Sel merupakan suatu unit yang dilapisi oleh membran plasma yang
melindungi kompartemen di dalam sel dan memisahkannya dari lingkungan luar,
sehingga tanpa adanya membran maka sel bukanlah “sel” dan tidak akan ada kehidupan.
Membran plasma terdiri atas dua lapisan lipid dengan ketebalan 5 nm dan
terdapat protein-protein diantara lapisan lipid tersebut. Lapisan lipid pada membran
sel merupakan kombinasi dari molekul-molekul ampifatik dengan bagian hidrofilik
pada satu sisi dan hidrofobik pada sisi lainnya. Sifat ini sangat penting dalam
hal pembentukan dua lapisan membran didalam lingkungan yang kaya akan air. Membran
plasma, juga berperan dalam proses pertahanan dan pertumbuhan sel. Dalam tugas
ini, membran plasma memfasilitasi pertukaran nutrient, protein dan zat sisa
untuk masuk dan keluar dari dan kedalam sel. Peran ini didukung dengan adanya
kanal maupun protein transporter yang ikut menyusun struktur membran. Protein-protein
pada membran juga berfungsi sebagai sensor, atau reseptor, yang berperan dalam
proses komunikasi antarsel dan merespon sinyal dari lingkungan sel.
Gambar 1. Struktur Membran Sel (Alberts et al, 2014)
Lingkungan didalam dan diluar sel sebagian besar terdiri atas air,
sehingga mencegah molekul lipid (yang bersifat hidrofobik) keluar dari lapisan bilayer, tapi dalam susunan ini, tidak
menutup kemungkinan terjadinya perpindahan antar molekul lipid didalam lapisan bilayer. Beberapa penelitian menyebutkan
bahwa molekul lipid dapat melakukan flip
flop antar lapisan lipid bilayer walaupun jarang terjadi, dan juga dapat
melakukan rotasi pada aksis tegaknya, serta ekor hidrokarbonnya dapat melakukan
fleksi dengan kecepatan 500 perubahan per detik.
Gambar 2. Fosfolipid pada membrane dapat melalukan pergerakan (Alberts
et al, 2014)
Pada sel eukariotik, fosfolipid pada membran plasma dibentuk oleh enzim
yang terikat pada permukaan sitosolik retikulum endoplasma (ER) dengan
menggunakan asam lemak bebas sebagai substratnya. Enzim tersebut akan
mendeposit fosfolipid baru pada bagian lapisan monolayer ER yang menghadap ke
sitosol. Transfer lipid dari lapisan monolayer ini terjadi secara spontan, yang
kemudian akan mengalami katalisis oleh enzim yang disebut scrambalase yang memindahkan fosfolipid tertentu dari setengah bagian
lipid bilayer ke lapisan lainnya. Hasil proses ini adalah molekul fosfolipid
yang baru akan terdistribusi merata pada kedua membran monolayer ER. Membran
baru yang terbentuk ini sebagian menetap di ER, dan sebagian lagi digunakan
untuk menyuplai pembentukan membran sel yang baru. Membran yang akan dilepas
ini akan membentuk tunas dari ER dengan membentuk vesikel kecil berbentuk
sferik, yang kemudian akan berfusi dengan membran plasma.
Gambar 3. Sintesis Fosfolipid di ER (Alberts et al, 2014)
Hampir seluruh membran sel memiliki struktur asimetris dimana kedua
lapisan monolayer seringkali tersusun atas fosfolipid yang berbeda. Proses penyusunan
ini terjadi di dalam apparatus golgi (GA). Membran GA memiliki suatu enzim yang
disebut flippase yang bertugas
memindahkan fosfolipid spesifik dari satu bagian lapisan bilayer yang menghadap
ekstrasel ke lapisan yang menghadap sitosol. Hal ini menyebabkan sifat kedua
bagian bilayer memiliki sifat tertentu dimana bagian yang menghadap sitosol
akan selalu menghadap sitosol, dan bagian luar akan selalu menghadap ke bagian ekstrasel.
Orientasi spesifik ini sangat penting dalam fungsi membran plasma ini sendiri.
Gambar 4. Sebaran fosfolipid dan glikolipid yang asimetris (Alberts et
al, 2014)
Diantara molekul lipid, terdapat molekul glikolipid yang utamanya
berlokasi pada membran plasma hanya pada bagian non-sitosolik (yang menghadap
ekstrasel). Kelompok gula ini membentuk suatu lapisan karbohidrat yang
melingkupi dan melindungi sel eukariotik. Molekul glikolipid ini mendapatkan
gugus gulanya dari apparatus golgi. Pada organel ini terdapat enzim yang
memproses modifikasi kimia yang menyebabkan gula ditambahkan hanya pada molekul
lipid dibagian non-sitosolik. Molekul lipid lainnya juga menunjukkan suatu tipe
distribusi asimetrik lainnya yang berkaitan dengan fungsi spesifiknya,
contohnya adalah penambahan fosfolipid inositol. Fosfolipid ini merupakan
komponen minor pada membrane plasma, yang berperan dalam relay sinyal dari permukaan sel kedalam interior sel. Sehingga fosfolipid
inositol ini terkonsentrasi hanya pada bagian lapisan bilayer yang menghadap
sitosol.
