Apa itu transpor pasif? Pergerakan transmembran berbagai senyawa makromolekul, komponen seluler, partikel supramolekul yang tidak dapat menembus melalui saluran di membran, dilakukan melalui mekanisme khusus, misalnya, menggunakan fagositosis, pinositosis, eksositosis, transfer melalui ruang antar sel. Artinya, pergerakan zat melalui membran dapat terjadi menggunakan berbagai mekanisme, yang dibagi menurut tanda-tanda partisipasi pembawa spesifik di dalamnya, serta konsumsi energi. Ilmuwan membagi pengangkutan zat menjadi aktif dan pasif.
Mode transportasi utama
Transportasi pasif adalah transfer zat melalui membran biologis sepanjang gradien (osmotik, konsentrasi, hidrodinamik, dan lain-lain), yang tidak memerlukan konsumsi energi.
Transportasi aktif adalah transfer zat melintasi membran biologis melawan gradien. Di manaenergi dikonsumsi. Sekitar 30 - 40% energi yang terbentuk sebagai hasil dari reaksi metabolisme dalam tubuh manusia dihabiskan untuk implementasi transpor aktif zat. Jika kita mempertimbangkan fungsi ginjal manusia, maka sekitar 70 - 80% dari oksigen yang dikonsumsi dihabiskan untuk transpor aktif.
Transportasi pasif zat
ini melibatkan transfer berbagai zat melalui membran biologis sepanjang berbagai gradien. Gradien ini dapat berupa:
- gradien potensial elektrokimia;
- gradien konsentrasi zat;
- gradien medan listrik;
- gradien tekanan osmotik dan lain-lain.
Proses penerapan transpor pasif tidak memerlukan konsumsi energi. Hal ini dapat terjadi dengan difusi difasilitasi dan sederhana. Seperti yang kita ketahui, difusi adalah pergerakan molekul suatu zat dalam berbagai media, yang disebabkan oleh energi getaran termal suatu zat.
Jika partikel suatu zat bermuatan listrik netral, maka arah terjadinya difusi ditentukan oleh perbedaan konsentrasi zat yang terkandung dalam media yang dipisahkan oleh membran. Misalnya, antara kompartemen sel, di dalam sel dan di luarnya. Jika partikel suatu zat, ion-ionnya memiliki muatan listrik, maka difusi tidak hanya bergantung pada perbedaan konsentrasi, tetapi juga pada besarnya muatan zat yang diberikan, keberadaan dan tanda-tanda muatan pada kedua sisi membran.. Besarnya gradien elektrokimiaditentukan oleh jumlah aljabar gradien listrik dan konsentrasi melintasi membran.
Apa yang menyediakan transportasi melintasi membran?
Transportasi membran pasif dimungkinkan karena adanya gradien konsentrasi zat, tekanan osmotik yang timbul antara sisi yang berbeda dari membran sel atau muatan listrik. Misalnya, kadar rata-rata ion Na+ yang terkandung dalam plasma darah adalah sekitar 140 mM/l, dan kandungannya dalam eritrosit sekitar 12 kali lebih tinggi. Gradien seperti itu, yang dinyatakan sebagai perbedaan konsentrasi, mampu menciptakan kekuatan pendorong yang memastikan transfer molekul natrium ke sel darah merah dari plasma darah.
Perlu dicatat bahwa laju transisi semacam itu sangat rendah karena fakta bahwa membran sel dicirikan oleh permeabilitas yang rendah untuk ion-ion zat ini. Membran ini memiliki permeabilitas yang jauh lebih besar dalam kaitannya dengan ion kalium. Energi metabolisme sel tidak digunakan untuk menyelesaikan proses difusi sederhana.
Laju difusi
Transportasi aktif dan pasif zat melalui membran ditandai dengan laju difusi. Hal ini dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan Fick: dm/dt=-kSΔC/x.
Dalam hal ini, dm/dt adalah jumlah zat yang berdifusi dalam satu satuan waktu, dan k adalah koefisien proses difusi, yang mencirikan permeabilitas biomembran untuk zat yang berdifusi. S sama dengan area di mana difusi terjadi, dan C menyatakan perbedaannyakonsentrasi zat dari sisi yang berbeda dari membran biologis, sedangkan x mencirikan jarak antara titik difusi.
Jelas, zat-zat yang berdifusi secara simultan sepanjang gradien konsentrasi dan medan listrik akan paling mudah bergerak melalui membran. Kondisi penting untuk difusi suatu zat melalui membran adalah sifat fisik membran itu sendiri, permeabilitasnya untuk setiap zat tertentu.
