Transport Aktif dan Transport Pasif

Sebelum membahas tentang transport aktif dan transport pasif, kita harus lebih dahulu mengenal tentang membran sel. Di dalam MEMBRAN SEL pertukaran air, zat terlarut, nutrisi, oksigen, karbondioksida dari satu bagian ke bagian lain atau dari satu jaringan menuju jaringan lain melalui membran sel atau membran kapiler. Lapisan membran sel terdiri dari lapisan lipid ganda dan lapisan protein, dan juga sedikit karbohidrat. Lapisan lipid ganda (di kenal dengan lipid bilayer) sukar dilalui oleh cairan ekstraseluler dan cairan intraseluler. Olehnya lapisan lipid ganda dapat berfungsi sebagai sawar bagi pergerakan molekul air dan zat terlarut antara ruang ekstraseluler dan ruang intraseluler. Ada beberapa zat yang dapat menembus masuk maupun keluar melalui lapisan lipid ganda ini, dengan berjalan langsung melalui bahan lipid itu sendiri, hal ini terjadi bagi zat terlarut lipid. Protein ini menyelinap di antara susunan lapisan lipid ganda sehinga menimbulkan jalur alternatif yang melalui membran sel. Beberapa protein mempuyai ruangan licin yang dapat dilalui oleh meolekul dan memungkinkan ion-ion atau molekul tertentu untuk bergerak bebas, protein ini disebut protein kanal. Yang lainya disebut protein pembawa. Protein kanal dan protein pembawa seringkali sangat selektif sehingga hanya ion atau molekul tertentu saja yang dapat melalui membran. Perpindahan zat terlarut dan air melalui membran sel melibatkan mekanisme Transport Pasif dan Transport Aktif, transportasi pasif sering disebut dengan difusi. Transportasi pasif tidak membutuhkan energi dan transportasi aktif dibutuhkan energi ( ATP) karena transportasi ini melawan gradien energi.

TRANSPORT PASIF

.

Transportasi pasif (difusi) adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan molekul tersebut terjadi secara konstan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah, baik melalui membran plasma ataupun tidak. Molekul dan ion yang terlarut dalam air bergerak secara acak dengan konstan. Gerakan acak ini mendorong terjadinya difusi. Difusi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu difusi sederhana dan difusi terbantu (facilitated diffusion)/ difusi dipermudah. Sedangkan contoh dari transport pasif adaah difusi dan osmosis.

Difusi Sederhana

Difusi sederhana berarti bahwa gerakan kinetik molekuler dari molekul ataupun ion terjadi melalui celah membran atau ruang intermolekuler tanpa perlu berikatan dengan protein pembawa pada membran. Molekul zat dapat berdifusi secara spontan hingga dicapai kerapatan yang sama dalam suatu ruangan. Sebagai contoh, setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium udara).

Perhatikan gambar contoh difusi di atas

Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh volume air dalam gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam medium air) sehingga kerapatan zat tersebut merata.

Peristiwa difusi sederhana dapat diamati ketika kita memasukkan segumpal gula ke dalam air 

(a), molekul molekulnya terlarut (b), dan tersebar (berdifusi) (c). Pada akhirnya proses difusi menyebabkan gula tersebar merata ke dalam air (d).

Kecepatan difusi ditentukan oleh : jumlah zat yang tersedia,kecepatan gerak kinetik dan jumlah celah pada membran sel. Difusi sederhana ini dapat terjadi melalui dua cara:

1. Melalui celah pada lapisan lipid ganda,khususnya jika bahan berdifusi terlarut lipid

2. Melalui saluran licin pada beberapa protein transpor.

Difisi melalui lapisan lipid ganda

Salah satu faktor paling penting yang menentukan kecepatan suatu zat melalui lapisan lipid ganda ialah kelarutan lipid dan zat terlarut. Seperti misalnya kelarutan oksigen,nitrogen, karbon dioksida dan alkohol dalam lipid sangat tinggi,sehingga semua zat ini langsung larut dalam lapisan lipid ganda dan berdifusi melalui membran sel sama seperti halnya dengan difusi yang teradi dalam cairan. Kecepatan zat-zat ini berdifusi melalui membran berbanding langsung dengan sifat kelarutan lipidnya.

Difusi melalui saluran protein

Air tidak dapat menembus lapisan lipid ganda,air dapat menembus membran sel dengan mudah ,molekul ini berjalan melalui saluran protein. Molekul lain yang bersifat tidak larut dalam lipid dapat berjalan melalui saluran pori protein dengan cara yang sama seperti molekul air jika ukuran molekulnya cukup kecil. Semakin besar ukurannya,kemampuan penetrasinya menurun secara cepat. Saluran protein dibedakan atas dua sifat khas :

1. Saluran ini bersifat permeabel selektif terhadap zat.

2. Saluran ini dapat dibuka dan ditutup oleh gerbang.

Permeabel selektif. Sebagian besar saluran protein bersifat sangaet selektif untuk melakukan transpor satu atau lebih ion atau molekul spesifik. Ini akibat dari ciri khas saluran itu sendiri seprti diameternya,bentuknya dan jenis muatan listrik di sepanjang permukaan dalamnya. Salah satu contoh saluran yang paling penting yaitu saluran natrium,permukaan dalam saluran ini bermutan negatif kuat. Muatan negatif ini menarik ion natrium kedalam saluran kemudian ion natrium ini berdifuisi kedalam sel. Saluran natrium ini secara spesifik bersifat selektif untuk jalannya ion-ion natrium. Sebaliknya terdapat serangkian saluran protein yang bersifat untuk transpor kalium. Saluran ini berukuran lebih kecil dari pada saluran natrium dan tidak bermuatan negatif,sehingga tidak mempunyai daya tarik kuat untuk menarik ion-ion agar masuk kedalam saluran. Karena ukurannya yang kecil hanya dapat dilalui oleh ion kalium,sehingga ion kalium dengan mudah berdifusi keluar sel.

