Transpor aktif adalah — jenis, fungsi, contoh, mekanisme proses

Transpor aktif adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan proses bahan bergerak melalui membran sel yang membutuhkan penggunaan energi. Ada tiga jenis utama Transportasi Aktif: Pompa Natrium-Kalium, Eksositosis, dan Endositosis.

Pompa Natrium-Kalium adalah struktur yang dikenal sebagai pompa membran-sel yang menggunakan energi untuk mengangkut ion natrium dan Kalium masuk dan keluar dari sel. Ada varietas lain dari pompa membran sel, namun pompa natrium-kalium memainkan peran penting dalam mempertahankan homeostasis sel.

Pompa ini ditenagai oleh molekul ATP. ATP memungkinkan bentuk pompa berubah, mengosongkan isinya ke dalam atau ke luar sel. Berikut adalah langkah-langkah yang digunakan pompa natrium-kalium untuk berfungsi:

  • Tiga ion natrium terbentuk di dalam sel mengikat pompa.
  • Gugus fosfat membentuk molekul ATP yang berikatan dengan pompa.
  • Pompa berubah bentuk dan ion natrium dilepaskan di luar sel.
  • Dua ion kalium berikatan dengan pompa.
  • Gugus fosfat dilepaskan dari pompa dan lagi-lagi pompa berubah bentuk dan melepaskan ion ke bagian dalam sel.

Endositosis adalah suatu proses di mana sel dapat mengambil partikel besar dan menyimpannya ke dalam sel. Ini dilakukan dengan membentuk kantung terikat-membran yang mencubit dari membran sel.

Endositosis dapat digunakan untuk membawa partikel besar, seperti glukosa, ke dalam sel. Juga, proses ini dapat digunakan oleh sel darah putih untuk menelan virus atau bakteri dan kemudian mencernanya dalam lisosom mereka. Ada dua sub-kategori endositosis: Pinositosis dan Phagositosis. Pinositosis membawa cairan ke dalam sel sedangkan Phagositosis bertanggung jawab untuk mengangkut partikel besar atau zat padat lainnya ke dalam sel.

Eksositosis sangat mirip dengan endositosis, kecuali ia menyimpan bahan-bahan dari dalam sel di luar daripada sebaliknya. Vesikel terbentuk di Badan Golgi, diisi dengan bahan yang akan dikirim ke luar sel, dan kemudian menyatu dengan membran sel dan melepaskan isinya di luar sel.

Transpor aktif adalah proses pertukaran zat melalui membran. Transpor aktif dilakukan dengan pengeluaran energi dan terhadap gradien konsentrasi, yaitu, dari media dengan konsentrasi lebih rendah ke yang lain dengan konsentrasi lebih tinggi. Protein pengangkut yang terlibat dalam pengangkutan molekul membutuhkan kontribusi energi, dalam bentuk ATP.

Pengertian Transpor aktif

Transpor aktif adalah proses zat melintasi membran dalam arah yang berlawanan dengan gradien elektrokimia (dari tempat di mana mereka kurang terkonsentrasi ke yang lebih pekat), terhadap gradien elektrokimia. Karena itu sel harus mengeluarkan energi.

Proses transpor aktif dicapai oleh protein membran khusus, umumnya dikenal sebagai “pompa”, yang menghabiskan (menghidrolisis) ATP ketika berfungsi. Kasus yang paling terkenal adalah pompa Na-K, yang bertanggung jawab atas apa yang disebut potensial membran, yang menyimpan muatan listrik positif di bagian luar sel dan bagian dalam, yang negatif.

Pengoperasian pompa Na-K sangat penting untuk fisiologi hewan, karena secara langsung terlibat dalam pemeliharaan volume sel dan secara bersamaan mengaktifkan pengangkutan zat terlarut lainnya ke dalam sel. Mekanisme ini juga sangat penting dalam kasus sel-sel saraf dan otot, yang bertanggung jawab untuk menciptakan apa yang disebut potensial listrik membran (perbedaan muatan listrik antara di dalam dan di luar), penting dalam mekanisme transmisi impuls. gugup Faktanya, sebagian besar energi ATP sel-sel ini dihabiskan untuk pengoperasian pompa ini.

