Silabus Fisiologi Molekuler (BTK) tahun 2007 Tanggal Minggu 1. 10/9 2
17/9
3 4 5 6 7 8
24/9 1/10 22/10 29/10 5/11 12/11
Topik Membran: struktur, fungsi dan membrane trafficking Fosforilasi oksidatif dan organisasi mitokondria Fotosintesis Metabolisme energi anaerob Protein sorting Transduksi signal Asam amino dan protein Asam amino dan protein
Pengajar AMD AMD AMD AMD AMD AMD NMR NMR
9
19/11 Enzim
NMR
10
14/11 Dasar molekular pengaturan pembelahan dan reproduksi sel tumbuhan
MIF
11
21/11 Perkembangan reproduksi
MIF
12
28/11 Penuaan dan kematian sel terprogram
MIF
13
5/12
MIF
14
12/12 Respon tanaman terhadap stress abiotik
Respon tanaman terhadap patogen
MIF
Dosen: AMD: Dr. Anja Meryandini MS, NRM: Dr.Nisa Rachmania, MIF: Dr. Ir. Miftahudin
Fungsi membran 1. Kompartemenisasi: bersifat kontinu, melindungi isi sel, membuat lingkungan khusus sehingga dapat melakukan fungsi khusus. 2. Pembatas untuk aktivitas biokimia: memberikan framework sehingga komponennya dapat berinteraksi secara efektif.
3. Pembatas yang selektif permeabel Komunikasi antara kompartemen 4. Transpor solut Membranplasma mengandung alat transpor 5. Respon terhadap signal eksternal Melalui proses transduksi signal 6. Interaksi interseluler 7. Transduksi energi
Struktur membran 1. Versi Davson-Danielli: Lipid bilayer yang dibelah dengan lapisan protein monolayer membentuk pori protein (1954). 2. Model Fluid Mosaic oleh Singer & Nicolson (1972) Lipid bilayer dapat merakit diri sendiri → digunakan sebagai model mempelajari fungsi protein membran
Komposisi Kimiawi membran • rakitan lipid dan protein yang terikat secara kovalen, dengan lipidnya sebagai tulang, bersifat amphipathic. Ada 3 jenis lipid: fosfogliserat, sphingolipid, kolesterol • proteinnya melaksanakan fungsi-fungsi khusus
Fosfogliserat: • Umumnya lipid membran mengandung grup fosfat → fosfogliserat • Fosfogliserat membran memiliki grup tambahan yang terikat pada fosfat, umumnya cholin (fosfatidylcholin), ethanolamin, serin, atau inositol → larut dalam air di bagian kepala
• Rantai asam lemaknya bersifat hidrofobik, hidrokarbon tidak bercabang, umumnya 16 – 20 karbon, dapat bersifat jenuh atau tak jenuh dengan 1 atau lebih ikatan rangkap.
Sphingolipid terdiri atas sphingosin terikat pada asam lemak oleh grup aminonya → ceramide
Ada grup tambahan yang teresterifikasi pada alkohol terminalnya: Fosforylcholin → sphingomyelin Karbohidrat → glikolipid Gula sederhana → cerebroside Oligosaccharida → ganglioside Galaktosa pada ceramide →Galaktocerebroside
Kolesterol: Pada sel hewan bisa 50% dari total lipid membran, tidak terlalu amphipathic
Karbohidrat pada membran: ℵ terikat secara kovalen ke komponen lipid atau protein ℵ tergantung spesies dan tipe sel antara 2 – 10% ℵ Pada protein (glikoprotein): oligo yang pendek dan bercabang, lebih pendek dari 15 gula per rantai
Struktur dan fungsi protein pada membran Ada 3 jenis: 1. Protein integral : 1 atau lebih segmen transmembran amphipathic diisolasi dengan detergen 2. Protein periferal: disisi sitoplasma atau ekstraseluler, ikatan non kovalen, dapat disolubilisasi dengan lar. garam
3. Terikat pada lipid berlokasi di luar lipid bilayer, di sitoplasma atau ekstraseluler, terikat secara kovalen. Dapat terikat melalui karbohidrat yang pendek contoh reseptor, enzim
Lipid membran dan fluiditas 7 Makin pendek rantai asam lemak makin rendah temperatur meltingnya 7 Asam lemak jenuh memiliki bentuk batang kuat, fleksibel 7 Asam lemak tak jenuh cis memiliki lekukan sehingga tidak sepadat yang jenuh 7 Makin tinggi tingkat asam lemak tak jenuh maka makin rendah suhu membran menjadi gel
7 Karakter membran dipengaruhi oleh kolesterol. Kolesterol mengganggu kepadatan rantai asam lemak dan mempengaruhi mobilitas. Kolesterol meningkatkan ketahanan dan menurunkan permeabilitas membran 7 Kegunaan fluiditas membran adalah untuk pembentukan kluster protein dan pembentukan struktur terspesialisasi seperti sinapsis, junctions
Beberapa fungsi membran plasma sel epitel
Fosfolipid dapat bergerak dari satu ujung ke ujung satunya dalam hitungan detik, tapi perpindahan antar lapis (transversal, disebut flip flop) memakan waktu jam atau hari. Sel memiliki enzim flippase yang memindahkan fosfolipid transversal.
