamis.

Slide ini memperkenalkan Model Mosaik Cair (Fluid Mosaic Model), yang hingga kini masih menjadi model paling diterima secara ilmiah untuk menjelaskan struktur dan fungsi membran sel. Model ini diajukan oleh S. Jonathan Singer dan Garth Nicolson pada tahun 1972, dan menjadi dasar dari pemahaman modern terhadap dinamika membran.

🔷 Poin utama:

“Model Mozaik cairan berdasarkan pengamatan mikroskop elektron dan analisis kimia – perkembangan struktur protein.”

Penjelasan: Model ini didasarkan pada dua pendekatan ilmiah utama:

1. Data mikroskop elektron, terutama teknik freeze-fracture, yang menunjukkan bahwa protein bukan hanya berada di permukaan, tetapi tertanam (integral) dalam bilayer.

2. Analisis biokimia protein, yang mengungkapkan adanya bagian hidrofobik dan hidrofilik, memungkinkan mereka berinteraksi dengan bagian lipid maupun lingkungan berair.

Dalam model ini, membran dilihat sebagai:

• Lautan fosfolipid yang bersifat cair (fluid),

• Dengan mosaik protein yang tersebar dan mampu bergerak lateral dalam bilayer.

🔷 Protein dibedakan atas:

1. Protein periferal (ekstrinsik):

   • Terletak pada permukaan luar atau dalam membran,

   • Tidak menembus bilayer lipid,

   • Melekat melalui ikatan non-kovalen dengan kepala fosfolipid atau protein integral,

   • Bersifat larut dalam air dan memiliki ujung hidrofilik,

   • Membentuk sekitar 20–30% dari total protein membran.

2. Protein integral (intrinsik):

   • Tertanam di dalam bilayer lipid, bahkan bisa melintasi seluruh membran (transmembran),

   • Memiliki bagian hidrofobik yang berinteraksi dengan ekor lipid dan bagian hidrofilik yang menonjol ke cairan intra- atau ekstraseluler,

   • Membentuk sekitar 70–80% dari total protein membran.

🔷 Ilustrasi gambar: Gambar di kanan menjelaskan komponen penting dalam model mosaik cair:

• Fosfolipid membentuk bilayer dengan kepala hidrofilik (biru) dan ekor hidrofobik (kuning),

• Protein kanal, carrier, dan reseptor tertanam dalam atau di atas membran,

• Karbohidrat (sugar chains) melekat pada protein atau lipid (sebagai glikoprotein atau glikolipid) dan berfungsi dalam pengenalan sel dan sinyal antar sel,

• Kolesterol tertanam di antara lipid untuk menjaga kekakuan dan fleksibilitas membran.

📝 Anotasi Pengayaan:

• Model ini pertama kali menjelaskan bahwa membran bersifat dinamis, asimetris, dan kompleks, bukan sekadar struktur statis.

• Membran dapat mengatur ulang susunan molekulnya, misalnya saat sel beradaptasi atau menerima sinyal.

• Pergerakan lateral lipid dan protein merupakan kunci fungsionalitas, tetapi juga terbatas oleh struktur seperti sitoskeleton dan raft lipid.

• Saat ini, pemahaman tentang mikrodomain (lipid raft), caveolae, dan interaksi spesifik telah menjadi pelengkap dari model ini.

🔬 Signifikansi ilmiah: Model ini memungkinkan penjelasan fungsional dari berbagai peran membran, seperti:

• Transport aktif dan pasif,

• Transduksi sinyal,

• Interaksi antigen-antibodi,

• Proses imun, dan masih banyak lagi.

🧠 Kesimpulan: Model Singer-Nicolson menyempurnakan semua model sebelumnya dengan menempatkan mobilitas, kompleksitas, dan fungsi adaptif membran sebagai kunci pemahaman. Oleh karena itu, disebut sebagai landasan utama biologi sel modern.

Slide ini membahas fungsi-fungsi utama protein membran, yang merupakan salah satu komponen paling vital dalam struktur dan kerja membran sel. Protein membran tidak hanya berperan sebagai struktur pendukung, tetapi juga aktor aktif dalam komunikasi sel, transport zat, dan konversi energi.

🔷 Judul: “Fungsi protein membran”
Protein membran dibedakan menjadi dua jenis utama:

1. Protein integral (intrinsik): menembus bilayer lipid, dapat membentuk saluran atau berperan sebagai pembawa (carrier).

2. Protein periferal (ekstrinsik): menempel pada sisi luar atau dalam membran, biasanya berikatan dengan protein integral atau kepala fosfolipid.

🔷 Isi poin-poin fungsi:

1. Menyerap nutrisi
   Protein membran berfungsi sebagai transporter yang membantu molekul nutrien seperti glukosa, asam amino, dan ion untuk masuk ke dalam sel. Contohnya:

   • GLUT1 untuk transport glukosa,

   • Na⁺/K⁺ pump untuk mempertahankan gradien ion.

2. Reseptor spesifik untuk hormon
   Protein membran bertindak sebagai reseptor yang mengenali molekul sinyal seperti hormon, neurotransmiter, dan faktor pertumbuhan. Interaksi ini memicu rangkaian sinyal di dalam sel (signal transduction). Misalnya:

   • Reseptor insulin,

   • Reseptor hormon adrenalin (GPCR).

3. Untuk mengkonversi energi selama respirasi dan fotosintesis
   Dalam mitokondria dan kloroplas, protein membran memainkan peran penting dalam rantai transport elektron:

   • Di mitokondria, kompleks protein pada membran dalam mentransfer elektron dan memompa proton untuk membentuk gradien H⁺, yang digunakan ATP synthase untuk membuat ATP.

   • Di kloroplas, protein fotosistem I dan II pada membran tilakoid berperan dalam menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.

🔷 Gambar visual pada slide: Ilustrasi memperlihatkan:

• Berbagai jenis fosfolipid seperti phosphatidylcholine, phosphatidylserine, sphingolipids, phosphatidylethanolamine.

• Protein integral (menembus seluruh membran) dan protein periferal (di permukaan).

• Glycoproteins untuk pengenalan sel (cell recognition),

• Cholesterol untuk mempertahankan kelenturan dan kestabilan membran.

• Pore proteins atau channel protein untuk transport zat polar atau ion secara selektif.

📝 Anotasi pengayaan:

• Fungsi protein membran sangat erat kaitannya dengan spesifisitas dan interaksi kimia antara molekul.

• Banyak protein membran juga bersifat enzimatik, memfasilitasi reaksi kimia langsung di permukaan membran.

• Protein membran juga memainkan peran penting dalam adhesi sel dan pengikatan ke matriks ekstraseluler (ECM).

🧠 Kesimpulan penting:
Protein membran tidak hanya memperkaya struktur membran, tapi menentukan identitas, fungsi, dan respons sel terhadap lingkungannya. Tanpa keberadaan protein-protein ini, membran hanya akan menjadi lapisan pasif dan tidak bisa menjalankan fungsi vital kehidupan.

Slide ini menyajikan penyempurnaan modern dari model membran sel, yang mengintegrasikan temuan-temuan penting setelah Model Mosaik Cair tahun 1972. Dalam versi mutakhir ini, struktur membran bukan hanya sekadar fosfolipid + protein, tetapi juga mencakup kompleksitas komponen karbohidrat dalam bentuk glikoprotein, glikolipid, dan glikokaliks, serta diferensiasi posisi, bentuk, dan fungsi protein.

