Transpor Zat - Zat Melalui Membran Sel

Oleh umie

Tuesday, April 4, 2017

Bagikan :

Tweet

Pertama kita ketahui dulu apa itu fungsi dari yang namanya membran sel, Fungsi membran sel yaitu sebagai pengatur keluar masuknya zat. Sel-sel membutuhkan zat atau molekul untuk menjalankan semua aktivitas metabolisme. Beberapa zat yang diperlukan harus bergerak masuk ke dalam sel. Hal ini berlawanan dengan sampah metabolisme yang harus bergerak ke luar sel. Membran sel memegang peranan yang sangat penting dalam proses keluar masuknya zat.

 

Pengaturan itu memungkinkan sel untuk memperoleh pH yang sesuai, dan konsentrasi zat-zat menjadi terkendali. Sel juga dapat memperoleh masukan zat-zat dan ion-ion yang diperlukan serta membuang zat-zat yang tidak diperlukan. Semua pengontrolan itu bergantung pada transpor lewat membran.

Transportasi zat-zat dibagi menjadi dua, yaitu transportasi pasif dan trasportasi aktif,

Transpor pasif

Transpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan molekul tersebut terjadi secara spontan, dari konsentrasi tinggi ke rendah. Jadi, pejalan itu terjadi secara spontan. Contoh transpor pasif adalah difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi.

Transpor aktif 

Transpor aktif terjadi apabila sel secara aktif memindahkan zat-zat melewati membran sel dengan menggunakan energi. Biasanya, transpor aktif dilakukan untuk memindahkan zat dari konsentrasi rendah menuju konsentrasi tinggi. Misalnya, glukosa tidak dapat melewati membran sel karena ukurannya terlalu besar.

Oleh karena itu, molekul glukosa ini akan diangkut secara aktif. Energi yang digunakan untuk transpor aktif ini didapat dari pemecahan ATP menjadi ADP, fosfat, dan energi. Glukosa tersebut akan berikatan dengan fosfat menjadi glukosa-fosfat. Glukosafosfat inilah yang dapat melewati membran sel. Contoh transpor aktif yang paling sering muncul adalah mekanisme pompa natrium-kalium. Mekanisme pompa natrium-kalium akan memompa masuk ion kalium (K⁺) dan memompa keluar ion natrium (Na⁺).

Mekanisme pompa natrium-kalium dapat Anda perhatikan pada dibawah. Ion Na⁺ akan melekat pada protein di dalam membran sel. Ketika ATP dihidrolisis menjadi ADP, fosfat yang dihasilkan akan melekat pada protein. Melekatnya fosfat pada protein menyebabkan protein berubah bentuk. Perubahan bentuk protein membuat ion Na⁺ keluar dari dalam sel. Contoh transpor aktif adalah pompa Natrium (Na⁺)-Kalium (K⁺), endositosis, dan eksositosis.

Mekanisme pompa natrium-kalium dapat Anda perhatikan pada dibawah. Ion Na⁺ akan melekat pada protein di dalam membran sel. Ketika ATP dihidrolisis menjadi ADP, fosfat yang dihasilkan akan melekat pada protein. Melekatnya fosfat pada protein menyebabkan protein berubah bentuk. Perubahan bentuk protein membuat ion Na⁺ keluar dari dalam sel.

 

Bersamaan dengan itu, ion K⁺ akan melekat pada protein dan fosfat akan lepas. Lepasnya fosfat menyebabkan bentuk protein kembali seperti semula. Ion K⁺ akan masuk ke dalam sel.

Difusi 

Secara tidak sadar proses difusi sangat dekat dengan kehidupan seharihari. Misalnya, Anda akan memasukan satu sendok gula ke dalam segelas air teh jika ingin membuat air teh manis. Apa yang akan terjadi dengan gula tersebut? Awalnya, gula tersebut akan mengendap di dasar gelas. Akan tetapi, lama kelamaan gula tersebut akan larut ke dalam air teh tersebut. Peristiwa tersebut akan terjadi pula pada tinta yang Anda teteskan ke dalam air bening dalam suatu wadah. Tinta tersebut akan larut dan membuat air bening berubah warna menjadi seperti warna tinta. Peristiwa larutnya gula dan tinta merupakan contoh peristiwa difusi.

