transportasi membran sel


Sistem Transportasi Melalui Membran Plasma/ Membran Sel.
Proses transport melalui membran terjadi melalui 2 mekanisme, yaitu transport aktif dan transport pasif. Transport pasif terjadi tanpa memerlukan energi sedangkan transport aktif memerlukan energi.
1.      Yang termasuk transport pasif adalah :
a.       difusi sederhana.
b.      transport dengan fasilitas,
c.       transport lewat ion channel.

a.       Difusi
Difusi merupakan pergerakan senyawa dari daerah konsentrasi tinggi ke rendah. Perbedaan konsentrasi antara kedua daerah ini sering disebut sebagai “gradien konsentrasi”, difusi akan terus berlangsung sampai gradien ini telah dieliminasi. Difusi yang bergerak dari daerah konsentrasi tinggi menuju ke rendah, (dibandingkan dengan transpor aktif , yang sering melintasi dari daerah konsentrasi rendah ke daerah konsentrasi yang lebih tinggi, dan itu disebut juga "melawan gradien konsentrasi").







ketika gradien konsentrasi telah dieliminasi, maka tidak ada pertukaran maupun perubahan senyawa yang terjadi. Meskipun senyawa bisa melintasi keluarnya dari satu daerah ke daerah yang lain, maka akan di imbangi dengan pergerakan jumlah senyyawa yang sama ke arah yang berlawanan. 
Difusi secara biologis sangatlah penting, karena gradien konsentrasi dalam tubuh akan segera dibuang. Misalnya, aktivitas metabolisme yang mengkonsumsi oksigen, yang akan mengurangi konsentrasi dalam aliran darah; difusi oksigen dalam alveoli paru-paru memungkinkan untuk diisi ulang.  Sebuah proses pasif di mana suatu pencampuran acak oleh zat partikel yang terjadi karena energi kinetik.
kedua zat pertikel yang terlarut (zat terlarut) dan pelarut (larutan yang mengalami difusi).
Jika suatu zat yang terlarut dalam keadaan konsentrasinya tinggi di satu bidang larutan dan zat molekul yang terlarut akan segera menyebar ke daerah yang konsentrasinya lebih rendah. kemudian menjadi merata di seluruh larutan dan dikatakan dalam keadaan equilibrium. Partikel akan terus bergerak secara acak oleh energi kinetik, tanpa adanya perubahan konsentrasi.  Zat juga dapat menyebar melalui membran permeabel.

§  Faktor-faktor yang mempengaruhi laju difusi melintasi membran plasma

-          Keracunan dari gradien konsentrasi, semakin besar perbedaan antara kedua sisi membran semakin tinggi tingkat difusi.
-          Suhu, Semakin tinggi suhu, semakin cepat laju difusi.
-          Massa zat menyebarkan Semakin besar penyebaran massa partikel, semakin lambat laju difusinya.
-          Luas permukaan, Semakin besar luas permukaan membran yang tersedia, semakin cepat lajunya difusi.
Misalnya: kantung udara dari paru-paru memiliki luas permukaan yang besar untuk difusi oksigen dari udara ke dalam penyakit paru-paru. Beberapa diantaranya seperti emfisema, yang mengurangi area permukaan, dapat memperlambat laju difusi oksigen dan mudah kesulitan dalam bernapas.
-          Jarak Difusi, Semakin besar jarak dimana difusi harus terjadi, lama waktu yang dibutuhkan. Difusi yang melintasi membran plasma hanya membutuhkan beberapa sekian detik, karena cairan membran pneumonia terkumpul dalam paru-paru, cairan tambahan dapat meningkatkan jarak difusi karena oksigen harus bergerak melalui kedua cairan membran untuk mencapai darah.

ü  Difusi melalui lapisan ganda pada lipid.
-          Struktur kerangka dasar selaput plasma lipid merupakan lapisan ganda.
-           Non polar, molekul hidrofobik berdifusi bebas melalui lapisan ganda lipid membran plasma sel dengan bantuan protein. Misalnya: O 2, CO 2, gas Nitrogen, asam lemak, steroid, vitamin yang larut dalam lemak.
Misalnya: Pergerakan oksigen dan karbon dioksida antara darah dan badan sel. dan
Pergerakan oksigen dan karbondioksida antara darah dan udara selama proses
pernafasan.
ü  Difusi ion melalui membran.
-          Saluran membran sebagian besar melalui saluran ion.
-          Setiap ion dapat berdifusi melintasi membran hanya pada tempat-tempat tertentu  Dalam plasma membran, saluran ion selektif yang paling banyak adalah Kalium atau saluran ion. Klorida tersedia untuk ion natrium dan kalsium.
-          Difusi ion umumnya lebih lambat daripada difusi melalui lipid bilayer. Walaupun
lebih dari satu juta ion kalium tetap dapat mengalir melalui saluran K dalam satu detik!
-           sebuah saluran dikatakan sebagai gerbang dari saluran protein bertindak sebagai "plug" atau "gerbang", dalam mengubah bentuk dengan cara membuka dan menutup pori-pori.
-          Ketika gerbang saluran terbuka, ion berdifusi masuk atau keluar dari sel, maka turunlah gradien konsentrasi kimianya ..
-          membran plasma dari berbagai perbedaan jenis sel yang memiliki jumlah saluran ion dan menunjukkan permeabilitas yang berbeda dalam berbagai macam ion.