🔷 Keterangan utama slide: Model ini diadaptasi dan dimodifikasi dari ilustrasi yang dikembangkan oleh P. Kinnunen dari University of Helsinki (1974), dan disertai dengan izin dari Rockefeller University Press. Ini menunjukkan bahwa visualisasi biomolekuler membran terus berkembang seiring kemajuan teknik pencitraan dan pemahaman molekuler.

🔷 Gambar struktur membran mutakhir menampilkan:

1. Bilayer fosfolipid dengan kepala polar (hidrofilik) dan ekor asam lemak (hidrofobik).

2. Protein integral yang menembus seluruh membran.

3. Protein periferal yang menempel pada permukaan membran (sisi sitoplasmik maupun ekstraseluler).

4. Glycoprotein dan glycolipid, dengan rantai oligosakarida menonjol ke sisi luar sel (ekstraseluler), membentuk glikokaliks.

5. Leaflets yang menunjukkan bahwa dua lapisan fosfolipid dapat berbeda dalam komposisi dan fungsi.

6. Hydrophobic core dan cytosolic interface diperjelas, menunjukkan pembagian lingkungan kimia yang mempengaruhi struktur dan fungsi protein.

🔷 Keterangan teks di sisi kanan:

1. Perkembangan yang utama:

   • Fokus pada temuan bahwa rantai-rantai karbohidrat menempel pada permukaan luar membran dan membentuk struktur pelindung dan pengenal yang disebut glikokaliks.

2. Rantai gula + protein → glikoprotein

   • Glikoprotein berfungsi dalam pengenalan sel (misalnya antigen golongan darah), adhesi sel, dan reseptor untuk sinyal hormon.

3. Rantai gula + lipid → glikolipid

   • Glikolipid membantu dalam pembentukan mikrodomain lipid, serta bertindak sebagai penanda sel dan tempat penempelan mikroorganisme tertentu.

🔷 Fungsi penting dari lapisan glikokaliks:

• Melindungi sel dari kerusakan mekanis dan kimia.

• Memfasilitasi adhesi sel-sel dan pengenalan imunologis.

• Membantu dalam komunikasi antar sel.

• Mencegah enzim ekstraseluler mencerna permukaan sel.

📝 Anotasi pengayaan:

• Struktur glikokaliks merupakan salah satu alasan mengapa permukaan luar membran tidak simetris dengan permukaan dalam.

• Rantai karbohidrat pada glikoprotein dan glikolipid hanya terdapat pada permukaan luar dari membran plasma, dan bukan sisi sitoplasmik.

• Struktur ini penting dalam interaksi sel inang-patogen, termasuk pengikatan virus (seperti HIV yang mengenali CD4-glikoprotein) atau toksin.

🧠 Kesimpulan: Model mutakhir ini menunjukkan bahwa membran sel adalah struktur kompleks, dinamis, dan asimetris, yang tidak hanya menjaga bentuk dan perlindungan sel, tetapi juga menjadi pusat kendali molekuler dan interaksi seluler. Kehadiran glikokaliks, variasi bentuk protein, dan lipid asimetris membuktikan bahwa membran adalah sistem biologis aktif, bukan sekadar pembatas pasif.

Slide ini membuka pembahasan tentang mekanisme transportasi seluler, dimulai dari difusi, yaitu bentuk transport pasif yang paling mendasar dan terjadi secara spontan di semua sistem biologis. Difusi merupakan proses penting untuk menjaga homeostasis sel, karena memungkinkan perpindahan molekul tanpa memerlukan energi dari sel.

🔷 Definisi dan prinsip dasar:

“Difusi adalah gerakan molekul dari konsentrasi lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah, yaitu penurunan gradien konsentrasi sampai mencapai keseimbangan.”

Penjelasan:

• Gradien konsentrasi adalah perbedaan jumlah molekul zat tertentu antara dua area. Difusi bekerja untuk mengurangi perbedaan ini.

• Difusi akan berlangsung terus-menerus hingga terjadi distribusi merata, atau disebut kondisi kesetimbangan dinamis.

• Proses ini tidak memerlukan ATP, karena energi kinetik alami molekul sudah cukup untuk menyebabkan pergerakan.

🔷 Difusi sebagai proses fisik:

“Difusi merupakan proses fisik yang dapat diamati dengan beberapa tipe molekul.”

• Molekul yang dapat berdifusi bebas melalui membran:

  • Gas seperti O₂ dan CO₂

  • Molekul kecil nonpolar seperti etanol

  • Dalam beberapa kasus, molekul polar kecil seperti air (dalam osmosis)

• Molekul besar atau bermuatan membutuhkan bantuan protein (difusi terfasilitasi)

🔷 Solute dan Solvent dalam konteks difusi:

“Larutan berisi terlarut (solute), biasanya padat, dan pelarut (solvent), biasanya cair.”

• Solute (zat terlarut): seperti garam, glukosa, oksigen

• Solvent (pelarut): umumnya air, dalam sistem biologis disebut medium cair ekstraseluler/intraseluler

🔷 Gambar pendukung:

1. Diagram bejana dengan zat warna menunjukkan:

   • Zat warna dengan konsentrasi tinggi di satu titik awal akan menyebar ke seluruh air secara merata karena difusi.

2. Skema difusi melintasi membran lipid bilayer:

   • Molekul berpindah dari ekstraseluler → intraseluler mengikuti gradien.

   • Garis waktu (TIME) di bagian bawah menggambarkan laju difusi meningkat seiring waktu, lalu menurun saat mendekati keseimbangan.

3. Ilustrasi difusi oksigen atau karbon dioksida di jaringan tubuh—proses ini sangat vital dalam pernapasan seluler.

📝 Anotasi pengayaan:

• Kecepatan difusi dipengaruhi oleh:

  • Suhu: makin tinggi, makin cepat.

  • Ukuran molekul: molekul kecil berdifusi lebih cepat.

  • Konsentrasi: makin besar perbedaan gradien, makin cepat difusi.

  • Ketebalan membran dan luas permukaan.

• Difusi sederhana vs difusi terfasilitasi:

  • Difusi sederhana: tanpa protein, langsung melalui bilayer.

  • Terfasilitasi: memerlukan protein channel atau carrier, tetap tanpa ATP.

🧠 Kesimpulan:

Difusi adalah bentuk paling mendasar dari transport sel yang menjaga keseimbangan internal dan eksternal sel tanpa melibatkan energi aktif. Memahami konsep ini adalah dasar penting untuk mempelajari mekanisme lanjutan seperti osmosis, transport aktif, dan endositosis.

Slide ini membahas osmosis, yaitu bentuk khusus dari transport pasif yang melibatkan pergerakan air (pelarut) melewati membran selektif permeabel, sebagai respons terhadap perbedaan konsentrasi zat terlarut (solute). Meskipun osmosis secara prinsip termasuk difusi, ia memiliki kekhususan karena hanya melibatkan air sebagai molekul yang bergerak.

🔷 Poin 1 – Definisi osmosis:

"Gerakan air melintasi membran yang permeabilitasnya berbeda disebabkan karena perbedaan konsentrasi dinamakan osmosis."

Penjelasan:

• Osmosis terjadi ketika dua larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang berbeda dipisahkan oleh membran semipermeabel, yaitu membran yang hanya meloloskan air, bukan zat terlarut.

