Tugas biosel 3
Download as DOC, PDF3 likes16,227 views
Dokumen ini membahas berbagai mekanisme transportasi pada membran sel, termasuk transpor pasif (difusi dan osmosis) dan transpor aktif (melibatkan energi). Terdapat juga penjelasan tentang endositosis dan eksositosis untuk pemindahan molekul besar. Selain itu, dijelaskan mekanisme pompa ion Na+ dan K+ serta peran protein carrier dalam proses transportasi.
Tugas biosel 3
- 1. Tugas Biologi Sel Transpor pada Membran Kelompok 5 Diana Sherra 84026/2007 Pendidikan Biologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Padang 2010
- 2. 1. Jelaskanlah macam – macam transpor pada membran dengan membuat bagan ? Difusi sederhana Difusi Dengan protein Pasif pembawa Transpor pada Difusi membran Dipermudah Dengan saluran protein Endositosis Fagositosis Makro molekul Pinositosis Aktif Eksositosis Mikro Uniport molekul Transpor t aktif Antiport Simport Molekul yang dapat melintasi bilayer lipid dengan cepat adalah molekul kecil, larut dalam lipid, hidrofobik, dan nonpolar. Molekul hidrofobik seperti hidrokarbon, CO2, dan O2 dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat melewati membran dengan lebih lambat. Contohnya ialah air, urea,gliserol, dan etanol. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar seperti glukosa dan sukrosa. Bilayer ini relatif tidak permeabel terhadap ion, sekalipun ion-ion kecil seperti H+, K+, dan Na+. Pergerakan substansi melintasi membran – Pergerakan Pasif – Substansi tersebut bergerak tanpa memerlukan bantuan sel. – Pergerakan melintasi membran sel melibatkan energi kinetik dari molekul substansi itu sendiri
- 3. – Substansi tersebut bergerak searah dengan gradien konsentrasi yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah Pergerakan pasif terdiri atas : a. Difusi Merupakan pergerakan molekul terlarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah Contoh : O2 berdifusi dari cairan darah menuju cairan yang terdapat di dalam sel, dan CO2 berdifusi dengan arah berlawanan dari difusi O2. Syarat molekul / senyawa yang dapat berdifusi ke dalam membran : 1. Konsentrasi senyawa pada satu sisi > sisi lain 2. Membran harus permeabel terhadap substansi tersebut Faktor penentu kecepatan penetrasi suatu senyawa : 1. Kelarutan dalam pelarut non polar 2. Ukuran Difusi ada 2 jenis : a. Difusi biasa b. Difusi dipermudah Proses difusi yang dibantu oleh suatu protein yang bertindak sebagai pengangkut. Kecepatan gerakan molekul pada difusi dipermudah lebih cepat dibandingkan dengan difusi biasa. Kecepatan gerak molekul tergantung : 1. besarnya perbedaan konsentrasi antara kedua membran 2. jumlah pengangkut yang tersedia 3. kecepatan pengangkut untuk mengikat substansi yang akan diangkut. Difusi dipermudah ada 2 : a. Dengan protein pembawa b. Dengan saluran protein
- 4. Difusi dipermudah Difusi dipermudah dengan saluran dengan protein protein pembawa b. Osmosis Perpindahan molekul zat pelarut dari daerah kadar pelarut tinggi ke daerah kadar pelarut rendah melalui membran selektif permeabel • Jika konsentrasi larutan sel lebih rendah dibandingkan konsentrasi lingkungan sekitarnya, maka air akan segera bergerak ke luar meninggalkan sel secara otomatis, akibatnya sel menyusut dan mati (PLASMOLISIS) • Jika konsentrasi larutan sel lebih tinggi dibandingkan konsentrasi lingkungan sekitarnya, maka air akan segera bergerak masuk ke dalam sel secara otomatis, akibatnya sel membengkak dan pecah, kecuali pada sel tumbuhan hanya menggelembung dan menegang (TURGID) – Pergerakan Aktif – Sel menyediakan energi untuk menggerakan substansi melintasi membran yang arahnya menentang gradien konsentrasi yaitu dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi.
