Membran Sitoplasma dan Ribosom

Membran sitoplasma

Membran sitoplasma adalah bagian dari sel yang merupakan selaput yang membungkus sitoplasma beserta isinya terletak di bawah dinding sel, tetapi tidak terikat erat dengan dinding sel. Berat kering membran sitoplasma kira-kira 10% dari berat kerin total sel. Sitoplasma mengandung kurang lebih 75% protein, 20-30% fosfolipid, kira-kira 2% karbohidrat.

Membran sitoplasma  terdiri 2 unit yang disebut  membran unit. Tiap membran unit tersusun dari lapisan-lapisan molekul fosoflipid.

Molekul fosfolipid dibedakan atas 2 bagian yaitu;

  1. Bagian yang bersifat hidrofil
  2. Bagian yang bersifat hidofob.

Masing-masing dari bagian tersebut akan mengadakan ikatan, sehingga membentuk membran unit.

Fungsi dari membran sitoplama adalah:

  1. Sebagai membran selektif yang mengatur gradient osmosis dan transfor larutan makanan
  2. Mengorganisir sintesa dinding sel
  3. Tempat pengikatan dan pemisahan DNA selama pembelahan sel.
  4. Tempat berlangsungnya sebagian proses bioenergi
  5. Tempat pelekatan pangkal flagella

Cairan sel/sitoplasma

Di dalam cairan sitoplasma (sel) mengandung konstituen yang dapat larut dan komponen struktural yang dikelilingi oleh membran sitoplasma.  Sitoplasma termasuk daerah (nukleoid) terdiri 80% air, asam nukleat, protein, karbohidrat,  lipida, ion anorganik dan berbagai senyawa dengan bobot molekul yang rendah, juga ditemukan ribosom.

Ribosom

Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bahwa di dalam sitoplasma dipenuhi oleh banyak ribosom. Adanya ribosom di dalam jumlah yang besar tersebut di  dalam sel ini, akan menyebabkan laju aktivitas metabolism menjadi lebih tinggi. Ribosom merupakan bagian dari sel yang berfungsi sebagai tempat pembuatan protein yang terdiri kurang lebih 60% rRNA dan 40% protein. Dengan diameter kurang lebih 20 nm dengan tetapan sedimentasi 70 S. Ribosom terdiri atas 2 bagian yaitu bagian yang besar dan bagian yang kecil. Bagian yang besar tersusun dari 23 S rRNA dan 50% protein ribosom. Sedangkan bagian yang kecil terdiri atas 16 S rRNA  dan kurang lebih 20% protein ribosom. Menurut Brocth, 1975, ribosom mempunyai struktur seperti pada gambar. 2.13.

Nukleotida

Bakteri tidak mempunyai inti sejati, tetapi bagian sel bakteri yang merupakan inti disebut nukleoid. Pada nukleoid ditemukan adanya DNA  yang tunggal dan merupakan benang-benang yang sirkular atau berupa lingkaran. Di dalam nukleoid bakteri tidak ditemukan histon yaitu sejenis protein yang biasa terdapat pada DNA sel eukariotik. Sebagai gantinya ada 2 zat poliamin yaitu spermin dan spermidin, fungsi keduanya belum jelas, seperti pada gambar. 2.14.

Endospora/spora

Sebagian bakteri dapat membentuk struktur khas yang disebut spora (endospora). Spora atau endospora tersebut lebih tahan terhadap keadaan lingkungan yang kurang menguntungkan dibandingkan dengan sel yang membentuknya. Keadaan lingkungan  yang kurang menguntungkan tersebut antara lain; panas, dingin, kering, tekanan osmose dan zat-zat kimia tertentu. Jenis bakteri yang paling banyak membentuk endospora adalah bacillus (aerob dan fakultatif anaerob) dan clostridium (anaerob dan aerotoleran). Endospora bakteri bukan merupakan alat  perkembangbiakan.

Warna bakteri

Ada beberapa spesies dari bakteri dapat memproduksi warna selama pertumbuhannya, sehingga dapat memberikan warna koloni yang spesifik.

Misalnya staphylococcus aures dapat memproduksi zat warna berupa warna kuning emas. Demikian pula bakteri serratia marsceresens dapat memberikan warna merah. Fungsi dari zat tersebut belum diketahui dengan pasti, tetapi yang jelas dapat berfungsi sebagai proteksi terhadap efek toksis dengan adanya sinar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme.

  1. Air (aw)
  2. Suhu
  3. pH
  4. Konsentrasi oksigen
  5. Kandung zat nutritive
  6. Adanya komponen-komponen penghambat
  7. Adanya saingan dengan mikroorganisme yang lainnya.

Seperti telah diuraikan terdahulu bahwa mikroorganisme mempunyai  struktur sel yang  khas,  yang tersusun atas beberapa bagian. Setiap bagian tersebut mempunyai fungsi masing-masing yang nampak secara menyolok. Bagian-bagian tersebut yang penting hubungannya dengan bidang farmasi adalah;

  1. Dinding sel
  2. Membran sitoplasma
  3. Sitoplasma/plasma sel
  4. Kromosom
  5. Ribosom.

Dinding sel

Selama tahun-tahun terakhir ini dinding sel  mikroorganisme mendapat sorotan intensif. Alasan utama perhatian ini adalah bahwa dinding sel itu sangat penting bagi sel mikroorganisme seperti pada bakteri. Dari segi kimia strukturnya tidak sama dengan struktur yang manapun pada jaringan hewan. Oleh karena itu dinding sel menjadi saaran yang jelas bagi sediaan farmasi seperti beberapa obat untuk  menyerang dan membinasakan mikroorganisme (bakteri), tanpa membahayakan inangnya hewan yang diinfeksi oleh  bakteri tersebut). Pada saat mulai disintesanya dinding sel tersebut inilah kerja obat-obat antibiotika yang digunakan dalam pengobatan penyakit. Sebagai contoh adalah beberapa  obat seperti golongan dan turunan penisilin.