• Air akan bergerak dari larutan dengan konsentrasi zat terlarut lebih rendah (hipotonik) ke larutan dengan konsentrasi zat terlarut lebih tinggi (hipertonik) untuk menyamakan potensial air.

🔷 Poin 2 – Tekanan osmotik:

"Tekanan osmotik adalah kekuatan yang disebabkan air yang bergerak pada semua arah."

• Tekanan osmotik merupakan tekanan minimum yang diperlukan untuk menghentikan aliran air melalui osmosis.

• Secara kuantitatif, tekanan osmotik dapat dihitung menggunakan hukum Van't Hoff, dan bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan ukuran atau massa molekulnya.

🔷 Penjelasan visual:

1. Gambar U-tube (gelas U):

   • Dua sisi dipisahkan oleh membran semipermeabel.

   • Air (H₂O) bergerak dari sisi hipotonik (larutan encer) ke hipertonik (larutan pekat).

   • Tujuannya adalah menyamakan keseimbangan konsentrasi air bebas (free water) di kedua sisi.

2. Gambar bawah (zoom molekul):

   • Molekul air (biru) lebih bebas bergerak di larutan hipotonik.

   • Molekul zat terlarut (ungu) di sisi hipertonik mengikat air, mengurangi ketersediaan air bebas.

   • Akibatnya, air cenderung berdifusi menuju sisi dengan lebih banyak solute dan lebih sedikit air bebas.

3. Keterangan Bahasa Inggris (kanan):

   • Osmosis is a special type of diffusion

   • Air berpindah dari konsentrasi tinggi air (larutan encer) ke konsentrasi rendah air (larutan pekat)

   • Zat terlarut (solute) umumnya tidak dapat menembus membran

   • Semakin tinggi konsentrasi solute, semakin rendah konsentrasi air bebas

🔷 Makna istilah penting:

• Hypertonic = larutan dengan konsentrasi zat terlarut lebih tinggi, menyebabkan sel kehilangan air (sel menyusut).

• Hypotonic = larutan dengan konsentrasi zat terlarut lebih rendah, menyebabkan sel menyerap air berlebih (sel membengkak/meledak).

• Isotonik = tidak ada perbedaan konsentrasi, tidak ada aliran neto air.

📝 Anotasi pengayaan:

• Dalam sistem biologis, osmosis penting dalam pengaturan tekanan turgor pada sel tumbuhan, serta volume dan tekanan darah dalam tubuh hewan.

• Protein aquaporin memungkinkan osmosis air menjadi lebih efisien—protein ini adalah channel khusus air di membran sel.

• Gangguan osmosis dapat menyebabkan kondisi seperti hemolisis (pecahnya sel darah merah) atau plasmolisis pada sel tumbuhan.

🧠 Kesimpulan:

Osmosis merupakan proses vital yang memungkinkan air bergerak secara terkontrol di dalam dan antar sel, tanpa memerlukan energi. Memahami prinsip osmosis sangat penting untuk menjelaskan banyak fenomena biologis seperti penyerapan air oleh akar, pengaturan cairan tubuh, dan keseimbangan elektrolit.

Slide ini membahas konsep penting dalam transport air melalui membran, yaitu tonisitas, yang merupakan bentuk respon sel terhadap konsentrasi relatif larutan di luar dibandingkan di dalam sel. Konsep ini sangat krusial untuk memahami bagaimana air berpindah melalui osmosis dan bagaimana sel mempertahankan homeostasis osmotik.

🔷 Pengertian Tonisitas: Tonisitas mengacu pada konsentrasi relatif zat terlarut dalam larutan di luar sel dibandingkan dengan sitoplasma. Tonisitas memengaruhi arah aliran air melalui osmosis, dan berdampak langsung terhadap volume dan bentuk sel.

🔷 1. Larutan Isotonik – Tidak Ada Penambahan maupun Pengurangan Air

“Sel-sel normal ditempatkan dalam larutan isotonik, di mana konsentrasi zat terlarut di luar sel setara dengan di dalam sel.”

Penjelasan:

• Air bergerak keluar dan masuk secara seimbang.

• Tidak ada perubahan volume sel.

• Contoh umum: larutan saline fisiologis (0,9% NaCl) digunakan untuk menjaga kondisi isotonik sel darah merah di laboratorium.

• Pada gambar: sel darah merah (bentuk bikonkaf) dan sel tumbuhan menunjukkan bentuk normal.

🔷 2. Larutan Hipotonik – Air Memasuki Sel

“Larutan yang menyebabkan sel menggelembung disebut larutan hipotonik.”

Penjelasan:

• Konsentrasi zat terlarut lebih rendah di luar sel → air masuk ke dalam sel secara osmosis.

• Pada sel hewan: sel bisa membengkak hingga pecah (lisis).

• Pada sel tumbuhan: air masuk ke vakuola pusat, menyebabkan tekanan turgor yang menekan dinding sel dari dalam → membuat tumbuhan tegak dan kaku.

“Tekanan turgor” adalah tekanan air terhadap dinding sel tumbuhan yang mencegah sel pecah, dan penting untuk struktur dan dukungan mekanis tanaman.

🔷 Ilustrasi pendukung:

1. Figure 8.2:

   • Larutan isotonik: air keluar dan masuk secara seimbang.

   • Sel mempertahankan bentuknya (baik sel darah merah maupun sel tumbuhan).

2. Figure 8.3:

   • Larutan hipotonik: air masuk ke sel.

   • Sel hewan membengkak → bisa pecah.

   • Sel tumbuhan mengembang → vakuola membesar, dinding sel mencegah kerusakan → sel tetap utuh tapi penuh tekanan.

📝 Anotasi pengayaan:

• Tonisitas berbeda dari osmosis karena menekankan efek netto air terhadap bentuk sel, bukan hanya arah gerak air.

• Tonisitas selalu mengacu pada larutan di luar sel.

• Larutan hipotonik ≠ "sedikit zat terlarut", tapi berarti "konsentrasi zat terlarut lebih rendah dibandingkan sitoplasma sel."

• Pada praktik medis, kesalahan dalam pemberian larutan (misalnya cairan infus terlalu hipotonik) dapat menyebabkan edema sel, bahkan kerusakan jaringan.

🧠 Kesimpulan:

Konsep tonisitas menjelaskan bagaimana interaksi antara air dan zat terlarut memengaruhi bentuk dan fungsi sel. Sel hewan sangat rentan terhadap perubahan tonisitas karena tidak memiliki dinding sel, sedangkan sel tumbuhan memanfaatkan tekanan turgor dari larutan hipotonik untuk menjaga kekakuan dan posisi tegaknya. Oleh karena itu, pemahaman tentang tonisitas penting dalam konteks fisiologi sel, pengaturan cairan tubuh, pertanian, dan terapi medis.

Slide ini menjelaskan efek larutan hipertonik terhadap sel hewan dan tumbuhan, sebagai kelanjutan dari topik tonisitas. Fokus utamanya adalah mekanisme osmosis ke luar sel, yang menyebabkan penyusutan atau kerusakan struktural sel akibat kehilangan air. Proses ini menjadi sangat penting dalam konteks homeostasis cairan dan stabilitas volume sel.