Proses Transpor Aktif

Transpor aktif memerlukan energi untuk memindahkan zat dari konsentrasi rendah zat itu ke konsentrasi tinggi zat itu, berbeda dengan proses osmosis. Transpor aktif paling umum dilakukan oleh protein transpor yang mengalami perubahan bentuk ketika berikatan dengan “bahan bakar” sel, sebuah molekul yang disebut adenosin trifosfat (ATP).

Sebagai contoh, satu jenis saluran transpor aktif dalam membran sel akan berikatan dengan molekul yang seharusnya diangkut – seperti ion natrium – dan berpegang padanya hingga molekul ATP ikut serta dan berikatan dengan protein. Energi yang disimpan dalam ATP kemudian memungkinkan saluran untuk berubah bentuk, meludahkan ion natrium di sisi berlawanan dari membran sel. Jenis transportasi aktif ini secara langsung menggunakan ATP dan disebut transportasi aktif “primer”.

Jenis transportasi aktif lainnya adalah transportasi aktif “sekunder”. Dalam jenis transpor aktif ini, pompa protein tidak menggunakan ATP itu sendiri, tetapi sel harus memanfaatkan ATP agar tetap berfungsi. Ini akan dijelaskan secara lebih mendalam di bagian tentang Pompa Symport di bawah ini.

Terakhir, transpor aktif dapat dicapai melalui proses yang disebut endositosis dan eksositosis. Dalam eksositosis, sel memindahkan sesuatu di luar dirinya dalam jumlah besar dengan membungkusnya dalam membran yang disebut vesikel dan “meludahkan” vesikel tersebut. Pada endositosis, sel “memakan” sesuatu dengan membungkus dan membentuk kembali membrannya di sekitar zat atau benda.

Mekanisme Transpor aktif

Sebagai contoh transpor aktif primer (mediasi-pembawa), pompa natrium-kalium secara langsung memanfaatkan ATP untuk membawa tiga ion natrium keluar dari sel dan dua ion kalium ke dalamnya melalui siklus perubahan bentuk pompa protein, yaitu:

  • Protein ini awalnya terbuka ke bagian dalam sel, memungkinkan ion natrium menempel pada pompa berafinitas tinggi.
  • Ikatan natrium menginduksi fosforilasi pompa melalui hidrolisis ATP.
  • Modifikasi kimiawi pada pompa ini menyebabkan pompa mengalami perubahan konformasi sehingga terbuka untuk eksterior sel. Dalam konformasi baru ini, pompa sekarang memiliki afinitas rendah terhadap natrium, menyebabkan ion-ion itu dilepaskan ke ruang ekstraseluler.
  • Perubahan bentuk juga menciptakan lingkungan afinitas tinggi untuk ion kalium pada pompa, sehingga ion kalium dapat mengikat, menyebabkan pelepasan gugus fosfat yang melekat.
  • Penghapusan gugus fosfat itu mengembalikan pompa ke konformasi awal, mis., Menghadap bagian dalam sel.
  • Sekali lagi, pompa membalikkan afinitasnya dari kalium ke natrium, sehingga ion kalium terlepas seperti ion natrium di luar. Sekarang, pompa dapat mengikat sodium seperti sebelumnya dan mengulangi prosesnya.

Pembentukan gradien elektrokimia yang mengikuti proses ini sebagian besar terjadi melalui saluran kalium eflux yang memungkinkan difusi kalium di sepanjang gradien konsentrasinya. Gradien elektrokimia tersebut kemudian dapat berfungsi untuk menggerakkan transportasi aktif sekunder. Transportasi aktif sekunder menggunakan kotransporter untuk mengangkut banyak zat terlarut, dan mereka dapat dibagi berdasarkan apakah transporter yang digunakan adalah pelacak atau antiporter, yaitu, mengangkut zat terlarut dalam arah yang sama atau berbeda. Antiporter memanfaatkan gerakan yang menguntungkan secara energetik dari satu zat terlarut ke dalam gradiennya untuk memungkinkan gerakan zat lain yang tidak disukai secara energetik terhadap gradiennya. Penukar natrium-kalsium, misalnya, mengangkut tiga ion natrium ke dalam sel dengan imbalan satu kalsium keluar, dicapai karena gradien konsentrasi natrium yang telah ditetapkan sebelumnya. Simpporter, seperti antiporter, memanfaatkan pergerakan zat terlarut ke bawah gradiennya untuk memfasilitasi gerakan menanjak zat terlarut lainnya melawan gradiennya, tetapi keduanya bergerak menuju lokasi yang sama.

