TRANSPOR MOLEKUL MELALUI MEMBRAN

Membran sel mempunyai kemampuan melintaskan molekul-molekul ke dalam dan keluar sel (permeabilitas) karena mempunyai sifat-sifat khas, misalnya sebagai berikut :

• Adanya mekanisme yang disebut pompa Natrium (sodium pump) yaitu suatu usaha untuk menjaga keseimbangan  ion Na dan ion K di luar dan di dalam sel  dengan mengeluarkan ion-ion Na ke luar sel dan sebaliknya ion K masuk ke dalam sel.
• Makromolekul protein tidak dapat melintasi membran, maka sitoplasma yang sebagian besar merupakan protein akan tetap tinggal terkurung oleh membran sel.
• adanya perbedaan tekanan osmosis di dalam sel dan di luar sel akan mengakibatkan terjadinya pengangkutan air ke tekanan osmosis yang lebih tinggi.
• untuk transpor glukosa, asam amino, dan asam lemak ke dalam sel dibutuhkan energi dan pembawa yang terdapat dalam membran, yang disebut "transpor aktif "
• Zat-zat yang tidak terlarut dalam lipid, tetapi dapat menembus membran plasma dapat dijelaskan bahwa membran plasma mempunyai pori atau saluran sehingga dapat dilalui air ataupun ion-ion kecil.

Berbagai macam cara sel melewatkan molekul-molekul yang dibutuhkan oleh sel adalah sebagai berikut :

Difusi
Difusi merupakan proses perpindahan suatu zat yang terjadi secara spontan ketika ada perbedaan tekanan difusi, dari tekanan yang tinggi ke arah tekanan yang lebih rendah. Tekanan difusi berkorelasi positif dengan konsentrasi zat tersebut. Artinya, semakin tinggi konsentrasinya, semakin tinggi pula tekanan difusi zat tersebut.

Ada beberapa faktor yang memengaruhi kecepatan difusi, di antaranya suhu, tekanan, konsentrasi larutan, dan zat yang berdifusi. Dengan naiknya suhu, energi kinetik yang dimiliki molekul suatu zat menjadi lebih tinggi sehingga pergerakan molekul zat menjadi lebih cepat.

Zat yang memiliki berat molekul kecil akan lebih cepat berdifusi dibandingkan zat dengan berat molekul besar. Oleh karena itu, zat yang paling mudah berdifusi adalah gas. Cairan relatif lebih lambat berdifusi dibandingkan dengan gas.

Tidak seluruh molekul dapat berdifusi masuk ke dalam sel. Membran sel terdiri atas molekul-molekul fosfolipid dengan pori-pori ultramikroskopik yang dapat melewatkan molekul-molekul berukuran kecil dan ion. Molekul-molekul yang dapat melewati membran sel di antaranya adalah oksigen, karbon dioksida, air, dan beberapa mineral yang larut dalam air.

Molekul berukuran sedang, seperti molekul gula dan protein, tidak dapat berdifusi melewati membran sel. Membran sel juga mampu menyediakan kemudahan biokimiawi untuk memindahkan ion-ion mineral, gula, asam-asam amino, elektron, serta metabolit lain melewati membran. Substansi-substansi dalam larutan ini melewati membran dengan cara difusi dan transpor aktif serta proses osmosis tidak spesifik. Pertukaran oksigen dan CO₂  pada proses respirasi hewan merupakan salah satu contoh difusi.

Pada prinsipnya, difusi membran sel bersifat pasif. Membran sel tidak mengeluarkan energi untuk memindahkan molekul ke luar maupun ke dalam sel.

Peristiwa difusi akan berakhir ketika tercapai larutan isotonis, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini, difusi pada pelarutan gula :

Osmosis.
Proses osmosis diartikan sebagai proses perpindahan pelarut melewati sebuah membran semipermeabel. Osmosis dapat juga diartikan sebagai proses difusi air sebagai pelarut, melewati sebuah membran semipermeabel. Masuknya air ini dapat menyebabkan tekanan air yang disebut tekanan osmotic atau tekanan turgor  pada sel tanaman

Terdapat tiga sifat larutan yang dapat menentukan pergerakan air pada osmosis,   yaitu:

• Hipertonik,  Suatu larutan dikatakan hipertonik jika memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi dibandingkan larutan pembandingnya
• Hipotonik, larutan pembanding akan bersifat hipotonik karena memiliki konsentrasi zat terlarut lebih kecil.
•  Isotonic, larutan isotonik, memiliki konsentrasi zat terlarut yang sama dengan larutan pembanding .

Pergerakan molekul air melalui membran semipermeabel selalu dari larutan hipotonis menuju ke larutan hipertonis sehingga perbandingan konsentrasi zat terlarut kedua larutan seimbang (isotonik). Misalnya, sebuah sel diletakkan di dalam air murni. Konsentrasi zat terlarut di dalam sel lebih besar (hipertonik) karena adanya garam mineral,  asam-asam organik, dan berbagai zat lain yang dikandung sel. Dengan demikian, air akan terus mengalir ke dalam sel sehingga konsentrasi larutan di dalam sel dan di luar sel sama. Namun, membran sel memiliki kemampuan yang terbatas untuk mengembang sehingga sel tersebut tidak pecah. Pada sel darah merah, peristiwa ini disebut hemolisis.

