membran semipermeabel , juga disebut “selektif permeabel” adalah membran yang memungkinkan lewatnya beberapa zat, tetapi mencegah lewatnya melaluinya lainnya. Membran ini bisa alami atau sintetis.
Membran alami adalah membran semua sel hidup, sedangkan membran sintetis, yang dapat berasal dari alam (selulosa) atau tidak, adalah membran yang disintesis untuk kegunaan yang berbeda.
Representasi skematis dari membran semipermeabel (Sumber: Adam Rędzikowski [CC0] melalui Wikimedia Commons)
Contoh kegunaan membran semi-permeabel buatan atau sintetis adalah yang digunakan untuk mesin dialisis ginjal, atau yang digunakan untuk menyaring campuran dalam industri atau dalam proses kimia yang berbeda.
Bagian dari zat melalui membran semipermeabel terjadi dengan berbagai mekanisme. Dalam sel dan membran sintetik hal ini dapat terjadi dengan difusi melalui pori-pori dengan diameter berbeda, yang “memilih” berdasarkan ukuran zat yang melintasi membran. Bisa juga terjadi bahwa zat masuk melalui difusi yang larut dalam membran.
Dalam sel hidup, perjalanan zat melalui membran dapat terjadi melalui transporter yang bertindak untuk atau melawan gradien konsentrasi zat. Gradien, dalam hal ini, adalah perbedaan konsentrasi suatu zat di kedua sisi membran.
Semua sel di bumi memiliki membran, ini melindungi dan memisahkan komponen internal mereka dari lingkungan eksternal. Tanpa membran tidak ada sel dan tanpa sel tidak ada kehidupan.
Karena membran ini adalah contoh paling umum dari membran semipermeabel, penekanan khusus akan diberikan pada mereka selanjutnya.
Indeks artikel
Karakteristik
Studi pertama untuk menjelaskan komponen membran biologis dilakukan dengan menggunakan sel darah merah. Dalam studi ini adanya lapisan ganda yang membentuk membran ditunjukkan dan kemudian ditemukan bahwa komponen lapisan ini adalah lipid dan protein.
Semua membran biologis terdiri dari matriks lipid ganda yang memiliki berbagai jenis protein “tertanam”.
Matriks lipid membran sel terdiri dari asam lemak jenuh dan tak jenuh; yang terakhir memberikan membran fluiditas tertentu.
Lipid disusun sedemikian rupa sehingga membentuk lapisan ganda di mana setiap lipid, yang memiliki kepala hidrofilik (yang memiliki afinitas terhadap air) dan satu atau dua ekor hidrofobik (fobia air, menolak air), memiliki ekor hidrokarbon yang saling berhadapan. lainnya di tengah struktur.
Fosfolipid adalah lipid paling melimpah yang membentuk membran biologis. Ini termasuk phosphatidylcholine, phosphatidylinositol, phosphatidylethanolamine, dan phosphatidylserine.
Contoh membran biologis semi-permeabel (Sumber: LadyofHats [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Di antara lipid membran ada juga kolesterol dan glikolipid, semuanya dengan sifat amfipatik.
Protein membran semi-permeabel terdiri dari beberapa jenis (beberapa di antaranya mungkin memiliki aktivitas enzimatik):
(1) yang membentuk saluran ion atau pori-pori
(2) protein pengangkut
(3) protein yang mengikat satu daerah sel ke daerah lain dan memungkinkan jaringan untuk terbentuk
(4) protein reseptor yang mengikat kaskade intraseluler dan
Mengangkut
Pada membran biologis semipermeabel, transpor dapat dilakukan dengan difusi sederhana, difusi terfasilitasi, kotranspor, transpor aktif, dan transpor aktif sekunder.
Transportasi difusi sederhana
Dalam jenis transportasi ini, energi yang menggerakkan zat melalui membran adalah perbedaan konsentrasi yang ada untuk zat-zat di kedua sisi membran.
Jadi, zat-zat berpindah dalam arti yang lebih → kurang, yaitu dari tempat di mana mereka lebih terkonsentrasi ke tempat di mana mereka kurang terkonsentrasi.