b.      Difusi Terfasilitas
Transport dengan cara difusi fasilitas mempunyai perbedaan dengan difusi sederhana yaitu difusi fasilitas terjadi melalui carrier spesifik dan difusi ini mempunyai kecepatan transport maksimum (Vmax). Suatu bahan yang akan ditransport lewat cara ini akan terikat lebih dahulu dengan carrier protein yang spesifik, dan ikatan ini akan membuka channel tertentu untuk membawa ikatan ini ke dalam sel. Jika konsentrasi bahan ini terus ditingkatkan, maka jumlah carrier akan habis berikatan dengan bahan tersebut sehingga pada saat itu kecepatan difusi menjadi maksimal (Vmax). Pada difusi sederhana hal ini tidak terjadi, makin banyak bahan kecepatan transport bahan maakin meningkat tanpa batas.

c.       Transport­ Ion­­ Channel
Transport Passif dan AktifTransport lewat ion channel khusus bagi ion-ion yang sulit ditransport secara difusi akibat muatan listriknya. Ion channel ini mempunyai sifat yang sangat selektif dan terbukanya channel tersebut akibat potensial listrik sepanjang membran sel dan melalui ikatan channel dengan hormon atau neurotransmitter.


d.      Osmosis







Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran.  Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Osmosis akan berhenti apabila konsentrasi kedua zat sama(isotonis).
Misalnya ,sel darah merah ditempatkan di lauran yang lebih encer maka air akan akan masuk ke dalam sel darah merah, sehingga sel darah merah akan menggembung atau pecah. Namun kalau darah ditempatkan di larutan yang lebih pekat, misalkan garam, maka sel darah merah akan mengerut karena air di dalam darah akan tersedot keluar.
Dalam Osmosis molekul yang masuk akan menambah volume dan tekanan , tekanan ini diebut tekanan osmosis karena ditimbulkan oleh pergerakan air dengan cara osmosis. Pergerakan air dalam sistem osomosis dikendalikan energi bebas pelarut.Sehingga makin pekat larutan, makin kecil energi bebas. Air bergerak dari larutan yang berenergi bebas lebih besar atau encer ke larutan yang lebih pekat. Tekanan Osmosis terhadap dinding sel dinamakan tekanan turgor.
Osmosis merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul antara zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutnya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau semi permeabel.
Dalam sistem kehidupan, Pelarut merupakan air yang digerakkan oleh osmosis melalui membran plasma dari permukaan air yang konsentrasinya tinggi menuju ke permukaan yang konsentrasinya rendah. Dengan kata lain, air bergerak melalui selaput selektif permiabel dari permukaan konsentrasi pelarutnya yang lebih rendah ke permukaan konsentrasi pelarutnya yang lebih tinggi.
Molekul air dalam melewati membran plasma terdapat 2 cara yaitu:
-          Pergerakan melalui lapisan ganda lipid.
-          Pergerakan melalui aquaporins (membran protein integral yang dapat berfungsi sebagai saluran air.
-           Osmosis hanya terjadi ketika membran permeabel terhadap air tetapi tidak untuk pelarut tertentu.
-          tekanan osmosis
-          tekanan hidrostatis
-          Pengukuran tonisitas adalah untuk mengukur dan mengubah volume sel dari kadar air.
2.      Transportasi aktif
Merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore
Transport aktif terbagi atas transport aktif primer dan sekunder. Transport aktif sekunder juga terdiri atas co-transport dan counter transport (exchange).
Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, misalnya pada Na-K pump dan Ca pump. Pada Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan dipompa kedalam sel. Pada Ca pump, ca akan dipompa keluar sel agar konsentrasi Ca dalam sel rendah.
Carrier Ionophore
Pada transpor aktif diperlukan adanya protein pembawa atau pengemban dan memerlukan energi metabolik yang tersimpan dalam bentuk ATP. selama transpor aktif, molekul diangkut melalui gradien konsentrasi. Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan sekunder.
Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transpor ini. contoh transpor aktif primer adalah pompa ion Na- dan ion K+.





Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada di luar sel, sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na- dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP. Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel. Untuk hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran yang berperan sebagai enzim.
Tranpor aktif sekunder merupakan transpor pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan molekul lain. Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion Na+. Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP.



§  Transpor sekunder
Pada transport sekunder co-transport , glukosa atau asam amino akan ditransport masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium. Natrium yang masuk akibat perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel, meskipun asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel, tetapi asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi Na). Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-transport
Pada proses counter transport/exchange, masuknya ion Na ke dalam sel akan menyebabkan bahan lain ditransport keluar. Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-H exchange. Pada Na-Ca exchange, 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel, hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel, khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung. Na-H exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus proksimal ginjal, sehingga turut mengatur pH dalam sel.

2 komentar: