difusi difasilitasi adalah fenomena fisik yang melibatkan transportasi molekul, ion atau zat cair melalui membran menuju gradien konsentrasi dan dengan partisipasi struktur “memfasilitasi” gerakan tersebut.
Dalam jenis transportasi ini, pergerakan partikel selalu terjadi sesuai dengan gradien konsentrasinya, yaitu, partikel bergerak melalui membran dari daerah di mana konsentrasinya “lebih tinggi” ke tempat lain yang “lebih rendah”. .
Skema Difusi yang Difasilitasi (Sumber: LadyofHats / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Difusi terfasilitasi tidak memerlukan kontribusi energi kimia, baik untuk memulai pergerakan partikel maupun untuk mempertahankannya. Banyak asam amino, karbohidrat (gula), ion dan gas memasuki bagian dalam sel melalui difusi terfasilitasi.
Membran sel bertanggung jawab untuk “memisahkan” konten sitosol dari media ekstraseluler, dan “selektif permeabel” untuk zat yang berbeda tergantung pada karakteristiknya. Hal ini dimungkinkan berkat adanya protein pembawa yang membentuk saluran atau pori-pori untuk masuk atau keluarnya partikel.
Pengangkutan molekul tertentu membutuhkan energi, karena terjadi melawan gradien konsentrasinya; yang lain masuk melalui difusi sederhana (melintasi membran secara bebas) dan yang lain diangkut menuruni gradiennya melalui saluran atau pori-pori (difusi terfasilitasi).
Indeks artikel
Karakteristik difusi terfasilitasi
Untuk mendefinisikan difusi terfasilitasi, kita dapat menyebutkan beberapa karakteristiknya:
– Sebagian besar molekul berpindah dari satu kompartemen membran ke kompartemen lain melalui protein yang “tertanam” di membran sel, yang berfungsi sebagai “saluran”.
– Pengangkutan zat selalu mengikuti arah yang sama: dari tempat konsentrasinya lebih tinggi ke tempat konsentrasinya lebih rendah.
– Tidak ada jenis energi yang diinvestasikan untuk memobilisasi molekul yang akan diangkut.
– Agar jenis transportasi ini terjadi, harus ada membran kedap air di antara kedua kompartemen.
– Molekul diangkut ke dalam sel secara spontan. Namun keluarnya molekul-molekul tersebut dari dalam sel ke luar diatur agar tidak terjadi secara spontan.
– Umumnya, transportasi difusi terfasilitasi terjadi untuk molekul-molekul yang, karena karakteristik fisik dan / atau kimianya, tidak dapat dengan bebas melintasi membran sel.
Jenis difusi terfasilitasi
Sejauh ini, 3 jenis difusi terfasilitasi telah dijelaskan. Ini bervariasi sesuai dengan karakteristik protein yang “memfasilitasi” transportasi dan adalah:
Difusi melalui saluran protein
Difusi difasilitasi melalui saluran protein (Sumber: OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) melalui Wikimedia Commons)
Ini melibatkan partisipasi protein khusus untuk pengangkutan molekul yang terutama dalam keadaan cair . Protein ini dikenal sebagai protein “saluran” dan mereka membentuk semacam “pori-pori” di mana molekul air atau ion kecil lewat dengan cepat.
Difusi melalui protein saluran tertutup
Konformasi terbuka dan tertutup dari saluran gerbang tertutup (Sumber: Efazzari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons dan dimodifikasi oleh Raquel Parada Puig)
Protein pembentuk saluran juga berpartisipasi dalam jenis transportasi ini, tetapi protein ini memiliki sistem molekul tipe “gerbang” yang mengatur masuknya zat.
Dengan demikian, masuknya zat apa pun melalui protein saluran “tertutup” memerlukan pengikatan zat ke situs tertentu dalam urutan peptida saluran, itulah sebabnya pengenalan khusus dari molekul yang akan diangkut diperlukan.
Masuk atau keluarnya zat, oleh karena itu, hanya mungkin ketika protein pengangkut “melihat” stimulus (sinyal kimia, termal, listrik atau mekanik) yang memungkinkan pembukaan saluran, yang jika tidak tetap selalu terbuka.
Ada berbagai jenis protein ini, yang diklasifikasikan menurut ion atau molekul yang dibawanya. Ada, misalnya, saluran natrium (Na +), kalsium (Ca +), glukosa (C6H12O6), antara lain.
