BAB I PENDAHULUAN
1.
Latar Belakang Setiap makhluk hidup, baik dari prokariota hingga organisme multiseluler yang paling kompleks akan melakukan pertukaran zat dengan lingkungannya pada tingkat seluler, pertukaran zat tersebut sangat penting bagi metabolisme sel. Membran plasma merupakan batas kehidupan, yang memisahkan sel hidup dengan sekelilingnya yang mati. Lapisan tipis yan luar biasa ini tebalnya kirakira 8 nm. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan lebih mudah daripada substansi lainnya. (Campbell, dkk., 2002). Transpor zat melalui membran plasma ini dibedakan menjadi dua, yaitu transport zat yang memerlukan energy (transport aktif) dan transport zat yang tidak memerlukan energi (transport pasif). Transpor aktif meliputi proses pompa ATP, eksositosis, dan endositosis. Adapun transport pasif meliputi proses difusi, osmosis, dan difusi terbantu. Begitu besarnya peranan membran sel terhadap kelangsungan hidup sel membuat orang tidak pernah puas dan berhenti mempelajarinya. Banyak penemuan di berbagai bidang yang berhubungan dengan struktur, komposisi, maupun sistem transpor. Oleh karena itu, dalam makalah ini akan dibahas lebih
1
spesifik mengenai proses transport zat melalui membran sel baik secara transport aktif maupun transport pasif serta aplikasinya. 2.
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan di atas, perumusan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana proses transpor zat yang terjadi di dalam tubuh 2. Apa saja contoh transpor zat?
3.
Tujuan Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk : 1. Mengetahui proses transpor zat yang terjadi dalam tubuh 2. Mengetahui contoh-contoh transpor zat
3.
Manfaat Adapun manfaat dari penyusunan makalah ini adalah dapat memperluas pengetahuan pembaca dalam memahami proses transport zat-zat, baik secara transport aktif maupun transport pasif melalui membran sel yang terjadi di dalam tubuh.
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
1. Transpor Melalui Membran Membran sel adalah komponen sel yang sangat penting yaitu menjadi jalan utama keluar masuknya molekul ataupun ion ke dalam dan ke luar sel. Organisasi molekuler membran mengakibatkan permeabilitas selektif. Hal ini berarti membran mengatur molekul dan ion yang bisa keluar dan masuk sel sehingga substansi-substansi tersebut tidak dapat melintas secara sembarangan. Sel tersebut dapat mengambil berbagai macam molekul dan
ion kecil dan
menolak yang lainnya. Molekul yang dapat melintasi bilayer lipid dengan cepat adalah molekul kecil, larut dalam lipid, hidrofobik, dan nonpolar. Molekul hidrofobik seperti hidrokarbon, CO2, dan O2 dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat melewati membran dengan lebih lambat. Contohnya ialah air, urea, gliserol, dan etanol. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar seperti glukosa dan sukrosa. Bilayer ini relatif tidak permeabel terhadap ion, sekalipun ion-ion kecil seperti H+, K+, dan Na+. Ada dua mekanisme transpor berdasarkan jumlah molekul yang melintasi membran yaitu uniport (transpor satu molekul) dan co-transport (transpor dua molekul). Co-transport berdasarkan kedua arah molekul yang
3
ditranspor dibagi menjadi symport (dua molekul ditranspor dengan arah yang sama), misalnya glukosa dan Na+, dan antiport (kedua molekul ditranspor dengan arah berlawanan), misalnya pompa Na-K. Transpor melalui membran berdasarkan aliran gradien elektrokimia dibagi menjadi transpor aktif dan transpor pasif. Transpor pasif artinya molekul melewati membran tanpa melawan gradien konsentrasi dan sel tidak mengeluarkan energi, misalnya air secara osmosis dan O2 secara difusi. Ada juga mekanisme difusi yang dipermudah dengan menggunakan protein spesifik atau sering juga disebut transpor terfasilitasi. Sedangkan transpor aktif membutuhkan energi karena harus melawan gradien konsentrasi, misalnya pompa Na dan K. Transpor aktif dan pasif diperantarai oleh protein carrier yang berikatan dengan sumber energi. Protein ini akan mengikat senyawa yang akan ditranspor dengan adanya perubahan pada konformasi protein. Protein carrier membantu molekul keluar masuk sel dengan mekanisme “ping-pong”. Transpor ini relatif lambat karena molekul yang masuk ditahan dulu dalam protein carrier yang memediasi difusi kemudian baru dikeluarkan ke dalam sel. Selain protein carrier, transpor pasif juga dapat melewati protein channel. Protein ini tidak mengikat senyawa yang akan ditranspor, berupa lubang hidrofilik sepanjang lipid bilayer. Transpor melalui channel lebih cepat daripada melalui carrier.