Membran sitoplasma

Membran sitoplasma terletak di bawah dinding sel  dan bersifat rapuh, mempunyai sejumlah fungsi (1) pada mikroorganisme aerob membran ini berfungsi untuk  mengangkut  elektron dan proton  yang dibebaskan pada saat terjadinya reaksi oksidasi dimana bahan makanan di ubah oksigen dalam rangka pembentukan molekul air dan  mengubah energi yang dihasilkan dari oksidasi, menjadi energi kimia yang dapat digunakan oleh sel, (2) mengandung beberapa enzim yang diperlukan untuk  sintesis dan pengangkutan peptidoglikan, asam teikhoat, dan komponen membran luar, (3) mengeluarkan enzim hidrolisis ke luar sel, (4) menjamin pemisahan material nukleus (DNA) ke sel anak pada saat pembelahan sel dan (5) mengatur pengangkutan sebagian besar senyawa yang memasuki dan meninggalkan sel.

Membran sitoplasma  mempunyai berat 8-10% dari bobot kering sel. Secara kimia membran sitoplasma terdiri atas fosolipida (mengandung gliserol, asam lemak dan fosfat) dan protein yang terpadu di dalamnya. Pada gambar 2.18 menunjukkan skema model “mozaik cairan” orientasi fosfolipida, yang di dalamnya terdapat daerah bundar yang merupakan ujung hidrofil (menyenangi air). Molekul fosfolipida dan garis-garis bergelombang adalah asam lemak hidrofob (membenci air) internal. Tersebar di seluruh membran fosfolipida ini adalah protein  yang  melaksanakan berbagai pekerjaan pengangkutan  dan enzim yang berkaitan dengan membran.

Kromosom

Bagian sel ini juga merupakan sasaran beberapa antibiotika dalam mengganggu kehidupan suatu mikroorganisme. Di dalam kromosom terdapat DNA yang merupakan informasi genetic suatu mikroorganisme. Apabila  bagian ini terganggu oleh senyawa-senyawa obat akan menyebabkan terjadinya gangguan dari kehidupan mirkoorganisme tersebut. Ada beberapa antibiotika secara khas bereaksi  dengan DNA untuk  mencegah  replikasi atau transkripsinya dengan jelas akan menghambat pertumbuhan dan pembelahan sel. Pada umumnya antibiotika  yang menghambat sintesis asam nukleat dengan satu diantara dua  cara; (1) interaksi dengan benang-benang helisk ganda DNA dengan cara sedemikian rupa untuk  mencegah replikasi atau transkripsi berikutnya, (2) kombinasi dengan polimerse yang terlibat dalam biosintesis DNA atau RNA.

Sebagai contoh adalah:

Mitomisin dan aktinomisin, kedua antibiotika  ini terikat pada DNA untuk  mencegah replikasi dan transkripsi. Kedua antibiotika ini digunakan sebagai anti tumor karena dapat mempengaruhi sel-sel yang membelah dengan cepat seperti pada sel tumor.

Ribosom

Ribosom adalah bagian dari sel yang berfungsi sebagai tempat sintesa protein. Setia ribosom terdiri  atas dua subunit yang bebas di dalam sel bakteri, yang satu mengendap pada 30-S dan lainnya pada 50-S (S = unit Svedberg dan  merupakan ukuran kecepatan partikel dalam medan sentrifugasi).  Ada beberapa senyawa obat (antibiotika) yang dapat mempengaruhi atau  berikatan dengan subunit-subunit tersebut, sehingga pembentukan protein yang fungsional tidak terbentuk sebagaimana mestinya. Sebagai contoh ilustrasi sintesis protein terlihat pada gamba 2.20.

Pada sintesa protein tersebut ada beberapa langkah strategis yang dapat dipengaruhi oleh beberapa senyawa obat. Langkah-langkah tersebut antara lain:

  1. RNA pensuruh (mRNA) disalin dari DNA gen dan membawa  pesan dari DNA ke dalam sitoplasma. Dalam sitoplasma terdapat unit  struktural, ribosom, yang pada mRNA harus terikat agar dapat terjemahkan menjadi protein. Ribosom yang terdapat dalam sitoplasma terdapat 2 subunit yang berbeda yang berkombinasi untuk  membentuk ribosom fungsional, setelah bereaksi dengan mNA. mRNA ini terikat pada  bagian ribosom 30-S.
  2. Setiap asam amino mula-mula diaktifkan dengan mereaksikan dengan ATP dan RNA transfer (tRNA) untuk  membentuk suatu kompleks asam amino-tRNA.  Kompleks ini akan mengenal kodon khasnya pada mRNA dan terikat pada bagian ribosom 50-S.
  3. Setiap ikatan peptide terbentuk antara asam amino baru dan asam amino terminal karboksil peptide yang sedang berkembang
  4. Selanjutnya ribosom bergerak disepanjang mRNA ke kordon berikutnya, sehingga asam amino berikutnya dapat dimasukkan. Gerakan dari ribosom tersebut disebut translokasi dan gerakan ini terjadi akibat dari hasil kerja dari enzim translokase. Energi yang dibutuhkan untuk  gerakan tersebut berasal dari hidrolisis ikatan fosfat berenergi tinggi dalam guanosim trifosfat (GTP).
  5. Akhirnya, ribosom mencapai kodon terminasi pada mRNA dan molekul protein yang telah selesai dilepaskan dari ribosom.

Related posts: