Transportasi Antar Membran Sel


Membran sel berfungsi mengatur gerakan materi atau transportasi dari dan keluar sel. Membran sel memiliki sifat semipermeabel atau selektif permeabel. Membran sel dikatakan bersifat semipermeabel karena hanya dapat dilewati oleh zat cair berupa air yang masuk ke dalam tubuh. Sementara itu, membran sel bersifat selektif permeabel karena hanya dapat dilalui oleh zat-zat atau ion-ion tertentu saja. Transpor zat melalui membran sel memiliki beberapa tujuan, yaitu sebagai berikut:

  1. Memasukkan gula, asam amino, dan nutrisi lain yang diperlukan oleh sel.
  2. Memasukkan oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida.
  3. Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, misalnya ion K+, Na+, Ca2+, dan Cl.
  4. Membuang sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun.
  5. Menjaga kestabilan pH.
  6. Menjaga konsentrasi suatu zat untuk mendukung kerja enzim.

Transpor melalui membran sel dapat dibedakan menjadi dua yaitu :

Transpor Pasif

Transpor pasif adalah transpor yang tidak memerlukan energi. Transpor ini berlangsung akibat adanya perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan yang akan berpindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Ada tiga macam transpor pasif, yaitu difusi, difusi terbantu, dan osmosis.

Difusi

Difusi atau difusi sederhana adalah perpindahan zat (padat, cair, atau gas) dengan atau tanpa melewati membran, dari daerah yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke daerah yang konsentrasinya rendah (hipotonis). Akibat perpindahan ini, konsentrasi zat menjadi sama (isotonis). Difusi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:

  1. Ukuran molekul yang meresap Molekul yang berukuran besar akan lebih lambat melewati membran daripada molekul yang berukuran kecil.
  2. Suhu Kenaikan suhu akan mempercepat gerakan molekul, sehingga laju difusi semakin cepat.
  3. Konsentrasi zat Semakin besar gradien konsentrasi antara dua zat, semakin cepat laju difusinya.
  4. Wujud materi Zat padat akan lebih lambat dalam proses difusi dibandingkan zat cair dan gas. Contoh peristiwa difusi adalah difusi O2 pada hewan bersel satu. Difusi dapat terjadi karena konsentrasi O2 di udara lebih tinggi daripada konsentrasi O2 di dalam sel.

Difusi terbantu

Difusi terbantu adalah difusi yang memerlukan bantuan protein spesifik dalam bentuk saluran protein dan protein transpor. Sebagai contoh, bakteri Escherichia coli akan menurun metabolismenya jika dipindahkan ke dalam medium laktosa. Hal ini dikarenakan laktosa tidak dapat melalui membran sel. Akan tetapi, beberapa saat kemudian, laktosa dapat melewati membran sel dengan bantuan enzim permease. Mekanisme difusi terbantu adalah sebagai berikut:

Difusi terbantu oleh saluran protein

Difusi ini terjadi pada molekul-molekul besar seperti asam amino dan glukosa, atau ion-ion seperti K+, Na+, dan Cl–. Molekul-molekul tersebut dapat berdifusi dengan bantuan protein integral yang membentuk saluran protein.

Difusi terbantu oleh protein transpor

Protein transpor memiliki sifat seperti enzim, yaitu bersifat spesifik terhadap zat dan tempat pengikatan molekul yang diangkutnya. Protein transpor dapat berubah bentuk saat mengikat dan melepas molekul yang dibawanya. Misalnya enzim permease. Permease adalah suatu protein (enzim) membran sel yang akan memberi jalan bagi ion dan molekul polar tidak bermuatan agar dapat melintasi dua lapisan lipid hidrofobik dari membran sel. Protein transpor memudahkan difusi molekul asam amino dan glukosa. Pada penyakit turunan sistinuria, sel ginjal tidak memiliki protein yang entranspor sistein dan asam amino lain. Akibatnya, di dalam sel ginjal terjadi akumulasi asam amino yang kemudian akan mengkristal menjadi batu ginjal.