4
Gambar 1 Transport molekul melalui membran
Ada beberapa manfaat transpor membran yaitu: Menjaga kestabilan pH Menjaga konsentrasi zat dalam sel untuk aktivitas enzim Memperoleh pasokan zat makanan, bahan energi atau zat lain Membuang sisa metabolisme yang beracun Memasok ion yang penting untuk kegiatan saraf dan otot
2.
Transpor Aktif Transpor aktif adalah pergerakan atau pemindahan yang menggunakan energi untuk mengeluarkan dan memasukan ion - ion dan molekul melalui membran sel yang bersifat parmeabel dengan tujuan memelihara keseimbangan molekul kecil di dalam sel. Transpor aktif dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam dan di luar sel, dimana muatan listrik ini ditentukan oleh ion natrium
5
(Na+), ion kalium (K+), dan ion klorin (Cl-). Keluar masuknya ion Na+ dan K+ diatur oleh pompa natrium - kalium. Transpor aktif dapat berhenti jika sel didinginkan, mengalami keracunan, atau kehabisan energi. Transpor
aktif
memerlukan molekul pengangkut berupa protein
integral pada membran, dimana di dalam molekul ini, terdapat situs pengikatan. Proses transport aktif dimulai dengan pengambilan tiga ion Na+ dari dalam sel dan menempati situs pengikatan pada protein integral. Energi diperlukan untuk mengubah bentuk protein integral pada membran yang sebelumnya membuka kearah dalam sel menjadi membuka kebagian luar sel. Selanjutnya, ion Na+ terlepas dari situs pengikatan dan keluar dari protein integral menuju keluar sel. Kemudian dari luar sel, dua ion K+ menempati situs pengikatan di protein integral. Bentuk protein integral berubah, dari sebelumnya membuka kearah luar menjadi membuka kearah dalam sel dan ion kalium dilepaskan kedalam sel.
Gambar 2 Transpor Aktif
6
Energi tambahan yang digunakan dalam proses transpor aktif berasal dari ATP yang dihasilkan oleh mitokondria melalui proses respirasi. Selain itu, pada membran sel terdapat lapisan protein. Salah satu jenis protein yang terdapat di membran sel tersebut adalah protein transpor. Protein transpor mengenali zat tertentu yang masuk atau keluar sel. Zat yang dipindahkan dengan cara transpor aktif pada umumnya adalah zat yang memiliki ukuran molekul cukup besar sehingga tidak mampu melewati membran sel. Sel mengimbangi tekanan osmosis lingkungannya dengan cara menyerap atau mengeluarkan molekulmolekul tertentu. Dengan demikian, terjadi aliran air masuk atau keluar sel. Kemampuan mengimbangi tekanan osmosis dengan transpor aktif menjadi sangat penting untuk bertahan hidup. Pompa natrium kalium merupakan contoh transpor aktif yang banyak ditemukan pada membran sel. Perpindahan molekul ini menggunakan energi ATP untuk mengeluarkan natrium (Na+) keluar sel dan bersama dengan itu memasukkan kalium (K+) ke dalam sel. Perhatikan gambar berikut.
7
Gambar 3 Pompa ion Na+ dan K +
Ion Na+ dan K+ dengan transpor aktif dapat melewati membran sel. (1) Ion Na+ terikat pada suatu tempat di protein membran. (2) Ion Na+ tersusun dengan formasi tertentu untuk dilepaskan ke luar sel. (3) Ion K+ dari luar diikat. (4) Hal ini merangsang membran sel untuk kembali ke bentuk semula. (5) Ion K+ dilepaskan protein membran dan masuk ke dalam sel. Dua jenis transpor aktif yaitu : a. Transport aktif primer (energi dari hidrolisis ATP) yaitu transpor yang bergantung pada potensial membran. Dalam keadaan stabil, ekstraseluler
8
memiliki konsentrasi Na+ 10 kali lebih tinggi dari pada di dalam sel, sedangkan konsentrasi ion K+ lebih rendah di dalam sel dari pada di luar sel. Kalau 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 hidrolisis ATP, menghasilkan suatu perubahan pada 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 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.