Pada sel tumbuhan, peristiwa ini dapat teratasi karena sel tumbuhan memiliki dinding sel yang menahan sel mengembang lebih lanjut. Pada sel tumbuhan keadaan ini disebut  turgid. Keadaan sel turgid membuat tanaman kokoh dan tidak layu. Di alam, air jarang ditemukan dalam keadaan murni, air selalu mengandung garam-garam dan mineral-mineral tertentu. Dengan demikian, air aktif keluar atau masuk sel. Hal tersebut berkaitan dengan konsentrasi  zat terlarut pada sitoplasma. Pada saat air di dalam sitoplasma maksimum, sel akan mengurangi kandungan mineral garam dan zat-zat yang terdapat di dalam sitoplasma. Hal ini membuat konsentrasi zat terlarut di luar sel sama besar dibandingkan konsentrasi air di dalam sel.

Jika sel dimasukkan ke dalam larutan hipertonik, air akan terus-menerus keluar dari sel. Sel akan mengerut, mengalami dehidrasi, dan bahkan dapat mati. Pada sel tumbuhan, hal ini menyebabkan sitoplasma mengerut dan terlepas dari dinding sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis. Dengan demikian, pada saat tertentu, sel perlu meningkatkan kembali kandungan zat-zat dalam sitoplasma untuk menaikkan tekanan osmotik di dalam sel. Cara sel mempertahankan tekanan osmotiknya ini disebut  osmoregulasi.

Demikian seterusnya, sel selalu aktif dan hal tersebut dilakukan untuk mempertahankan kondisi setimbang antara sel dan lingkungannya. Proses metabolisme membutuhkan air dan mineral atau garam dan berbagai zat yang terkandung dalam sitoplasma. Akibatnya, tekanan osmotik dan konsentrasi molekul-molekul lain berubah sehingga terjadi aliran difusi dan osmosis yang terus-menerus dari sel ke luar atau dari luar ke dalam sel.

Transpor aktif
Transpor aktif adalah proses pengangkutan zat (glukosa dan asam amino) yang dilakukan oleh sel yang memerlukan energi (ATP) uuntuk melewati membran semipermiabel. Dengan adanya energi kemungkinan zat akan bergerak dari konsentrasi rendah menuju konsentrasi tinggi.  Mekanisme transpor aktif, dibantu adanya protein kotranspor dan pompa ion Na dan ion K, di mana ion Na keluar dan ion K masuk.

Endositosis dan eksositosis

Endositosis merupakan mekanisme pemindahan benda dari luar ke dalam sel. Istilah endositosis berasal dari bahasa Yunani,  endo  artinya ke dalam dan cytos artinya sel. Membran sel membentuk pelipatan ke dalam (invaginasi) dan “memakan” benda yang akan dipindahkan ke dalam sel.

Di dalam sel, benda tersebut dilapisi oleh sebagian membran sel yang terlepas membentuk selubung. Proses makan pada Amoeba adalah contoh mudah untuk menggambarkan proses endositosis. Endositosis membran sel pada Amoeba , akan membentuk vakuola.

Terdapat tiga bentuk endositosis, yaitu  

• fagositosis,  contoh roses makan pada Amoeba merupakan contoh fagositosis. Pada proses fagositosis, benda yang dimasukkan ke dalam sel berupa zat atau molekul padat
• pinositosis,benda yang dimasukkan ke dalam sel berupa zat atau molekul zat cair
• endositosis dengan bantuan reseptor. pada endositosis dengan bantuan reseptor hanya menerima molekul yang sangat spesifik. Di dalam lekukan membran plasma terdapat reseptor protein yang akan berikatan dengan protein molekul yang akan diterima sel.

Proses Endositosis

Eksositosis adalah proses mengeluarkan benda dari dalam sel ke luar sel. Membran yang menyelubungi sel tersebut akan bersatu atau berfusi dengan membran sel. Cara ini adalah salah satu mekanisme yang digunakan sel-sel kelenjar untuk menyekresikan hasil metabolisme. Misalnya, sel-sel kelenjar di pankreas yang mengeluarkan enzim ke saluran pankreas yang bermuara di usus halus. Sel-sel tersebut mengeluarkan enzim dari dalam sel menggunakan mekanisme eksositosis.

Proses pengeluaran sekret dapat dilakukan dengan cara eksositosis.

Pada umumnya, eksosistosis dan endositosis digunakan untuk memindahkan benda-benda yang berukuran besar. Kedua proses tersebut, saling menyeimbangkan luas permukaan plasma membran sehingga volume sel tidak harus menjadi lebih kecil dari semula.

Sumber:
BIOLOGI untuk SMA / MA kelas XI, R Gunawan Susilowarno, dkk, Penerbit Grasindo, 2007
https://hasanahnanalee.wordpress.com/2013/07/29/mekanisme-transpor-pada-sel/