Proses difusi (Difusi sederhana Difusi terbantu)
Gambar 1. Proses difusi (Difusi sederhana Difusi terbantu)

Osmosis

Pada dasarnya, osmosis termasuk peristiwa difusi. Pada osmosis, yang bergerak melalui membran semipermeabel adalah air dari larutan hipotonis (konsentrasi air tinggi, konsentrasi zat terlarut rendah) ke larutan hipertonis (konsentrasi air rendah, konsentrasi zat terlarut tinggi). Contohnya Proses penyerapan air dari tanah masuk ke akar, proses pengupana yang terjadi didaun, proses keluarnya keringat dan terbentuknya urine. Ada empat macam keadaan sel akibat peristiwa osmosis, yaitu plasmolisis, turgid, krenasi, dan lisis.

Plasmolisis

Plasmolisis adalah lepasnya membran sel dari dinding sel tumbuhan karena sel berada di lingkungan yang hipertonis. Air di dalam sel akan keluar, sehingga sel kekurangan air.

Turgid

Turgid adalah keadaan sel tumbuhan yang mengembang karena sel berada di lingkungan yang hipotonis. Air dari luar sel akan masuk ke dalam sel, sehingga sel penuh dengan air. Hal ini akan mendorong membran sel melekat ke dinding sel.

Krenasi

Krenasi adalah mengerutnya sel karena sel berada di lingkungan yang hipertonis, sehingga sel kehilangan air. Krenasi terjadi pada sel yang tidak memiliki dinding sel, seperti sel hewan.

Lisis

Lisis adalah pecahnya sel karena sel berada di lingkungan yang hipotonis. Peristiwa ini terjadi pada sel yang tidak memiliki dinding sel. Ketika banyak air dari luar masuk ke dalam sel, sel akan mengembang dan akhirnya pecah.

Gambar 2. Peristiwa osmosis pada sel hewan dan tumbuhan

Transpor Aktif

Transpor aktif adalah transpor yang memerlukan energi. Energi yang digunakan di dalam sel adalah ATP (adenosin trifosfat), yaitu energi kimia tinggi yang berasal dari hasil respirasi sel. Pada transpor aktif, terjadi pemompaan melewati membran yang melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif berfungsi memelihara keseimbangan di dalam sel. Contohnya, proses penyerapan glukosa di dalam usus manusia. Transpor aktif dapat berupa pompa ion natrium-kalium, kotranspor, dan endositosis-eksositosis.

Pompa ion natrium-kalium

Pompa ion natrium-kalium merupakan gerakan pemompaan ion K+ ke dalam sel dan ion Na+ ke luar sel. Konsentrasi ion Na+ di dalam sel lebih rendah daripada di luar sel, sedangkan konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel. Memasukkan ion K+ dan mengeluarkan ion Na+ harus melawan gradien konsentrasi, sehingga dibutuhkan sejumlah ATP dan bantuan protein integral pada membran sel. Setiap pengeluaran 3 ion Na+ akan diimbangi dengan pemasukan 2 ion K+.

Pompa natrium-kalium adalah contoh transpor aktif.
Gambar 3. Pompa natrium-kalium (id.wikipedia.org)

Kotranspor

Kotranspor merupakan transpor aktif dari zat tertentu yang dapat menginisiasi transpor zat terlarut lainnya. Kontranspor dilakukan oleh dua protein transpor dengan bantuan energi berupa ATP. Contoh peristiwa kotranspor adalah pompa proton yang menggerakkan transpor sukrosa pada sel tumbuhan. Proton (H+) keluar dari sel melalui suatu protein transpor pada membran sel. Setelah itu, ion H+ yang keluar akan membawa sukrosa memasuki sel melalui protein transpor lainnya. Mekanisme kotranspor sukrosa-H+ berguna untuk memindahkan sukrosa hasil fotosintesis ke sel berkas pengangkut daun. Selanjutnya, hasil fotosintesis tersebut diangkut ke organ nonfotosintetik seperti akar melalui jaringan vaskuler tumbuhan.