9
Gambar 4 Transpor Aktif Primer
b. Transport aktif sekunder (energi dari gradien ion) 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 daripada 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.
10
Gambar 5 Transpor Aktif Sekunder
Adapun contoh transport aktif adalah sebagai berikut: 1. Endositosis adalah transport makromolekul dan materi yang sangat kecil ke dalam sel dengan cara membentuk veskula baru dari membran plasma Langkah - langkahnya pada dasarnya merupakan kebalikan dari eksositosis. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam kedalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong ini terjepit membentuk vesikula yang berisi materi yang didapat dari luar selnya. Endositosis dibutuhkan untuk berbagai macam fungsi yang penting bagi sel, karena endositosis dapat meregulasi berbagai macam proses seperti pengambilan nutrisi, adhesi dan migrasi sel, reseptor sinyal, masuknya patogen, neurotransmisi, presentasi antigen, polaritas sel, mitosis, pertumbuhan dan diferensiasi, dan masuknya obat.
11
Endositosis merupakan proses pemasukan zat kedalam sel. Proses ini tergolong transport aktif karena melawan kadar gradien (dari konsentrasi rendah kekonsentrasi tinggi) dan memerlukan energi sel. Endositosis terbagi dua, yaitu fagositosis (pemasukan zat padat) dan pinositosis (permasukan zat cair). Contoh endositosis adalah sel darah putih yang memakan bakteri penyakit. Sel tersebut membungkus bakteri dan menangkapnya dalam suatu vakuola makanan yang selanjutnya dicerna oleh lisosom. Endositosis terdiri tiga jenis, yaitu :
Fagositosis (pemakan yunani phagein “makan”
seluler),berasal
dari
dan cytos “sel”, berupa
bahasa
padatan
yang
ukurannya lebih besar. Sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam
kantong
berlapis-membran
yang
cukup
besar
untuk
digolongkan sebagai vakuola. Partikel itu dicerna setelah vakuola bergabung dengan lisosom yang mengandung enzim hidrolitik. Contoh cilliata atau organisme mikroskopik lain yang dimakan atau ditelan oleh amoeba. Selama fagositosis mangsa menjadi tidak berdaya oleh sekresi dari sel pemangsa (Fagositik).
12
Gambar 6 Proses Fagositosis Keterangan gambar: 1. Sebuah sel Amoeba mendekati sel Paramaecium. 2. Amoeba membentuk kaki semu (pseudopodia) dan semakin mendekati Paramaecium. 3. Amoeba mengurung sel Paramaecium dengan kaki semu dan memasukkannya ke dalam vakuola makanan. 4. Lisosom pada Amoeba mulai bergabung (fusi) dengan vakuola makanan untuk mengeluarkan enzim pencernaan.
Pinositosis (peminum seluler), dari bahasa yunani pinein “minum” dan cytos“sel”,
sel
“meneguk”
tetesan
fluida
ekstraseluler
dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinosistosis tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Pinositosis merupakan peristiwa masuknya sejumlah kecil medium kultur dengan
13
membentuk lekukan-lekukan membran sel. Peristiwa ini dapat terjadi bila konsentrasi protein dan ion tertentu pada medium sekeliling sel sesuai dengan konsentrasi di dalam sel. Proses pinositosis dapat diamati dengan mikroskop elektron. Sel-sel yang melakukan proses pinositosis ini antara lain sel darah putih, epitel usus, makrofag hati, dan lain-lain. Tahapan proses pinotosis adalah sebagai berikut.
Gambar 7 Proses Pinositosis Keterangan gambar: 1. Molekul-molekul medium kultur mendekati membran sitoplasma. 2. Molekul-molekul mulai melekat (menempel) pada plasma, hal ini terjadi karena adanya konsentrasi yang sesuai antara protein dan ion tertentu pada medium sekeliling sel dengan di dalam sel. 3. Mulai terbentuk invaginasi pada membran sitoplasma.
14
4. Invaginasi semakin ke dalam sitoplasma. 5. Terbentuk kantong dalam sitoplasma dan saluran pinositik. 6. Kantong mulai lepas dari membran plasma dan membentuk gelembunggelembung kantong. 7. Gelembung-gelembung kantong mulai mempersiapkan diri untuk melakukan fragmentasi. 8. Gelembung pecah menjadi gelembung yang lebih kecil.
