Transpor Molekul Melalui Membran

Tahukah kalian lingkungan di mana sel-sel itu hidup? Lingkungan suatu sel selamanya berupa cairan. Namun, hal ini tidak begitu terlihat jelas pada organisme-organisme multiseluler seperti pohon dan manusia. Sel-sel pada organisme multiseluler dikelilingi cairan yang disebut cairan ekstra sel (CES). CES memiliki komponen utama air. CES menyediakan molekul atau ion yang diperlukan suatu sel. CES juga menampung hasil atau limbah yang dihasilkan sel.

Lalu, bagaimanakah cara sel memperoleh molekul atau ion? Sel akan melakukan transpor molekul. Transpor molekul dilakukan sel melalui membran sel yang bersifat selektif permiabel. Artinya, membran sel dapat dilewati molekul tertentu sesuai yang dikehendakinya. Transpor molekul pada sel terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi cairan antara ruang di dalam sel dengan cairan ekstra sel. Inilah yang disebut dengan gradien konsentrasi.

Transpor molekul melalui membran dapat terjadi secara pasif (transpor pasif) dan dapat pula terjadi secara aktif (transpor aktif). Transpor pasif merupakan transpor yang tidak memerlukan energi, meliputi difusi, difusi terfasilitasi, dan osmosis. Transpor aktif adalah transpor melalui membran dengan melawan kecenderungan alami yaitu melawan gradien konsentrasi dengan menggunakan energi ATP. Transpor melalui membran jenis lain adalah endositosis dan eksositosis.

Prinsip-prinsip dasar transpor melalui membran adalah setiap molekul memiliki kecenderungan untuk menempati ruang secara merata. Molekul pada konsentrasi tinggi memiliki tekanan yang lebih besar dan setiap molekul mempunyai kecenderungan untuk selalu bergerak karena mengandung energi kinetik. Dengan demikian secara alami terdapat kecenderungan molekul pada konsentrasi tinggi bergerak ke konsentrasi rendah.

1. Transpor Pasif

a. Difusi

Difusi dapat diartikan perpindahan zat (padat, cair, dan gas) dari larutan konsentrasi tinggi (hipertonis) ke larutan dengan konsentrasi rendah (hipotenis). Dengan kata lain setiap zat akan berdifusi menuruni gradien konsentrasinya. Hasil dari difusi adalah konsentrasi yang sama antara larutan tersebut dinamakan isotonis.

Kecepatan zat berdifusi melalui membran sel tidak hanya tergantung pada gradien konsentrasi, tetapi juga pada besar, muatan, dan daya larut dalam lemak (lipid). Membran sel kurang permeabel terhadap ion-ion (Na+, Cl–, K+) dibandingkan dengan molekul kecil yang tidak bermuatan. Dalam keadaan yang sama molekul kecil lebih cepat berdifusi melalui membran sel daripada molekul besar.

Molekul-molekul yang bersifat hidrofobik dapat bergerak dengan mudah melalui membran daripada molekul-molekul hidrofolik. Molekul-molekul yang besar dan ion dapat bergerak melalui membran.

b. Difusi terfasilitasi

Difusi terfasilitasi melibatkan difusi dari molekul polar dan ion melewati membran dengan bantuan protein transpor. Protein transpor merupakan protein khusus yang menyediakan suatu ikatan fi sik bagi molekul yang sedang bergerak. Protein transpor juga merentangkan membran sel sehingga menyediakan suatu mekanisme untuk pergerakan molekul. Difusi terfasilitasi juga merupakan transpor pasif karena hanya mempercepat proses difusi dan tidak merubah arah gradien konsentrasi.

