Transport Melewati Membran

A. Transport Melewati Membran

Adanya lapisan fosfolipid bilayer di sekitar sel menjadikan suatu penghalang yang efektif bagi sel, khususnya terkait pergerakan molekul-molekul yang terlarut air dan juga beberapa ion.  Terdapat dua mekanisme dasar dimana tarnsport melewati membran dapat dimungkinkan dan menjadi penting, yaitu transport pasif dan transport aktif (Gambar 3). Transport pasif dapat berupa difusi, osmosis, dan difusi yang difasilitasi.

1.      Difusi dan Difusi yang difasilitasi

Jika kita membuka botol  parfum di suatu ruangan, beberapa saat kemudian molekul-molekul parfum akan tersebar ke seluruh bagian ruangan (dan akan terdeteksi ketika molekul-molekul parfum tersebut mengenahi reseptor yang ada di hidung kita). Hal ini akan terjadi juga bahkan pada air yang kelihatannya tenang. Proses ini disebut dengan difusi.  Difusi dapat didefinisikan sebagai suatu pergerakan molekul (atau ion) dari daerah yang konsentrasinya tinggi menuju ke daerah yang konsentrasinya rendah. Molekul akan bergerak mengikuti suatu arah gradien konsentrasi. Sebagai akibat dari proses difusi adalah keadaan yang setimbang dimana mereka tersebar secara merata dalam suatu volume/ruang tertentu.

Bebera senyawa memiliki molekul atau ion yang dapat melewati suatu membran dengan cara difusi. Kecepatan suatu senyawa untuk dapat berdifusi melewati suatu membran dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah :

a.       Perbedaan konsentrasi

Jika antar dua sisi terdapat perbedaan konsentrasi,  semakin besar perbedaan konsentrasi antar dua daerah, semakin  tinggi kecepatan perpindahan molekul sehingga dicapai kondisi kesetimbangan antar dua sisi tersebut.

b.      Temperatur

Pada temperatur yang tinggi, molekul atau ion memiliki energi kinetik yang lebih tinggi dibandingkan pada kondisi temperatur yang lebih rendah, sehingga mereka dapat bergerak lebih cepat dan proses difusi berjalan lebih cepat.

c.       Luas permukaan proses difusi

Semakin lebar permukaan tempat difusi berlangsung, maka semakin banyak molekul atau ions dapat melewatinya pada saat yang bersamaan, dan karenanya proses difusi menjadi semakin cepat.

d.      Sifat molekul atau ion

Molekul-molekul besar memerlukan lebih banyak energi untuk memungkinkan mereka bergerak dibandingkan molekul-molekul kecil. Oleh karena itu, molekul yang besar memerlukan waktu yang lebih lama untuk berdifusi dibandingkan molekul-molekul yang lebih kecil. Demikian juga dengan molekul-molekul yang non-polar akan berdifusi lebih mudah melalui membran sel dibandingkan molekul-molekul yang polar akibat mereka terlarut di dalam ekor fosfolipid yang bersifat non-polar.

Tahukah kalian, bahwa gas-gas yang ada pada sistem pernafasan seperti oksigen, karbon dioksida dapat melewati membran dengan cara difusi. Mereka merupakan molekul tanpa muatan dan bersifat non-polar sehingga dapat melewati lapisan fosfolipid bilayer secara langsung dengan mudah. Molekul air, adalah sangat polar dan dapat bergerak secara difusi secara cepat melewati lapisan fosfolipid bilayer karena mereka berukuran cukup kecil. Namun demikian, molekul polar yang besar seperti glukosa dan asam amino tidak dapat berdifusi melewati lapisan fosfolipid bilayer, seperti halnya juga ion-ion Na+ atau Cl-. Molekul atau  Ion-ion ini hanya dapat melewati membran dengan cara melewati terowongan yang bersifat hydrophilic yang dapat dibangun oleh suatu protein. Proses difusi ini dikenal dengan difusi terfasilitasi. Kata fasilitasi dalam hal ini berarti “membuat lebih mudah” atau “membuat lebih memungkinkan” yang difungsikan oleh protein yang berfungsi sebagai terowongan.