Endositosis yang diperantarai reseptor, yang tertanam dalam membran adalah protein dengan tempat reseptor spesifik yang dipaparkanke fluide ekstraseluler. Ekstraseluler yang terkait pada reseptor disebut ligan, yaitu satu istilah umum untuk setiap molekul yang terkait khususnya pada tempat resptor moleku lain. Protein resptor biasanya mengelompok dalam daerah membran yang disebut lubang terlapisi, yang isi sitoplasmiknya dilapisi oleh lapisan protein samar. Protein pelapis ini mungkin membantu memperdalam lubang dalam membentuk vesikula. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat memperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah sekalipun substansi itu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida seluler Misalnya, sel manusia menggunakan proses ini untuk menyerap kolesterol dan digunakan dalam sintesis membran dan sebagai prekursor untuk sintesis steroid lainnya.
15
Proses dari berbagai jenis endositosis dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 8 Proses Endositosis
2. Eksositosis merupakan proses sel mensekresi makromolekul dengan cara menggabungkan vesikula dengan membran plasma, vesikula transport yang terlepas dari apatatus golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke membran plsma. Ketika membran vesikula dan membran plasma bertemu, molekul lipid bilayer menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. Kandungan vesikula kemudian tumpah kedalam sel. Banyak sel sekretoris menggunakan eksositosis untuk mengirim keluar produk-produk yang dihasilkan oleh sel sekretoris tersebut. Misalnya, sel tertentu dalam pankreas menghasilkan hormon insulin dan menekresikannnya kedalam darah melalui eksositosis. Contoh lain adalah neuron atau sel saraf, yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang sel otot.
16
Ketika sel tumbuhan sedang membuat diding sel, eksositois mengeluarkan karbohidrat dari vesikula golgi kebagian luar selnya.
3. Transpor Pasif Transpor pasif merupakan perpindahan zat yang tidak memerlukan energi. Perpindahan zat ini terjadi karena perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan. Transpor pasif melalui peristiwa difusi, osmosis, dan difusi terbantu. a.
Difusi Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam
pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi. Zat yang memiliki berat molekul kecil akan lebih cepat berdifusi dibandingkan zat dengan berat molekul besar. Oleh karena itu, zat yang paling mudah berdifusi adalah gas. Cairan relatif lebih lambat berdifusi dibandingkan dengan gas. Tidak seluruh molekul dapat berdifusi masuk ke dalam sel. Membran sel terdiri atas molekul-molekul fosfolipid dengan pori-pori ultramikroskopik yang dapat melewatkan molekul-molekul berukuran kecil dan ion. Molekul-molekul yang dapat melewati membran sel di antaranya
17
adalah oksigen, karbon dioksida, air, dan beberapa mineral yang larut dalam air. Molekul berukuran sedang, seperti molekul gula dan asam amino, tidak dapat berdifusi melewati membran sel. Pertukaran O2 dan CO2 pada proses respirasi hewan merupakan salah satu contoh difusi. Pada prinsipnya, pada difusi membran sel bersifat pasif. Membran sel tidak mengeluarkan energi untuk memindahkan molekul ke luar maupun ke dalam sel. Larutan yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan dengan larutan di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipertonis sedangkan larutan yang konsentrasinya sama dengan larutan di dalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat di luar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah daripada di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis.
Gambar 9 Perpindahan air menembus membran selektif permeabel
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi, yaitu:
18
Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehinggak kecepatan difusi semakin tinggi.
Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan difusi.
Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.
Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan difusinya
Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya. Proses difusi dapat dilihat pada Gambar 10.
19
Gambar 10 Peristiwa Difusi Mekanisme Difusi Difusi merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul zat atau gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion), difusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by channel formed), dan difusi difasilitasi (fasilitated difusion). Difusi sederhana melalui membran berlangsung karena molekulmolekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, memmbran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O,CO2, HO, dan H2O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau channel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam – garam mineral ,
20
tidak dapat menembus membrane secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membran.
Gambar 11 Mekanisme difusi. (a) Dua ruang dengan konsentrasi zat yang berbeda. (b) Terjadi perpindahan zat setelah sekat dibuka. (c) Konsentrasi zat telah seimbang, tidak ada perpindahan zat.
b.
