SISTEM TRANSPORT MELALUI MEMBRAN SEL Tujuan : 1.
menjelaskan Sistem transport makromolekul dan partikel
3.
mampu membedakan transport aktif dan pasif
4.
mampu menjelaskan mekanisme endositosis
Materi Membran sel merupakan pembatas antara intra dengan ekstraseluler. Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Sifat permeabilitas dari membran sel ini memungkinkan molekul yang penting seperti ion, oksigen, air, glukosa, asam amino dan asam lemakgliserol dapat mudah masuk ke dalam sel, sedangkan senyawa kimia hasil metabolisme sel tetap berada dalam sel dan senyawa yang tidak diperlukan oleh sel akan meninggalkan sel. Dengan demikian permiabilitas selektif dari membran sel memungkinkan sel dapat memelihara lingkungan internalnya. Kita dapat mulai meninjau beberapa prinsip umum transportasi di seluruh membran, antara lain tentang struktur membran sel dan mekanismenya terkait lalu lintas ion dan dan senyawa organik, suatu mekanisme khusus bagi transportasi suatu molekul polar dengan ukuran besar. Tranportasi lewat membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif bagi molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus, dan transpor aktif bagi molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.
A. Transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul berdasarkan perbedaan gradien konsentrasinya, konsentrasinya, yaitu molekul berpindah berpindah dari konsentrasinya yang tinggi ke konsentrasi rendah dan tidak ada energi metabolik yang terlibat. Transpor pasif meliputi difusi, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif.. a). Difusi Difusi merupakan perpindahan senyawa dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dan semakin besar gradien konsentrasi senyawa semakin cepat laju difusinya dan akan terhenti setelah tercapai kesetimbangan gradient. Molekul polar hidrofobik merupakan molekul yang lebih cepat berdifusi melintasi
bilayer fosfolipid misalnya diethylurea, demikian pula molekul non polar misalnya O2 dan molekul polar yang tidak bermuatan misalnya CO2.
Gambar 3 : Permeabilitas membran fosfolipid terhadap macam-macam molekul. Membran fosfolipid permeabel terhadap molekul kecil hidrofobik dan molekul polar tidak bermuatan, sedikit terhadap air dan urea. Dan tidak permeabel terhadap molekul besar dan ion (Dikutip dari
b). Difusi terfasilitasi Difusi ini difasilitasi oleh protein yang tersusun dalam bentuk saluran ( protein protein trans membran) dan carrier protein yang merupakan protein protein pembawa. pembawa. Difusi melalui protein transmembran sering digunakan oleh sel-sel syaraf untuk perpindahan ion Na + dan K + serta ion-ion seperti Cl-,Ca2+ dan HCO3Protein pembawa (carrier protein) memiliki permukaan spesifik untuk ion, glukosa dan asam amino sehingga masing-masing senyawa tersebut dapat berikatan. Difusi melalui protein pembawa dapat terjadi beberapa macam sebagai berikut, (1) uniport, terjadi kalau protein pembawa pembawa hanya hanya mengikat satu macam ion, misal glukosa
ekstraseluler yang yang relatif tinggi tinggi maka lintasannya lintasannya
menggunakan cara ini (2) kotransport, terjadi jika protein pembawa mengikat sepasang ion. Kotransport ada dua macam yaitu yaitu pertama, simport, simport, jika transpor memindahkan dua macam ion kearah yang sama, misalnya glukosa ekstraseluler dengan konsentrasi rendah akan terikat ke sisi protein pembawa dan dan masuk ke
dalam sel bersama dengan Na +, kedua dengan cara
antiport, antiport, jika transpor
memindahkan dua macam macam ion yang
terikat pada pada protein pembawa dan
berpindah
Contoh
dengan
arah
berlawanan.
antiport
adalah
“chloride-
bicarbonate exchanger” yaitu pertukaran ion Cl - dengan ion HCO 3-.
Gambar 4 : Diagram komparasi tranportasi melalui protein pembawa (carrier (carrier protein) protein) (dikutip dari Lodish et al.,, 2004)
C. Transpor Aktif Transport aktif merupakan suatu cara pemindahkan molekul ataupun ion dari gradien konsentrasi rendah menuju gradient konsentrasi tinggi dengan menggunakan energy, selain itu juga membutuhkan bantuan bantuan dari carrier protein carrier protein dan saluran protein. protein.
Energi yang digunakan dalam dalam pemindahan molekul
tersebut ada yang diperoleh dari hidrolisis ATP seperti yang dipergunakan sewaktu pemindahan molekul Na + dan K + (pompa Na+ dan K +). Dalam keadaan stabil, ekstraseluler memiliki konsentrasi Na + 10 kali lebih tinggi dari pada di dalam s el, sedangkan konsentrasi ion K + lebih rendah di dalam sel dari pada di luar sel. Kalau konsentrasi konsentrasi Na + dalam sel meningkat maka Na + perlu dikeluarkan, maka diperlukan ATP untuk memompa Na + keluar dengan cara
Na+ akan terikat pada sisi spesifik pada saluran protein, sehingga
menyababkan rangsangan fosforilasi dan terjadi terjadi hidrolisis ATP, menghasilkan menghasilkan suatu perubahan perubahan pada pada konformasi konformasi saluran protein berakibat Na + yang terikat bergerak keluar sel dan terjadi reduksi afinitas ikatan Na + pada protein saluran sehingga Na + terlepas. Pada waktu bersamaan, di bagian ekstraseluler K+ mengalami afinitas di bagian sisi protein saluran, terjadi stimulus defosforilasi berakibat perubahan konformasi saluran protein sehingga terjadi gerakan yang
menyebabkan K + bergerak ke bagain interseluler. Saluran protein memiliki tiga tempat spesifik untuk untuk ikatan Na + dan dua untuk K +, sehingga setiap kali siklus transpor tiga Na+ dan dua K + lewat membran sel membutuhkan satu molekul ATP yang terhidrolisa.
