Macam-macam Mekanisme Transpor Membran

Secara umum, transpor membran pada sel dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif dan transpor pasif.

Transpor pasif merupakan mekanisme pergerakan zat terlarut yang terjadi secara spontan dari konsentrasi zat tinggi (hipertonik) ke konsentrasi zat rendah (hipotonik). Karena perpindahan terjadi menuruni gradien konsentrasi, mekanisme transpor pasif tidak memerlukan energi. Transpor pasif meliputi difusi, osmosis, difusi terfasilitasi, dan transfer melalui ion channel.

Difusi merupakan proses perpindahan suatu zat yang terjadi secara spontan dari tekanan yang tinggi ke arah tekanan yang lebih rendah. Tekanan difusi berkorelasi positif dengan konsentrasi zat tersebut. Artinya, makin tinggi konsentrasi larutan, maka makin tinggi pula tekanan difusi zat tersebut. Mekanisme difusi dapat dijelaskan pada dua ruang bersekat dengan konsentrasi zat yang berbeda. Ketika sekat dibuka, zat terlarut akan bergerak dari konsentrasi yang lebih tinggi menuju konsentrasi yang lebih rendah. Saat konsentrasi di kedua ruang sama maka tidak terjadi perpindahan zat lagi.

Kecepatan difusi dipengaruhi oleh beberapa faktor, atara lain jarak, luas permukaan, perbedaan konsentrasi, suhu, permeabilitas membran, dan ukuran molekul. Difusi biasanya digunakan untuk mentranspor molekul-molekul gas. Contoh mekanisme difusi dapat ditemukan pada membran alveolus saat terjadi pertukaran antara gas CO2 dengan O2.

Osmosis merupakan bagian khusus dari difusi. Osmosis ialah pergerakan air dari daerah hipotonik ke daerah hipertonik melewati membran semipermeabel. Di samping ini dampak peristiwa osmosis yang terjadi pada sel ketika ditempatkan pada larutan dengan konsentrasi berbeda. Ketika ditempatkan pada larutan hipertonik, sel hewan akan mengalami krenasi (menciut) sedangkan sel tumbuhan mengalami plasmolisis (lepasnya protoplasma dari dinding sel). Sementara itu di larutan hipotonik, sel hewan akan pecah atau lisis sedangkan sel tumbuhan akan menjadi turgid.

Difusi terfasilitasi adalah difusi yang dibantu oleh protein-protein tertentu yang membentuk struktur menyerupai saluran sehingga molekul bisa melintasi membran plasma. Bentuk protein tersebut disebut sebagai protein pembawa/transporter (carrier protein). Mekanisme ini termasuk ke dalam transpor pasif karena hanya mempercepat proses difusi tanpa mengubah arah gradien konsentrasi.

Contoh transporter adalah transporter glukosa yang dapat ditemukan pada plasma membran hati mamalia. Setelah makan, kadar gula di luar sel tinggi. Glukosa akan berikatan dengan binding site transporter. Transporter akan mengalami perubahan bentuk, membawa molekul masuk dan melepaskannya di sitosol. Tranporter bersifat sangat selektif, sebagai contoh transporter glukosa hanya berikatan dengan D-glukosa saja, tidak dapat berikatan dengan L-glukosa.

 

Transpor melalui ion channel terjadi pada ion-ion yang sulit ditranspor secara difusi akibat muatan listriknya. Ion channel memiliki dua sifat khusus, yaitu selektivitas ion berdasarkan ukuran dan muatan serta memiliki gerbang (gate). Berdasarkan pemicu membuka dan menutupnya gerbang ion channel, terdapat tiga macam ion channel, yaitu :

Transpor aktif merupakan mekanisme transpor melawan gradient konsentrasi dari zat terlarut dengan konsentrasi rendah (hipotonik) menuju konsentrasi tinggi (hipertonik) dan membutuhkan energi. Molekul yang sulit untuk melewati membran sel umumnya merupakan molekul hidrofilik dan/atau polar yang berinteraksi dengan ekor bagian dalam membran sel yang bersifat hidrofobik non polar. Ukuran molekul yang besar juga dapat menjadi faktor penghambat untuk melewati membran sel. Terdapat tiga mekanisme transpor aktif, yaitu coupled transporter (kotransporter), ATP driven pump, dan light-driven pump.

Pada mekanisme ini, salah satu molekul bergerak menuruni gradien konsentrasi dan menyediakan energi untuk transpor molekul lainnya. Terdapat dua tipe kotransporter yaitu symport dan antiport. Symport memungkinkan gerakan dua molekul dalam arah yang sama, sedangkan antiport memungkinkan gerakan dua molekul dalam arah yang berbeda. Contoh kotransporter dapat di temukan pada epitel usus. Bagian apikal epitel usus memiliki glukosa-Na+ symport. Sementara itu bagian basal dan lateral memiliki transporter glukosa pasif, bentuknya adalah uniport yang hanya memungkinkan pergerakan satu molekul.

 

 

Mekanisme pompa ATP terjadi akibat perubahan pada protein membran sehingga memungkinkan molekul bisa melewatinya untuk keluar atau masuk sel. Perubahan bentuk itu sendiri terjadi dengan penggunaan ATP. Contoh dari pompa ATP adalah pompa Na+/K+.

Mula-mula Na+ dari dalam sel berikatan dengan pompa ATP pada binding site yang terekspos pada bagian luar sel, mengaktifkan pompa ATP. ATP dipecah menjadi ADP dan grup fosfat (P) yang berikatan dengan pompa. Proses fosforilasi mengubah bentuk pompa sehingga Na+ dilepaskan keluar. Bersamaan dengan itu, binding site K+ terekpos sehingga dapat berikatan. Pengikatan K+ ekstraseluler tersebut memicu pelepasan fosfat, menyebabkan bentuk pompa kembali ke bentuk awal dan melepaskan K+ di dalam sel.

Pompa ini melakukan transpor melawan gradien konsentrasi menggunakan input energi cahaya atau foton. Light-driven pump dapat ditemukan pada berbagai archaebacteria halofilik. Contoh dari mekanisme ini terdapat pada protein bacteriorhodopsin yang ditemukan pada Halobacteria.

_______
Penulis:  Nisaa Adn’ain

Bruce, Alberts, Dennis Bray, Karen Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. 2004. Essential Cell Biology 2nd Edition. New York: Garland Science.