sistem transportasi membran sel

Click here to load reader

Post on 17-Aug-2015

272 views

Category:

Documents

17 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

materi biomedical science

TRANSCRIPT

Sistem Transportasi Membran SelTransportasi molekul, zat atau partikel melintasi membran plasma sangat penting untukkehidupan sel. Zat tertentu harus pindah ke dalam sel untuk mendukung reaksi metabolik. Zat lain yangtelah diproduksi oleh sel akan diekspor atau limbah sebagai produk seluler harus bergerak keluar dari sel.Zat umumnya bergerak melintasi membran selular melalui proses transportasi yang dapatdiklasifikasikan sebagai pasif atau aktif, tergantung apakah mereka memerlukan energi atau tidak. Dalamtransport pasif, zat bergerak menuruni gradien untuk menyeberangi membran hanya menggunakan energikinetiksendiri. Energi kinetikadalahintrinsikuntukpartikel yangbergerak. Contohnyaadalahdifusisederhana (simple diffusion). Dalamproses yang aktif, energi sel digunakan untuk menggerakkansubstansi menaiki atau bergerak melawan konsentrasi atau gradien listrik. Energi selular yang digunakanbiasanyadalambentuk T!.Contohnyatermasukendositosis, di mana"esikel terlepasdari membranplasma sambil membawa bahan ke dalam sel, dan eksositosis, penggabungan "esikel dengan membranplasma untuk melepaskan substansi, zat, atau partikel dari sel.A. TRANSPORT PASIFTransport pasif merupakan suatu perpindahan molekul berdasarkan perbedaan gradienkonsentrasinya,yaitu molekul berpindah dari konsentrasinya yang tinggi ke konsentrasi rendah (sesuaidengangradient konsentrasi) melalui lapisanlipidbilayer, #hannel protein(saluranprotein) ataupun#arrier protein (protein pembawa) dan tidak ada energi metabolik yang terlibat. Transport !asif meliputitransport difusi (simple), difusi difasilitasi, dan osmosis.A.1 DIFUSIDifusi ini adalah transport membran yang paling sederhana, yang dikenal dengan simplediffusion, merupakan proses pasif di mana zat bergerak bebas melalui lapisan ganda lipid dari membranplasma sel tanpa bantuan protein transport membran, bergerak melintasi membran dengan sederhana atause#ara langsung.Zat terlarut yangdapat berdifusi adayangberupazat nonpolardanpolar.$onpolar,molekulhidrofobik bergerak melintasi bilayer lipid melalui proses difusi sederhana. %olekul tersebut termasukoksigen, karbon dioksida, dan gas nitrogen, asam lemak, steroid, dan "itamin larut lemak (, D, E, dan&). !olar molekul seperti air, urea, dan alkohol ke#il 'uga melewati melalui bilayer lipid dengan difusisederhana.Difusi ini penting dalam pergerakan oksigen dan karbon dioksida antara sel(sel darah dan tubuh,dan antaradarah dan udara dalam paru(parusaatbernafas.)ni 'ugamerupakanruteuntuk penyerapanbeberapa nutrisi dan ekskresi beberapa limbah oleh sel(sel tubuh.!rinsip DifusiDifusi atau diffusion (di(*+(zhun, diffus( penyebaran) adalah proses pasif di mana pen#ampurana#ak partikel dalam larutan ter'adi karena energi kinetik partikel. Dimana larutan mengandung zat terlarutdanpelarut, difusi ini perpindahanataupergerakanzat terlarut bukanpelarut. -ikazat terlarut dalamkonsentrasi tinggi dalamsatubidang(luarsel)dandalamkonsentrasi rendahdaerahlain(dalamsel),molekul zat terlarut akanbergerakkedaerahrendahkonsentrasi dimaksudtansport pasif karenazatbergerak menuruni gradien konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah tanpa membutuhkanenergi. Zat ini akan berhenti bergerak melintasi membran hingga kedua tempat, luar sel dan dalam selmemiliki konsentrasi yang sama atau telah men#apai keseimbangan. %embran untuk difusi ini bersifatpermeable..eberapa faktor yang mempengaruhi difusi1. &e#uraman dari gradien konsentrasi. /emakin besarperbedaan konsentrasi antara dua sisi membran, semakin tinggi tingkat difusi.2. /uhu. /emakin tinggi suhu, semakin #epat tingkat difusi. /emua proses difusi tubuh ter'adi lebih #epat pada orang dengan demam.3. %assa bahan yang ditransportasikan. /emakin besar massanya, semakin lambat la'u difusi. %olekul yang lebih ke#il menyebar lebih #epat daripada yang lebih besar.4. 0uas permukaan. /emakin besar luas permukaan membran yang tersedia untuk difusi, semakin #epat la'u difusi. /ebagai #ontoh, kantung udara dari paru(paru memiliki luas permukaan yang besar yangtersedia untuk difusi oksigen dari udara ke dalam darah. .eberapa penyakit paru(paru, seperti emphysema, mengurangi luas permukaan. 1al ini memperlambat la'u difusi oksigen dan membuat pernapasan lebih sulit.5. -arak Difusi. /emakin besar 'arak di mana difusi harus ter'adi, semakin lama waktu yang dibutuhkan. Difusi melintasi membran plasma hanya membutuhkan sepersekian detik karena membran sangat tipis. !ada pneumonia, #airan terkumpul dalam paru(paru, #airan tambahan meningkatkan 'arak difusi karena oksigen harus bergerak melalui #airan dan membran untuk men#apai aliran darah.A.2 DIFUSI DIFASILITASI Zat terlarut yangterlalupolaratausangat dituntut untukbergerakmelalui lipidbilayerdengandifusi sederhanadapat melintasi membranplasmadenganprosespasifyangdisebut difusidifasilitasi.Dalam proses ini, sebuah protein membran integral membantu zat tertentu di membran. !rotein membranintegral dapat berupa #hannel membran atau #arrier membran.C1$$E0 %ED)TED (/0+2$)C1$$E0(dimediasi D)*+/) difasilitasi dalam saluran dimediasi difasilitasi difusi, zat terlarutbergerak menuruni konsentrasi gradien melintasi bilayer lipid melalui membran #hannel. /ebagian besarsaluran membran saluran ion, protein trans membran integral yang memungkinkan zat atau molekul ke#il,anorganik ionyangterlaluhidrofilikuntuk menembusnonpolaryanginteriordarilapisan ganda lipid./etiap ion dapat menyebar di seluruh membran hanya pada situs tertentu.Dalam membran plasma ion yang paling banyak yaitu &3 (ion kalium) atau Cl( (ion klorida) danion yangsedikityaitu $a3 (ionnatrium)atauCa43 (ionkalsium). Difusi ion melaluisaluranumumnyalebih lambat dari difusi gratis melalui lapisan ganda lipid karena saluran menempati sebagian ke#il daritotalluas permukaanmembran daripadalipid.$amun,difasilitasidifusimelaluisaluran adalah prosesyang sangat #epat yaitu lebih dari 'uta ion kalium dapat mengalir melalui #hannel ini./ebuah#hannel dikatakanter'agaketeraturannyaketikabagiandari proteinsaluranbertindaksebagai gerbang, berubah bentuk dalam satu #ara untuk membuka pori dan #ara lain untuk menutupnya.)on(ion akan keluar masuk dengan seiringnya terbuka dan tertutupnya gerbang tersebut, ini diatur olehperubahan kimia atau listrik di dalam dan di luar sel. &etika gerbang saluran terbuka, ion berdifusi kedalam atau keluar dari sel, menuruni gradien elektrokimia.C22)E2 %ED)TED (!E%.5)C22)E2(dimediasi D)*+/) difasilitasi dalam pembawa dimediasi difusi difasilitasi, pembawa('uga disebut transporter)digunakanuntuk memindahkanzatterlarutmenuruni gradien konsentrasinyamelintasi membran plasma. Zat terlarut ke satu sisi membran dan dilepaskan di sisi lain setelah pembawamengalami perubahan bentuk. Zat terlarut lebih sering mengikat pada membran dengan konsentrasi yanglebih tinggi dari zat terlarut. /etelah konsentrasi adalah sama di kedua sisi membran, zat terlarut molekulmengikat pembawa di sisi sitosol dan pindah ke #airan ekstraselular se#epat mereka mengikat #arrier padasisi ekstraseluler.Tingkat #arrier(dimediasi difusi difasilitasi (seberapa#epat ituter'adi) adalahditentukanolehke#uramangradienkonsentrasidi membran. Difusi difasilitasi men#akupglukosa, fruktosa, galaktosa,dan beberapa "itamin. 6lukosa memasuki banyak sel(sel tubuh oleh #arrier( dimediasi difasilitasi difusiseperti sebagai berikut76lukosa mengikat 'enis tertentu pada protein pembawa yang disebut transporter glukosa (60+T)padapermukaanluarmembran,transporter mengalamiperubahan bentuk,glukosa melewati membran,dan transporter glukosa melepaskan glukosa di sisi lain dari membran yaitu dalam sel.!ermeabilitasselektif membranplasmaseringdiatur untukmen#apai homeostasis. %isalnya,hormoninsulin, melalui aksi dari reseptor insulin, mempromosikanpenyisipandari banyaksalinantransporterglukosamen'adi plasmamembransel tertentu. Dengandemikian, efekdari insulinadalahuntukmeningkatkanmaksimumtransport difusi difasilitasi glukosakedalamsel. Dengantransporterglukosa lebih tersedia, sel(sel tubuh dapat mengambil glukosa dari darah lebih #epat. &etidakmampuanuntuk memproduksi atau menggunakan insulin disebut diabetes mellitus.A.3 OSMOSIS8smosis adalah proses perpindahan zat, molekul atau partikel pelarut dari yang lebih en#er ke yanglebihpekat, dengantidakmenggunakanenergi melalui membransemi permeable. /elama osmosis,molekul air melewati membranplasmadalamdua#arayaitudenganbergerakmelalui bilayer lipidmelalui difusi sederhana, seperti telah di'elaskan sebelumnya, dan dengan bergerak melalui a9uaporins,protein membran integral yang berfungsi sebagai saluran air . /eperti padaper#obaanyangmenun'ukkanosmosisadalahpadatabung+yangdimanadisinipelarut berupa air berpindah dari yang lebih en#er ke yang lebih pekat, melintasi lapisan semi permeable,pelarut berupa air akan berhenti bergerak saat telah men#apai titik keseimbangan antara tabung kanan dankiri. 8smosis ada : bentuk berupa hipotonik, hipertonik, dan isotonik. )sotonik adalah kadaan dimanalarutan di luar dan di dalam sel sama seperti pada kondisi eritrosit diatas, eritrosit akan berbentuk normalbikonkaf pada isotonik. 1ipertonik adalah tekanan osmosis tinggi yang dimana pelarut air akan bergerakmelintasi membran semi permeable ke luar eritrosit, karena zat yang berada di luar lebih pekat daripadayangberadadi dalameritrosit lebihen#er,sehinggaeritrosit mengkerut bentuknya. 1ipotonikadalahtekanan osmosis rendah yang dimana pelarut air akan bergerak melintasi membran semi permeable kedalam eritrosit karena di dalam zatnya lebih pekat daripada di luar yang lebih en#er, sehingga eritrositakan berbentuk besar.B. TRANSPORT AKTIF%erupakan proses perlaluan zat yang membutuhkan energy selain itu 'uga membutuhkan bantuandari #arrier protein dan saluran protein. Energi yang digunakan dalam pemindahan molekul tersebut adayang diperoleh dari hidrolisis T! karena melawan gradient konsentrasi. &iner'a transport aktif dilakukanoleh protein spesifik yang tertanam pada membrane. Dua 'enis transport aktif yaitu 7B.1 TRANSPORT AKTIF PRIMERTransport aktif primer (energydari hidrolisis T!) yaitu transport yang bergantung padapotensialmembrane.Dalam keadaanstabil,ekstraselulermemilikikonsentrasi $a3 ;< kali lebih tinggidari pada di dalam sel, sedangkan konsentrasi ion &3 lebih rendah di dalam sel dari pada di luar sel. &alaukonsentrasi $a3 dalam sel meningkat maka $a3 perlu dikeluarkan, maka diperlukan T! untuk memompa$a3 keluar dengan #ara $a3 akan terikat pada sisi