🔷 Poin 1 – Definisi larutan hipertonik:

“Larutan yang menyebabkan sel berkerut disebabkan karena kehilangan air disebut larutan hipertonik.”

Penjelasan:

• Dalam larutan hipertonik, konsentrasi zat terlarut lebih tinggi di luar sel dibandingkan di dalam sel.

• Karena air bergerak mengikuti gradien potensial air, maka air akan keluar dari sel ke lingkungan.

• Akibatnya, sel mengalami penyusutan (krenasi pada sel hewan, plasmolisis pada sel tumbuhan).

🔷 Poin 2 – Pengaruh pada sel hewan:

“Jika sel ditempatkan dalam larutan hipertonik, air meninggalkan sel.”

• Sel hewan seperti eritrosit akan mengkerut karena kehilangan air.

• Tidak adanya dinding sel membuat sel hewan sangat rentan terhadap perubahan tonisitas.

• Proses ini disebut krenasi, yang bisa diamati dengan mikroskop sebagai bentuk keriput tidak beraturan.

🔷 Poin 3 – Pengaruh pada sel tumbuhan:

“Ketika sel tanaman ditempatkan dalam larutan hipertonik… membran plasma tertarik ke luar dari dinding sel.”

• Karena air keluar dari vakuola pusat, maka tekanan turgor hilang.

• Membran plasma terlepas dari dinding sel, yang masih tetap kaku → fenomena ini disebut plasmolisis.

• Gambar (c) menunjukkan kondisi ini, di mana isi sel menyusut dan tertarik menjauh dari dinding sel.

🔷 Ilustrasi pendukung:

1. Gambar diagram larutan hipertonik (Figure 8.4a):

   • Molekul air (biru) bergerak keluar dari sel menuju larutan yang lebih pekat.

   • Sel kehilangan tekanan internal dan mengecil.

2. Gambar mikroskopis eritrosit (b):

   • Sel darah merah tampak keriput dan tidak berbentuk normal.

3. Gambar sel tumbuhan (c):

   • Membran plasma dan sitoplasma menyusut menjauh dari dinding sel → plasmolisis tampak jelas.

📝 Anotasi pengayaan:

• Efek larutan hipertonik digunakan dalam dunia medis (misalnya larutan hipertonik NaCl 3% untuk mengatasi edema otak), namun harus dikontrol ketat.

• Dalam bidang pertanian, penyiraman dengan air garam tinggi dapat menyebabkan kerusakan jaringan tanaman karena plasmolisis.

• Tonisitas sangat penting dalam formulasi media kultur sel, larutan infus, dan pemrosesan jaringan biologis.

🧠 Kesimpulan:

Larutan hipertonik menyebabkan air keluar dari sel, sehingga sel menyusut dan kehilangan fungsi normalnya. Dalam sel hewan, ini berisiko menyebabkan kematian sel, sedangkan pada tumbuhan, fenomena plasmolisis dapat diamati secara mikroskopis. Pemahaman tentang kondisi ini penting untuk pengaturan lingkungan sel baik dalam sistem biologis maupun aplikasi praktis seperti pengawetan, terapi cairan, dan kultur jaringan.

Slide ini membahas mekanisme transport yang melibatkan protein pembawa (carrier proteins), dengan fokus utama pada transport terfasilitasi. Berbeda dengan difusi sederhana, transport ini memerlukan protein spesifik, meskipun tetap merupakan transport pasif karena tidak memerlukan energi (ATP).

🔷 Protein Pembawa – Definisi dan Spesifisitas:

“Protein pembawa: spesifik; masing-masing dapat dikombinasi dengan tipe molekul tertentu.”

Penjelasan:

• Protein pembawa adalah protein integral yang tertanam dalam membran dan memiliki situs pengikat spesifik untuk molekul tertentu.

• Setelah molekul berikatan, protein akan mengalami perubahan konformasi yang memungkinkan molekul berpindah ke sisi lain membran.

Contoh umum:

• GLUT1–GLUT4: transport glukosa.

• Transporter asam amino: untuk asam amino esensial yang tidak larut lemak.

🔷 Fungsi Protein Pembawa:

1. Melakukan perubahan bentuk pergerakan molekul melintasi membran
2. Diperlukan untuk transport terfasilitasi dan transport aktif

Penjelasan:

1. Perubahan bentuk ini terjadi secara reversibel, tergantung ada tidaknya molekul pengikat.

2. Protein pembawa tidak hanya digunakan untuk transport pasif (terfasilitasi), tetapi juga untuk transport aktif, bila disertai energi dari ATP atau gradien ion.

🔷 Transport Terfasilitasi – Penjabaran:

“Transport terfasilitasi: memfasilitasi molekul seperti glukosa dan asam amino melintasi membran.”

Penjelasan:

• Molekul seperti glukosa dan asam amino bersifat polar dan tidak larut dalam lipid, sehingga tidak bisa berdifusi langsung melalui bilayer fosfolipid.

• Dengan bantuan protein pembawa, molekul ini dapat melintasi membran tanpa energi, selama masih mengikuti gradien konsentrasi (dari konsentrasi tinggi ke rendah).

“Fasilitatornya adalah protein pembawa yang reversibel.”

• Artinya, protein pembawa dapat mengikat dan melepaskan molekul secara dua arah tergantung kondisi konsentrasi di lingkungan membran.

🔷 Ilustrasi model:

“Model memperlihatkan bahwa setelah pembawa membantu gerakan molekul ke sisi membran, ini bebas membantu lewatnya molekul lain yang serupa.”

• Protein pembawa tidak menarik semua molekul sekaligus, melainkan berulang kali membantu satu per satu berdasarkan spesifisitas ikatan dan kapasitas kerja molekul.

• Mekanisme ini mirip dengan kerja enzim, karena melibatkan substrat (molekul target) dan konformasi aktif, namun tidak menghasilkan reaksi kimia.

📝 Anotasi pengayaan:

• Ciri khas transport terfasilitasi:

  • Spesifik: hanya molekul tertentu yang dapat diangkut.

  • Jenuh: jika semua protein pembawa sibuk, tidak ada peningkatan laju transport meskipun konsentrasi ditambah.

  • Tidak memerlukan ATP.

  • Bersifat reversibel.

• Beda dengan difusi sederhana: transport terfasilitasi dipercepat dan lebih selektif, meskipun tetap bersifat pasif.

• Beda dengan transport aktif: pada transport aktif, pergerakan melawan gradien konsentrasi, dan memerlukan energi (ATP atau gradien ion lain).

🧠 Kesimpulan:

Transport terfasilitasi memungkinkan molekul-molekul penting yang tidak dapat berdifusi langsung (seperti glukosa dan asam amino) untuk melintasi membran dengan bantuan protein pembawa, tanpa perlu energi tambahan. Ini adalah mekanisme efisien dan terkontrol, yang menjadi bagian esensial dari kerja membran plasma dalam mempertahankan keseimbangan internal sel.

Slide ini menyajikan mekanisme rinci dari proses transport terfasilitasi, terutama pada kasus molekul glukosa, dengan bantuan protein pembawa (carrier protein). Visualisasi ini memperjelas bagaimana protein bekerja secara dinamis dan spesifik untuk mengangkut molekul melintasi membran, tanpa memerlukan energi (ATP).

🔷 Tahap demi tahap mekanisme transport terfasilitasi:

1. “Protein pembawa merubah bentuk molekulnya disesuaikan dengan molekul yang dibawa.”