Gerbang saluran protein. Tujan gerbang saluran protein ini untuk mengtur permeabitas saluran. Dalam hal saluran natrium ,pembukaan dan penutupan ini terjadi pada bagian luar saluran dari membran sel. Sedangkan pada saluran kalium, terjadi pada bagian dalam ujung saluran. Pembukaan dan penutupan gerbang diatur dalam dua cara:

1. Voltase gerbang. Pada saat terdapat muatan negatif kuat pada bagian dalam membran sel,gerbang natrium dibagian luar akan tertutup rapat, sebaliknya bila bagian dalam membran keilangan muatan negatifnya,gerbang ini akan akan terbuka secara tiba-tiba sehingga memungkinkan sejumlah besar ion natrium mengalir masuk melalui pori-pori natrium. Pada gerbang kalium akan membuaka bila bagian dalam membran sel menjadi bermuatan positif.

2. Gerbang kimiawi. Gerbang saluran protein akan terbuka karena mengikat molekul lain dengan protein,hal ini akan menyebabkan perubahan pada molekul protein sehingga gerbang akan terbuka atau tertutup. Contohnya efek saluran asetilkolin.

Difusi Terbantu / Difusi dipermudah

Difusi terbantu merupakan proses difusi dengan perantara protein pembawa (carrier protein). Arah perpindahan molekul seperti halnya pada difusi biasa yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah, hanya saja protein pembawa membantu proses perpindahan molekul ini. Difusi terbantu merupakan transpor melalui media pembawa. Pada proses ini, molekul diikat oleh reseptor pada sisi luar sel dan dilewatkan melalui membran plasma oleh protein transmembran yang telah mengalami perubahan susunan. Setelah itu, protein pembawa kembali pada susunan semula. Protein pembawa juga dapat membuat celah yang dapat dilalui oleh ion-ion seperti Cl– dan Na +

Zat –zat paling penting yang melintasi proses difusi yang dipermudah ialah glukose dan sebagian besar asam-asan amino. Molekul pembawa akan mentraspor glukose atau monosakarida lainya ke dalam sel. Insulin dapat meningkatkan kecepatan proses difusi ini sebesar 10 sampai 20 kali lipat. Ini adalah mekanisme dasar yang digunakan insulin untuk mengatur pemakian glukose dalam tubuh.

Perhatikan skema difusi di atas

 Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi

1. Permeabilitas membran

2. Perbedaan konsentrasi

3. Potensial listrik

4. Perbedaan tekanan.

Osmosis

Osmosis adalah perpindahan molekul air melalui membran semipermeabel dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi ke larutan yang konsentrasi airnya rendah. Dengan kata lain, osmosis juga berarti perpindahan molekul dari larutan berkepekatan rendah (hipotonis) ke larutan berkepekatan tinggi (hipertonis) melalui selaput (membran) semipermeabel.

Perhatikan skema osmosis pada gambar 1

 a) Lubang bawah tabung gelas yang berisi larutan garam ditutup dengan membran selektif permeabel, yang dapat dilewati molekul air tetapi tidak dapat dilewati garam.

b) Ketika tabung dimasukkan dalam gelas beker berisi akuades, molekul air berosmosis ke dalam tabung sehingga volume larutan dalam tabung bertambah.

c) Larutan berhenti naik ketika tekanan berat akuades mampu mengimbangi tekanan osmotik.

TRANSPORTASI AKTIF

Transpor aktif adalah perpindahan molekul atau ion menggunakan energi dari sel itu. Contoh transpor aktif

adalah pompa ion natrium (Na+)/kalium (K+), endositosis, dan eksositosis.

Pada saat membran sel menggerakan molekul atau ion mendaki melawan gradien konsentrasi, proses ini disebut dengan transpotasi aktif. Transportasi aktif energi secara langsung berlangsung dari pemecahan adenosin trifospat (ATP).

Makanisme trasportasi aktif yang telah dipelajari secara rinci adalah pompa natrium kalium. Pompa natrium kalium yaitu suatu proses transport yang memompa ion natrium keluar melalui membran sel pada saat bersamaan memompa ion kalium ke dalam sel. Pemompaan ini akan memompa tiga ion natrium ke luar sel setiap terjadi pemasukan dua ion kalium. Salah satu pungsi terpenting dari pompa natrium kalium ialah untuk mengatur volume sel.Tanpa fungsi pompa ini,kebanyakan sel tubuh akan membengkak sampai kemudian pecah (lisis).

Potensial membran

Konsentrasi ion kalium di dalam sel sangat tinggi sedangkan di bagian luar sangat rendah, ion kalium bermuatan positif keluar sel sehingga membuat keadaan menjadi positif di luar sel dan suasana negatif di dalam sel akibat anion-anion tidak menyertai ion kalium berdifusi keluar sel, demikain juga halnya dengan ion natrium. Ion natrium berdifusi kedalam sel sehingga suasana diluar sel menjadi negatif dan didalam sel menjadi positif, perbedaan suasana muatan negatif baru di kedua sisi membran disebut potensial membran.