Transpor Membran

Selain membatasi antar sel dan antar organel membrane plasma juga berfungsi dalam perlaluan molekul kedalam atau keluar sel maupun organel. Senyawa yang larut dalam lemak akan melalui lipida bilayer. Sedangkan yang lainnya memalui protein.

Sifat permeabilitas dari membran sel ini memungkinkan molekul yang penting seperti ion, oksigen, air, glukosa, asam amino dan asam lemak-gliserol 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 membrane sel memungkinkan sel dapat memelihara lingkungan internalnya.

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.

1.   Transpor pasif
Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul berdasarkan perbedaan gradien konsentrasinya, yaitu molekul berpindah dari konsentrasinya yang tinggi ke konsentrasi rendah (sesuai dengan gradient konsentrasi) memalui bilayer lipid, channel protein (saluran protein) ataupun carrier protein (protein pembawa) dan tidak ada energi metabolik yang terlibat. Transpor pasif meliputi :

a.   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. Melalui pori protein yang dibentuk oleh protein integral ato pori statis akibat gerakan rantai asam lemak bilayer lipid,zat yang di angkut tidak bersifat spesifik tetapi memenuhi syarat ukuran maupun muatan. 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.

(image)

b. Difusi terfasilitasi Difusi ini difasilitasi oleh protein yang tersusun dalam bentuk saluran (protein trans membran) dan carrier protein yang merupakan protein pembawa. 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)unipor t, 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 yang terikat pada protein pembawa dan berpindah dengan arah berlawanan. Contoh antiport adalah “chloride- bicarbonate exchanger” yaitu pertukaran ion Cl- dengan ion HCO3-.

(image)

c. Osmosis merupakan transport pasif air yaitu perpindahan ion/ molekul dari kerapatan tinggi kekerapatan rendahdengan melewati membrane selektif permeable atau semi permeable hal ini berarti membrane tersebut hanya dapat dilalui oleh molekul molekul air tetapi tidak oleh molekul lainnya.


2.   Transpor aktif
Merupakan proses perlaluan zat yang membutuhkan energy selain itu juga membutuhkan bantuan dari carrier protein dan saluran protein. Energi yang digunakan dalam pemindahan molekul tersebut ada yang diperoleh dari hidrolisis ATP karena melawan gradient konsentrasi. Kinerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam pada membrane. Dua jenis transport aktif yaitu :

a.     Transport aktif primer (energy dari hidrolisis ATP)  yaitu transport yang bergantung pada potensial membrane. Dalam keadaan stabil, ekstraseluler 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.

(image)

b.     Transport aktif sekunder (energy dari gradient 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 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.

(image)

Salah satu bentuk transport aktif adalah:

1.   Eksositosis adalah mekanisme transpor molekul besar seperti protein dan polisakarida, melintasi membran plasma dari dalam ke luar sel (sekresi) dengan cara menggabungkan vesikula berisi molekul tersebut dengan membran plasma. Vesikula transpor yang lepas dari aparatus Golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke membran plasma.

Ketika membran vesikula dan membran plasma bertemu, molekul lipid membran menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. Kandungan vesikulanya kemudian tumpah ke luar sel. Banyak sel sekretoris menggunakan eksositosis untuk mengirim keluar produk-produknya. Misalnya sel tertentu dalam pankreas menghasilkan hormon insulin dan mensekresikannya ke daam darah melalui eksositosis.

Contoh lain adalah neuron atau sel saraf yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang neuron lain atau sel otot. Ketika sel tumbuhan sedang membuat dinding, eksositosis mengeluarkan karbohidrat dari vesikula Golgi ke bagian luar selnya.


2.     Endositosis sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat kecil dengan cara membentuk vesikula baru dari membran plasma. Langkah-langkahnya pada dasarnya merupakan kebalikan dari eksositosis. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi yang telah terdapat diluar selnya.


Terdapat tiga jenis endositosis yaitu :

a. Fagositosis (pemakan seluler) berasal dari bahasa yunani phagein“makan” dan cytos “sel”, berupa 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. Contoh cilliata atau organisme mikroskopik lain yang dimakan atau ditelan oleh amoeba. Selama fagositosis mangsa menjadi tidak berdaya oleh sekresi dari sel pemangsa (Fagositik)
b. Pinositosis (peminum seluler) dari bahasa yunani pinein “minum” dancytos “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 gejala umum yang terjadi pada berbagai macam sel seperti leukosit, sel-sel ginjal, epithelium usus, makrofag hati dan sel akar tumbuhan. Pinositosis dapat terjadi jika terdapat konsentrasi yang cocok dari protein, asam amino atau ion-ion tertentu pada medium sel.prosesnya adalah menempelnya bahan penyebab (inducer) pada reseptor khusus pada membrane plasma kemudian diikuti dengan terjadinya lekukan (invaginasi) dari membrane membentuk selubung atau membrane pinositik.
c. Endositosis yang diperantarai reseptor, hampir sama dengan pinositosis hanya saja, selektif terhadap substansi yang ditranspornya. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat meperoleh 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.