- 5. a. Transpor Molekul Kecil • Transpor Aktif • Transpor Aktif Primer : pompa Na- K Memerlukan partisipasi langsung molekul ATP yang kaya energi. Pada transpor aktif primer energi digunakan untuk memindahkan ion melawan gradien konsentrasi. Untuk setiap molekul ATP yang digunakan, 2 ion K+ dipompa ke dalam sel dan 3 ion Na+ dipompa ke luar sel • Transpor Aktif Sekunder Tidak menggunakan ATP secara langsung, energi disediakan oleh gradien konsentrasi ion yang dihasilkan oleh transpor aktif sekunder Pada transpor aktif sekunder, konsentrasi Na+ yang dimantapkan oleh transpor aktif primer menggerakkan transpor aktif sekunder dari glukosa, perpindahan glukosa melintasi membran melawan grasien konsentrasi dibatu oleh protein simport untuk pergerakan ino Na+ ke dalam sel 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 jenis transport aktif dari protein membran: 1. Tranfer molekul melalui ikatan dengan protein carrier (“couple carrier”) 2. Sisten plasma pemompaan yang menggunakan ATP (“ATP-driven pump”) 3. Sistem pemompaan yang menggunakan sinar (“light-driven pump”)
- 6. b. Transpor Molekul Besar • Endositosis Terdapat tiga jenis endositosis yaitu : 1. Fagositosis 2. Pinositosis 3. Endositosis yang diperantarai reseptor, • Eksositosis 2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan transpor pasif, simport, uniport dan antiport ? Transpor pada membran ada 2 macam : a. Transpor pasif Adalah transpor zat dari dari daerah konsentarsi tinggi ke daerah konsentrasi rendah tanpa memerlukan energi. Transpor pasif terdiri atas difusi, dan osmosis 1. Difusi : Pergerakan molekul zat terlarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah Difusi terdiri atas difusi sederhana dan difusi dipermudah. Difusi dipermudah terbagi atas difusi dipermudah dengan protein pembawa dan saluran protein, contoh masuknya glukosa, Cl-, Ca2+, Na2+ ke dalam sel 2. Osmosis : Pergerakan zat pelarut dari daerah kadar air tinggi ke daerah kadar air tinggi melalui membran semipermeabel b. Transpor aktif Adalah transpor molekul dari daerah konsentrasi rendah ke daerah konsentrasi tinggi dan memerlukan energi
- 7. ada 3 tipe transpor aktif yang diperantarai oleh protein “carrier”: 1. Uniport Transport sederhana suatu molekul dari sisi membran yang satu ke sisi yang lain. Misalnya protein pengikat kalsium pada membran plasma dan RE yang aktif mentranspor ion Ca2+ dari daerah konsentrasi tinggi baik dari dalam maupun luar RE 2. Simport Tranfer suatu molekul tergantung dari molekul yang lain dalam arah yang sama Misalnya pengambilan asam amino dari usus halus ke sel-sel yang membatasinya memerlukan pengikatan ion Na+ dan asam amino secara bersamaan ke protein transporter yang sama 3. Antiport Tranfer suatu molekul tergantung dari molekul yang lain dengan arah yang saling berbeda Misalnya, banyak sel yang memiliki pompa Na-K yang menggerakkan Na+ ke luar sel dan K+ ke dalam sel. Antipor – transpor Simport – transpor dua substansi Uniport – transpor dua substansi berbeda berbeda pada arah satu substansi pada arah yang sama berlawanan pada satu arah Transpor yang membawa dua molekul (berpasangan) 3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan transpor aktif dan mekanisme pompa ion Na+ dan K+ ? 3 jenis transport aktif dari protein membran: 1. Tranfer molekul melalui ikatan dengan protein carrier (“couple carrier”)
- 8. 2. Sistem pemompaan yang menggunakan ATP (“ATP-driven pump”) 3. Sistem pemompaan yang menggunakan sinar (“light-driven pump”) 1. ATP DRIVEN PUMP Mekanisme pompa Na-K adalah sebagai berikut: • Pengikatan Na+ sitoplasmik dengan protein menstimulasi fosforilasi oleh ATP, • Fosforilasi menyebabkan perubahan konformasi protein, • Perubahan konformasi mengusir Na+ keluar dan K+ ekstraseluler diikat, • Pengikatan K+ memicu pelepasan gugus fosfat, • Kehilangan fosfat membentuk kembali konformasi asli, • K+ dilepaskan dan tempat Na+ mampu mengikat kembali; siklus berulang kembali. Gambar 9 Mekanisme Pompa Na-K Pompa proton mentranslokasikan muatan positif dalam bentuk ion hidrogen dengan menggunakan ATP sebagai penggeraknya. Tegangan dan gradien H+ menggambarkan sumber energi ganda yang dapat digunakan sel untuk menggerakkan proses lain,
- 9. seperti penyerapan gula dan nutrien lainnya. Pompa proton merupakan pompa elektrogenik utama tumbuhan, fungi, dan bakteri. 2. Couple Carrier Couple carrier adalah sepasang protein yang pengangkutan ion dari suatu larutan di luar sel ke dalam sel melewati membran. Couple carrier dibagi dua yaitu symporter (coupled transport yang melewatkan ion pertama dan kedua pada arah yang sama) dan antiporters (coupled transport yang melewatkan ion kedua dari arah berlawanan). Couple carriers termasuk dalam transport aktif tidak langsung, pada transport ini menggunakan energi yang dihasilkan dari pompa sodium-potasium. Molekul-molekul yang masuk atau keluar sel dengan transport tidak langsung selalu bergerak melewati membran bersama-sama dengan gerakan ion, maka mekanisme transpot aktif ini juga disebut cotransport. Couple carriers terjadi dalam dua pola, symport dan antiport. Pada symport, substansi yang dicotransport bergerak searah gerakan ion. Diantara metabolit penting dan ion yang digerakkan secara aktif ke dalam sel dengan symport adalah gula dan Na++. Pada antiport, substansi yang di cotransport bergerak dalam arah berlawanan dengan gerakan ion. Pola ini umumnya terbatas untuk ion. 3. Light Driven Pump Di dalam membran plasma archea halofilik ekstrem terdapat mekanisme transpor aktif yang di induksi oleh cahaya. Transpor aktif ini difasilitasi oleh protein bakteriorhodopsin yang tertanam di dalam membran plasma. Penelitian terakhir menjelaskan bahwa rhodopsin yang berperan dalam transpor aktif ini juga terdapat di dalam organisme lain. Termasuk juga pada bakteri yang hidup di permukaan air laut. Rhodopsin terbagi dalam dua tipe yang berbeda berdasarkan fungsinya, rhodopsin yang berfungsi secara visual dan rhodopsin yang berfungsi sebagai pompa proton yang diinduksi oleh cahaya (bacteriorhodopsin), pompa ion klorida (Halorhodopsin) dan sensor cahaya (sensory rhodopsin) pada archaea.