Difusi Terfasilitasi Difusi terfasilitasi yaitu difusi yang difasilitasi oleh protein dan tersusun dalam bentuk saluran (protein trans membran) dan carrier protein yang merupakan protein pembawa.
21
Gambar 12 Difusi terfasilitasi
Difusi melalui protein transmembran sering digunakan oleh sel-sel syaraf untuk perpindahan ion Na+ dan K+ serta ion-ion seperti Cl-,Ca2+ dan HCO3-. Protein 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 hanya mengikat satu macam ion, misal glukosa ekstraseluler yang relatif tinggi maka lintasannya menggunakan cara ini, (2)kotransport, terjadi jika protein pembawa mengikat sepasang ion. Kotransport ada dua macam yaitu pertama,simport, jika transpor memindahkan dua macam ion kearah yang sama, misalnya glukosa ekstraseluler dengan konsentrasi rendah akan terikat ke sisi protein pembawa dan masuk ke dalam sel bersama dengan Na+, kedua dengan cara antiport, jika transpor memindahkan dua macam ion
22
yang terikat pada protein pembawa dan berpindah dengan arah berlawanan. Contoh antiport adalah “chloride- bicarbonate exchanger” yaitu pertukaran ion Cl- dengan ion HCO3-.
Gambar 13 Mekanisme Difusi Terfasilitasi Difusi terbantu sangat tergantung pada suatu mekanisme transpor dari membran sel. Difusi terbantu dapat ditemui pada kehidupan sehari-hari, misalnya pada bakteri Escherichia coli yang diletakkan pada media laktosa. Membran sel bakteri tersebut bersifat impermeabel sehingga tidak dapat dilalui oleh laktosa. Setelah beberapa menit kemudian bakteri akan membentuk enzim dari dalam sel yang disebut permease, yang merupakan suatu protein sel. Enzim permease inilah yang akan membuatkan jalan bagi laktosa sehingga laktosa ini dapat masuk melalui membran sel. Difusi
23
terbantu sangat tergantung pada suatu mekanisme transpor dari membran sel. Difusi terbantu dapat ditemui pada kehidupan sehari-hari, misalnya pada bakteri Escherichia coli yang diletakkan pada media laktosa. Membran sel bakteri tersebut bersifat impermeabel sehingga tidak dapat dilalui oleh laktosa. Setelah beberapa menit kemudian bakteri akan membentuk enzim dari dalam sel yang disebut permease, yang merupakan suatu protein sel. Enzim permease inilah yang akan membuatkan jalan bagi laktosa sehingga laktosa ini dapat masuk melalui membran sel.
c.
Difusi Sederhana Difusi sederhana melalui membran berlangsung karena molekulmolekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, membran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O, CO2, HO, dan H2O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau channel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam
24
amino, glukosa, dan beberapa garam – garam mineral, tidak dapat menembus membran secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membran. Proses masuknya molekul besar yang melibatkan transforter dinamakan difusi difasilitasi.
d.
Osmosis Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeable selektif dari bagian yang lebih encer kebagian yang lebih padat. Membran semi permeabel harus dapat ditembus pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradient tekanan sepanjang membran. Perpindahan zat terlarut
dari
konsentrasi
rendah
ketinggi
melalui
membrane
semi
permeable.