   • Protein pembawa memiliki situs pengikat (binding site) yang komplementer terhadap molekul tertentu (contohnya glukosa).

   • Saat glukosa dari luar sel melekat, konformasi (bentuk) protein berubah, membuka sisi dalam protein ke arah sitoplasma.

2. “Setelah glukosa diikat, glukosa akan diantar ke sitoplasma.”

   • Perubahan konformasi ini memungkinkan molekul glukosa berpindah posisi dari luar membran ke dalam sel.

   • Transport ini tetap mengikuti gradien konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke rendah.

3. “Setelah glukosa dilepaskan ke dalam sitoplasma sel…”

   • Ketika glukosa sudah diantarkan, protein melepaskan molekul tersebut ke lingkungan intraseluler.

   • Hal ini terjadi secara pasif dan tidak memerlukan energi tambahan, karena difusi tetap bekerja mengikuti gradien konsentrasi.

4. “Pembawa kembali menyesuaikan pembentukannya sehingga ia dapat terikat dengan glukosa lagi.”

   • Setelah selesai, protein pembawa akan kembali ke bentuk awal agar bisa mengikat molekul glukosa berikutnya.

   • Proses ini reversibel, dan dapat berlangsung berulang kali selama tersedia glukosa di luar sel.

🔷 Ilustrasi gambar mendukung narasi:

• Gambar menunjukkan protein pembawa (warna ungu) menempelkan dan membawa molekul solut (glukosa, bola merah muda) melintasi lapisan ganda fosfolipid.

• Terlihat perbedaan konsentrasi (tinggi di luar, rendah di dalam), menandai bahwa proses ini adalah difusi pasif terfasilitasi.

• Proses transport ini spesifik dan jenuh, mirip dengan kerja enzim-substrat.

📝 Anotasi pengayaan:

• Transport terfasilitasi glukosa ini dilakukan oleh protein dari famili GLUT (glucose transporter), misalnya:

  • GLUT1: di sel darah merah dan sawar darah otak.

  • GLUT2: di hati dan pankreas.

  • GLUT4: responsif terhadap insulin di otot dan jaringan adiposa.

• Jika semua protein pembawa sudah terikat (jenuh), maka kecepatan transport akan tidak bertambah meskipun konsentrasi glukosa lebih tinggi – ini disebut saturasi protein pembawa.

• Mutasi atau gangguan GLUT dapat menyebabkan penyakit metabolik seperti diabetes atau gangguan transport glukosa di otak (GLUT1 deficiency syndrome).

🧠 Kesimpulan:

Transport terfasilitasi memungkinkan molekul polar besar seperti glukosa untuk masuk ke dalam sel tanpa harus menembus bilayer fosfolipid. Proses ini bergantung pada protein pembawa spesifik, bersifat selektif, reversibel, dan tidak menggunakan energi sel. Mekanisme ini esensial dalam homeostasis energi dan metabolisme glukosa, serta menjadi dasar untuk memahami banyak fenomena dalam fisiologi dan kedokteran.

Slide ini memperkenalkan konsep transport aktif, yaitu mekanisme perpindahan zat melintasi membran sel dengan melawan gradien konsentrasi, yang memerlukan energi (biasanya dari ATP). Transport aktif sangat penting bagi sel karena memungkinkan akumulasi zat-zat penting dan pengeluaran zat-zat yang merugikan, bahkan jika konsentrasi di luar sel lebih tinggi daripada di dalam (atau sebaliknya).

🔷 Poin 1 – Definisi Transport Aktif:

“Saat transport aktif, ion-ion atau molekul-molekul bergerak menembus membran, mengakumulasikan baik ke sisi dalam maupun ke luar sel.”

Penjelasan:

• Transport aktif adalah kebalikan dari difusi: zat berpindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi.

• Karena melawan gradien, energi dibutuhkan, biasanya dalam bentuk ATP atau gradien ion (misal: Na⁺/K⁺).

• Akumulasi ini penting untuk menjaga homeostasis ionik, sinyal saraf, dan banyak fungsi metabolik.

🔷 Poin 2 – Energi dan lawan arah difusi:

“Substansi ini bergerak ke daerah yang konsentrasinya lebih tinggi, sebenarnya berlawanan dengan proses difusi.”

Penjelasan:

• Misalnya: pompa natrium-kalium (Na⁺/K⁺-ATPase) yang memompa 3 Na⁺ keluar dan 2 K⁺ masuk ke dalam sel, melawan gradien masing-masing.

• Transport aktif mengkonsumsi energi besar, sekitar 40% dari total ATP sel digunakan untuk transport aktif, terutama di sel saraf dan otot.

• Ini menunjukkan betapa pentingnya proses ini dalam mempertahankan kestabilan internal sel.

🔷 Poin 3 – Keterlibatan protein pembawa:

“Kedua pembawa yaitu protein dan pengeluaran energi diperlukan untuk transport molekul melawan gradien konsentrasi.”

Penjelasan:

• Transport aktif selalu memerlukan protein pembawa spesifik (biasa disebut pump atau transporter aktif).

• Energi biasanya berasal dari:

  • ATP → disebut primary active transport (contoh: Na⁺/K⁺ pump).

  • Gradien ion (misalnya H⁺) → disebut secondary active transport (contoh: SGLT untuk glukosa dan Na⁺ bersama-sama).

🔷 Gambar ilustratif:

• Diagram memperlihatkan ion dari konsentrasi rendah di luar membran dibawa ke dalam sel yang sudah berkonsentrasi tinggi, melawan difusi.

• Energi (ATP) ditunjukkan sebagai input, diserap oleh protein pembawa (carrier protein), memungkinkan molekul melewati membran.

• Warna dan bentuk ilustrasi menekankan perubahan konformasi protein selama proses transport.

📝 Anotasi pengayaan:

• Contoh transport aktif:

  • Na⁺/K⁺-ATPase: menjaga potensial membran dan tekanan osmotik.

  • Ca²⁺ pump: mengatur konsentrasi kalsium untuk kontraksi otot dan sinyal sel.

  • H⁺ pump: menjaga pH di organel seperti lisosom.

• Jika transport aktif terganggu (misalnya karena kekurangan energi), sel tidak bisa mempertahankan volume, ion, atau nutrien penting → bisa menyebabkan kerusakan atau kematian sel.

🧠 Kesimpulan:

Transport aktif memungkinkan sel mengontrol kandungan internalnya secara presisi, bahkan melawan hukum difusi alamiah. Walaupun memerlukan energi, proses ini sangat vital untuk kehidupan karena memungkinkan penyimpanan energi, sinyal listrik, dan akumulasi zat penting.

Slide ini menguraikan peran krusial energi seluler (ATP) dalam mendukung proses transport aktif, khususnya dalam menggerakkan zat melawan gradien konsentrasi. Penekanan utama ada pada transformasi energi kimia (ATP) menjadi kerja biologis, yaitu pemindahan zat dengan bantuan protein pompa membran.

🔷 Judul utama: Fungsi energi (molekul ATP) pada transport aktif

👉 Fokus pada bagaimana ATP digunakan oleh sel untuk mendukung perpindahan aktif molekul atau ion, berbeda dari difusi atau transport terfasilitasi yang tidak butuh energi.