Endositosis

Endositosis adalah peristiwa pembentukan kantong membran sel saat larutan atau partikel ditransfer ke dalam sel. Ada dua bentuk endositosis, yaitu pinositosis dan fagositosis.

Pinositosis

Pinositosis adalah proses penyerapan zat cair oleh sel. Contohnya, selsel epitel usus melakukan pinositosis untuk menelan nutrisi yang dihasilkan dari proses pencernaan makanan. Pinositosis terjadi pada selsel kelenjar dan sel ekskresi. Tahap-tahap pada proses pinositosis dapat dijelaskan sebagai berikut:

  • Mula-mula, zat pemicu menempel pada reseptor khusus membran sel.
  • Kemudian, terjadi lekukan atau invaginasi dari membran sel membentuk gelembung atau kantong atau saluran pinositosik.
  • Di dalam sel, gelembung dapat pecah menjadi gelembung lebih kecil atau bergabung menjadi gelembung yang lebih besar.

Fagositosis

Fagositosis adalah proses memakan atau memasukkan benda padat ke dalam sel. Sebagai contoh, sel darah putih memakan benda asing yang masuk ke dalam aliran darah. Contoh lainnya adalah Amoeba menangkap mangsanya dengan pseudopodium (kaki semu), kemudian mengurungnya dalam fagosom (vakuola).

Eksositosis

Eksositosis adalah proses pengeluaran zat dari dalam sel ke luar sel. Pada eksositosis, sekret terbungkus dalam kantong membran yang selanjutnya melebar dan pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau sel sekresi.

Peristiwa endositosis dan eksositosis
Gambar 4. Peristiwa endositosis dan eksositosis

Rangkuman

  1. Membran sel berfungsi mengatur gerakan materi atau transportasi dari dan keluar sel. Membran sel memiliki sifat semipermeabel atau selektif permeabel.
  2. Transpor melalui membran sel dapat dibedakan menjadi dua, yaitu transpor pasif dan transpor aktif.
  3. Transpor pasif adalah transpor yang tidak memerlukan energi. Transpor ini berlangsung akibat adanya perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan yang akan berpindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Ada tiga macam transpor pasif, yaitu difusi, difusi terbantu, dan osmosis.
  4. Difusi atau difusi sederhana adalah perpindahan zat (padat, cair, atau gas) dengan atau tanpa melewati membran, dari daerah yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke daerah yang konsentrasinya rendah (hipotonis). Akibat perpindahan ini, konsentrasi zat menjadi sama (isotonis).
  5. Difusi terbantu adalah difusi yang memerlukan bantuan protein spesi_ k dalam bentuk saluran protein dan protein transpor.
  6. Osmosis/difusi air adalah perpindahan molekul air melalui membran semipermeabel dari larutan hipotonis (konsentrasi air tinggi, konsentrasi zat terlarut rendah) ke larutan hipertonis (konsentrasi air rendah, konsentrasi zat terlarut tinggi). Contohnya Proses penyerapan air dari tanah masuk ke akar, proses pengupana yang terjadi didaun, proses keluarnya keringat dan terbentuknya urine.
  7. Transpor aktif adalah transpor yang memerlukan energi di dalam sel dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat), sehingga terjadi pemompaan molekul melewati membran yang melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif dapat berupa pompa ion natrium-kalium, kotranspor, dan endositosiseksositosis. Contohnya, proses penyerapan glukosa di dalam usus manusia untuk memelihara keseimbangan di dalam sel.

Penugasan Mandiri

  1. Perhatikan gambar berikut dan sebutkan nama bagian-bagian yang ditunjuk

    Keterangan:
    1. ……………………
    2. ……………………
    3. ……………………
    4. ……………………
    5. ……………………
    6. ……………………
    7. ……………………
    8. ……………………
    9. ……………………
  2. Lengkap diagram berikut ini
    Lengkap diagram berikut ini
  3. Perhatikan gambar di bawah ini
    Perhatikan gambar di bawah ini
    A. Peristiwa apakah yang terjadi pada Gambar disamping?
    B. Bagaimana posisi permukaan I dan II setelah 60 menit?
    C. Mengapa Demikian?
  4. Jelaskan proses transportasi molekul pada bagian I, II dan III
    Jelaskan proses transportasi molekul pada bagian I, II dan III

Latihan Soal

1. Endositosis adalah
A. pengangkutan partikel padat/ tetes cairan dari dalam sel ke luar sel dengan energi ATP
B. pengangkutan partikel padat/ tetes cairan dari luar sel ke dalam sel tanpa energi ATP
C. proses memasukkan/ mengeluarkan partikel padat/ tetes cairan melalui membran sel
D. proses memasukkan partikel padat/ tetes cairan ke dalam sel dengan energi ATP
E. proses mengeluarkan partikel padat/ tetes cairan dari dalam sel tanpa energi ATP

2, Tanaman yang diberi pupuk urea sangat pekat akan menjadi
A. subur karena kebutuhan mineralnya terpenuhi
B. segar karena memperoleh cadangan makanan
C. tumbuh besar karena kelebihan air
D. berdaun lebat tapi berwa pucat
E. layu karena kehilangan air terlalu banyak

3. Transpor aktif melibatkan hal-hal berikut, kecuali
A. protein membran
B. protein carier
C. ATP enzim
D. ATP ase
E. Glikolipid

4. Transpor pasif molekul melalui membran plasma yang melibatkan dua protein membran disebut
A. pompa ion
B. kotranspor
C. osmosis
D. difusi sederhana
E. difusi fasilitas

5. Pada struktur membran berikut ini, bagian yang bersifat hidrofilik adalah
Pada struktur membran berikut ini, bagian yang bersifat hidrofilik adalah
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5

Kunci Jawaban dan Penjelasannya

NoKunciPenjelasan
1DEndositosis dan eksositosis termasuk transpor aktif, sehingga memerlukan energi berupa ATP untuk pelaksanaannya.
Endositosis adalah proses memasukkan artikel padat atau tetes cairan ke dalam sel. Ada dua bentuk endositosis, yaitu pinositosis dan agositosis. Pinositosis adalah pengangkutan zat cair ke dalam sel, sedangkan fagositosis adalah pengangkutan partikel padat ke dalam sel.
Eksositosis adalah proses mengeluarkan artikel atau tetes cairan ke luar sel.
2EPupuk urea yang diberikan pada tumbuhan dapat membantu menyuburkan tanaman tersebut. Akan tetapi, jika pemberian pupuk urea terlalu pekat, sel-sel akar akan berada di lingkungan yang hipertonis. Hal ini mendorong terjadinya peristiwa plasmolisis pada selsel akar. Akibatnya, tumbuhan menjadi layu karena kehilangan air terlalu banyak.
3BProtein carier di gunakan sebagai pembawa molekul melewati membran melalui difusi fasilitas ATP enzim, protein membran, ATP ase, Glikolipid digunakan untuk trasportasi aktif
4EPompa ion dan kotranspor merupakan transportasi aktif osmosis adalah trasportasi pasif molekul air melalui fosfolipid difusi sederhana adalah trasportasi pasif molekul terlarut melalui fosfolipid difusi fasilitas adalah trasportasi pasif molekul melalui protein
5A1. kepala lipid yang berhadapaa dengan lingkungan ekstraceluler dan intraseluler bersifat hidrofili
2. ekor lipid yang berhadapaa dengan lingkungan ekstraceluler dan intraseluler bersifat hidrofobik
3. Gluosa yang berikatan dengan lipid
4. Protein
5. Glukosa yang berikatan dengan protein

Referensi

repositori.kemdikbud.go.id. (-). BIOPROSES BIOLOGI KELAS XI – Modul Biologi Kelas XI KD 3.2. Diakses pada 31 Oktober 2021, dari http://repositori.kemdikbud.go.id/22002/1/XI_Biologi_KD-3.2_final.pdf