Mekanisme trasnpor melalui membran - Sebagai substansi yang hidup, sel melakukan suatu kerja yang
memerlukan zat-zat dari luar sebagai bahan baku dan mengeluarkan zat-zat sisa sebgai
hasil metabolisme internal. Sel harus melakukan pembatasan terhadap “mileu”
internalnya yang memiliki komposisi yang berbeda dengan lingkungan sekitarnya,
agar kerja internalnya dapat berjalan maksimal karena didukung kondisi
lingkungan yang sesuai.
Pada pembahasan berikut ini, kita akan mengetahui tentang;
1. Jenis-jenis Transfor Melalui Membran.
2. Bagaimana Model Bilayer dan Model Mosaik Fluida?
3. Bagaimana Proses Defusi?
4. Pengertian dan Proses Osmosis.
5. Perbedaan Transpor Aktif dan Transpor Pasif.
Untuk menjalankan kegiatan keluar masuk zat
ke dalam sel, substansi hidup ini di lengkapi dengan selaput berupa membran yang
berketebalan 8 nm. Membran tipis inilah yang menjadi pintu gerbang dalam keluar
masuknya zat dari dan ke sel. Satu sifat penting yang harus ada dalam membrane
ini untuk menunjang fungsinya yaitu permeabilitas selektif. Permeabilitas
selektif di ketahui sebagai suatu sifat yang
mengizinkan suatu jenis zat untuk lewat lebih cepat dari zat lainnya atau
bahkan tidak mengizinkan sama sekali suatu jenis zat untuk melewatinya.
Dalam mengkaji suatu materi biologis, struktur dan fungsi sangat bertalian erat. Membran plasma dalam menunjang fungsinya sebagai pintu gerbang aliran zat tentu memiliki struktur khusus. Menurut Gorter dan Grendel (dalam
Teori tersebut mengalami
penyempurnaan dengan menambahkan protein integral dan perifer sebagai bagian
dari struktur membran, sehingga dibuatlah suatu model baru membran yang disebut
mosaik fluida. Protein ini menyebar di seluruh permukaan membran sebagai
protein intergral yang membujur di lapisan membran dan sebagai protein perifer
yang menempel di permukaan membran. (GAMBAR 2).
Model mosaik yang dijelaskan
sebelumnya adalah model paling mutakhir yang menjelaskan adanya protein sebagai
bagian dari arsitektur membran sel. Pengaturan keluar masuknya zat melalui
membran sangat terbantu dengan adanya model ini. Zat- zat yang keluar masuk
melintasi membran mengalami dua jenis transpor. Yaitu transpor pasif dan
transpor aktif.
Transpor pasif adalah mekanisme transpor zat
baik itu keluar ataupun masuk yang terjadi secara spontan berdasarkan suatu kecenderungan
materi untuk bergerak dari tempat yang memiliki konsentrasi lebih tinggi ke
tempat yang memiliki konsentrasi lebih rendah. Singkatnya zat-zat bergerak
menuruni gradien konsentrasi. Sebagai
contoh adalah molekul-molekul oksigen yang bergerak melintasi membran semi
permeabel dengan menuruni gradien konsentrasinya (GAMBAR 3). Artinya
molekul gula berpindah dari konsentrasi tinggi ke daerah berkonsentrasi lebih
rendah. Sel tidak memerlukan energi untuk gerakan spontan ini, karena perbedaan
gradien konsentrasi itulah yang merupakan energi potensial bagi perpindahan
zat.
Tidak hanya partikel selaku zat padat yang
memiliki pergerakan melintasi membran, namun air juga memiliki jenis pergerakan
sendiri. Pergerakan air sangat bergantung pada konsentrasi zat terlarut di
dalamnya. Transpor pasif air atau osmosis
adalah pergerakan air melalui membran semi permeabel dari larutan yang
memiliki konsentrasi zat terlarut lebih rendah (hipotonik) ke larutan yang
memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi (hiperosmotik). Pergerakan ini
memiliki makna apabila terdapat dua jenis larutan yang berbeda konsentrasinya.
Sehingga dapat diketahui ke mana arah pergerakan air berdasarkan konsentrasi
zat terlarut pada masing-masing larutan yang tentu saja dibatasi oleh membran
semi permeabel. Pergerakan air ini akan berhenti atau mencapai titik
kesetimbangan saat perbedaan nilai konsentrasi zat terlarut pada kedua larutan
mencapai titik yang sama (GAMBAR 4).
Gambar 4. Proses osmosis |
Protein pada pemukaan membran yang telah
disinggung di penjelasan mengenai model membran memiliki fungsi khusus sebgai
bagian dari struktur membran dan dalam kaitannya dengan transpor zat melalui
membran. Difusi yang dipermudah atau terfasilitasi adalah difusi pertikel
melalui membran sel yang mengunakan protein spesifik yang ada di permukaan
membran untuk membantu proses difusi. Protein-protein spesifik tertentu dapat
mengubah konformasinya dan menangkap molekul zat tertentu yang spesifik
terhadap protein tersebut, untuk kemudian di salurkan ke sisi lain membran.
Pada jenis difusi ini, hanya zat-zat tertentu yang bisa melakukan interaksi
dengan protein spesifik membran.
Jenis pergerakan kedua untuk zat melintasi membran
adalah transpor aktif yang membutuhkan energi sebagai penggerak prosesnya.
Energi dibutuhkan karena pada transpor aktif pergerakan zat yang terjadi adalah
melawan gradien konsentrasinya. Sehingga dapat diibaratkan pergerakan yang
melawan arus, dan tentu saja membutuhkan energi dari luar untuk menjalankan
prosesnya. Energi yang digunakan dalam proses trasnpor aktif adalah dalam
bentuk ATP atau adenosin tripospat, yang merupakan molekul energi umum pada
hampir seluruh proses biologis. Secara singkat proses transpor aktif
membutuhkan pelepasan satu buah ikatan pospat berenergi tinggi dari molekul ATP
untuk berikatan dengan protein spesifik yang tertanam di membran sel.
Perlekatan ini akan mengubah konformasi protein sedemikian rupa sehingga cocok
dengan molekul zat akan di transpor (GAMBAR
6). ATP yang kehilangan satu
ikatan pospatnya akan menjadi molekul ADP atau adenosin di pospat. ADP akan
mengalami metabolisme untuk penambahan satu ikatan pospat berenergi tinggi
untuk menjadi molekul ATP yang siap pakai untuk menjalankan proses biologis
lainnya.
Untuk molekul-molekul dengan ukuran yang besar,
tidak dimungkinkan untuk melewati membran dengan berdifusi atau melalui
transpor aktif. Sebagai gantinya terdapat mekanisme eksositosis dan endositosis
yang memungkinkan makromolekul untuk melewati membran. Eksositosis adalah
mekanisme untuk mentranspor materi keluar dari sel. Organel sel yang memiliki
peran dalam proses ini adalah aparatus golgi yang melakukan pengemasan mejadi
vesikula-vesikula untuk disekresikan. Vesikula yang terbentuk dari aparatus golgi akan dipindahkan menuju membran
sel. Vesikula tersebut nantinya akan mengalami penyatuan dengan membran dan
melepaskan materinya ke lingkungan di luar sel.
Sementara itu endositosis adalah mekanisme untuk
memasukkan makromolekul ke dalam sel melalui membran sel. Terdapat tiga jenis
proses endositosis, yang pertama adalah fagositosis. Pada dasarnya fagositosis
adalah kebalikan dari eksositosis, dimana materi ekstraselular melekat di
membran dan terjadi pelekukan ke dalam atau cleavage.
Zat yang dimasukkan ke dalam sel dengan fagositosis adalah materi yang
berukuran besar. Sebagai contoh suatu amuba yang ”memakan” bakteri dengan
menggunakan kaki semu (pseudopodia). Kedua pseudopodia nantinya akan menyatu di
baian ujung dan menyelubungi seluruh bakteri. Pelekukan yang semakin dalam ini
nantinya akan memisahkan diri dari membran sel dan menjadi vakuola-vakuola.
Kedua, pinositosis. Proses ini hampir sama dengan
fagositosis namun untuk molekul yang memiliki ukuran lebih kecil. Biasanya
berupa droplet atau tetesan cairan yang di dalamnya mengandung bahan-bahan makanan.
Ketiga, endositosis yang di perantarai reseptor.
Kita sudah mengetahui dari pembahasan sebelumnya bahwa terdapat protein-protein
spesifik yang tertanam di lapisan membran sel. Fungsi protein ini selain menunjang
proses difusi terfasilitasi juga mendukung terjadinya proses endositosis yang
diperantarai reseptor. Dalam proses pinositosis, materi ekstraselular yang
dimasukkan tidaklah seragam dan masih memungkinkan materi lain yang tidak
diperlukan tercampur dalam droplet. Namun, hal ini bisa dihindari dengan
menggunakan protein-protein sebagai reseptor spesifik bagi suatu molekul.
Protein yang merupakan reseptor spesifik suatu molekul berkumpul di suatu
tempat pada permukaan luar membran plasma. Molekul-molekul tertentu yang
memiliki konformasi yang sesuai akan melekat pada reseptor tersebut. Hasil
pelekatan tersebut akan mengubah konformasi komplek molekul-reseptor dan
membran sel tempat reseptor tertanam, untuk kemudian membentuk pelekukan ke
dalam. Pelekukan ini semakin dipermudah dengan adanya protein
pelapis di wilayah tampat banyak reseptor spesifik tertanam. Protein pelapis
ini yang berperan dalam mengubah bentuk membran sel agar terbentuk suatu
lekukan ke dalam. Pelekukan yang semakin
dalam akan didapatkan jika molekul yang menempel pada reseptor semakin banyak. Endositosis
yang diperantarai reseptor memungkinkan sel mendapatkan suatu jenis molekul
dalam jumlah yang besar ketika kandungan molekul tersebut kecil di lingkungan
ekstraselular.