spesifik pada saluran protein, sehingga menyababkanrangsangan fosforilasi dan ter'adi hidrolisis T!, menghasilkan suatu perubahan pada konformasi saluranprotein berakibat $a3 yang terikat bergerak keluar sel dan ter'adi reduksi afinitas ikatan $a3 pada proteinsaluran sehingga $a3 terlepas.!adawaktubersamaan, di bagianekstraseluler &3 mengalami afinitas di bagiansisi proteinsaluran, ter'adi stimulusdefosforilasi berakibat perubahankonformasi saluranproteinsehinggater'adigerakanyangmenyebabkan&3 bergerakkebagaininterseluler. /aluranproteinmemiliki tigatempatspesifik untuk ikatan $a3 dan dua untuk &3, sehingga setiap kali siklus transpor tiga $a3 dan dua &3 lewatmembran sel membutuhkan satu molekul T! yang terhidrolisa.Tigaion$a3 akanmenempel danmasukkedalamproteinmembranyangakanmerangsangterhidrolisisnya T! men'adi ! dan D!, yang dimana ! ini akan digunakan energi untuk memindahkan :ion $a3 ke luar sel dan merubah bentuk daripada protein membran. Dua ion &3 dari luar sel menempeldan masuk ke dalam protein membran sesuai bentuk protein membran, menempelnya ion ini membuat !terlepasdari proteinmembrandanmendorongino&3 bergerakmenu'udalamsel, lepasnya! danion&3 ini membuat berubah bentuk pada protein membran.B.2 TRANSPORT AKTIF SEKUNDERTransport aktif sekunder (energy dari gradient ion) Transpor aktif 'uga memindahkanmikromolekul yang berada di daerah lumen usus, misalnya perpindahanglukosa danasamaminoberkonsentrasi rendah ke dalamsel usus dengan konsentrasi relatif tinggi. !erpindahan ini tidakmenggunakan T! hasil hidrolisis tetapi digerakkan karena perbedaan gradien $a3. &onsentrasi$a3 ekstraselulerusus lebihrendah daripada dalam sel,sehinggater'adi perpindahanionke dalam seldengan #ara berikatan dengan bagian sisi protein saluran, selan'utnya diikuti oleh glukosa yang berikatandengan protein saluran yang sama tetapi pada sisi yang lain. Transpor seperti ini disebut transpor aktifsekunder.!ada transpor aktif sekunder, energi yangtersimpandalam$a3 atau13 gradienkonsentrasidigunakan untuk menggerakkan zat lain melintasi membran terhadap gradien konsentrasi mereka sendiri.&arena $a3 atau 13 lereng didirikan oleh transpor aktif primer, sekunder aktif transportasi tidak langsungmenggunakan energi yang diperoleh dari hidrolisis T!.$atrium( kaliumpompamempertahankankonsentrasi #uramgradien$a3 melintasi membranplasma. /ebagai hasilnya, ion natriumtelah disimpan atau potensi energi, seperti air di belakangbendungan. Dengandemikian, 'ikaadaruteuntuk$a3 bo#or kembali dalam, beberapaenergi yangtersimpan dapat diubah men'adi energi kinetik (energi gerak) dan digunakan untuk mengangkut zat lainmelawan gradien konsentrasinya.!adaintinya, sekunder aktif proteintranspor memanfaatkanenergi di $a3konsentrasi gradiendenganmenyediakanruteuntuk$a3 bo#orkedalamsel, di transporaktifsekunder,proteinpembawase#arabersamaanmengikat $a3 dansubstansi laindankemudianberubahbentuksehinggakeduazatmelintasi membran pada waktu yang sama. -ika transporter ini bergerak dua zat dalam arah yang samamereka disebut symporters (sama), antiporters sebaliknya, bergerak dua zat dalam arah yang berlawanandi seluruh membran (anti(melawan). /alah satu bentuk transport aktif adalah7EKSOSITOSISEksositosis adalah mekanisme transpor molekul besar seperti protein dan polisakarida, melintasimembran plasma dari dalam ke luar sel (sekresi) dengan #ara menggabungkan "esikula berisi molekultersebut denganmembranplasma. =esikulatransporyanglepasdari aparatus6olgi dipindahkanolehsitoskeleton ke membran plasma. &etika membran "esikula dan membran plasma bertemu, molekul lipidmembran menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. &andungan "esikulanyakemudiantumpahkeluarsel. .anyaksel sekretorismenggunakaneksositosisuntukmengirimkeluarproduk(produknya.%isalnyasel tertentudalampankreasmenghasilkanhormoninsulindanmensekresikannyakedaam darah melalui eksositosis. Contoh lain adalah neuron atau sel saraf yang menggunakan eksositosisuntuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang neuron lain atau sel otot. &etika sel tumbuhan sedangmembuat dinding, eksositosis mengeluarkan karbohidrat dari "esikula 6olgi ke bagian luar selnya.ENDOSITOSISEndositosis sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat ke#il dengan #aramembentuk "esikula baru dari membran plasma. 0angkah(langkahnya pada dasarnya merupakankebalikan dari eksositosis. /ebagian ke#il luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong..egitu kantong ini semakin dalam, kantong ter'epit, membentuk "esikula yang berisi materi yang telahterdapat diluar selnya. Terdapat tiga 'enis endositosis yaitu 7*68/)T8/)/*agositosis (pemakanseluler) berasal dari bahasayunani phagein>makan?dan#ytos >sel?,berupa padatan yang ukurannya lebih besar. /el menelan suatu partikel dengan pseudopod yangmembalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong berlapis(membran yang#ukup besar untuk digolongkan sebagai "akuola. Contoh #illiata atau organisme mikroskopik lain yangdimakan atau ditelan oleh amoeba. /elama fagositosis mangsa men'adi tidak berdaya oleh sekresi dari selpemangsa (*agositik).!)$8/)T8/)/!inositosis (peminum seluler) dari bahasa yunani pinein >minum? dan #ytos >sel?, sel >meneguk?tetesan fluida ekstraseluler dalam "esikula ke#il. &arena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larutdalamtetesan tersebut dimasukkan ke dalamsel, pinosistosis tidak spesifik dalamsubstansi yangditranspornya. !inositosis merupakan ge'ala umum yang ter'adi pada berbagai ma#am sel seperti leukosit,sel(sel gin'al, epithelium usus, makrofag hati dan sel akar tumbuhan.!inositosis dapat ter'adi 'ika terdapat konsentrasi yang #o#ok dari protein, asam amino atau ion(iontertentupadamediumsel.prosesnyaadalahmenempelnyabahanpenyebab(indu#er)padareseptorkhusus pada membrane plasma kemudian diikuti dengan ter'adinya lekukan (in"aginasi) dari membranemembentuk selubung atau membrane pinositik.!E2$T2 2E/E!T82Endositosis yangdiperantarai reseptor, hampir sama denganpinositosis hanya sa'a, selektifterhadap substansi yang ditranspornya. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapatmeperoleh substansi spesifik dalam'umlah yang melimpah sekalipun substansi itu mungkin sa'akonsentrasinya tidak tinggi dalam fluida seluler. %isalnya,sel manusia menggunakan proses ini untukmenyerap kolesterol dan digunakan dalam sintesis membran dan sebagai prekursor untuk sintesis steroidlainnya.DAFTAR PUSTAKAAlberts B. 1994. Biologi Molekuler Sel, Edisi Kedua. Peerbit PT !ra"ediaPustaka Uta"a# $akarta.Aoi"us. Mekais"e Tras%or %ada Me"bra. &olie', &(tt%#))***.artikelbiologi.+o"),-1,)-.)"ekais"e/tras%or/%ada/"e"bra.(t"l', diakses taggal 1. se%te"ber ,-10Budi1ato.Mekais"e Tras%or 2at Melalui Me"bra. &olie', &(tt%#))budis"a.*eb.id)"ekais"e/tras%or/3at "elalui/"e"bra.(t"l', diakses taggal 1. se%te"ber ,-10Dar"adi da 4ustia. ,-10. Fisiologi 5e*a. Uri Press#PekabaruRee+e,+a"%bell Mit+(el.,---.Biologi $ilid 1.$akarta# ErlaggaSridiati. Tras%ortasi Akti6 %ada Me"bra Sel. &olie', &(tt%#))***.sridiati.+o")tras%ortasi/akti6/%ada/"e"bra/sel.(t"l', diakses taggal 1. se%te"ber ,-10