Fungsi Membran Untuk Proses Transpor Dan Peran Kestabilan Membran Pada Mikrobia Dalam Suhu Ekstrim

1.    Fungsi membran dalam proses transpor nutrien

Membran plasma atau membran sel tersusun atas molekul lemak dan protein. Molekul lemak terdiri atas dua lapis, terdapat di bagian tengah membran. Di sebelah luarnya terdapat lapisan protein perifer (protein tepi), yang menyusun tepi luar dan dalam membran. Selain protein perifer, terdapat pula molekul-molekul protein tertentu yang masuk ke dalam lapisan lemak. Bahkan ada yang masuk hingga menembus dua lapisan lemak. Protein yang masuk ke lapisan lemak itu disebut protein integral.

Suatu membran tetap berwujud fluida begitu suhu turun, hingga akhirnya, pada beberapa suhu kritis, fosfolipid mengendap dalam suatu susunan yang rapat dan membrannya membeku, seperti halnya minyak babi yang membentuk kerak lemak ketika minyaknya mendingin. Suhu beku membran tergantung pada komposisi lipidnya. Membran tetap berwujud fluida pada suhu yang lebih rendah jika membran itu mengandung banyak fosfolipid dengan asam lemak tak jenuh.

Bilayer lipid merupakan penyusun utama dari membran, tetapi protein yang menentukan fugsi spesifik membran. Terdapat dua lapisan utama protein, yaitu protein integral dan poriferal. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran, dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino non polar yang biasanya bergulung menjadi heliks α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membran. Protein poriferal tidak menembus lipid bilayer, biasanya berada pada di salah satu permukaan.

Fungsi protein membran :

a.    Fungsi transpor material, protein integral yang membentang sehingga menembus lipid bilayer menjadi saluran hidrofilik sehingga material/nutrien dapat melewati membran sel yang bersifat spesifik. Protein membran dapat berfungsi sebagai pembawa (carrier) senyawa-senyawa yang melewati membran baik secara difusi atau transport aktif.  Protein yang ada di membran dapat menghasilkan ATP untuk digunakan sebagai energi untuk memompa bahan nutrien ke dalam sel(contohnya mineral Na dan K).

b.    Aktivitas enzimatik, salah satu penyusun membran adalah protein yang salah satu sisi aktifnya dapat menjadi enzim, sehingga diketahui terjadi banyak proses enzimatik yang terjadi di sekitar membran sel.

c.    Pemberiaan sinyal, protein dapat membentuk menjadi senyawa yang spesifik sehingga menjadi sinyal/penanda.

Beberapa metode/cara yang digunakan untuk melakukan transpor nutrien sebagai berikut :

a.    Difusi sederhana, molekul yang dapat melewati membran dengan bebas adalah air, oksigen dan karbondioksida. Difusi sederhana ini memiliki ciri pergerakan molekul dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah (menurut gradien konsentrasi). Mikromolekul dalam bentuk hidrofobik dapat melewati plasma dengan mudah, sedang makromolekul dan bentuk ion sulit melewati membran plasma.  Molekul yang hidrofobik dengan mudah melewati lapisan lemak karena larut dalam lemak atau pori pada lapisan lemak. 

b.    Difusi dengan adanya carrier/pembawa, yaitu difusi yang memerlukan penggandeng (carrier) dan bukan memerlukan ATP dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Gerakan transport ini lebih cepat dibandingkan difusi sederhana.  Molekul yang membawa adalah protein, karena protein mempunyai bagian tertentu yang dapat menggandeng  dengan molekul yang diangkut.

c.    Transpor aktif, yaitu perpindahan molekul dengan adanya bantuan energi sehingga dapat memindahkan nutrien dari gradien rendah ke tinggi.

Gambar. Membran Sel Bakteri Gram negatif dan Positif

2.    Peran membran pada mikrobia yang dapat tahan suhu ekstrim (suhu tinggi ataupun suhu rendah)

Derajad ketidakstabilan membran tergantung pada tingkat kejenuhan asam lemak.  Asam lemak jenuh akan memberikan sifat yang kaku, berbeda dengan asam lemak yang tidak jenuh akan memberikan struktur yang lebih cair.  Selain itu fluiditas membran juga dipengaruhi oleh suhu, dimana sel yang hidup pada daerah suhu yang rendah mempunyai asam lemak tidak jenuh yang lebih tinggi dibanding dengan sel yang hidup pada suhu tinggi.

Proses metabolisme yang terjadi dalam sel mikrobia terjadi secara enzimatik, protein merupakan penyusun dari enzim, protein sangat peka oleh faktor suhu sehingga terdapat titik optimal enzim dapat bekerja. Mikrobia yang dapat tumbuh di suhu rendah menunjukkan bahwa enzim yang dimiliki oleh mikrobia tersebut optimal pada suhu tersebut.