Daftar isi
Sel yang merupakan unit terkecil dari makhluk hidup menjalankan banyak aktivitas untuk mempertahankan kelangsungan kehidupan, salah satunya transpor membran.
Pengertian Transpor Membran
Istilah transpor membran merujuk kepada kumpulan mekanisme pergerakan zat dari dalam ke luar maupun dari luar ke dalam sel.
Sel memiliki membran yang menjadi batas antara plasma di dalam sel dengan lingkungan atau media di luar sel. Perlu diingat kembali, struktur membran sel adalah lipid lapis ganda (lipid bilayer) yang bersifat semipermeabel dan selektif permeabel.
Struktur membran yang khusus tersebut menjaga materi di dalam sel tidak bocor keluar dan sekaligus memfasilitasi keluar-masuknya zat dari dalam dan luar sel.
Zat yang dimaksud adalah nutrisi makromolekul (termasuk gula, asam amino, dan asam lemak), ion, hingga produk sisa metabolisme sel (terutama CO2).
Fungsi Transpor Membran
- Menjaga homeostasis sel, termasuk keseimbangan ion
- Memfasilitasi masuknya nutrisi dari luar sel
- Mengeluarkan produk sisa metabolisme sel
Pembagian Transpor Membran
Mekanisme transpor membran pada dasarnya terbagi menjadi dua, yaitu transpor pasif dan transpor aktif.
Transpor pasif terjadi melalui proses difusi, sementara transpor aktif memerlukan bantuan energi biasanya dalam bentuk ATP.
Transpor Aktif
Transpor aktif adalah transpor membran yang membutuhkan energi ATP. Transpor aktif menggunakan protein channel, memompa ion masuk atau keluar dari sel melawan gradien konsentrasi.
Protein channel yang dapat memompa ion disebut pompa ion (ion pump). Ion pump memompa ion dalam satu arah. Contoh dari ion pump adalah sodium-potassium pump (Na+/K+ ATPase).
Pada sodium-potassium pump, Na+ selalu dipompa keluar dari sel dan K+ selalu dipompa ke dalam sel dengan bantuan ATP.
Transpor Pasif
Tranpor pasif bergerak mengikuti gradien konsentrasi (dari konsentrasi tinggi ke rendah). Transpor pasif tidak memerlukan ATP.
Tiga tipe umum transpor pasif adalah difusi sederhana, osmosis, dan difusi terfasilitasi.
1. Difusi
Difusi merupakan proses spontan perpindahan molekul dari area dengan konsentrasi molekul tinggi ke konsentrasi rendah, baik melalui membran atau tidak. Difusi membuat adanya keseimbangan konsentrasi antara dua area.
Difusi sederhana berlaku bagi molekul tanpa muatan, berukuran relatif kecil, dan bersifat nonpolar.
Ukuran molekul kecil dan sifat nonpolar memungkinkan molekul untuk dapat melewati bagian nonpolar dan hidrofobik dari membran lipid bilayer.
2. Osmosis
Osmosis merupakan proses pergerakan air melewati membran semipermeabel dari area dengan konsentrasi pelarut (air) rendah ke tinggi.
Berbeda dengan difusi yang mana molekul (yang terlarut) yang berpindah dan bukan pelarutnya, pada osmosis yang bergerak adalah air, yang merupakan pelarut utama berbagai larutan.
Pada osmosis, prinsip mengikuti gradien konsentrasi tetap berlaku. Air akan bergerak dari area dengan konsentrasi air yang lebih tinggi ke yang lebih rendah.
Dalam kata lain, air bergerak ke dalam sel dari larutan dengan konsentrasi molekul terlarut rendah (hipotonik) dan air keluar dari sel menuju ke larutan dengan konsentrasi molekul terlarut tinggi (hipertonik).
Ilustrasi umum dari sifat osmosis ini dapat dilihat pada sel darah hewan maupun sel tumbuhan yang memiliki dinding sel.
Pada larutan isotonik, tidak ada perbedaan pada volume air keluar dan masuk sehingga bentuk sel normal. Pada larutan hipotonik, sel darah dapat membengkak karena air masuk ke dalam sel secara berlebihan. Pada larutan hipertonik, sel darah menyusut karena air dari plasma sel keluar.
Pada larutan isotonik, bentuk sel normal. Pada larutan hipotonik, sel tumbuhan dapat membengkak karena air masuk ke dalam membran sel secara berlebihan dan membuat kondisi sel menjadi turgid.
Pada larutan hipertonik, sel tumbuhan menyusut di dalam dinding sel karena air dari plasma sel keluar dan terjadi plasmolisis.
Ion bermuatan tidak dapat melewati membran sel tanpa bantuan ion channel. Ion channel merupakan protein transmembran (menempel pada membran) yang memiliki gerbang (gated) pengatur keluar masuk ion spesifik.
Keluar atau masuknya ion mengikuti gradien konsentrasi ion tersebut dan potensi muatan.
- Voltage-gated channels: Channel yang perubahan konformasionalnya tergantung pada perbedaan muatan antara dua sisi membran sel. Contoh voltage-gated channel adalah potasium (K+) ion channel.
- Ligand-gated channels: Channel yang perubahan konformasionalnya tergantung pada penempelan molekul spesifik (ligand).
- Mechano-gated channels: Channel yang perubahan konformasionalnya tergantung pada kekuatan atau tekanan mekanik pada membran sel.
- Difusi Terfasilitasi (Facilitated diffusion)
Berbeda dengan difusi biasa, difusi terfasilitasi menggunakan protein yang disebut transporter.
Transporter merupakan protein transmembran yang bersifat spesifik dan diskriminatif terhadap senyawa tertentu dalam bentuk tertentu pula.
Transporter dapat melakukan transpor senyawa secara dua-arah. Contoh transporter adalah glucose transporter (GLUT), yang memfasilitasi transpor glukosa.