 Membran plasma berisi banyak jenis terowongan protein (protein channel) yang berbeda. Satu protein memungkinkan satu jenis ion/molekul untuk melewatinya. Pergerakan dari molekul/ion secara keseluruhan dengan menggunakan mekanisme merupakan suatu pergerakan pasif.

2.      Osmosis

Osmosis merupakan suatu peristiwa difusi khusus yang hanya melibatkan molekul air. Untuk itu, tidak ada salahnya jika kita mengingat kembali bahwa suatu larutan terdiri atas solute (zat terlarut) dan solvent (pelarut).Contoh, pada larutan gula, yang merupakan solute adalah gula dan yang merupakan solvent adalah air. Untuk lebih jelasnya, perhatikan Gambar 4 yang menunjukkan larutan yang dipisahkan dengan sebagian membran permeabel sehingga memungkinkan hanya sebagian molekul yang mampu melewati membran tersebut, seperti halnya yang terjadi pada membran sel hidup.

3.      Transport Aktif

Coba kita bayangkan mana yang lebih banyak menghabiskan bahan bakar, kendaraan yang melaju pada jalan yang menanjak atau kendaraan yang melaju pada jalan yang menurun? Sudah pasti kendaraan yang melaju pada jalan yang menanjak akan lebih banyak menghabiskan bahan bakar karena gerakannya melawan gravitasi, sehingga memerlukan energy yang lebih banyak. Demikian halnya dengan pergerakan molekul-molekul terlarut yang melawan gradient konsentrasi, yaitu molekul-molekul yang bergerak dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Untuk dapat melawan gradient konsentrasi molekul-molekul tersebut memerlukan energy dalam bentuk ATP. Pergerakan molekul melawan gradient konsentrasi ini biasanya difasilitasi oleh protein yang terintegrasi pada membran plasma (Gambar 3). Peristiwa seperti ini disebut transport aktif. Transport aktif dapat didefinisikan sebagai transportasi molekul-molekul melewati membrane dengan bantuan energy.

4.      Bulk Transport

Difusi, osmosis, dan transport aktif adalah mekanisme transportasi dengan hanya melihat pergerakan individual molekul atau ion. Bagaimanakah transportasi melalui membran untuk molekul-molekul yang membentuk agregat, misalnya pada peristiwa penghancuran bakteri oleh sel-sel darah putih atau ketika Amoeba memasukan makanannya ke dalam tubuhnya yang hanya terdiri adari satu sel? Peristiwa transportasi molekul-molekul yang membentuk agregat material besar ke dalam atau ke luar sel disebut dengan bulk transport. Bulk transport terdiri dari dua jenis, yaitu endocytosis dan exocytosis. Endocytosis adalah masuknya agregat material besar ke dalam sel, sedangkan exocytosis merupakan peristiwa sebaliknya. Endocytosis dibedakan menjadi dua jenis, yaitu phagocytosis apabila material yang dimasukan ke dalam sel berupa padatan (Gambar 5) dan pinocytosis apabila material yang dimasukan ke dalam sel berupa cairan.

Daftar Pustaka

Biggs, A., K. Gregg, W. C. Hagins, C. Kapicka, L. Lundgren, P. Rillero, 2002. Biology, the Dynamics of Life. Glencoe McGraw-Hill: New York.

Fosket D.E., 1994, Plant Growth and Development. A Molecular Approach, Academic Press, Toronto.

Jones, M., Fosbery, R., Taylor, D., Gregory, J. et al. 2007. Biology As-A Level. Cambridge: Cambridge University Press, pp. 53-63.

Johnson, D. W. & Johnson, R. T. 2002. Meaningful Assessment. A Manageable and Cooperative Process. Boston: Allyn & Bacon.

Sumber:

Tweet