MEKANISME TRANSPOR LINTAS MEMBRAN SEL

Rabu, Maret 22, 2017 ・0 comments ・Topic： fagositosis fasilitasi membran pasif sel transpor aktif transport zat

Pada materi sebelumnya, saya sudah memaparkan sedikit gambaran fungsi dari membran sel, salah satunya sebagai pengatur masuk dan keluarnya zat. Kali ini saya akan paparkan lebih dalam, bagaimana mekanisme masuk dan keluarnya zat melalui membran sel tersebut.

Perlu dipahami bersama, bahwa membran sel memiliki struktur yang cukup kompleks sebagai suatu pembatas yang amat kecil. Membran sel memiliki cukup komponen untuk sekadar menjalankan "takdirnya" sebagai pagar pembatas yang sangat sensitif. mulai dari barisan fosfolipid, kanal-kanal protein, dan rantai-rantai karbohidrat.

Gambar 1. Membran Sel, sumber: biology 9th edition (Campbell, et. al.)

Sebelum masuk kepada pembahasan mekanisme transpor zat lintas membran sel, ada perlunya untuk memahami beberapa komponen membran tersebut beserta fungsinya, yang akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut:

Fosfolipid
Fosfolipid adalah komponen utama dari sebuah membran sel, termasuk juga semua membran yang ada di dalam sel (misalnya, membran organel). Fosfolipid merupakan rangkaian lemak (lipid) dengan dua lengan dari asam lemak yang hidrofobik (menghindari air = takut air) dan sebuah kepala yang terdiri dari rangkaian gliserol, fosfat, dan kolin yang bersifat hidrofilik (menghadap air = suka air). Keberadaan molekul hidrofobik dan hidrofilik inilah yang mendasari bentuk membran sel seperti gambar 1 di atas.

Gambar 2. Fosfolipid Membran Sel, sumber: biology 9th edition (Campbell, et. al.)

Protein
Protein merupakan komponen kedua terpenting bagi membran sel. Protein dengan ukuran yang besar berpengaruh dalam memberi bentuk dan kepolaran suatu membran sel, serta sangat penting bagi penyediaan "jalan tol" bagi molekul tertentu yang ingin melintasi membran. Ada dua jenis protein yang akrab dengan membran sel, yaitu protein perifer dan protein integral. Protein perifer adalah protein yang sama sekali tidak tertanam di dalam membran sel. Fungsinya sama seperti pasak pada dinding sebuah bangunan, untuk memperkuat bentuk dari membran sel. Protein integral sebagian besarnya menembus lapisan fosfolipid membran. Sama seperti halnya fosfolipid, protein integral memiliki sisi hidrofobik dan hidrofilik. Fungsinya adalah sebagai jalur transpor khusus bagi beberapa molekul yang akan melintasi membran.

Karbohidrat
Karbohidrat secara khusus berada di membran sel sebagai "tanda pengenal". Komposisi ini sangat penting mengingat komunikasi antar sel menggunakan persinyalan yang memaksa perlunya sebuah "penjajakan" bentuk sinyal untuk dapat diteruskan. Pada membran sel, keberadaan karbohidrat akan mempengaruhi bentuk molekul yang ada bersamanya. Jika karbohidrat bersama lipid, maka disbeut glikolipid. Jika sedang bersama protein, maka disebut glikoprotein. Perbedaan ini akan memberikan perbedaan fungsi.

Gambar 3. Bentuk Protein dan Karbohidrat pada Membran Sel

TRANSPOR ZAT

Sel sebagai unit fungsional sangat memerlukan pasokan bahan baku dalam intensitas yang tinggi. Sementara itu, sel tidak bisa memproduksi sendiri bahan bakunya. Oleh karena itu, suatu distribusi bahan baku tersebut harus ada untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Dalam upaya menunjang distribusi bahan baku, membran sel melakukan sebuah mekanisme transpor zat yang selektif dan "pilih-pilih". Hal ini diperlukan untuk mencegah zat-zat tidak diperlukan masuk ke dalam sel yang justru membahayakan keberlangsungan sel itu sendiri.

Ada 5 mekanisme transpor zat melalui membran sel, yaitu

Difusi sederhana
Osmosis
Difusi terfasilitasi
Pengangkutan oleh membran, dan
Transpor aktif

Difusi Sederhana
Difusi, dan juga osmosis adalah mekanisme transpor zat lintas membran secara pasif (tanpa bantuan energi) yang mengharuskan pergerakan zat yang melintasi membran menuruni gradien konsentrasi untuk zat tersebut (menuruni = dari tinggi ke rendah). Secara sederhana, difusi dapat diartikan sebagai proses perpindahan zat terlalut dari suatu larutan dengan konsentrasi zat terlarut tersebut tinggi (hipertonik) ke larutan yang memiliki konsentrasi zat tertlarut tersebut rendah (hipotonik). Difusi akan terus berlangsung hingga mencapai titik keseimbangan, di mana larutan donor zat dan larutan resipien zat memiliki konsentrasi zat terlarut tersebut yang sama (isotonik).