🔷 Poin 1 – ATP mengubah bentuk protein pompa:

“Mengubah bentuk protein pompa dan menyimpan substansi pada sisi lain dari membran.”

Penjelasan:

• ATP berikatan dengan pompa membran (seperti pompa Na⁺/K⁺), dan terhidrolisis menjadi ADP + Pi.

• Proses ini menyebabkan perubahan konformasi protein, yang memungkinkan ion berpindah melintasi membran, melawan gradiennya.

• Misalnya: pompa Na⁺/K⁺ bekerja dengan mengikat 3 Na⁺ dari dalam, kemudian mengeluarkannya ke luar sel setelah aktivasi ATP.

🔷 Poin 2 – ATP digunakan untuk menggerakkan zat secara aktif:

“Untuk menggerakkan substansi melawan gradien konsentrasi.”

Penjelasan:

• Perpindahan melawan gradien sangat tidak spontan secara termodinamika, maka energi diperlukan agar tetap terjadi.

• Contoh sel nyata: sel ginjal, yang harus menyerap kembali ion, air, dan glukosa dari urin primer → butuh ATP dalam jumlah besar, karena banyak transport aktif.

• Itulah mengapa sel ginjal memiliki banyak mitokondria, sebagai sumber suplai ATP lokal dekat membran.

🔷 Poin 3 – Protein pompa sebagai pemain utama:

“Protein yang terlibat dalam transport aktif biasanya dinamakan protein pompa (contoh: Pompa Na-K).”

Penjelasan:

• Protein pompa adalah jenis transport protein yang bekerja dengan hidrolisis ATP.

• Contoh penting:

  • Na⁺/K⁺-ATPase → menjaga keseimbangan ion, tegangan membran, dan tekanan osmotik.

  • Ca²⁺ pump, H⁺ pump, proton-potassium pump (H⁺/K⁺ ATPase) di lambung.

🔷 Ilustrasi Gambar:

• Gambar menunjukkan:

  • Na⁺ (merah) dipompa keluar dari sel.

  • K⁺ (biru) dipompa masuk ke dalam sel.

  • ATP → ADP + Pi menghasilkan energi untuk mengubah bentuk protein dan memungkinkan pergerakan ion tersebut.

• Dua gradien ditampilkan:

  • Gradien Na⁺ tinggi di luar → dipertahankan tetap tinggi.

  • Gradien K⁺ tinggi di dalam → dipertahankan tetap tinggi juga.

• Gambar ini menggambarkan prinsip dasar homeostasis ionik.

📝 Anotasi pengayaan:

• Pompa Na⁺/K⁺ memindahkan ion dengan rasio 3:2 → menciptakan perbedaan muatan listrik di dalam dan luar sel → dasar potensial membran.

• Inhibitor pompa Na⁺/K⁺ (seperti ouabain atau digitalis) digunakan dalam pengobatan penyakit jantung → meningkatkan kontraksi otot jantung.

• Gangguan pada pompa ini dapat menyebabkan edema seluler, ketidakseimbangan ion, hingga kematian sel.

🧠 Kesimpulan:

ATP adalah sumber energi utama dalam transport aktif, memungkinkan sel melawan kekuatan alamiah difusi dan mempertahankan komposisi internal yang unik dan dinamis. Tanpa mekanisme ini, sel tidak akan bisa menyerap nutrisi, membuang racun, atau mempertahankan potensial listrik—semuanya vital untuk fungsi kehidupan.

Slide ini menyatukan dua konsep penting:

1. Secondary Active Transport, yaitu transport aktif sekunder yang memanfaatkan gradien ion yang telah dibentuk oleh transport aktif primer, dan

2. Pompa Natrium-Kalium (Na⁺/K⁺ ATPase) sebagai model transport aktif primer klasik, yang menggunakan energi ATP secara langsung.

🟢 Bagian kiri: Secondary Active Transport (Transport Aktif Sekunder)

🧾 Judul: "Sucrose Enters Sieve Tube Elements by Secondary Active Transport"
Ilustrasi ini menunjukkan cara sukrosa masuk ke elemen tapis floem (pada tumbuhan) melalui mekanisme transport aktif sekunder.

🔹 Langkah-langkah yang terjadi:

1. Pompa Proton (H⁺-ATPase) menggunakan ATP untuk mengeluarkan H⁺ dari dalam sel → menciptakan gradien H⁺ (tinggi di luar, rendah di dalam).

2. Gradien ini menyimpan energi potensial yang akan digunakan oleh transporter sukrosa-H⁺.

3. Sukrosa masuk ke dalam sel bersama H⁺ melalui co-transporter (symporter).

4. Proses ini tidak menggunakan ATP secara langsung, tetapi mengandalkan energi dari gradien H⁺ → inilah yang disebut transport aktif sekunder.

📌 Catatan:

• Proses ini sangat umum pada sel tanaman, usus vertebrata, dan ginjal.

• Co-transporter ini dapat berupa symport (kedua zat masuk bersamaan) atau antiport (satu masuk, satu keluar).

🔵 Bagian kanan: The Sodium-Potassium Pump (Pompa Na⁺/K⁺)

🧾 Sumber: Chapter 4 – Membrane Structure and Function, Figure 4.10
Visualisasi ini menjelaskan mekanisme kerja transport aktif primer yang sangat terkenal.

🔹 Tahapan dalam siklus pompa Na⁺/K⁺:

1. Pengikatan 3 Na⁺ dari sitoplasma ke sisi dalam protein pompa.

2. ATP dipecah → ADP + Pi, dan fosfat (Pi) melekat pada pompa, menyebabkan perubahan konformasi.

3. Konformasi baru melepaskan 3 Na⁺ ke luar sel, dan membuka sisi dalam pompa terhadap 2 K⁺ dari luar sel.

4. K⁺ terikat dan Pi dilepaskan → pompa kembali ke bentuk awal.

5. 2 K⁺ masuk ke dalam sel, dan pompa siap mengulangi siklus.

📌 Catatan:

• 1 ATP → 3 Na⁺ keluar, 2 K⁺ masuk

• Pompa ini menjaga potensial membran, keseimbangan osmotik, dan fungsi elektrofisiologis.

🧠 Kesimpulan Slide 22:

1. Transport aktif primer: menggunakan ATP langsung, seperti pada pompa Na⁺/K⁺, untuk menggerakkan ion melawan gradien konsentrasinya.

2. Transport aktif sekunder: tidak memakai ATP secara langsung, tetapi menggunakan energi dari gradien ion (seperti H⁺ atau Na⁺) yang telah dibentuk sebelumnya.

3. Kombinasi kedua jenis ini merupakan dasar kontrol transport zat di hampir semua sel hidup, baik pada tumbuhan, hewan, maupun manusia.

Slide ini berfungsi sebagai penutup sekaligus ringkasan visual untuk membedakan transport pasif dan aktif, baik dari segi mekanisme, keterlibatan protein, kebutuhan energi, dan arah gerak zat terhadap gradien konsentrasi. Gambar disajikan secara sederhana namun mencakup tiga jenis utama transport pasif dan satu jenis transport aktif.

🔵 Transport Pasif (Passive Transport)

Transport pasif adalah pergerakan molekul melintasi membran tanpa memerlukan energi (ATP) dan mengikuti gradien konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke rendah.

1. Simple Diffusion (Difusi Sederhana):

   • Molekul kecil nonpolar (misal: O₂, CO₂) langsung melewati lapisan lipid bilayer tanpa bantuan protein.