Fusi protein tikus dan manusia
Membran sel darah merah F Saat hemolisis meninggalkan “ghost” → SDS PAGE proteinnya ( ada enzim, protein transpor, protein skeleton) F Yang dominan band 3 dan glikoforin F Glikoforin merupakan reseptor yang digunakan protozoa (malaria), merupakan penggolongan darah MM, MN, NN.
Difusi ion melalui membran Lipid bilayer sangat impermeabel terhadap ion Na+, K+, Ca2+ ,ClThn 1955 Alan Hodgkin & Richard Keynes: membran memiliki ion channel Thn 60 an, 70an Bertil Hille & Clay Armstrong mengumpulkan bukti adanya channel itu Thn 70 an, 80 an Bert Sakmann & Erwin Neher: teknik memonitor perpindahan ion melalui channel
Ion channel bersifat bidirectional, tergantung gradien elektrokimia Umumnya ion channel memiliki 2 konformasi: tutup dan buka → gated, ada 2 macam: 1. Voltaged-gated channel tergantung muatan ion pada kedua sisi 2. Ligand-gated channel konformasinya tergantung ligand yang mengikat
Difusi terfasilitasi % Bila substrat berdifusi dengan berikatan dulu dengan protein yang merentang membran % Pengikatan dengan protein diduga memicu perubahan konformasi sehingga solut bisa ke sisi lain, tak menggunakan energi % Contoh transporter glukosa
Ada minimal 5 jenis protein yang berfungsi sebagai transporter glukosa (isoform), dibedakan tempat, kinetik dan karakter regulatornya. Glukosa saat ditranspor difosforilasi
Insulin berperanan pada kadar gula dalam darah. Meningkatnya kadar gula dalam darah memicu dikeluarkannya insulin yang menstimulasi pengambilan glukosa ke sel otot dan sel lemak
Konsentrasi K+ dalam sel sekitar 100 mM, diluar sel 5 mM. Konsentrasi Na+ diluar sel 150 mM di dalam sel 10 – 20 mM. Setiap hidrolisis 1 ATP, 3 Na+ dipompa keluar dan 2 K+ masuk Tipe pompa: tipe P → saat memompa ada transfer grup fosfat ke residu asam aspartat dari protein yang menyebabkan perubahan konformasi
Konsep siklus transpor Na+/K+ - ATPase
Pompa H+ / K+ - ATPase akan mensekresikan larutan asam ke kantung perut. Kalau istirahat pompa ini ada di membran sitoplasma sel pariental perut. Kalau makanan memasuki perut, informasi dari hormon membuat membran yang mengandung pompa ini bergerak ke permukaan sel bagian apikal, dimana mereka berfusi dengan membran plasma dan mensekresikan asam.
Pompa H+ / K+ - ATPase
Bisa menyebabkan rasa perih di lambung, obat berfungsi menghambat pompa ini dengan cara memblokir reseptor pada permukaan sel pariental Pompa tipe V menggunakan ATP tanpa fosforilasi protein intermediat. Pompa ini memompa ion H+ melalui membran organel dan vakuola
Menggunakan energi cahaya untuk transpor ion. Halobacterium salinarium, bila hidup anaerob akan mensintesis bakteriorhodopsin, protein yang mengadsorbsi cahaya → menginduksi perubahan konformasi protein dan menyebabkan proton bergerak dari retinal melalui channel ke protein terus keluar sel→ gradient ion Proton diganti dari sitoplasma
