Thursday, March 21, 2013


TRANSPORTASI SUBSTANSI MELINTASI MEMBRAN
                                                            
A. Pengertian Membran Sel

Membran sel (bahasa Inggris: cell membrane, plasma membrane, plasmalemma) adalah fitur universal yang dimiliki oleh semua jenis sel berupa lapisan antarmuka yang disebut membran plasma, yang memisahkan sel dengan lingkungan di luar sel, terutama untuk melindungi inti sel dan sistem kelangsungan hidup yang bekerja di dalam sitoplasma.
Membran sel Eukariota
Pada sel eukariota, membran sel yang membungkus organel-organel di dalamnya, terbentuk dari dua macam senyawa yaitu lipid dan protein, umumnya berjenis fosfolipid seperti senyawa antara fosfatidil etanolamina dan kolesterol, yang membentuk struktur dengan dua lapisan dengan permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel, namun di sela-sela molekul fosfolipid tersebut, terdapat transporter yang merupakan jalur masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.
Nilai permeabilitas air pada membran ganda dari berbagai komposisi lipid berkisar antara 2 hingga 1.000 × 10−5 cm2/dt. Angka tertinggi ditemukan pada membran plasma pada sel epitelial ginjal, beberapa sel glia dan beberapa sel yang dipengaruhi oleh protein membran dari jenis akuaporin. Akuaporin-2 memungkinkan adanya transporter air yang peka terhadap vasopresin, sedang ekspresi akuaporin-4 ditemukan sangat tinggi pada beberapa sel glia dan ependimal.
B. Sistem Transpor Membran
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik(CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.
Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus. Lalu lintas membran akan membuat perbedaan konsentrasi ion sebagai akibat dari dua proses yang berbeda yaitu difusi dan transpor aktif, yang dikenal sebagai gradien ion. Lebih lanjut, gradien ion tersebut membuat sel memiliki tegangan listrik seluler. Dalam keadaan istirahat, sitoplasma sel memiliki tegangan antara 30 hingga 100 mV lebih rendah daripadainterstitium

C. Transpor pasif

Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.
Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.

Osmosis         


Efek larutan dengan berbagai varian pada sel darah merah.
Osmosis adalah kasus khusus dari transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat selektif permeabel. Dalam sistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik (dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama). Jika terdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan seimbang.
Dalam proses osmosis, pada larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa melewati membran. Sedangkan pada larutan hipotonik, memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran. Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik.
Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang berbeda. Sel yang terletak pada larutan isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan kehilangan air yang sama. Banyak hewan-hewan laut, seperti bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya. Jika sel terdapat pada larutan yang hipotonik, maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air, sehingga sel menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian. Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.

Difusi


Difusi pada membran sel.                   
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. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara.Difusi yang paling sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam dari solid atau fluida.
Ada beberapa faktor yang memengaruhi kecepatan difusi, yaitu:
·         Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu akan bergerak, sehingga 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

 

Difusi terfasilitasi (Difusi terbantu)



Difusi terbantu pada membran sel.
Adalah difusi yang dibantu oleh protein kotranspor (protein pembawa) atau dengan saluran protein

Difusi dipermudah dengan saluran protein

Substansi seperti asam amino, gula, dan substansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membrane plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang di bentuk oleh protein. Protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral.

Difusi dipermudah dengan protein pembawa

proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu salauran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.

 D. Transpor aktif

Definisi transport aktif, pertama kali dicetuskan oleh Rosenberg sebagai sebuah proses yang menyebabkan perpindahan suatu substansi dari sebuah area yang mempunyai potensial elektrokimiawi lebih rendah menuju ke tempat dengan potensial yang lebih tinggi. Proses tersebut dikatakan, memerlukan asupan energi dan suatu mekanisme kopling agar asupan energi dapat digunakan demi menjalankan proses perpindahan substansi.
Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionofor. Ionofor merupakan antibiotik yang menginduksi transpor ion melalui membran sel maupun membran buatan.
Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.
Hormon tri-iodotironina yang dikenal sebagai aktivator enzim fosfatidil inositol-3 kinase dengan mekanisme dari dalam sitoplasma dengan bantuan integrin alfavbeta3. Lintasan enzim fosfatidil inositol-3 kinase, lebih lanjut akan memicu transkripsi genetik dari Na+ ATP sintase, K+ ATP sintase, dll, beserta penyisipan ATP sintase tersebut pada membran plasma, berikut regulasi dan modulasi aktivitasnya.

E. Proses Transportasi Aktif
Sel merupakan pusat dinamis di mana ada banyak proses dan fungsi yang terjadi secara bersamaan. Untuk tujuan ini, ada kebutuhan untuk zat dan produk akhir dari proses metabolisme untuk bergerak masuk dan keluar dari sel. Proses transpor aktif adalah gerakan dari suatu zat terhadap gradien konsentrasi. Jadi, ini merupakan proses penting dalam biologi yang membutuhkan energi. Pada sebagian besar sel, ini biasanya berkaitan dengan akumulasi konsentrasi tinggi molekul dalam sel yang dibutuhkan, seperti ion, glukosa, asam amino, dll transportasi aktif melibatkan transportasi zat dari daerah konsentrasi rendah ke daerah yang konsentrasi yang lebih tinggi. Jika proses menggunakan energi kimia, seperti yang berasal dari adenosin trifosfat (ATP), hal ini disebut sebagai transpor aktif utama dalam sel. Transpor aktif sekunder, di sisi lain, melibatkan penggunaan gradien elektrokimia. Perbedaan utama antara transpor aktif dan transpor pasif adalah bahwa proses transpor aktif menggunakan energi, seperti transpor pasif, yang tidak memerlukan energi. Contoh transpor aktif pada manusia termasuk penyerapan glukosa di usus dan penyerapan ion mineral ke dalam sel-sel rambut akar tanaman.

APA PROSES TRANSPORTASI AKTIF?

Jadi, bagaimana proses transpor aktif terjadi? Ketika substansi yang telah secara aktif diangkut ke dan dari sel, ada khusus trans-membran protein yang mengakui substansi dan memungkinkan akses di seluruh membran ketika tidak sebaliknya. Ini akan terjadi karena baik itu adalah salah satu yang lapisan ganda lipid membran kedap atau karena sedang bergerak melawan arah gradien konsentrasi. Kasus terakhir, yang dikenal sebagai proses transportasi utama aktif umumnya memiliki protein yang terlibat di dalamnya sebagai pompa dan biasanya menggunakan energi kimia ATP. Kasus-kasus lain, yang biasanya memperoleh energi mereka melalui eksploitasi gradien elektrokimia yang hadir, yang dikenal sebagai transpor aktif sekunder dan melibatkan protein yang terpisah untuk membentuk saluran atau pori-pori melalui membran sel untuk memungkinkan bagian zat melalui membran sel. Baca lebih lanjut tentang fungsi membran sel.
Kadang-kadang sistem transport satu zat dalam satu arah, sementara pada saat yang sama, co-mengangkut zat lain ke arah lain. Ini dikenal sebagai antiport. Symport adalah nama yang diberikan ke proses transportasi dimana dua substrat sedang diangkut dalam arah yang sama melintasi membran. Antiport dan symport berkaitan dengan transpor aktif sekunder, yaitu, salah satu dari dua zat diangkut ke arah gradien konsentrasi mereka memanfaatkan energi yang berasal dari transportasi dari substansi kedua, umumnya sebuah proton, penurunan gradien konsentrasi.
Partikel bergerak dari daerah konsentrasi rendah ke daerah konsentrasi tinggi, yaitu, dalam arah yang berlawanan seperti yang dilakukan oleh gradien konsentrasi, memerlukan kehadiran yang sangat spesifik trans-membran protein pembawa. Protein ini memiliki reseptor yang mengikat molekul tertentu, seperti glukosa dan dengan demikian, transportasi mereka ke dalam sel. Sebagai energi yang dibutuhkan untuk proses ini berlangsung, itu dikenal sebagai transpor aktif. Contoh transpor aktif termasuk transportasi natrium keluar dari sel dan kalium ke dalam sel, yang dilakukan oleh pompa natrium-kalium.
Ini semua tentang proses transportasi aktif. Transpor aktif adalah proses yang sangat penting, seperti yang dibutuhkan oleh sel untuk mempertahankan negara normal homeostasis. Proses transpor aktif sering terjadi di dalam lapisan internal dari usus kecil. Pada tumbuhan, ada kebutuhan untuk menyerap garam mineral dari tanah namun garam-garam ini ada dalam konsentrasi yang sangat minimal. Aktif transportasi memungkinkan sel-sel untuk mengambil garam dari konsentrasi encer melawan arah gradien konsentrasi.
E. Fagositosis adalah proses seluler dari fagosit dan protista yang menggulung partikel padat dengan membran sel dan membentuk fagosom internal. Fagositosis adalah bentuk spesifik dari endositosis yang melibatkan internalisasi vesikular terhadap partikel padat, seperti bakteri, dan bentuk lain yang cukup berbeda dengan fagositosis, yaitu pinositosis, yaitu internalisasi vesikular terhadap berbagai cairan. Fagositosis bertanggung jawab terhadap akuisisi nutrisi pada beberapa sel, dan di dalam sistem imunitas, fagositosis adalah mekanisme utama untuk menghilangkan patogen dan serpihan sel. Bakteri, sel mati jaringan, dan partikel mineral kecil adalah contoh objek yang akan difagositasi.
Proses ini mirip dengan proses memakan pada tingkat sel tunggal organisme. Di makhluk multiseluler, proses telah diadaptasi untuk mengeliminasi serpihan dan patogen.
Fagositosis di sistem imunitas mamalia diaktifkan oleh penempelan Pathogen-associated moleculer patterns (PAMPS), yang mengaktivasi NF-κB. Oposin seperti C3b dan antibodibisa beraksi sebagai tempat penempelan dan membantu fagositosis patogen.
Fagositosis adalah sebuah proses yang aktif dimana patogen yang telah terikat oleh pencerap, akan diliputi oleh membran makrofaga dengan kontraksi sistem aktin-miosin, dan masuk ke dalam vesikel yang disebut fagosom. Setelah fagosom menjadi asam, beberapa lisosom makrofaga akan terinduksi dan membentuk fusi guna mengeluarkan enzim, protein untuk mendegradasi patogen. Fusi antara fagosom dan granula makrofaga disebut fagolisosom dengan respon antomikrobial intraselular. Degradasi bisa dilakukan dengan menggunakan oksigen ataupun tanpa oksigen
·         Degradasi menggunakan oksigen bergantung pada NADPH. Hidrogen peroksida dan myeloperoksidase mengaktifkan sistem berhalogenasi yang memicu penghancuran bakteri. Beberapa zat yang disekresi di dalam fagolisosom antara lain adalah hidrogen peroksida (H2O2), anion superoksida (O2-), nitrit oksida (NO). Zat ini diperoleh dengan bantuan enzim NADPH lysosomal dan enzim lain melalui proses kimiawi yang disebut respiratory burst yang disertai peningkatan konsumsi oksigen dalam rentang waktu yang sangat singkat.[1]
·         Degradasi tanpa oksigen bergantung pada pelepasan granula, berisi enzim proteolitik seperti defensin, lisozim, dan protein kationik. Peptida antimikrobial juga muncul dalam granula ini, termasuk laktoferin yang melepaskan zat besi untuk menyediakan kondisi yang tidak baik bagi pertumbuhan bakteri.
Di berbagai protista, fagositosis digunakan sebagai cara untuk mencari makan untuk menyediakan semua kebutuhan nutrisi mereka. Hal ini disebut nutrisi fagotropik, berbeda dengan nutrisi osmotrofik yang melakukan penyerapan, bukan fagositosis.
                 
F. Pinositosis ("peminuman seluler") merupakan salah satu jenis endositosis di mana sel "meneguk" tetesan fluida ekstraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinositosis tidak bersifat spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Sebaliknya, endositosis yang diperantarai reseptor bersifat sangat spesifik karena adanya reseptor berupa ligan yang hanya terikat pada molekul tertentu. Pinositosis sebagai salah satu jenis 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. 

G. Endositosis dan Eksositosis
 Endositosis adalah memasukkan zat ke dalam sel, sedangkan eksositosis adalah mengeluarkan zat keluar sel. Kedua proses tersebut termasuk ke dalam transport aktif. Endositosis dilakukan oleh organism bersel tunggal dan sel darah putih. Endositosis yang terjadi pada zat padat disebut Fagositosis, dan endositosis yang terjadi pada larutan disebut Pinositosis. Contoh fagositosis, misalnya sel darah putih memakan protein asing (kuman penyakit)atau ameba yang memakan bakteri. Zat-zat yang dimakan dimasukkan ke dalam vakuola makanan. Eksositosis dapat dijumpai pada proses sekresi zat oleh sel-sel kelenjar. Contohnya sekresi enzim pencerna ke dalam usus. Sekret (zat yang dikeluarkan) biasanya terbungkus dalam kantung membrane atau vakuola. Kantung-kantung itu menuju ketepi sel, terbuka dan keluarlah sekretnya.

 Referensi

1.      Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. 2002. Biologi, Edisi Kelima, Jilid I. Jakarta: Erlangga.
2.      Miaczynska M, Pelkmans L, Zerial M (August 2004). Not just a sink: endosomes in control of signal transduction. Current Opinion in Cell Biology 
3.      Medina-Kauwe LK. 2007. Alternative" endocytic mechanisms exploited by pathogens: new avenues for therapeutic delivery?. Advanced Drug Delivery Reviews 59 (8): 798–809.
4.      Miaczynska M, Stenmark H. 2008. "Mechanisms and functions of endocytosis". The Journal of Cell Biology 180 (1): 7–11.
5.      Marsh M, McMahon HT (July 1999). "The structural era of endocytosis". Science (New York, N.Y.) 285 (5425): 215–20.

No comments:

Post a Comment