Mekanisme Transpor melalui Membran Plasma

      Interaksi sel, baik dengan sel lainnya maupun dengan lingkungannya, sangat dibutuhkan untuk mempertahankan kelangsungan hidup sel tersebut. Interaksi sel dilakukan dengan cara transpor melalui membran plasma. Transpor zat melalui membran bertujuan, antara lain sebagai berikut:

1. Memasukkan gula, asam amino, dan nutrien lain yang diperlukan sel.
2. Memasukkan oksigen (O2) dan mengeluarkan karbon dioksida (CO2) pada proses respirasi sel.
3. Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, contohnya ion Na+, K+, Ca2+, dan CI-.
4. Membuang sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun.
5. Menjaga kestabilan pH.
6. Menjaga konsentrasi suatu zat untuk mendukung kerja enzim. 

Transpor zat melalui membran dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

A. TRANSPOR PASIF

    Transpor pasif merupakan transportasi sel yang dilakuan melalui membran tanpa membutuhkan energi. Transpor pasif terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi antara zat yang berada di dalam sel dengan zat yang berada di luar sel. Transpor pasif meliputi difusi, difusi dipermudah (facilitated diffusion), dan osmosis.

1. Difusi

    Jika kita membuka botol minyak wangi atau parfum, maka molekul gas parfum akan segera menyebar dalam ruangan dan masuk ke dalam sel-sel sensor pada hidung, sehingga kita akan mencium aromanya. Peristiwa tersebut merupakan peristiwa difusi. Difusi adalah proses pergerakan partikel, molekul, ion, gas, atau cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah hingga tercapai suatu keseimbangan. Molekul hidrofobik dan molekul polar tak bermuatan yang berukuran kecil dapat berdifusi menuruni gradien konsentrasinya secara spontan melalui membran ganda fosfolipid pada sel. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mendukung dan mengarahkan pergerakan molekul. Difusi yang dilakukan oleh sel hidup contohnya adalah peristiwa masuknya oksigen (O2) dan keluarnya karbon dioksida (CO2) pada respirasi sel.

2. Difusi Dipermudah 

    Difusi dapat dipermudah oleh protein spesifik yang membentuk saluran protein dan protein transpor pada membran sel. Mekanisme difusi terfasilitasi adalah sebagai berikut: 

- Difusi yang dipermudah oleh saluran protein. Banyak molekul polar yang berukuran besar (misalnya, asam amino, dan glukosa) dan ion (misalnya, K+, Na+ dan CI-) tertahan oleh membran ganda fosfolipid, tetapi dapat berdifusi melalui saluran yang dibentuk oleh protein. Protein yang biasanya membentuk saluran adalah protein integral. Saluran protein dapat membuka dan menutup karena adanya rangsangan listrik atau kimiawi, contohnya saat molekul neurotrasmiter dapat membuka saluran protein pada membran sel saraf sehingga ion Na+ dapat masuk ke dalam sel.

Gambar 1. Transpor Pasif difusi melewati membran ganda fosfolipid dan dfusi terfasilitasi oleh saluran protein

- Difusi yang dipermudah oleh protein transpor. Protein transpor memiliki sifat seperti enzim, yaitu bersifat spesifik terhadap zat dan tempat pengikatan molekul yang diangkutnya. Protein transpor dapat berubah bentuk saat mengikat dan melepas molekul yang dibawanya. Protein transpor pada membran memudahkan difusi molekul asam amino dan glukosa. Pada penyakit turunan sistinuria, sel ginjal tidak memiliki protein yang mentranspor sistein dan asam amino lain sehingga di dalam sel ginjal terjadi akumulasi asam amino yang kemudian akan mengkristal menjadi batu ginjal. 

Gambar 2. Difusi terfasilitasi oleh protein transpor

3. Osmosis

     Osmosis adalah proses bergeraknya molekul pelarut (air) dari larutan dengan konsentrasi rendah (hipotonik) ke larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi (hipertonik) melalui selaput selektif permeabel. Larutan hipotonik memiliki konsentrasi zat terlarut Tebih rendah, sedangkan larutan hipertonik memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi. Larutan isotonik memiliki konsentrasi zat terlarut yang sama. Osmosis merupakan difusi air melewati membran selektif permeabel yang arahnya ditentukan hanya oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total, bukan banyaknya jenis zat terlarut. Contoh peristiwa osmosis adalah air laut yang meskipun memiliki beragam jenis zat terlarut, molekul airnya tetap akan bergerak ke larutan gula yang konsentrasinya sangat tinggi. 

      Suatu larutan memiliki potensial osmosis, yaitu tekanan osmosis dalam larutan. Tekanan osmosis adalah tekanan yang diperlukan untuk menahan pergerakan pelarut (air) melalui membran selektif permeabel. Alat untuk mengukur tekanan osmosis disebut osmometer. Osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam sel dengan konsentrasi larutan di luar sel suatu organisme. 

Gambar 3. Peristiwa Osmosis

a. Osmosis pada sel berdinding

        Sel tumbuhan, alga, dan jamur memiliki dinding sel. Jika berada pada larutan yang hipertonik, air di dalam sel keluar, sehingga sel mengerut dan membran plasma akan tertarik menjauhi dinding sel, disebut plasmolisis. Jika sel tumbuhan berada pada larutan yang isotonik, maka akan menjadi lembek (flaksid/ flaccid). Namun, jika sel berada pada larutan yang hipotonik, maka kecenderungan air masuk ke dalam sel akan diimbangi oleh dinding sel (setelah mencapai ukuran tertentu dinding sel akan memberikan tekanan balik pada sel), sehingga sel akan membesar pada batas normal, yang disebut turgid.

b. Osmosis pada sel tidak berdinding 

        Sel hewan tidak memiliki dinding sel. Jika berada pada larutan yang isotonik, volume sel hewan akan stabil (normal), misalnya sel eritrosit akan memiliki bentuk yang tetap jika dimasukkan ke dalam larutan garam 1%. Jika sel hewan berada pada larutan hipertonik (larutan pekat), maka air di dalam sel akan keluar dari dalam sel, sehingga sel mengerut (krenasi). Namun, jika sel hewan berada pada larutan hipotonik, maka air dari luar sel akan masuk ke dalam sel yang mengakibatkan sel membengkak bahkan pecah (lisis), contohnya eritrosit akan mengalami hemolisis jika dimasukkan ke dalam air (akuades).

Gambar 4.  (a) Sel daun Rhoe discolor normal dan (b) Sel daun Rhoeo discolor plasmolisis

        Organisme bersel satu memiliki adaptasi khusus untuk dapat hidup pada lingkungan yang hipertonik maupun hipotonik dengan osmoregulator (kontrol keseimbangan air). Contohnya Panamaecium sp. memiliki membran sel yang kurang permeabel terhadap air dan vakuola kontraktil untuk memompa air, sebagai osmoregulator. 

B. TRANSPOR AKTIF

        Transpor aktif adalah transpor zat melalui membran yang melawan gradien konsentrasi (dari konsentrasi rendah ke konsentrasi yang lebih tinggi), sehingga memerlukan energi. Energi yang diperlukan berupa ATP (adenosin trifosfat). Transpor aktif meliputi pompa ion, kotranspor, dan endositosis-eksositosis.

1, Pompa Ion 

        Pompa ion adalah transpor ion melalui membran dengan cara melakukan pertukaran ion dari dalam sel dengan ion di luar sel. Transpor dilakukan oleh protein transpor yang tertanam pada membran plasma, menggunakan sumber energi berupa ATP. Adenosin trifostat dapat mentransfer gugus fosfat terminalnya ke protein transpor, sehingga terjadi perubahan konformasi pada protein transpor. Perubahan konformast tersebut membuat ion dapat diikat atau dilepaskan.

Gambar 5. Pompa Natrium - Kalium pada sel Hewan

        Setiap membran plasma memiliki potensial membran, yaitu energi potensial listrik yang timbul akibat distribusi anion dan kation yang tidak sama pada sisi membran yang berlawanan. Sitoplasma bermuatan negatif, sedangkan fluida ekstraseluler bermuatan positif. Potensial membran berkisar antara 50 — 200 milivolt, bertindak sebagai baterai atau sumber energi yang memengaruhi transpor substansi bermuatan. Contoh pompa ion, yaitu pompa ion natrium-kalium pada sel hewan. Sel hewan memiliki konsentrasi ion K+ lebih tinggi dan ion Na+ jauh lebih rendah dibandingkan dengan lingkungannya. Membran sel hewan mempertahankan konsentrasi ion melawan gradien konsentrasi dengan memompa ion Na+ ke luar dan ion K+ masuk ke dalam sel.

2. Kotranspor

        Kotranspor adalah transpor aktif dari zat tertentu yang dapat menginisiasi transpor zat terlarut lainnya. Kotranspor dilakukan oleh dua protein transpor dengan energi berupa ATP. Contoh kotranspor, yaitu pompa proton yang menggerakkan transpor sukrosa pada sel tumbuhan. Proton (H+) keluar dari sel melalui suatu protein transpor pada membran, kemudian ion H+ yang keluar tersebut membawa sukrosa untuk memasuki sel melalui protein transpor lainnya. Mekanisme kotranspor sukrosa-H+ berguna untuk memindahkan sukrosa hasil fotosintesis ke sel berkas pembuluh daun dan selanjutnya didistribusikan ke organ nonfotosintetik (misalnya, akar) melalui jaringan vaskuler tumbuhan.

3. Eksositosis-Endositosis

    Eksositosis-endositosis adalah transpor partikel dan molekul besar melalui pelipatan membran plasma atau pembentukan vesikula.

a. Eksositosis. Pada eksositosis, vesikula yang berisi makromolekul dari badan Golgi dipindahkan oleh sitoskeleton untuk bergabung dengan membran plasma, kemudian vesikula menumpahkan isinya ke luar sel. Eksositosis dilakukan oleh sel-sel sekretori, misalnya sel pankreas yang menyekresikan hormon insulin ke dalam darah, dan vesikula yang mengeluarkan karbohidrat untuk proses pembentukan dinding sel tumbuhan.

b. Endositosis. Pada endositosis, makromolekul dikelilingi oleh membran plasma yang melipat membentuk vesikula, kemudian vesikula tersebut masuk ke dalam sel. Endositosis pada sel hewan, meliputi:

- Fagositosis terjadi saat sel menelan partikel padat (makanan) dengan pseudopodia, selanjutnya partikel dibungkus di dalam kantong membran yang besar (vakuola).
- Pinositosis terjadi saat fuida ekstraseluler masuk ke dalam Jipatan membran plasma yang membentuk vesikula kecil.
- Endositosis yang diperantarai reseptor terjadi saat fluida ekstraseluler terikat pada reseptor spesifik yang berkumpul pada lubang yang dilapisi protein pada membran plasma, kemudian membentuk vesikula. Transpor ini bertujuan untuk memperoleh substansi spesifik dalam jumah besar, misalnya penyerapan kolesterol untuk sintesis membran dan perkusor sintesis steroid lainnya. 

Gambar 6. Endositosis pada sel Hewan, (a) fagositosis, (b) pinositosis, dan (c) endositosis yabg diperantarai reseptor

KLIK DISINI Baca Info Menarik Selanjutnya :)