Contoh
peristiwa
osmosis
dapat
dilihat
pada
gambar
berikut :
25
Gambar 14 Macam-macam peristiwa osmosis
Osmosis adalah salah satu cairan yang melewati membran dari konsentrasi larutan yang rendah ke konsentrasi larutan yang tinggi. Pada osmosis yang bergerak melalui membran semipermeabel ialah air dari larutan hipotonis (konsentrasi air tinggi, konsentrasi zat terlarut rendah) ke hipertonis (konsentrasi air rendah, konsentrasi zat terlarut tinggi). Larutan, misalnya glukosa mempunyai tekanan osmotik. Tekanan osmotik dapat diukur menggunakan osmometer. Naiknya air pada pipa osmometer dapat dipakai untuk menentukan sebagai tekanan osmotik. Tekanan osmotik dapat dikatakan sebagai tekanan yang diperlukan untuk mencegah pelarut (air) bergerak melalui membran semipermeabel . Larutan gula, garam, dan
larutan lainnya, jika dimasukkan ke dalam
osmometer menunjukan adanya tekanan osmotik. Tekanan osmotik yang terkandung pada suatu larutan dinamakan potensial osmotik. Suatu percobaan memperlihatkan bahwa jika sel darah merah dimasukkan ke
26
dalam larutan yang hipotonis, sel darah merah akan menggembung. sebaliknya, jika sel darah merah dimasukkan ke dalam larutan hipertonis, sel darah merah akan mengkerut (krenasi). Sementara itu, plasmolisis merupakan dampak dari peristiwa osmosis yang terjadi pada sel tumbuhan. Jika sel tumbuhan diletakkan di larutan garam terkonsentrasi (hipertonik), sel tumbuhan akan kehilangan air dan juga tekanan turgor, menyebabkan sel tumbuhan lemah. Tumbuhan dengan sel dalam kondisi seperti ini layu. Kehilangan air lebih banyak akan menyebabkan terjadinya plasmolisis: tekanan terus berkurang sampai di suatu titik di mana protoplasma sel terkelupas dari dinding sel, menyebabkan adanya jarak antara dinding sel dan membran. Akhirnya cytorrhysis - runtuhnya seluruh dinding sel - dapat terjadi. Tidak ada mekanisme di dalam sel tumbuhan untuk mencegah kehilangan air secara berlebihan, juga mendapatkan air secara berlebihan, tetapi plasmolisis dapat dibalikkan jika sel diletakkan di larutan hipotonik. Proses sama pada sel hewan disebut krenasi. Cairan di dalam sel hewan keluar karena peristiwa difusi.
Efek Osmosis pada Sel Hewan dan Tumbuhan Apakah yang terjadi jika sel tumbuhan atau hewan, misalnya sel darah merah ditempatkan dalam suatu tabung yang berisi larutan dengan sifat
27
larutan yang berbeda-beda? Pada larutan isotonis, sel tumbuhan dan sel darah merah akan tetap normal bentuknya. Pada larutan hipotonis, sel tumbuhan akan mengembang dari ukuran normalnya dan mengalami peningkatan tekanan turgor sehingga sel menjadi keras. Berbeda dengan sel tumbuhan, jika sel hewan/sel darah merah dimasukkan dalam larutan hipotonis, sel darah merah akan mengembang dan kemudian pecah /lisis, hal ini karena sel hewan tidak memiliki dinding sel. Pada larutan hipertonis, sel tumbuhan akan kehilangan tekanan turgor dan mengalami plasmolisis (lepasnya membran sel dari dinding sel), sedangkan sel hewan/sel darah merah dalam larutan hipertonis menyebabkan sel hewan/sel darah merah mengalami krenasi sehingga sel menjadi keriput karena kehilangan air. (Lihat Gambar 15 dan Tabel 1).
Gambar 15 Osmosis pada sel hewan dan sel tumbuhan
Tabel 1 Efek Osmosis pada Sel Hewan dan Sel Tumbuhan
28
Pembeda
Sel tumbuhan
Sel hewan
Larutan Hipotonik
Turgiditas tinggi
Lisis
Larutan Hipertonik
Plasmolisis
Krenasi
Keterangan: •
Tekanan turgor: tekanan dari dalam vakuola kepada membran plasma dan dinding sel karena adanya osmosis air ke dalam vakuola.
•
Plasmolisis: menciutnya sitoplasma ketika sel berada pada larutan yang hipertonis.
•
Krenasi≈ plasmolisis: krenasi terjadi pada hewan
Untuk memahami tentang osmosis, perhatikan Gambar 16. Gambar 16 menunjukkan proses osmosis. Air akan berpindah dari A menuju B melalui membran semi permeabel sehingga diperoleh hasil larutan isotonis, yaitu konsentrasi air sama untuk dua larutan antara A dan B, walaupun hasil akhirnya nanti volume antara A dan B berbeda. Setelah terjadi osmosis, maka gambar prosesnya menjadi seperti berikut.
29
Gambar 16 Model Percobaan Osmosis
Dari ilustrasi itu dapat disimpulkan bahwa osmosis adalah proses perpindahan air dari zat yang berkonsentrasi rendah (hipotonis) ke larutan yang
berkonsentrasi
tinggi
(hipertonis)
melalui
membran
semipermeabel, sehingga didapatkan larutan yang berkonsentrasi seimbang (isotonis). Peristiwa osmosis dapat kita temukan dalam kehidupan seharihari antara lain pada penyerapan air melalui bulu-bulu akar, dan mengerutnya sel darah merah yang dimasukkan ke dalam larutan hipertonis.