 

Difusi merupakan perpindahan molekul-molekul suatu zat dari bagian yang berkonsentrasi tinggi menuju bagian yang berkonsentrasi rendah. Difusi dapat terjadi melalui membran ataupun tidak melalui membran. Dalam tingkatan sel, difusi dapat diartikan perpindahan molekul sel dari konsentrasi molekul tinggi menuju konsentrasi molekul rendah.

Osmosis / Difusi air

Osmosis adalah pergerakan molekul air dari konsentrasi air yang tinggi menuju konsentrasi air yang rendah melalui membran selektif permeabel (semipermeabel). Dengan kata lain, osmosis adalah difusi molekul air melalui membran semipermeabel.

Semipermeabel berarti membran tersebut hanya bisa dilalui oleh molekul-molekul air atau molekul-molekul seukuran dengan air. Air merupakan zat pelarut. Oleh karena itu, osmosis dapat diartikan sebagai gerak cairan yang encer menuju cairan yang pekat melalui membran semipermeabel. Apabila kepekatan cairan di luar dan di dalam sel sama (isotonis), kondisi sel akan tetap.

 

Namun, apabila cairan di luar sel lebih encer daripada di dalam sel (hipotonis) maka air akan masuk ke dalam sel. Sebaliknya, apabila cairan di luar sel lebih pekat daripada di dalam sel (hipertonis) maka air dari dalam sel akan bergerak ke luar. Kondisi hipotonis dapat mengakibatkan sel menggelembung dan mungkin pecah. Adapun pada kondisi hipertonis, sel akan mengerut.

a. Zat yang dapat melewati membran sel

Membran sel dapat dilewati zat-zat tertentu yang larut dalam lemak, zat-zat yang tidak bermuatan (netral), molekul-molekul asam amino, asam lemak, gliserol, gula sederhana, dan air. Zat-zat yang merupakan elektrolit lemah lebih cepat melewati membran daripada elektrolit kuat. Contoh zat-zat yang dapat melewati membran dari yang paling cepat hingga yang paling lambat antara lain: Na⁺, K⁺, Cl^‑, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2-, Fe³⁺. Membran sel bersifat permeabel terhadap zat-zat yang mudah melewati membran.

b. Zat yang tidak dapat melewati membran

Membran sel tidak dapat melewati zat-zat gula (seperti pati, polisakarida), protein, dan zat-zat yang mudah larut dalam pelarut organik. Membran bersifat impermeabel terhadap zat-zat tersebut. Oleh karena membran permeabel terhadap zat tertentu dan impermeabel terhadap terhadap zat yang lain maka dikatakan bersifat semipermeabelatau selektif permeabel.

Proses osmosis berlangsung dari larutan yang memiliki potensial air tertinggi menuju larutan dengan potensial air rendah. Potensial air adalah kemampuan air untuk berdifusi, yang nilainya dalam satuan tekanan. Sesuai kesepakatan, potensial air (PA) air murni adalah 0 atmosfer. Besarnya PA larutan bergantung pada potensial osmotik (PO) dan potensial tekanan (PT). Persamaannya :

PA = potensial air

PO = potensial osmotik

PT = potensial tekanan

Potensial tekanan satu larutan adalah tambahan tekanan yang dapat meningkatkan nilai potensial airnya. Pada tumbuhan, potensial tekanan diperoleh dalam bentuk tekanan turgor. Tekanan turgor adalah tekanan balik dari dinding sel terhadap tekanan air isi sel. Tekanan turgor menyebabkan tumbuhan menjadi tegak dan segar. Sebaliknya jika tekanan turgor berkurang, maka tumbuhan menjadi lemas dan layu.

Potensial osmotik lebih menunjukkan satu status larutan, yaitu menunjukkan perbandingan antara pelarut dengan zat terlarut yang dinyatakan dalam satuan energi. Potensial osmotik menunjukkan kecenderungan molekul air pada satu larutan untuk melakukan osmosis berdasarkan konsentrasi molekulnya.

Difusi fertilisasi atau difusi terbantu

Difusi terbantu adalah transpor pasif atau perpindahan zat melalui membran selektif permeabel yang terjadi karena bantuan enzim (protein). Difusi dapat diperlancar oleh adanya protein pada membran sel . misalnya pada waktu proses pengangkutan glukosa dari lumen usus ke dalam pembuluh darah usus halus. Glukosa tidak dapat berdifusi secara spontan tanpa adanya protein pembawa. Prosesnya adalah sebagai berikut. Mula-mula molekul glukosa diikat oleh protein yang ada di membran sel. Selanjutnya, protein pembawa ini mengalami perubahan informasi dan mendorong glukosa ke dalam sel. Setelah itu protein pembawa kembali pada informasi semula.

Contoh difusi terbantu dapat kita lihat pada bakteri E. coli. Bila dipindah ke media yang mengandung laktosa, metabolisme bakteri tersebut akan menurun akibat membran selnya bersifat impermeabel terhadap laktosa. Akan tetapi, selang beberapa waktu, enzim permease akan terbentuk di dalam selnya untuk memudahkan laktosa masuk dan menembus membran sel.

Plasmolisis, Krenasi, dan Lisis 

Adakalanya, proses osmosis dapat membahayakan sel. Sel yang mempunyai sitoplasma pekat (berarti kerapatan airnya rendah), jika berada dalam kondisi hipotonis akan kemasukan air hingga tekanan osmosis sel menjadi tinggi. Keadaan yang demikian dapat memecah sel tersebut.

Dikatakan bahwa sel tersebut mengalami lisis, yaitu hancurnya sel karena rusak atau robeknya membran plasma.Sebaliknya, jika sel dimasukkan ke dalam larutan hipertonis dibandingkan sel tersebut, maka air di dalam sel akan mengalami osmosis keluar sel. Sel akan mengalami krenasi yang menyebabkan sel berkeriput karena kekurangan air.

Kondisi yang ideal bagi sel tentu saja jika konsentrasi larutan sitoplasma seimbang dengan lingkungan sekitarnya (isotonis).Pada sel tumbuhan, keluarnya air dari sitoplasma ke luar sel menyebabkan volume sitoplasma mengecil. Akibatnya membran plasma akan terlepas dari dinding sel. Peristiwa lepasnya membran plasma dari dinding sel disebut plasmolisis. Plasmolisis yang parah dapat menyebabkan kematian sel.

Pompa Natrium-Kalium 

Pompa Natrium-Kalium tergolong transpor aktif, artinya sel mengeluarkan energi untuk mengangkut kedua macam ion tersebut. Pada transpor aktif, zat dapat berpindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Jadi perjalanan zat dapat melawan gradien konsentrasi atau gradien kadar penting untuk mempertahankan kegiatan listrik di dalam sel saraf dan memacu transpor aktif zat-zat lain.