   • Tidak selektif dan tidak jenuh.

2. Channel-Mediated Transport (Transport via Kanal):

   • Molekul polar atau ion melewati channel protein seperti aquaporin atau kanal ion.

   • Channel terbuka atau tertutup berdasarkan sinyal (gated channels).

3. Carrier-Mediated Passive Transport:

   • Molekul seperti glukosa atau asam amino melewati carrier protein, namun tetap tanpa ATP.

   • Ini dikenal sebagai transport terfasilitasi.

🔴 Transport Aktif (Active Transport)

Transport aktif adalah pergerakan molekul dari konsentrasi rendah ke tinggi (melawan gradien) dan membutuhkan energi, biasanya dari ATP.

• Ciri utama gambar:

  • Molekul diikat oleh carrier protein.

  • ATP digunakan (ditunjukkan dengan kata "ENERGY").

  • Molekul dipaksa bergerak melawan gradien konsentrasi.

• Contoh klasik: Pompa Na⁺/K⁺ dan pompa H⁺.

🧠 Kesimpulan Slide 23:

📝 Anotasi tambahan:

• Transport pasif bersifat spontan, mengikuti hukum termodinamika.

• Transport aktif memerlukan kerja enzimatik, dan sering jadi target dalam farmakologi dan bioteknologi.

• Dalam sistem biologis, gabungan transport pasif dan aktif menciptakan homeostasis ionik, osmotik, dan metabolik.

Slide ini membahas dua mekanisme transport seluler penting yang digunakan untuk memindahkan makromolekul (molekul besar) ke dalam dan ke luar sel melalui pembentukan vesikel: yaitu endositosis dan eksositosis. Karena keduanya memerlukan energi ATP, proses ini termasuk dalam transport aktif, namun bukan melalui protein pompa atau kanal, melainkan melalui perubahan bentuk membran.

🔴 Judul: EKSOSITOSIS DAN ENDOSITOSIS

Kedua proses ini adalah bagian dari transpor vesikular, mekanisme utama untuk pergerakan molekul besar seperti:

• Polipeptida (protein)

• Polisakarida (karbohidrat kompleks)

• Polinukleotida (DNA/RNA)

🟢 Penjelasan Umum Slide:

1. Makromolekul tidak bisa lewat langsung membran sel karena ukurannya besar dan strukturnya kompleks.

2. Solusinya: mereka dibungkus dalam vesikel – kantong membran kecil – agar tidak langsung berinteraksi dengan sitoplasma.

3. Pembentukan vesikel memerlukan energi, sehingga proses ini adalah bagian dari transport aktif, meski tidak terjadi secara langsung di sepanjang gradien konsentrasi seperti Na⁺/K⁺-pump.

🟢 Endositosis:

“Sel mengambil substansi dengan pembentukan vesikel. Membran plasma mengalami invaginasi dan melingkupi substansi membentuk vesikel intraseluler.”

Penjelasan:

• Endositosis berasal dari kata endo- (masuk) + cytosis (sel).

• Membran menjulur ke dalam (invaginasi) untuk menelan partikel → lalu menjepit dan membentuk vesikel berisi substansi dari luar.

• Ada tiga bentuk utama:

  1. Fagositosis → “menelan” partikel padat besar (misal bakteri oleh makrofag).

  2. Pinositosis → “meminum” cairan ekstraseluler.

  3. Endositosis termediasi reseptor → selektif terhadap molekul tertentu.

🔵 Eksositosis:

Ditampilkan dalam gambar bagian kanan bawah slide.

Penjelasan:

• Eksositosis adalah proses “kebalikan” dari endositosis.

• Vesikel dari dalam sel (misalnya dari badan Golgi) membawa zat menuju membran sel → vesikel berfusi dengan membran dan mengeluarkan isinya ke luar sel.

• Digunakan untuk:

  • Ekskresi produk limbah.

  • Sekresi hormon, enzim, neurotransmitter.

🖼️ Gambar Ilustratif:

• Diagram menunjukkan organisme bersel satu (mungkin Amoeba) yang menelan makanan lewat endositosis, mencernanya secara internal, dan mengeluarkan limbah lewat eksositosis.

• Ini menegaskan bahwa kedua proses ini bukan hanya terjadi pada manusia, tapi juga pada organisme bersel satu.

🧠 Kesimpulan Slide 24:

Slide ini merupakan penjabaran lanjutan dari endositosis yang telah diperkenalkan di slide sebelumnya. Fokusnya adalah dua bentuk utama endositosis:

1. Fagositosis – “memakan” partikel besar.

2. Pinositosis – “meminum” cairan atau partikel kecil.

🟢 Judul utama: Endositosis

Endositosis adalah proses transport aktif yang melibatkan perubahan bentuk membran plasma untuk menelan materi dari luar sel ke dalam sitoplasma dalam bentuk vesikel.

🟠 Fagositosis (ditulis dengan font jingga)

“Ketika material besar diambil oleh endositosis, seperti partikel makanan atau sel-sel lainnya, prosesnya dinamakan fagositosis.”

Penjelasan:

• Fagositosis berasal dari kata Yunani phagein (memakan) dan cytos (sel).

• Sel membentuk pseudopodia (juluran membran) untuk mengelilingi partikel besar, seperti:

  • Mikroorganisme (misal: bakteri)

  • Fragmen sel

  • Partikel makanan

• Setelah terbentuk vesikel (disebut fagosom), ia akan berfusi dengan lisosom, membentuk lisosom sekunder → terjadi pencernaan intraseluler.

• Umumnya terjadi pada:

  • Sel imun: neutrofil, makrofag.

  • Amoeba sebagai protista fagositik.

🔵 Pinositosis (ditulis dengan font biru)

“Pinositosis terjadi ketika membentuk vesikel mengelilingi cairan atau mengelilingi partikel-partikel sangat kecil.”

Penjelasan:

• Pinositosis berasal dari kata pinein (meminum) dan cytos (sel).

• Berbeda dengan fagositosis, pinositosis tidak selektif.

• Sel menyerap cairan ekstraseluler beserta zat-zat terlarut di dalamnya (nutrien, ion, dll.).

• Terjadi terus-menerus di banyak jenis sel, termasuk sel epitel usus.

🖼️ Ilustrasi Gambar Kanan:

• Menunjukkan partikel makanan yang masuk lewat endositosis, membentuk vesikel.

• Vesikel kemudian bergabung dengan lisosom → partikel dicerna.

• Limbah hasil pencernaan dikeluarkan lewat eksositosis.

🧠 Kesimpulan Konseptual:

Slide ini memberikan penekanan khusus pada mekanisme eksositosis, yaitu proses pengeluaran zat dari dalam sel ke luar sel melalui fusi antara vesikel intraseluler dengan membran plasma. Proses ini sangat penting dalam konteks sekresi, pertumbuhan sel, serta komunikasi antar sel.

🟢 Judul: Eksositosis

Eksositosis berasal dari kata exo- (keluar) dan cytosis (aktivitas sel). Ini adalah bentuk transport aktif yang melibatkan:

• Energi ATP

• Sistem vesikular

• Perluasan membran plasma

🧩 Penjelasan Detil dari Isi Slide:

1. Saat eksositosis, vesikel berfusi dengan membran plasma.

   • Proses ini mirip seperti penyatuan dua balon sabun, di mana membran vesikel dan membran plasma melebur dan menyatu.