Difusi melalui protein pembawa
Jenis difusi ini terjadi melalui protein yang mengangkut ion atau molekul besar melintasi membran plasma. Karakteristik penting dari transpor ini adalah bahwa pengikatan dengan molekul yang akan diangkut menyebabkan protein pengangkut mengubah konformasinya.
Alih-alih mempertahankan gerbang tertutup yang terbuka sebagai respons terhadap stimulus (seperti dalam kasus sebelumnya), protein pengangkut memediasi transpor hanya ketika mereka mengikat substrat yang diangkut dan mengubah bentuknya selama proses.
Mereka adalah protein yang terspesialisasi dalam pengangkutan jumlah molekul yang diperlukan untuk sel dan, oleh karena itu, mereka adalah pengangkut yang sangat selektif.
Contoh penyebaran yang difasilitasi
– Aquaporin
Protein saluran yang dikenal sebagai aquaporin, mungkin, adalah contoh paling representatif dari protein yang berpartisipasi dalam transpor dengan difusi terfasilitasi, karena mereka memungkinkan lewatnya molekul air dengan cepat dari media ekstraseluler ke media intraseluler melalui saluran yang mereka bentuk. .
Sel-sel akar tanaman dan batang aquaporin digunakan untuk menyerap air dengan cepat dan efektif.
Skema perwakilan protein saluran transportasi air (aquaporin) (Sumber: OpenStax College / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) melalui Wikimedia Commons)
Sel hewan juga memiliki aquaporin, tetapi dalam jumlah yang lebih sedikit daripada sel tumbuhan (membran vakuolar banyak protozoa, misalnya, kaya akan aquaporin).
– Saluran natrium
Sel saraf hewan vertebrata memiliki saluran natrium yang pembukaannya dirangsang oleh sinyal kimia yang memungkinkan masuknya ion ini. Saluran ini adalah contoh yang baik dari saluran “pintu” tertutup yang kita sebutkan sebelumnya.
– Pengangkut glukosa
Contoh lain dari difusi terfasilitasi melalui saluran “gerbang” tertutup adalah pengangkutan glukosa melintasi membran.
Molekul glukosa memiliki ukuran dan karakteristik sedemikian rupa sehingga mereka mencegahnya melintasi membran sel melalui, misalnya, saluran “kecil” seperti aquaporin.
Selain itu, sel harus mempertahankan konsentrasi internal zat terlarut ini dalam regulasi yang ketat, karena kebutuhan energi yang diperlukan untuk katabolismenya tidak selalu tersedia; yang berarti tidak semua glukosa yang dapat masuk harus masuk ke dalam sel.
Mekanisme transpor molekul-molekul ini melibatkan partisipasi protein pengangkut yang mudah dirangsang untuk memulai transpor dan yang mengubah konformasinya begitu mereka terikat pada molekul yang seharusnya mereka transpor.
– saluran ion
Ada banyak saluran ion yang merupakan protein pengangkut yang bekerja dalam difusi terfasilitasi.
Dalam kasus ion kalium (K +) dan klorin (Cl-) misalnya, yang merupakan ion besar dengan fungsi dan pengaruh yang sangat spesifik di dalam sel, masuknya mereka sering kali digabungkan dengan keluarnya ion lain juga.
Masuk dan keluarnya ion-ion ini dikontrol secara ketat dan banyak saluran ion difusi yang difasilitasi hanya diaktifkan ketika mereka dirangsang oleh efek muatan ion, yang memberikan stimulus langsung pada protein pembawa.
Referensi
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
- Azcon-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Dasar-dasar fisiologi tumbuhan (No. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
- Bauer, M., & Metzler, R. (2013). Model difusi terfasilitasi in vivo. PloS satu, 8 (1).
- Brackley, CA, Cates, ME, & Marenduzzo, D. (2013). Difusi yang difasilitasi intraseluler: pencari, pengumpul, dan pemblokir. Surat tinjauan fisik, 111 (10), 108101.
- Carruthers, ANTHONY (1990). Difusi terfasilitasi glukosa. Ulasan fisiologis, 70 (4), 1135-1176.
- Cussler, EL, Aris, R., & Bhown, A. (1989). Pada batas difusi terfasilitasi. Jurnal ilmu membran, 43 (2-3), 149-164.