Beberapa contoh difusi sederhana yang biasanya dijadikan studi kasus di SMA adalah penyebaran warna sirup pada minuman, larutnya gula, teh, atau kopi saat membuat minuman, atau larutnya garam pada air saat membuat makanan (kuah).

Gambar 4. Difusi Sederhana, sumber: biology 9th edition (Campbell, et. al.)

Osmosis
Osmosis adalah mekanisme yang sama dengan difusi, hanya saja keberadaan membran semipermeabel mempengaruhi "siapa" yang akan berpindah larutan. Pada osmosis, yang berpindah larutan adalah zat pelarut dan bukan zat terlarut. Dengan katan lain, osmosis dalah perpindahan zat pelarut dari suatu larutan yang memiliki konsentrasi zat pelarut yang tinggi ke larutan yang memiliki konsentrasi zat pelarut yang rendah. Atau di banyak buku dijelaskan sebagai perpindahan air dari larutan berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke konsentrasi tinggi (hipertonik) hingga mencapai keseimbangan konsentrasi di kedua larutan.

Contoh osmosis yang paling sering dipersoalkan pada pembelajaran biologi di SMA adalah osmosis pada sel tumbuhan (misalnya, kentang) dan pada sel hewan (misalnya, darah atau kulit).

Plasmolisis, sautu osmosis berlebihan yang menyebabkan banyak air berpindah ke luar sel tumbuhan, sehingga sel tersebut menjadi mengkerut da kehilangan bobotnya, akibat sel tumbuhan tersebut berada pada lingkungan yang hipertonis. Contoh: kentang pada larutan hipertonis (misalnya, larutan garam atau gula).
Turgid, kebalikan plasmolisis, masuknya air berlebihan ke dalam sel tumbuhan yang berada pada lingkungan hipotonis, sehingga menyebabkan sel kentang "kembung" dan mengencang. Contoh: kentang pada larutan hipotonis (misalnya, aquades).
Krenasi, hal serupa plasmolisis pada sel tumbuhan, namun terjadi pada sel hewan.

Gambar 5. Contoh Osmosis, sumber: biology 9th edition (Campbell, et. al.)

Difusi Terfasilitasi
Kata "terfasilitasi" menandakan adanya sebuah komponen yang menjadi penyedia fasiliatas bagi berlangsungnya proses transpor jenis ini. Seperti yang telah kita pahami bersama, bahwa protein lah penyedia fasilitas tersebut. Protein membuka jalur "tol" atau "by pass" sehingga memudahkan suatu zat melintasi membran seara pasif. Dengan kata lain, ini adalah jenis transpor zat yang melibatkan kanal protein integral.

Gambar 6. Difusi Terfasilitasi, sumber: biology 9th edition (Campbell, et. al.)

Pengankutan oleh Membran
Pengangkutan ini tidak melibatkan gradien konsentrasi, namun juka di luar sel hipertonik jelas akan lebih mudah. Transpor jeni ini melibatkan keaktifan "gerakan" membran untuk memasukkan (endositosis) atau mengeluarkan (eksositosis) zat dari sel. Ada 3 jenis endositosis, yaitu:

Fagositosis, gerakan aktif membran sel, seperti gerakan lengan yang sedang memeluk, untuk menangkap zat makanan di sekitarnya. Biasanya digunakan untuk memasukkan molekul besar.
Pinositosis, gerakan aktif membran sel memasukkan zat yang berada di dekatnya dengan membentuk sebuah cekungan dalam untuk membungkus zat-zat tersebut. Biasanya digunakan untuk memasukkan molekul cair kecil.
Endositosis dengan reseptor, gerakan aktif membran sel memasukkan zat yang melekat pada reseptor yang berada di permukaan luar membran sel.

Gambar 7. Endositosis, sumber: biology 9th edition (Campbell, et. al.)

Transpor Aktif
Transpor aktif adalah jenis transpor zat melintasi membran yang melibatkan penggunaan energi (ATP) sebagai pemicu transpor, dikarenakan zat yang akan melintas harus melawan gradien konsentrasinya (hipotonik ke hipertonik). Transpor aktif biasanya digunakan untuk mengangkut ion. Contoh transpor aktif adalah pompa hidrogen pada saat respirasi energi (transpor elektron), dan pompa Na-K yang umum terjadi di sel saraf (impuls).

Gambar 8. Transpor Ion Hidrogen, sumber: biolgy 9th edition (Campbell, et. al.)

===================

Setiap sel memiliki kebutuhannya masing-masing, sehingga kompleksitas transpor zat mungkin sama, namun intensitasnya berbeda. Semua dilakukan untuk memenuhi kebutuhan sel tersebut.

Selesai ditulis, oleh Muhammad Zainul Wahid, S.Pd.

di Bandarlampung, 22 Maret 2017

Demikianlah materi mekanisme transpor zat melintasi membran sel. Semoga bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih sudah membaca, dan jangan lupa tinggalkan komentar.

Posting Komentar