Komposisi Kimia Membran Sel dan Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Permeabilitas Membran Sel

1. Tujuan

Melihat pengaruh berbagai perlakuan fisik dan kimia terhadap permeabilitas membran.

1. Pendahuluan

          Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma, serta membungkus organel-organel di dalam sel. Membrane sel merupakan lapisan semi permeable yang mengontrol pertukaran zat-zat, antara bagian dalam sel dan lingkungan luar. Membran sel terdiri dari banyak tipe molekul, dan setiap tipe ini memiliki kegunaan yang berbeda-beda dalam struktur dan fungsinya sebagai penyusun membran. Beberapa contoh dari molekul tersebut adalah : Fosfolipid, Protein, Kolestrol, Glikolipid, dan Glikoprotein. Molekul penyusun membran sel memiliki struktur yang dinamis, dimana komponen-komponennya bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semi permanen. (Wikipedia, 2010)

Membran sel berbentuk “double layer” atau layar ganda dari fosfolipid, dengan ketebalan rata-rata 7 nm. Selain susunan kimianya, membrane sel memiliki sifat yang berhubungan langsung dengan pergerakan air, maupun zat-zat terlarut lainnya. (Anonim, 2010)

III. Hasi Pengamatan

1. Nilai Absorbansi Perlakuan Fisik (Panas dan Beku)

Perlakuan	Nilai Absorband Pada 525 nm
65°C	0,390
60°C	0,116
50°C	0,044
45°C	0,031
Beku	3,182
Kontrol	0,207

2. Nilai Absorbansi Perlakuan Kimia

Perlakuan	Nilai Absorbandsi pada 525 nm
Benzen	0,002
Aseton	0,106
Metanol	3,120

1. Pembahasan

Membran sel merupakan lapisan yang mengontrol keluar-masuknya zat antara lingkungan luar dan lingkuangan dalam sel. Memban sel memiliki permeabilitas yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti: ukuran solut, kelarutan lemak, derajat ionisasi, pH, dan temperatur. Ukuran solut yang cenderung semakin besar, serta derajat ionisasi yang semakin tinggi menyebabkan kemampuan permeabilitas membran cenderung menurun, sedangkan pengaruh temperature dan pH yang tinggi membuat membran sel menjadi lebih mudah mengalami denaturasi.

Seperti yang telah kita ketahui, bahwa terdapat empat mekanisme pertukaran zat pada membran sel, yaitu : Difusi, Osmosis, Transport Aktif dan Bulk Transport. Osmosis dapat diasumsikan dengan molekul air yang cukup kecil untuk melewati fosfolipid serta aquaporin. Masuknya air ke dalam sel disebabkan oleh beberapa faktor; contohnya pada sel tumbuhan biasanya dikarenakan oleh potensial air pada dinding sel.

Sedangkan difusi merupakan perpindahan netto suatu molekul dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Perpindahan ini dipicu oleh energi kinetik yang menyebabkan molekul bergerak acak. Setelah mengalami difusi, molekul di dalam sel akan mengalami keseimbangan dan menyebar rata dalam ruang volum sel tersebut. Tekadang, konsentrasi suatu zat yang dibutuhkan oleh sel berada dalam batas yang kurang memadai pada lingkungan luar sel (tanah) dibandingan dengan lingkungan dalamnya. Dalam situasi seperti ini, salah satu protein penyusun sel, yaitu carrier protein, bertugas untuk membawa molekul dan ion dari dalam tanah ke dalam sel dengan melawan gradien konsentrasi. Mekanisme ini biasa disebut sebagai transport aktif (Anonim, 2010).

Pada praktikum kali ini, akan dibahas mengenai pengaruh perlakuan fisik dan kimia terhadap permeabilitas dari membran sel Beta vulgaris (Bit Gula) yang mengandung pigmen betalain. Berdasarkan hasil pengamatan, nilai absorband tertinggi untuk perlakuan fisik panas, diperoleh angka 0,390 pada temperatur 65°C. Dari grafik terlihat bahwa semakin tinggi temperatur yang diberikan pada bit gula, maka warna ungu yang terlarut dalam akuades akan semakin pekat dan nilai absorband semakin tinggi. Nilai absorband yang tinggi ini menunjukkan bahwa jumlah cahaya yang diserap oleh larutan pada panjang gelombang 525 nm cukup besar pula. Maka, semakin tinggi nilai absorband yang terbaca, mengindikasikan bahwa semakin pekat warna larutan yang terbentuk; serta semakin tinggi tingkat kerusakan yang dialami oleh membran sel dengan perlakuan tersebut (banyak pigmen yang keluar dari sel). Berdasarkan hasil penelitian, temperatur toleran optimum bagi membran sel bit gula adalah 30°C-40°C. Pada temperature yang lebih tinggi lagi, membrane sel akan mengalami denaturasi yang secara langsung mempengaruhi permeabilitasnya (Anonim,2010).

Perlakuan beku memberikan nilai absorband yang lebih besar lagi, yaitu : 3,182. Hal ini disebabkan oleh air di sekitar umbi yang berubah bentuk menjadi kristal-kristal es sewaktu perendaman. Kristal-kristal es ini memiliki permukaan yang tajam, sehingga merusak membran sel dan mengoyaknya. Tak hanya sekadar membuat membrane sel terdenaturasi seperti pada perlakuan panas. Akibatnya, pigmen yang terlepas/keluar dari membrane menuju air destilata semakin banyak, dan menimbulkan warna ungu pekat.

Sedangkan pada perlakuan dengan bahan kimia, absorbandsi terbesar adalah perlakuan dengan metanol. Metanol merupakan senyawa alkohol yang bersifat polar dan mudah berikatan dengan membran sel. Ikatan ini menyebabkan senyawa organic penyusun  membrane sel menjadi larut (adhesi). Benzen memiliki nilai absorbandsi terendah. Hal tersebut dikarenakan oleh sifat dari benzen yang bertindak sebagai emulsifier dari fosfat dan membrane yang terlarut.

1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan pada praktikum kali ini, diperoleh kesimpulan bahwa perlakuan fisik pada Beta vulgaris berupa panas dan beku, dapat merusak struktur membran selnya. Semakin tinggi temperatur yang diberikan, maka akan semakin tinggi nilai absorband dan kerusakan yang dialami oleh membrane sel. Begitupula dengan perlakuan beku, yang memberikan nilai absorband jauh lebih tinggi daripada perlakuan panas 65°C. Pada perlakuan kimia, metanol memberikan nilai absorband tertinggi dan nilai absorband paling rendah dimiliki oleh benzene.

1. Daftar Pustaka

[Anonim] 2010. Factors Affecting the Rate of Permeability in a Cell Membrane [Terhubung berkala]. http://www.123helpme.com/view.asp?id=148801 (19 Maret 2010)

[Anonim] 2010. Membran Sel [Terhubung berkala]. http://id.wikipedia.org/wiki/Membran_sel  (22 Maret 2010)

VII.  Jawaban Pertanyaan

1. Perlakuan panas menyebabkan membrane sel menjadi rusak. Protein yang menyusun membran (fosfolipid maupun glikolipid) mengalami denaturasi, sehingga pigmen ungu yang berada di dalam Beta vulgaris dan isi sel lainnya keluar. Hal tersebut dapat teramati dari perubahan warna akuades yang telah direndam oleh Bit gula selama 40 menit. Pada suhu yang lebih tinggi (65°C), warna yang dihasilkan dari perendaman menjadi lebih pekat daripada perlakuan suhu rendah. Maka, sifat permeabilitas membran sel terhadap substrat yang masuk akan semakin tinggi bila nilai absorbandnya semakin tinggi pula.
2. Pembekuan menyebabkan permeabilitas sel menjadi tinggi. Karena air yang berada di sekitar membrane sel yang membeku berubah menjadi Kristal-kristal tajam. Kristal es ini kemudian mengoyak membrane sel, sehingga isi sel dan pigmen lainnya keluar. Menyebabkan munculnya warna ungu pekat pada air rendaman tersebut.
3. Metanol adalah senyawa alcohol yang bersifat polar, sehingga mampu melarutkan senyawa organic seperti membrane sel. Membran yang terlarut ini kemudian kehilangan turgiditasnya dan menyebabkan isi sel keluar. Aseton adalah pelarut yang sangat baik untuk berbagai senyawa organic, keluarnya isi sel hamper mirip dengan yang terjadi pada methanol. Benzene merupakan senyawa aromatic yang tidak larut dalam air dan berbentuk emulsi.
4. Membran sel terdiri dari fosfolipid bilayer yang memiliki sifat hidrofilik dan hidrofobik. Sifat hidrofilik merupakan sifat polar yang dimiliki oleh bagian kepala membrane (suka air). Sedangkan sifat hidrofobik adalah sifat non-polar yang dimiliki oleh bagian ekor membrane (tidak suka air). Sifat-sifat ini menyebabkan membrane sel menjadi suatu lapisan semi permeable, yang selektif dalam memilih zat-zat yang dapat masuk dari lingkungan luar ke dalam sel.