Karena fakta bahwa lapisan ganda membran dibentuk oleh radikal hidrokarbon fosfolipid dengan sifat hidrofobik, zat yang bersifat hidrofobik mudah berdifusi melaluinya. Secara khusus, ini berlaku untuk zat yang mudah larut dalam lipid, seperti hormon tiroid dan steroid, serta beberapa zat narkotika.
Ion mineral dan zat dengan berat molekul rendah yang bersifat hidrofilik berdifusi melalui saluran ion membran pasif, yang terbentuk dari molekul protein pembentuk saluran, dan kadang-kadang melalui cacat pengemasan membran molekul fosfolipid yang muncul di membran sel sebagai akibat fluktuasi termal.
Transportasi pasif melintasi membran adalah proses yang sangat menarik. Jika kondisinya normal, maka sejumlah besar zat dapat menembus membran bilayer hanya jika mereka non-polar dan memiliki ukuran kecil. Jika tidak, transfer terjadi melalui protein pembawa. Proses serupa yang melibatkanprotein pembawa tidak disebut difusi, tetapi transpor suatu zat melalui membran.
Difusi terfasilitasi
Difusi terfasilitasi, seperti difusi sederhana, terjadi di sepanjang gradien konsentrasi suatu zat. Perbedaan utama adalah bahwa molekul protein khusus, yang disebut pembawa, mengambil bagian dalam proses transfer zat.
Difusi terfasilitasi adalah jenis transfer pasif molekul suatu zat melalui biomembran, dilakukan sepanjang gradien konsentrasi menggunakan pembawa.
Transfer status protein
Protein pembawa dapat berada dalam dua keadaan konformasi. Misalnya, dalam keadaan A, protein ini mungkin memiliki afinitas terhadap zat yang dibawanya, situs pengikatannya untuk zat tersebut diputar ke dalam, sehingga terbentuk pori yang terbuka ke satu sisi membran.
Setelah protein terikat pada zat yang ditransfer, konformasinya berubah dan masuk ke keadaan B. Dengan transformasi ini, pembawa kehilangan afinitasnya terhadap zat tersebut. Dari sambungan dengan pembawa, ia dilepaskan dan bergerak ke pori yang sudah ada di sisi lain membran. Setelah zat dipindahkan, protein pembawa mengubah konformasinya kembali, kembali ke keadaan A. Pengangkutan zat melintasi membran ini disebut uniport.
Kecepatan Difusi Terfasilitasi
Zat dengan berat molekul kecil seperti glukosa dapat diangkut melaluimembran melalui difusi terfasilitasi. Transportasi tersebut dapat terjadi dari darah ke otak, ke sel-sel dari ruang interstisial. Laju perpindahan materi dengan jenis difusi ini dapat mencapai hingga 108 partikel melalui saluran dalam satu detik.
Seperti yang telah kita ketahui, laju transpor aktif dan pasif zat dalam difusi sederhana sebanding dengan perbedaan konsentrasi zat di kedua sisi membran. Dalam kasus difusi terfasilitasi, laju ini meningkat sebanding dengan peningkatan perbedaan konsentrasi zat hingga nilai maksimum tertentu. Di atas nilai ini, laju tidak meningkat, meskipun perbedaan konsentrasi dari sisi membran yang berbeda terus meningkat. Pencapaian titik laju maksimum seperti itu dalam proses difusi terfasilitasi dapat dijelaskan oleh fakta bahwa laju maksimum menyiratkan keterlibatan semua protein pembawa yang tersedia dalam proses transfer.
Konsep lain apa yang termasuk dalam transpor aktif dan pasif melintasi membran?
Difusi pertukaran
Jenis pengangkutan molekul zat melalui membran sel ini ditandai oleh fakta bahwa molekul zat yang sama yang terletak di sisi yang berbeda dari membran biologis berpartisipasi dalam pertukaran. Perlu dicatat bahwa dengan pengangkutan zat seperti itu, konsentrasi molekul di kedua sisi membran tidak berubah sama sekali.
Jenis difusi pertukaran
Salah satu jenis difusi pertukaran adalah pertukaran di manamolekul suatu zat ditukar dengan dua atau lebih molekul zat lain. Misalnya, salah satu cara di mana ion kalsium positif dikeluarkan dari sel otot polos bronkus dan pembuluh darah dari miosit kontraktil jantung adalah pertukarannya dengan ion natrium yang terletak di luar sel. Satu ion natrium dalam hal ini ditukar dengan tiga ion kalsium. Jadi, ada pergerakan natrium dan kalsium melalui membran, yang saling bergantung. Jenis transpor pasif melintasi membran sel ini disebut antiport. Dengan cara inilah sel dapat membuang ion kalsium, yang ada secara berlebihan. Proses ini diperlukan agar miosit halus dan kardiomiosit dapat berelaksasi.
Artikel ini membahas transpor aktif dan pasif zat melalui membran.