Mekanisme Osmosis Pergerakan air berlangsung dari laruran yang konsentrasi airnya tinggi menuju kelarutan yang konsentrasi airnya rendah melalui selaput selektif permeable. Larutan yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan larutan didalam sel dinamakan larutan hipertonis, sedangkan larutan yang konsentrasi sama dengan larutan didalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat diluar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah dari pada didalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis. Untuk mengukur tekanan osmosis yang terjadi pada sel dapat menggunakan alat osmometer seperti pada gambar berikut :
30
Gambar 17 Osmometer
Adapun contoh Proses Difusi dan Transpor aktif dalam kehidupan kita sehari-hari adalah : 1. Pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. 2. Uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara, dimana pada masingmasing zat, kecepatan difusi berbeda-beda. 3. Bakteri Escherichia coli yang diletakkan pada media laktosa. Membran sel bakteri tersebut bersifat impermeabel sehingga tidak dapat dilalui oleh laktosa. Setelah beberapa menit kemudian bakteri akan membentuk enzim dari dalam sel yang disebut permease, yang merupakan suatu protein sel. Enzim permease inilah yang akan membuatkan jalan bagi laktosa sehingga laktosa ini dapat masuk melalui membran sel.
31
4. Perendaman kentang dengan air garam, menyebabkan kentang menjadi lebih asin. 5. Perendaman tebu kedalam air gula, membuat tebu jauh lebih manis.
32
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan 1. Membran sel adalah komponen sel yang sangat penting yaitu menjadi jalan utama keluar masuknya molekul ataupun ion ke dalam dan ke luar sel. Transpor melalui membran berdasarkan aliran gradien elektrokimia dibagi menjadi transpor aktif dan transpor pasif. 2. Transpor aktif adalah pergerakan atau pemindahan yang menggunakan energi untuk mengeluarkan dan memasukan ion - ion dan molekul melalui membran sel yang bersifat parmeabel dengan tujuan memelihara keseimbangan molekul kecil di dalam sel. 3. Jenis-jenis transpor aktif adalah transport aktif primer dan sekunder. Contohnya adalah endositosis (pinositosis dan fagositosis) dan eksositosis. 4. Transpor pasif adalah
perpindahan zat yang tidak memerlukan energi.
Perpindahan zat ini terjadi karena perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan. 5. Adapun contoh transpor pasif antara lain difusi, difusi sederhana, difusi terfasilitasi, dan osmosis.
33
DAFTAR PUSTAKA
Alkatiri, S. 1996. Kajian Ringkas Biologi. Airlangga University Press: Surabaya. Annur, H dan H.H, Santosa, 2008, Analisa Temperatur Pada Proses Difusi Obat Dalam Membran Dengan Metode Diferensial Parabolik Untuk Mendeteksi Sinyal Fotoakustik, Jurnal Ilmiah GIGA, Vol. 11, No.3, Hal: 45-56. Bresnick, S. 2003. Intisari Biologi. Hipokrates: Jakarta. Campbell, N. A. (1993). Biology, fifth edition. Benjamin Cummings Publishing Company, Inc., Red-wood City. Keenan, Donald, dan Jesse. 1984. Ilmu Kimia Untuk Universitas. Erlangga: Jakarta. Kimball, J.W. 1999. Biologi Edisi Pertama. Erlangga: Jakarta. Kustiyah, 2007, Miskonsepsi Difusi dan Osmosis Pada Siswa MAN Model Palangkaraya,Jurnal Ilmiah Guru Kanderang Tingang, Vol. 1, No. 1, Hal: 24-37. Loveless, A.R. 1991. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik I. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta. Parjatmo,W. 1987. Biologi Umum I. Angkasa Bandung: Bandung. Santoso, B. 2005. Biologi dan Kecakapan Hidup. Ganeca Exact : Jakarta. Yusuf, E., T.A. Rachmanto dan R. Laksmono, 2008, Pengolahan Air Payau Menjadi Air Bersih Dengan Menggunakan Membran Reverse Osmosis, Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan, Vol. 1, No. 1, Hal : 6-15.
34
35