c. Osmosis

Osmosis merupakan difusi air melalui selaput semipermeabel. Air akan bergerak dari daerah yang mempunyai konsentrasi larutan rendah ke daerah yang mempunyai konsentrasi larutan tinggi. Tekanan osmosis dapat diukur dengan suatu alat yang disebut osmometer. Air akan bergerak dari daerah dengan tekanan osmosis rendah ke daerah dengan tekanan osmosis tinggi. Sel akan mengerut jika berada pada lingkungan yang mempunyai konsentrasi larutan lebih tinggi. Hal ini terjadi karena air akan keluar meninggalkan sel secara osmosis. Sebaliknya jika sel berada pada lingkungan yang hipotonis (konsentrasi rendah) sel akan banyak menyerap air, karena air berosmosis dari lingkungan ke dalam sel. Jika sel-sel tersebut adalah sel tumbuhan, maka akan terjadi tekanan turgor apabila dalam lingkungan hipotonis. Sebaliknya jika sel tumbuhan berada pada lingkungan hipertonis, dapat mengalami plasmolisis yaitu terlepasnya sel dari dinding sel.

2. Transpor Aktif
Pada transpor aktif diperlukan energi dari dalam sel untuk melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif sangat diperlukan untuk memelihara keseimbangan molekul-molekul di dalam sel. Sumber energi untuk transpor aktif adalah ATP (adenosin trifosfat).

Transpor aktif primer dan sekunder
Transpor aktif primer membutuhkan energi dalam bentuk ATP, sedangkan transpor aktif sekunder memerlukan transpor yang tergantung pada potensial membran. Kedua jenis transpor tersebut saling berhubungan
erat karena transpor aktif primer akan menciptakan potensial membran dan ini memungkinkan terjadinya transpor aktif sekunder.

Transpor aktif primer dicontohkan pada keberadaan ion K+ dan Na+ dalam membran. Kebanyakan sel memelihara konsentrasi K+ lebih tinggi di dalam sel daripada di luar sel. Sementara konsentrasi Na+ di dalam sel lebih kecil daripada di luar sel.

Transpor aktif sekunder dicontohkan pada asam amino dan glukosa dengan molekul pengangkutannya berupa protein transpor khusus. Pengangkutan tersebut bersama dengan pengangkutan Na+ untuk berdifusi ke dalam sel. Pengangkutan Na+ adalah transpor aktif primer yang memungkinkan terjadinya pontensial membran, sehingga asam amino dan glukosa dapat masuk ke dalam sel.

3. Endositosis dan Eksositosis

a. Eksositosis

Eksositosis dapat diartikan, keluarnya zat dari dalam sel. Vesikel dari dalam sel berisi senyawa atau sisa metabolisme. Bersama aliran plasma, vesikel tersebut akhirnya sampai pada membran dan terjadilah perlekatan. Daerah perlekatan akan mengalami lisis dan isi vesikel keluar.

b. Endositosis
Endositosis merupakan proses pemasukan zat dari luar sel ke dalam sel. Partikel-partikel dari luar sel menempel pada membran kemudian mendesak membran sehingga terjadilah lekukan yang semakin lama semakin dalam bentuknya seperti kantung dan akhirnya menjadi bulat lalu terlepas dari membran. Bulatan tersebut berisi partikel, lalu akan dicerna oleh lisosom/ enzim pencerna yang lain. Endositosis memiliki dua macam bentuk yaitu pinositosis dan fagositosis. Pinositosis merupakan proses pemasukan zat ke dalam sel yang berupa cairan. Hal ini sesuai dengan arti pino sendiri yaitu minum. Sedangkan fagositosis (fago = makan) merupakan pemasukan zat padat atau sel lainnya ke dalam tubuh sel. Sesuai dengan artinya, peristiwa ini seperti sel memakan zat lain.

1) Pinositosis

Bahan pada membran plasma reseptor akan menempel sehingga terjadi lekukan. Lekukan lama-kelamaan semakin dalam dan membentuk kantung. Kantung yang terlepas akan berada dalam sitoplasma. Kantung ini disebut gelembung pinositosis. Gelembung pinositosis akan mengerut dan pecah menjadi gelembung kecil-kecil kemudian bergabung menjadi gelembung yang lebih besar.

2) Fagositosis

Fagositosis merupakan proses penelanan partikel-partikel makanan dan sel-sel asing, misalnya pada Amoeba dan sel-sel darah putih. Makanan atau partikel lain akan menempel pada membran, lalu membran akan membentuk lekukan. Membran akan menutup dan membentuk kantung, lalu kantung melepaskan diri.