Jenis transpor aktif

Dalam mekanisme transpor aktif dimungkinkan untuk membedakan dua jenis transpor: satu dimediasi oleh protein transpor dan lainnya dimediasi oleh vesikel.

Transport aktif dimediasi oleh transporter

Dalam mekanisme transpor aktif yang dimediasi oleh pengangkut adalah:

Pompa Na + / K + atau ATPase.

Pompa Na + / K + atau ATPase adalah seperangkat protein membran yang membawa molekul melawan gradien konsentrasi, menggunakan energi yang berasal dari hidrolisis ATP. Di dalam sel konsentrasi Na + rendah sehubungan dengan media ekstraseluler, di sisi lain, konsentrasi K + tinggi di media intraseluler dan rendah di media ekstraseluler. Pompa Na + / K + bekerja dengan memompa Na + ke dalam media ekstraseluler dan K + ke intraseluler; untuk setiap tiga ion natrium, ia membawa dua ion kalium. Dalam sel saraf, pompa Na + / K + mempertahankan distribusi diferensial dari muatan di kedua sisi membran, keadaan yang disebut potensial istirahat, di mana muatan positif terletak di luar membran dan muatan negatif, di dalam.

Pompa ca +.

Pompa ini dibentuk oleh seperangkat protein membran yang, melalui energi yang dilepaskan dalam hidrolisis ATP, mengangkut ion Ca2 + ke lingkungan eksternal, sehingga mempertahankan konsentrasi rendah kalsium intraseluler. Pompa kalsium terlibat dalam proses seperti kontraksi otot, ekspresi gen, antara lain.

Ko-Transpor.

Mekanisme ini menggunakan gradien konsentrasi ion natrium, yang dihasilkan oleh pompa Na + / K +, untuk mengangkut zat seperti asam amino dan glukosa ke dalam sel. Untuk mengangkut glukosa ke dalam sel, natrium dan glukosa mengikat protein transporter, dan keduanya ditransfer ke dalam sel. Jika molekul yang diangkut berjalan dalam arah yang sama, bentuk transpor ini disebut simport. Jika mereka bergerak dalam arah yang berlawanan, itu disebut antiport.

Pompa Antiport.

Pompa Antiport

Pompa antiport adalah jenis protein ko-transporter transmembran. Mereka memompa satu zat dalam satu arah, sementara mengangkut zat lain dalam arah yang berlawanan. Pompa ini sangat efisien karena banyak di antaranya dapat menggunakan satu molekul ATP untuk mengisi dua tugas berbeda ini.

Salah satu jenis pompa antiport yang penting adalah pompa natrium-kalium, yang dibahas lebih rinci di bawah “Contoh Transpor Aktif.”

Pompa Simport

Pompa Simport

Pompa simport memanfaatkan gradien difusi untuk memindahkan zat. Gradien difusi adalah perbedaan konsentrasi yang menyebabkan zat berpindah secara alami dari area konsentrasi tinggi ke rendah.

Dalam kasus pompa simpanan, zat yang “ingin” bergerak dari area konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah ke bawah gradien konsentrasinya digunakan untuk “membawa” zat lain terhadap gradien konsentrasinya.

Salah satu contoh pompa simpanan – yaitu protein transpor natrium-glukosa – dibahas di bawah ini di bawah “Contoh Transpor Aktif.”

Transpor aktif yang dimediasi Vesikel

Transpor aktif ini untuk mengangkut molekul dengan berat molekul tinggi dan partikel yang lebih besar, sel menggunakan mekanisme yang terdiri dari pembentukan vesikel membran di mana konsumsi atau produk limbah dimasukkan. Transpor aktif yang dimediasi oleh protein transport, mekanismenya juga membutuhkan kontribusi energi.