- 10. Pada membran sel arkhea, terdapat protein bakteriorhodopsin yang memiliki fotosistem yang peka cahaya. Pada saat cahaya (yang juga merupakan energi dalam bentuk elektron) terkumpul dalam fotosistem, maka fotosistem akan memiliki kelebihan energi. Kondisi ini akan membuat protein rhodopsin akan melepaskan elektron. Elektron yang dilepaskan ini yang menjadi energi yang dibutuhkan untuk melakukan transpor aktif intermembran 4. Jelaskan mekanisme transport molekul berukuran besar ? • 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. Terdapat tiga jenis endositosis yaitu : 1. Fagositosis (pemakan seluler), sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong berlapis-membran yang cukup besar untuk digolongkan sebagai vakuola. 2. Pinositosis (peminum seluler), sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinosistosis tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya.
- 11. 3. Endositosis yang diperantarai reseptor, hampir sama dengan pinositosis hanya saja, selektif terhadap substansi yang ditranspornya. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat meperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah sekalipun substansi itu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida seluler. Misalnya, sel manusia menggunakan proses ini untuk menyerap kolesterol dan digunakan dalam sintesis membran dan sebagai prekursor untuk sintesis steroid lainnya. • 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 5. Jelaskan proses pengerutan dan penyusutan membran melalui endositosis dan eksositosis ?
- 12. Molekul besar, seperti protein dan polisakarida, umumnya melintasi membran dengan mekanisme yang berbeda yang melibatkan vesikula. Sel mensekresikan makromolekul dengan cara menggabungkan vasikula dengan membran plasma, hal ini biasa disebut dengan eksositosis. Banyak sel sekretori menggunakan eksositosis untuk mengirim keluar produk-produk mereka. Misalnya sel tertentu dalam pankreas menghasilkan hormon insulin dan mensekresikan ke dalam darah melalui eksositosis. Contoh lain ialah neuron, yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang neuron lain atau sel otot. Pada endositosis, sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat kecil dengan cara membentuk vesikula baru dari membran plasma. Langkah- langkahnya pada dasarnya merupakan kebalikan dari eksositosis. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi yang telah terdapat diluar selnya. 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 Molekul-molekul besar seperti protein, polinukleotida, dan polisakarida tidak akan dapat menembus membran dengan cara-cara seperti pada pengangkutan molekul- molekul kecil. Akan tetapi, sel memiliki kemampuan untuk memasukkan dan mengeluarkan makromolekul. Bahkan beberapa jenis sel mampu menelan partikel.
- 13. Pemasukan makromolekul ke dalam sel melibatkan pembentukan vakuola atau vesikel endositik dengan cara endositosis. Ukuran vakuola yang terbentuk tergantung pada materi yang dimasukkan. Berdasarkan ukuran vakuolanya, endositosis dibedakan atas pinositosis dan fagositosis. Pada pinositosis, materi yang masuk berupa larutan dan vakuola endositik yang terbentuk berukuran kecil, yaitu kurang dari 150 nm. Vakuola yang terbentuk pada pinositosis dinamakan pinosom. Pada fagositosis, materi yang dimasukkan ke dalam sel berupa partikel dan vakuola yang terbentuk berukuran kurang dari 250 nm. Vakuola yang terbentuk pada fagositosis dinamakan fagosom. Semua sel hewan mampu melakukan pinositosis, tetapi hanya sel-sel tertentu yang mampu melakukan fagositosis. Contoh sel pada mamalia yang mampu melakukan fagositosis adalah makrofag dan neutrofil. Untuk melakukan endositosis diperlukan energi. Oleh karena itu, baik pinositosis maupun fagositosis merupakan mekanisme aktif. Pengeluaran makromolekul dari dalam sel dilakukan dengan cara eksositosis. Proses eksositosis merupakan kebalikan dari endositosis. Vakuola yang berisi makromolekul yang akan dikeluarkan, berfusi dengan membran plasma, selanjutnya isi vakuola akan dikeluarkan dari sel. Pengeluaran sekret oleh vesikel sekretori yang dihasilkan oleh Aparatus Golgi tergolong sebagai peristiwa eksositosis