+
+
Gambar 5 : Model pompa Na dan K
(dikutip dari Cooper et al ., ., 2009)
Dari penjelasan diatas tampak bahwa pompa Na +- K+ berperan untuk kestabilan gradien konsentrasi Na +- K + hal ini dapat ditunjukkan pada rambatan signal elektrik pada sel saraf dan otot. Selain itu pompa Na +- K+ berfungsi juga untuk menggerakkan transpor aktif dari molekul lainnya, dan juga untuk memelihara keseimbangan osmosis ( osmotic balance) balance) dan volume sel. Transpor aktif juga memindahkan mikromolekul yang berada di daerah lumen usus, misalnya perpindahan glukosa dan asam amino berkonsentrasi rendah ke dalam sel usus dengan konsentrasi relatif tinggi. Perpindahan ini tidak menggunakan ATP hasil hidrolisis tetapi digerakkan karena perbedaan gradien Na+. Konsentrasi Na+ ekstraseluler usus lebih rendah dari pada dalam sel, sehingga terjadi perpindahan ion ke dalam sel dengan cara berikatan dengan bagian sisi
protein saluran, selanjutnya diikuti oleh glukosa yang berikatan
dengan protein saluran yang sama tetapi pada sisi yang lain. Transpor seperti ini disebut transpor aktif sekunder.
Gambar 6 : Transpor aktif glukosa. Transpor aktif ini digerakkan oleh gradien + Na . Setiap terjadi transpor aktif, tranporter (protein saluran) akan + mengikat 2 ion Na dan 1 molekul molekul glukosa dan bergerak ke dalam sel usus(dikutip dari Cooper et al ., ., 2009)
Bagaimana dengan lintasan makromolekul
lewat membran sel?
Bagaimana sel menghadapi makromolekul misalnya bakteri yang ada di ekstraseluler? Sel akan melakukan endositosis, endositosis, yaitu yaitu tranpor makromolekul ke dalam sel dengan cara membentuk vesikula yang bersifat ingested material kearah luar melingkupi makromolekul dan selanjutnya vesikula dilepas ke dalam sel dan makromolekul dicernakan. Terdapat dua macam endositosis, pertama fagositosis dan pinositosis, pinositosis, beda keduanya adalah ukuran diameter vesikula yang berisi partikel yang masuk ke dalam sel. sel. Pada fagositosis fagositosis molekul yang masuk ke dalam sel berukuran besar besar diperlihatka diperlihatkan n oleh ukuran ukuran diameter diameter vesikula vesikula yaitu yaitu ˃ 0,25 m, m, vesikula seperti ini disebut fagosom. fagosom. Ukuran Ukuran vesikula vesikula lainnya lainnya adala adalah h ˃ 150 nm dan dan umumnya berupa cairan (fluida) dan disebut pinosom. pinosom. Sel hewan yang mengadakan fagositosis umumnya makromolekulnya berupa bakteri, dan debris sel. Terjadi ikatan antara partikel tersebut dengan reseptor pada permukaan sel, yang merangsang terbentuknya pseudopodia
merupakan hasil gerakan dari aktin disekitar membran sel. Pseudopodia mengelilingi partikel dan berlanjut pada meleburnya membran sel dan membentuk suatu vesikula yang disebut fagosom. Di dalam sitoplasma fagosom bergabung dengan lisosom yang selanjutnya terjadi ingested partikel oleh asam hidrolase yang dihasilkan oleh lisosom.
Gambar 7 : Fagositosi s sel terhadap bakteri. Ikatan bakteri dengan reseptor di permukaan sel merupakan stimulus terbentuknya pseudopodia yang selanjutnya melingkupi bakteri (dikutip dari Tortora et al .,2004) .,2004)
Selain endositosis, ada pula yang disebut eksositosis. Prinsip eksositosis adalah transpor makromolekul dari dalam sel ke arah ekstraseluler.
Pertanyaan :
1. Apakah yang dimaksud dengan difusi yang difasilitasi, apa perbedaannya dengan difusi s ederhana? 2. Apakah yang dimaksud dengan dengan protein trans membran? Peranannya Peranannya terdapat pada berbagai jenis mekanisme transpor. Jelaskan mekanisme transpor apa saja yang menggunakan fasilitas trans m embran ? 3. Apakah perbedaan perbedaan transpor aktif primer dengan sekunder? 4. Transpor membran pada makromolekul makromolekul tidak hanya secara endositosis tetapi juga eksositosis. Apakah perbedaan antara keduanya?