Bergantung pada arah pelaksanaannya, transpor aktif ini dapat terdiri dari dua jenis:

  • Endositosis. Vesikel terbentuk di luar sel dengan invaginasi membran plasma, menangkap zat dari lingkungan. Tiga jenis endositosis dibedakan: fagositosis, di mana vesikel terbentuk yang menutupi mikroorganisme dan puing-puing sel; pinositosis, vesikel memungkinkan konsumsi cairan dan partikel dalam larutan; dan endositosis yang dimediasi reseptor, partikel-partikel yang berintegrasi harus berinteraksi dengan reseptor spesifik yang ditemukan dalam membran, dan kemudian menginvasi, membentuk vesikel dan memasukkan molekul ke dalam sel.
  • Eksositosis. Vesikel sitoplasma yang membawa zat yang disintesis oleh sel atau zat limbah, diangkut ke membran plasma di mana mereka berfusi untuk menuangkan isinya ke lingkungan ekstraseluler.

Endositosis dan Eksositosis

Contoh Transpor Aktif

1. Pompa Natrium Kalium

Salah satu protein transpor aktif paling penting pada hewan adalah pompa natrium-kalium. Sebagai hewan, sistem saraf kita berfungsi dengan mempertahankan perbedaan konsentrasi ion antara bagian dalam dan luar sel saraf.

Gradien inilah yang memungkinkan sel-sel saraf kita untuk menembak, menciptakan kontraksi otot, sensasi, dan bahkan pikiran. Bahkan otot jantung kita bergantung pada gradien ion ini untuk berkontraksi!

Kemampuan pompa natrium-kalium untuk mengangkut kalium ke dalam sel sementara mengangkut natrium keluar dari sel sangat penting sehingga beberapa perkiraan menyarankan kita menghabiskan total 20-25% dari semua energi yang kita dapatkan dari makanan hanya dengan melakukan tugas yang satu ini! Dalam neuron, sebagian besar energi sel digunakan untuk menyalakan pompa natrium-kalium.

Ini mungkin terdengar seperti banyak energi, tetapi ini adalah tugas yang penting dan monumental; pompa inilah yang memungkinkan kita untuk bergerak, berpikir, memompa darah ke seluruh tubuh kita, dan memahami dunia di sekitar kita.

2. Protein Transpor Natrium-Glukosa

Contoh terkenal dari pompa hubungan adalah dari protein transpor natrium-glukosa. Protein ini berikatan dengan dua ion natrium, yang “ingin” pindah ke sel, dan satu molekul glukosa, yang “ingin” tetap di luar sel. Ini merupakan metode transportasi gula yang penting dalam tubuh, yang diperlukan untuk menyediakan energi untuk respirasi sel.

Difusi alami ion natrium di dalam sel memfasilitasi pergerakan glukosa ke dalam sel. Glukosa dapat dibawa ke dalam sel dengan natrium tanpa protein transpor yang mengeluarkan ATP. Namun, ATP harus digunakan oleh pompa natrium-kalium di tempat lain dalam sel untuk menjaga gradien natrium tetap di tempatnya. Tanpa gradien natrium, transpor natrium-glukosa tidak dapat berfungsi.

3. Sel Darah Putih Menghancurkan Patogen

Contoh penting endositosis adalah proses di mana sel darah putih “memakan” patogen. Ketika sel darah putih mengenali benda asing di dalam tubuh, seperti bakteri, mereka melipat membran sel di sekitarnya untuk membawanya ke sitoplasma mereka.

Mereka kemudian menggabungkan vesikel yang mengandung penyerang dengan lisosom – vesikel yang mengandung bahan kimia dan enzim yang kuat yang dapat memecah dan mencerna bahan organik. Mereka pada dasarnya baru saja menciptakan “perut” seluler untuk “mencerna” penyerbu!