   • Molekul di dalam vesikel pun dikeluarkan ke luar sel (ekstraseluler).

2. Vesikel biasanya berasal dari Badan Golgi.

   • Setelah protein disintesis di retikulum endoplasma kasar (RER), ia dimodifikasi dan dikemas dalam vesikel oleh badan Golgi → lalu dikirim ke membran sel.

3. Membran vesikel menjadi bagian dari membran plasma.

   • Ini berarti eksositosis tidak hanya sekadar sekresi, tetapi juga menyumbang pada pertumbuhan membran plasma.

4. Terjadi otomatis saat pertumbuhan sel.

   • Misalnya saat perkembangan embrio, regenerasi jaringan, dan pembaruan membran.

5. Protein dilepaskan bisa bertindak sebagai:

   • Zat nutrisi,

   • Enzim pencernaan,

   • Hormon (misal insulin),

   • Neurotransmiter (misal asetilkolin),

   • Molekul sinyal untuk komunikasi antar sel.

6. Zat-zat yang dilepas berdifusi ke lingkungan sekitar sel.

   • Dalam konteks jaringan, ini bisa memberi efek pada sel lain di sekitarnya.

🖼️ Penjelasan Gambar Ilustrasi (Figure 4.11):

• Ilustrasi menunjukkan:

  • Vesikel mendekati membran plasma dari sisi dalam sel (cytoplasmic side).

  • Vesikel berfusi → membran terbuka → isi vesikel dilepas ke luar sel.

• Proses ini merupakan dasar dari sekresi aktif.

🔁 Keterkaitan Eksositosis dalam Fisiologi Sel:

Slide ke-27 ini adalah penutup yang mendetailkan varian paling selektif dari endositosis, yaitu receptor-mediated endocytosis (endositosis yang dimediasi oleh reseptor). Mekanisme ini memungkinkan sel untuk menyerap molekul spesifik dari lingkungan eksternal dengan efisiensi dan presisi tinggi.

🟢 Judul: Receptor-Mediated Endositosis

Receptor-mediated endocytosis (RME) merupakan bentuk pinositosis khusus yang sangat selektif. Tidak seperti pinositosis biasa yang “menyeruput” cairan secara non-spesifik, RME menggunakan reseptor protein spesifik pada membran sel untuk mengenali dan mengikat molekul tertentu (ligan).

🔍 Penjabaran Isi Slide:

1. "Receptor-mediated endositosis adalah bentuk pinositosis yang cukup spesifik..."

   • Proses ini tidak akan terjadi jika molekul target tidak sesuai dengan reseptornya.

   • Contoh molekul: vitamin (misal: B12), hormon peptida (misal: insulin), lipoprotein (misal: LDL).

2. "Tempat pengikatan reseptor disebut coated pit..."

   • Coated pit adalah daerah cekungan pada membran sel yang dipenuhi reseptor spesifik.

   • Bagian dalamnya (menghadap sitoplasma) dilapisi oleh protein clathrin, disebut sebagai sitoplasmic side of pit.

   • Protein clathrin membentuk struktur seperti “keranjang” yang membantu pembentukan vesikel.

3. "Sekali terbentuk, vesikel tidak diselubungi..."

   • Setelah vesikel tertutup, clathrin dilepaskan, dan vesikel akan berfusi dengan lisosom untuk mencerna isinya.

   • Jika tidak ada muatan, reseptor akan didaur ulang kembali ke permukaan sel.

🖼️ Penjelasan Gambar di Kanan (a-b-c):

• (a) Fagositosis: Sel menelan partikel besar (seperti bakteri).

• (b) Pinositosis: Sel menelan cairan dan zat terlarut secara non-spesifik.

• (c) Receptor-mediated endocytosis:

  • Reseptor menangkap ligan → membentuk coated pit → masuk sebagai vesikel → dikirim ke endosom/lisosom.

🔁 Perbandingan RME dengan Bentuk Endositosis Lainnya:

💡 Catatan Tambahan:

• Banyak virus seperti HIV dan virus influenza masuk ke dalam sel manusia dengan “meniru” ligan yang dikenali oleh reseptor → memanfaatkan mekanisme RME.

• Proses ini adalah dasar dari banyak mekanisme pengobatan berbasis nanopartikel dan targeted drug delivery dalam terapi kanker dan penyakit metabolik.

Slide ke-28 ini merupakan slide rangkuman, yang menyajikan perbandingan sistematis antar jenis transport membran, baik pasif maupun aktif, dalam bentuk tabel. Slide ini sangat strategis untuk menguatkan pemahaman mahasiswa terhadap konsep dasar transport sel secara komprehensif dan terintegrasi.

📊 Tabel Ringkasan: Rute Molekul Melintasi Membran Sel

Tabel ini membagi jenis transport berdasarkan:

• Jenis transport: Pasif vs Aktif

• Nama proses

• Arah transport (berdasarkan gradien konsentrasi)

• Persyaratan energi dan komponen

• Contoh molekul yang ditransport

1. Transport Pasif

Transport ini tidak membutuhkan energi (ATP) karena terjadi mengikuti gradien konsentrasi (dari tinggi → rendah).

a. Difusi

• Arah: Dari konsentrasi tinggi ke rendah.

• Syarat: Hanya gradien konsentrasi (tidak butuh protein pembawa).

• Contoh: Molekul kecil non-polar seperti gas (O₂, CO₂), air, dan molekul lipofilik.

b. Transport Terfasilitasi

• Arah: Sama, dari tinggi ke rendah.

• Syarat: Memerlukan saluran protein atau protein pembawa, serta adanya gradien.

• Contoh: Gula (glukosa), asam amino, ion yang larut air tapi tidak dapat menembus lapisan lipid.

2. Transport Aktif

Transport aktif melawan gradien konsentrasi (rendah → tinggi), memerlukan energi ATP dan protein pembawa.

a. Transport Aktif (Pompa Membran)

• Arah: Dari konsentrasi rendah ke tinggi.

• Syarat: Butuh protein pembawa dan energi ATP.

• Contoh: Na⁺/K⁺ pump, H⁺ pump, Ca²⁺ ATPase.

b. Eksositosis

• Arah: Keluar dari sel.

• Syarat: Vesikel dari Golgi berfusi dengan membran.

• Contoh: Protein sekretori, neurotransmitter, hormon.

c. Endositosis

• Arah: Masuk ke dalam sel.

• Syarat: Pembentukan vesikel dari membran plasma.

• Contoh: Makromolekul (partikel makanan, virus, bakteri), air, vitamin.

🔄 Kesimpulan Konseptual:

📌 Catatan Tambahan untuk Mahasiswa:

Rangkuman ini membantu dalam menyederhanakan pembelajaran sistem transport sel:

• Cermati arah aliran molekul.

• Pahami perlu tidaknya energi.

• Kenali peran protein dan vesikel.

Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada rekan-rekan mahasiswa yang telah belajar dengan sangat giat. Semoga semua jerih payah rekan-rekan sekalian dalam proses belajar, baik yang telah lampau, saat ini, dan juga di masa yang akan datang, senantiasa diberikan kemudahan, keberkahan, dan kesuksesan di dunia dan di akhirat, amiin amiin yaa Robbal 'aalamiin