Materi ini merupakan Pelajaran Biologi Kelas 11 SMA, yang tercakup dalam pembahasan Bioproses. Apa yang dimaksud dengan bioproses? Bioproses dapat diartikan sebagai proses biologis kompleks yang berlangsung di dalam sel.
Bioproses pada sel meliputi; mekanisme transpor pada membran, difusi, osmosis, transpor aktif, endositosis dan eksositosis, reproduksi dan sintesis protein sebagai dasar pemahaman bioproses dalam sistem hidup.
Pada pembahasan transport pada membran sel akan dijelaskan mengenai proses difusi biasa dan fasilitas, roses osmosi, proses transpor aktif, proses fagositosis dan pinositosis. Dibahas juga mengenai keterkaitan mekanisme transpotasi antar membran dalam kehidupan sehari-hari.
Membran sel merupakan susunan berlapis dan memiliki pola beraturan yang tersusun dari protein dan lipid. Keberadaan membran sel berfungsi mengatur transportasi masuknya bahan-bahan ke dalam sel dan keluarnya zat-zat dari dalam sel.
Membran sel bersifat semipermeabel atau selektif permeabel. Membran sel dikatakan bersifat semipermeabel apabila hanya bisa dilewati oleh zat cair berupa air yang masuk ke dalam tubuh. Sedangkan membran sel bersifat selektif permeabel manakala hanya bisa dilewati oleh zat-zat atau ion-ion tertentu saja.
Transpor zat dengan melalui membran sel mempunyai beberapa tujuan
- Memasukkan asam amino, gula, serta nutrisi lain yang diperlukan oleh sel.
- Memasukkan oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida.
- Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, misalnya ion K+, Na+, Ca2+, dan Cl-.
- Membuang sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun.
- Menjaga kestabilan pH.
- Menjaga konsentrasi pada suatu zat agar bisa mendukung kerja enzim.
Transpor melalui membran sel bisa dibedakan menjadi dua, antara lain:
1. Transpor Pasif
Transpor pasif merupakan transpor yang tidak memerlukan energi. Transpor ini terjadi berkat adanya perbedaan konsentrasi antara zat yang akan berpindah dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah.
Transpor pasif ada tiga macam, diantaranya difusi, difusi terbantu, dan osmosis. Berikut uraiannya:
a. Difusi
Difusi atau difusi sederhana merupakan perpindahan zat (padat, cair, atau gas) dengan atau tanpa melalui membran, dari daerah yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke daerah yang konsentrasinya rendah (hipotonis).
Akibat perpindahan ini, konsentrasi zat menjadi sama atau isotonis. Difusi dipengaruhi oleh beberapa faktor, berikut diantaranya:
1) Ukuran molekul yang meresap; Molekul yang memiliki kuran besar akan lebih lambat melalui membrane daripada molekul yang berukuran kecil.
2) Suhu; Kenaikan suhu akan mempercepat gerakan molekul, sehingga laju difusi akan semakin cepat.
3) Konsentrasi zat; Semakin besar gradien konsentrasi antara dua zat, maka semakin cepat pula laju difusinya.
4) Wujud materi; Bila dibandingkan dengan zat cair dan gas, zat padat akan lebih lambat dalam proses difusi. Contohnya yang terjadi pada peristiwa O2 pada hewan bersel satu. Difusi dapat terjadi manakala konsentrasi O2 di udara lebih tinggi daripada konsentrasi O2 di dalam sel.
b. Difusi terbantu
Difusi terbantu merupakan difusi yang membutuhkan bantuan protein spesifik dalam bentuk saluran protein dan protein transpor. Contohnya pada bakteri Escherichia coli akan menurun metabolismenya apabila dipindahkan ke dalam medium laktosa. Hal itu terjadi karena laktosa tidak bisa melalui membran sel.
Namun, beberapa saat kemudian laktosa bisa melalui membran sel dengan bantuan enzim permease, yang mekanisme difusi terbantu-nya sebagai berikut:
1) Difusi terbantu oleh saluran protein; Difusi ini berlangsung pada molekul-molekul besar seperti asam amino dan glukosa, atau ion-ion seperti K+, Na+, dan Cl–. Molekul-molekul itu bisa berdifusi berkat bantuan protein integral yang membentuk saluran protein.
2) Difusi terbantu oleh protein transport; Protein transpor mempunyai sifat seperti enzim yang memiliki sifat spesifik terhadap zat dan tempat pengikatan molekul yang diangkutnya. Protein transpor bisa berubah bentuk pada saat mengikat ataupun melepas molekul yang dibawanya.
Misalnya pada enzim permease yang merupakan suatu protein (enzim) membran sel yang akan memberi jalan bagi ion dan molekul polar tidak bermuatan agar bisa melalui dua lapisan lipid hidrofobik dari membran sel.
Protein transpor mempermudah proses difusi molekul asam amino dan glukosa. Pada penyakit turunan sistinuria, sel ginjal tidak mempunyai protein yang entranspor sistein dan asam amino lain. Hal itu mengakibatkan, di dalam sel ginjal terjadi akumulasi asam amino yang kemudian akan mengkristal menjadi batu ginjal.
c. Osmosis
Pada dasarnya, osmosis masih termasuk peristiwa difusi. Pada osmosis, yang bergerak melewati 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 pada proses penyerapan air dari tanah masuk ke akar, proses penguapan yang terjadi didaun, proses keluarnya keringat dan terbentuknya urine.