Pengertian Transpor pasif

Transpor pasif adalah zat melewati membran tanpa pengeluaran energi untuk sel. Ini berarti mereka didorong oleh difusi dalam mendukung gradien elektrokimia (mereka pergi dari mana ada konsentrasi yang lebih besar dari mereka ke arah yang kurang) atau oleh osmosis (kasus air). Ketika kita berbicara tentang gradien elektrokimia yang kita maksudkan adalah perbedaan konsentrasi ion dan, akibatnya, muatan listrik, di satu sisi dan sisi lain dari membran. Itu menghasilkan variasi listrik dan kimia antara kompartemen yang dipisahkan oleh membran, yang dikenal sebagai gradien elektrokimia.

Dengan mempertimbangkan hal di atas, kita dapat mengklasifikasikan jenis transpor pasif menjadi tiga kelompok:

  • Osmosis. Ini berlaku untuk aliran air bersih melalui membran semipermeabel (yang melakukannya dalam proporsi yang lebih besar dari larutan yang lebih encer, di mana lebih sedikit zat terlarut, hingga larutan yang lebih pekat). Ini juga dapat dianggap sebagai bentuk kompleks dari difusi sederhana. Osmosis adalah proses vital untuk sel karena jika mereka tidak dapat mengontrol atau menggantinya, mereka membengkak sampai mereka meledak atau kehilangan air sampai mereka mengalami dehidrasi dan kerutan sesuai dengan tonisitas (tingkat konsentrasi dalam garam) dari media eksternal di mana mereka relatif terhadap interior seluler mereka .
  • Difusi sederhana. Mereka melintasi membran tanpa harus melakukan apa pun untuk memudahkan jalannya. Molekul melewati antara molekul lipid membran (yang menciptakan lingkungan hidrofobik di dalam). Hanya molekul apolar (hidrofobik) seperti beberapa hormon steroid, atau molekul sangat kecil, seperti gas pernapasan (oksigen dan karbon dioksida), yang dapat “menggunakan” sistem transpor ini.
  • Difusi terfasilitasi. Molekul melintasi membran melalui saluran protein yang membuka atau menutup dengan memodifikasi bentuk protein pada kontak dengan zat yang diangkut. Protein membran yang mengubah bentuknya untuk memfasilitasi bagian selektif ini disebut perme, protein transpor atau pembawa. Ini adalah bentuk lulus untuk banyak molekul polar, seperti karbohidrat, asam amino, dll. Mereka juga digunakan oleh molekul tanpa karakteristik kutub yang ditandai (etanol, urea, dll.). Banyak ion kecil melintasi membran melalui saluran protein.

Fungsi Transpor aktif.

Transpor aktif memerlukan penggunaan energi (yaitu ATP) karena mengambil molekul dari konsentrasi yang lebih rendah ke yang lebih tinggi, yaitu, terhadap konsentrasi atau gradien elektrokimia. Yang penting, transpor aktif diperlukan untuk homeostasis ion dan molekul, dan sebagian besar energi yang tersedia digunakan untuk memelihara proses ini. Secara khusus, pompa natrium-kalium diperlukan untuk mempertahankan potensi sel dan dapat dilihat pada potensi aksi neuron. Potensial aksi sekunder dapat dilihat di dalam rantai transpor elektron, di mana gradien elektrokimia hidrogen dibentuk untuk menghasilkan sintesis ATP. Contoh dari antiporter adalah antiporter natrium-kalsium yang ada dalam miosit untuk mempertahankan konsentrasi kalsium intraseluler yang rendah, dan contoh simpporter adalah cotransporter glukosa yang tergantung-natrium yang transporter yang mengangkut glukosa / galaktosa dengan dua ion natrium ke dalam sel.

Apa Perbedaan Transpor Aktif dan Transpor Pasif?

Transpor aktif memindahkan zat-zat dari daerah dengan konsentrasi lebih rendah ke konsentrasi yang lebih tinggi, mis, melawan gradien konsentrasi. Ada kebutuhan energi untuk proses ini, karena tidak terjadi secara alami tanpa adanya kekuatan aktif.

Sebaliknya, transpor pasif terjadi secara alami, ketika zat bergerak turun gradien konsentrasi tanpa adanya energi. Oleh karena itu, perbedaan utama dalam transpor aktif dan transpor pasif adalah kebutuhan energi.



Leave a Reply