Meskipun ion Na⁺ dan K⁺ dapat melewati membran. Karena kebutuhan akan ion K⁺ sangat tinggi, maka diperlukan lagi pemasukan ion K⁺ ke dalam sel dan pengeluaran ion Na⁺ ke luar sel. Konsentrasi ion K⁺ di luar sel rendah, dan di dalam sel tinggi. Sebaliknya konsentrasi ion Na⁺ di dalam sel rendah dan di luar sel tinggi. Jika terjadi proses osmosis, maka akan terjadi osmosis ion K⁺ dari dalam sel ke luar dan osmosis ion Na⁺ dari luar ke dalam sel. Akan tetapi yang terjadi bukanlah osmosis, karena pergerakan ion-ion itu melawan gradien kadar, yaitu terjadi pemasukan ion K⁺ dan pengeluaran ion Na⁺. Untuk melawan gradien kadar itu diperlukan energi ATP dengan pertolongan protein yang terdapat pada membran. Setiap pengeluaran 3 ion Na⁺ dari dalam sel diimbangi dengan pemasukan 2 ion K⁺ dari luar sel. Karena itu disebut pompa natrium-kalium.

Eksositosis

Eksositosis terjadi apabila terdapat molekul-molekul berukuran besar yang tidak dapat ditransportasikan melalui mekanisme transpor aktif. Eksositosis (ex = keluar dari, cytos = sel) merupakan mekanisme transpor molekul keluar dari sel dengan cara membentuk vesikula. 

Suatu sel akan membentuk vesikula apabila akan mengeluarkan suatu molekul. Vesikula yang terbentuk akan melingkupi molekul yang akan dikeluarkan. Vesikula bersama molekul yang dilingkupinya tersebut akan bergerak menuju membran sel. Setelah melekat dengan membran sel, molekul yang dibawa vesikula akan dikeluarkan dari dalam sel.

Endositosis

Sebaliknya dari eksositosis, endositosis merupakan mekanisme masuknya molekul ke dalam sel dengan bantuan vesikula. Endositosis berasal dari endon yang berarti dalam dan cytos yang berarti sel. Mekanismenya, suatu sel akan membentuk vesikula dengan cara menjulurkan bagian luar membran sel.

 

Bagian luar membran sel tersebut akan mengurung atau menangkap molekul yang akan dibawa masuk. Kemudian, vesikula akan menelan molekul tersebut sehingga masuk ke dalam sel. Terdapat dua jenis endositosis, yaitu pinositosis dan fagositosis.

Pinositosis adalah proses dimana suatu sel memakan zat cair yang berukuran kurang dari 150 nm. Caranya, sel akan mengelilingi cairan yang akan dimakan lalu membentuk sebuah gelembung dan disimpan dalam suatu vakuola yang disebut pinosom.

Fagositosis adalah proses dimana membran plasma membungkus partikel yang berukuran kurang dari 250 nm yang berada di luar sel dan menangkapnya dalam suatu vakuola makanan ( vakuola makanan yang terbentuk pada proses fagositosis disebut fagosom ). Contoh proses fagositosis adalah sel amoeba yang memakan bakteri.

Daftar Istilah
 
Difusi = gerakan pasif molekul dalam larutan dari yang berkonsentrasi tinggi ke larutan yang berkonsentrasi rendah.
Eksositosis = pengeluaran bahan dari dalam sel yang menggunakan energi sel.
Endositosis = pemasukan bahan ke dalam sel menggunakan energi sel.
Hipotonik = sel atau jaringan sel yang memiliki tekanan osmosis lebih rendah dibandingkan lingkungannya.
Histon = protein basa yang kaya akan arginin dan lisin, terdapat pada DNA nukleus sel-sel eukariotik.
Kloroplas = plastid hijau yang biasanya berbentuk cakram dan tesusun atas sistem selaput yang mengandung klorofil dan pigmen lain untuk proses fotosintesis.
Krenasi = sel yang mengalami pengerutan karena kehilangan air.
Nukleus = suatu massa bulat dan padat di dalam inti sel, terdiri atas protein dan butir-butir asam ribonukleat.
Osmosis = gerakan pasif molekul dari larutan berkonsentrasi rendah ke larutan berkonsentrasi tinggi.
Plasmolisis = proses mengerutnya protoplasma dan diikuti dengan penarikan sitoplasma dari dinding sel karena gerakan air keluar sel yang disebabkan oleh osmosis.

Tag : BIOLOGI XIA