Peristiwa osmosis menyebabkan empat macam keadaan sel, diantaranya plasmolisis, turgid, krenasi, dan lisis. Berikut uraiannya:
1) Plasmolisis merupakan lepasnya membran sel dari dinding sel tumbuhan, diakibatkan sel berada di lingkungan yang hipertonis. Air di dalam sel akan keluar, menyebabkan sel kekurangan air.
2) Turgid merupakan keadaan sel tumbuhan yang mengembang, akibat sel berada di lingkungan yang hipotonis. Air dari luar sel akan masuk ke dalam sel, menyebabkan sel penuh dengan air, yang akan mendorong membran sel melekat ke dinding sel.
3) Krenasi merupakan mengerutnya sel dikarenakan sel berada di lingkungan yang hipertonis, sehingga sel kehilangan air. Krenasi terjadi pada sel yang tidak mempunyai dinding sel, seperti sel hewan.
4) Lisis merupakan pecahnya sel diakibatkan sel berada di lingkungan yang hipotonis. Peristiwa lisis terjadi pada sel yang tidak mempunyai dinding sel. Pada saat banyak air dari luar yang masuk ke dalam sel, maka sel pun akan mengembang dan pada akhirnya pecah.
 |
| Peristiwa osmosis pada sel hewan dan tumbuhan |
2. Transpor Aktif
Transpor aktif merupakan transpor yang membutuhkan energi. Energi yang digunakan di dalam sel adalah ATP (adenosin trifosfat), merupakan energi kimia tinggi yang berasal dari hasil respirasi sel.
Pada transpor aktif, terjadi pemompaan melalui membran yang melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif memiliki fungsi memelihara keseimbangan di dalam sel. Contohnya pada proses penyerapan glukosa di dalam usus manusia.
Transpor aktif bisa berupa pompa ion natrium-kalium, kotranspor, dan endositosis-eksositosis. Berikut uraiannya
a. Pompa ion natrium-kalium
Pompa ion natrium-kalium adalah gerakan pemompaan ion K+ kedalam sel dan ion Na+ keluar 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 Ion Natrium-Kalium |
b. Kotranspor
Kotranspor adalah transpor aktif dari zat tertentu yang bisa menginisiasi transpor zat terlarut lainnya. Kontranspor dilakukan oleh dua protein transport dengan bantuan energi berupa ATP. Contoh dari peristiwa kotranspor yang terjadi pada pompa proton yang menggerakkan transpor sukrosa pada sel tumbuhan.
Proton (H+) keluar dari sel melalui suatu protein transpor pada membran sel. Lalu, ion H+ yang keluar akan membawa sukrosa memasuki sel melewati protein transpor lainnya. Mekanisme kotranspor sukrosa-H+ berguna untuk memindahkan sukrosa hasil fotosintesis ke sel berkas pengangkut daun.
Pada akhirnya hasil fotosintesis tersebut diangkut ke organ nonfotosintetik seperti akar melalui jaringan vaskuler tumbuhan.
c. Endositosis-eksositosis
Peristiwa ini terjadi pada kantong membran sel, berikut uraiannya.
1) Endositosis
Endositosis merupakan peristiwa dari pembentukan kantong membran sel pada saat larutan atau partikel ditransfer menuju kedalam sel. Endositosis memiliki dua bentuk, yaitu pinositosis dan fagositosis.
a) Pinositosis merupakan proses penyerapan zat cair oleh sel. Contohnya pada sel-sel epitel usus melakukan pinositosis untuk menelan nutrisi yang didapatkan dari proses pencernaan makanan. Pinositosis terjadi pada sel-sel kelenjar dan sel ekskresi. Tahapan pada proses pinositosis bisa diterangkan sebagai berikut:
- Pada mulanya, zat pemicu menempel pada reseptor khusus membran sel.
- Lalu, terjadi lekukan atau invaginasi dari membran sel membentuk gelembung atau kantong atau saluran pinositosik.
- Di dalam sel, gelembung bisa pecah menjadi gelembung lebih kecil ataupun bergabung menjadi gelembung yang lebih besar.
b) Fagositosis merupakan proses memasukkan benda padat ke dalam sel. Contohnya yang terjadi pada sel darah putih memakan benda asing yang masuk ke dalam aliran darah. Contoh lain fagositosis adalah Amoeba menangkap mangsanya dengan pseudopodium (kaki semu), lalu mengurungnya dalam fagosom (vakuola).
2) Eksositosis
Eksositosis merupakan proses pengeluaran zat dari dalam sel menuju keluar sel. Pada eksositosis, sekret terbungkus dalam kantong membran yang selanjutnya melebar dan akhirnya pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau sel sekresi.
.jpg "Biologi Kelas 11") |
| Peristiwa Endositosis dan Eksositosis |
Kiranya itulah pembahasan mengenai transportasi antar membran sel. Apabila ingin ada yang didiskusikan bisa di post pada kolom komentar.