Transpor Aktif

Transpor aktif adalah pengangkutan lintas membran dengan menggunakan energi ATP, melibatkan pertukaran ion Na+ dan K+ (pompa ion) serta protein kontraspor yang akan mengangkut ion Na+ bersama melekul lain seperti asam amino dan gula. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.

Transpor aktif merupakan transpor yang mengkonsumsi atau menggunakan energi untuk mengeluarkan dan/atau memasukkan ion-ion dan molekul melalui membran sel, melawan perbedaan konsentrasi. Ini menunjukkan, bahwa sel pada suatu waktu tidak dapat hanya mengandalkan difusi dan osmosis untuk memperoleh keperluan hidupnya. Energi diperlukan karena ada zat yang harus dipindahkan melawan Kecenderungan alami berdifusi ke arah yang berlawanan. Berbeda dengan difusi yang dapat berjalan ke dua arah, transpor aktif merupakan gerakan satu arah dan dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam dan di luar sel. Muatan listrik ini terutama ditentukan oleh ion-ion Natrium (Na+), Kalium (K+), dan ion klor (Cl-). Keluar masuknya ion Na+, dan K+ dilakukan oleh pompa natrium-kalium (pompa Na+-K-) dengan menggunakan energi yang diperoleh dari ATP (adenosin triphospate). Pompa Na+- K- bekerja memompa ion Na+ ke luar sel dan memasukkan ion K- ke dalam sel. Konsentrasi ion K+ yang tinggi diperlukan untuk sintesis protein, glikosis, fotosintesis dan proses vital lainnya. Keberadaan ion-ion Na+ dan K+ penting untuk mengendalikan pengaturan osmosis, mempertahankan kegiatan listrik dalam sel saraf dan memacu transpor aktif bagi zat-zat lain seperti glukosa dan asam amino. Dalam beberapa hal, kombinasi antara transpor aktif dan difusi dapat terjadi.

Gambar. Perbedaan transport pasif dan transport aktif

Transport aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transport primer dan transport sekunder.

a.    Transport Aktif Primer

Secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transport ini. Transport 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. Sebaliknya konsentrasi ion Na+ di luar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na+ dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP.

Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, misalnya pada Na-K pump dan Ca pump. Pada Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan dipompa kedalam sel. Pada Ca pump, Ca akan dipompa keluar sel agar konsentrasi Ca dalam sel rendah.

   

 Gambar. Transpor aktif primer

b.    Transport Aktif Sekunder

Merupakan transport pengangkutan gabungan, yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan molekul lain. Transport aktif sekunder ini memerlukan transport yang tergantung pada potensial membran. Misalnya, pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion Na+. Pada transport ini juga melibatkan protein pembawa dan membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP. Kedua jenis transport di atas yang saling berhubungan erat karena transport aktif primer akan menciptakan potensial membran dan ini memungkinkan terjadinya transport aktif sekunder.

Gambar. Transport aktif sekunder

Terdapat tiga protein transporter yang terlibat dalam transport aktif :

a.    Uniport

Protein memungkinkan pergerakan ion tunggal dalam satu arah, misalnya protein pengikat kalsium terdapat dalam membrane plasma dan RE pada sel-sel yang aktif mentransport ion Ca2+ dari daerah konsentrasi tinggi baik dari dalam maupun luar RE

b.    Symport

Protein memungkinkan pergerakan dua jenis ion 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.

c.    Antiports

Protein memungkinkan pergerakan dua ion pada arah yang berlawanan. Satu ke luar dan yang lain ke dalam sel. Misalnya, banyak sel yang memiliki pompa Na-K yang menggerakkan Na+ ke luar sel dan K+ ke dalam sel.

Gambar. Macam-macam protein transporter

Symport dan antiport dikenal sebagai transporter berpasangan, karena kedua tipe ini menggerakkan ion pada saat yang bersamaan. Transpor aktif sekunder dibagi menjadi dua, yaitu:

a.    Transport aktif sekunder co-transport ( symport atau satu arah)

Pada transport sekunder co-transport , glukosa atau asam amino akan ditransport masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium. Natrium yang masuk akibat perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel, meskipun asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel, tetapi asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi Na). Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-transport.

Gambar. Transport aktif sekunder co-transport

b.    Transport aktif sekunder counter transport (antiport / berlawanan arah )

Pada proses counter transport/exchange, masuknya ion Na ke dalam sel akan menyebabkan bahan lain ditransport keluar. Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-H exchange. Pada Na-Ca exchange, 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel, hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel, khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung. Na-H exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus proksimal ginjal, sehingga turut mengatur pH dalam sel.

Gambar. Transport aktif sekunder counter transport

TRANSPOR MAKROMOLEKUL

            Transpor molekul yang memiliki ukuran besar dilakukan dengan proses 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.      PINOSITOSIS

Dalam bahasa Yunani `pinos` berarti minum. Pinositosis terjadi pada benda-benda cair. Pinositosis merupakan proses pemasukan zat ke dalam sel yang berupa cairan. Pinositosis merupakan gejala umum yang terjadi pada berbagai macam sel seperti leukosit, sel-sel ginjal, epithelium usus, makrofag hati dan sel akar tumbuhan. Peristiwa ini dapat terjadi bila konsentrasi protein dan ion tertentu pada medium sekeliling sel sesuai dengan konsentrasi di dalam sel. Pinositosis dimulai dengan menempelnya bahan penyebab pada reseptor khusus membran sel (plasma).Kemudian terjadi lekukan (invaginasi) dari membran sel membentuk gelombung /kantong atau saluran pinositosik.

Pembentukan gelombang pinositosis atau endositosis lainnya di duga karena terjadi kontraksi dan mikrofilamen intrasel yang ujung-ujungnya menempel pada membran. Di dalam sel gelembung dapat pecah menjadi gelembung lebih kecil atau bergabung menjadi gelembung yang lebih besar. Air, garam, dan zat lain masuk ke dalam sitoplasma dan gelembung pinositosis dengan jalan difusi, transpor aktif atau dengan cara transpor lain.

2.      Fagositosis

Fagosistosis (“cell eating ”) adalah pengambilan bahan padat yang umumdilakukan oleh beberapa jenis sel tertentu untuk selanjutnya dibawa menuju lisosom. Fagositosis bertanggung jawab terhadap akuisisi nutrisi pada beberapa sel, dan di dalam sistem imunitas, fagositosis adalah mekanisme utama untuk menghilangkan patogen dan serpihan sel. Bakteri, sel mati jaringan, dan partikel mineral kecil adalah contoh objek yang akan difagositasi.

Pada proses fagositosis, sel membenuk psedopoda yakni pemanjangan sitoplasma yang mengarah/mendekati partikel yang dituju. Pemanjangan ini kemudian membentuk lipatan yang melingkupi objek. Lipatan kemudia berfusi membentuk sutau vakuola (fagosom) yangakan terpisah dengan membran plasma. Fagosom selanjutnya akan bergabung dengan lisosom untuk mencena makanan secara intraseluler. Mekanisme menggunakan alat gerak  sel dan bergantung pada kalsium (ion Ca++).

3.      Reseptor Mediated Endocytosis

Reseptor Mediated Endocytosis  adalah Endositosis yang diperantarai reseptor spesifik yang tertanam di permukaan membran sel. Reseptor tersebut adalah protein dengan tempat reseptor spesifik yang dipaparkan ke cairan ekstraseluler. Bahan Ekstraseluler yang terkait pada reseptor disebut ligan, yaitu satu istilah umum untuk setiap molekul yang terkait khususnya pada tempat resptor molekul lain. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat memperoleh 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.

Mekanisme RME ini misalnya terjadi dalam proses endositosis Low Density Lipoprotein dari luar ke dalam sel. Low Density Lipoprotein (LDL) reseptor adalah salah satu reseptor pada membran sel yang khusus menangkap partikel LDL di lingkungan luar. LDL partikel (kolesterol yang dikelilingi lapisan fosfolipid dan protein) dari luar sel awalnya terikat ke reseptor LDL yang tertanam pada membrane. Molekul adaptin kemudian terikat pada ekor LDL reseptor. Molekul adaptin segera menstimulasi terikatnya Clathrin. Clathrin merupakan jenis protein yang memfasilitasi pembentukan vesikula. Dengan terikatnya Clathrin, maka sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong ini terjepit membentuk vesikula. Vesikula yang diselubungi oleh molekul adaptin dan clathrin kemudian terlepas dari membrane plasma dan masuk ke sitosol.

Setelah tiba di sitosol, molekul adaptin dan clathrin yang melekat pada permukaan vesikula ini kemudian terlepas. Selanjutnya, vesikula ini berfusi dengan endosome. Endosome memiliki pH internal yang rendah, sehingga menyebabkan LDL reseptor melepaskan muatannya ( muatannya yaitu molekul kolesterol yang diselubungi protein dan lapisan fosfolipid). LDL reseptor yang telah melepaskan muatannya akan segera dikembalikan ke membrane plasma. Sebuah vesikula yang memuat LDL reseptor tersebut akan terlepas dari endosome.  Sementara itu, LDL partikel harus dibongkar. Endosome yang berisi LDL partikel tersebut dikirim ke lisosom. Lisosom berisi anzim-enzim hidrolitik yang dapat mencerna partikel LDL, Sehingga akhirnya dihasilkan kolesterol dan juga peptida. Kolesterol (dan juga peptide) kemudian dikeluarkan dari lisosom ke dalam sitosol untuk dapat digunakan dalam proses sintesis membrane baru.

Gambar. Reseptor Mediated Endocytosis

Powerpoint Transpor Aktif download disini