Difusi dapat terjadi karena zat diencerkan dalam membran atau melewati pori-pori atau saluran. Pori-pori atau saluran ada dua jenis: yang selalu terbuka dan yang terbuka dan tertutup, yaitu terbuka sementara.
Pori-pori yang terbuka secara transien pada gilirannya dapat (1) bergantung pada tegangan, yaitu terbuka sebagai respons terhadap tegangan tertentu dan (2) bergantung pada ligan, yang harus mengikat beberapa bahan kimia tertentu untuk membukanya.
Transportasi dengan difusi terfasilitasi
Dalam hal ini, pengangkut memindahkan zat yang akan diangkut dari satu sisi membran ke sisi lain. Transporter ini adalah protein membran yang dapat secara permanen berada di membran atau dalam vesikel yang menyatu saat dibutuhkan.
Pengangkut ini juga bekerja dalam mendukung gradien konsentrasi zat yang mereka angkut.
Jenis transpor ini tidak memerlukan konsumsi energi dan oleh karena itu disebut transpor pasif, karena terjadi dalam mendukung gradien konsentrasi.
transportasi bersama
Jenis lain dari transpor pasif melalui membran semipermeabel disebut kotranspor. Dalam hal ini, gradien konsentrasi dari satu zat digunakan untuk pengangkutan bersamaan zat lain melawan gradiennya.
Jenis transportasi ini dapat dalam dua bentuk: symport, di mana kedua zat diangkut dalam arah yang sama, dan antisport, di mana satu zat diangkut dalam satu arah dan yang lainnya dalam arah yang berlawanan.
Transpor membran aktif
Ini membutuhkan energi dan yang diketahui menggunakan ATP, itulah sebabnya mereka disebut ATPase. Transporter ini dengan aktivitas enzimatik menghidrolisis ATP untuk mendapatkan energi yang dibutuhkan untuk pergerakan zat melawan gradien konsentrasinya.
Tiga jenis ATPase dikenal:
Pompa Na + / K + dan pompa kalsium (kalsium ATPase). Ini memiliki struktur yang dibentuk oleh subunit dan yang tertanam di dalam membran.
ATPase V dan ATPase F, yang memiliki karakteristik bentuk batang yang terdiri dari beberapa subunit dan kepala yang berputar di sekitar subunit batang.
ATPase V berfungsi untuk memompa ion hidrogen melawan gradien konsentrasi, misalnya di lambung dan di lisosom. Dalam beberapa vesikel, seperti yang dopaminergik, ada bom hidrogen jenis ini yang memompa H + ke dalam vesikel.
F ATPase memanfaatkan gradien H + sehingga mereka berjalan melalui strukturnya dan mengambil ADP dan P dan membentuk ATP, yaitu, alih-alih menghidrolisis ATP, mereka mensintesisnya. Ini ditemukan di membran mitokondria.
Transpor aktif sekunder
Transpor itulah yang, memanfaatkan gradien elektrokimia yang dihasilkan oleh ATPase, menyeret zat lain melawan gradien. Artinya, transpor zat kedua melawan gradien konsentrasinya tidak secara langsung digabungkan dengan penggunaan ATP oleh molekul transpor.
Fitur
Dalam sel hidup, adanya membran semipermeabel memungkinkan untuk mempertahankan konsentrasi zat yang sama sekali berbeda dari konsentrasi zat yang sama di lingkungan ekstraseluler di dalamnya.
Namun, terlepas dari perbedaan konsentrasi ini dan adanya saluran atau pori-pori terbuka untuk zat tertentu, molekul-molekul ini tidak keluar atau masuk, kecuali jika kondisi tertentu diperlukan atau diubah.
Alasan untuk fenomena ini adalah bahwa ada keseimbangan elektrokimia yang membuat perbedaan konsentrasi melintasi membran mengimbangi gradien listrik yang dihasilkan oleh ion difusi dan ini terjadi karena beberapa zat tidak dapat keluar di dalam sel. .
Referensi
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Biologi Molekuler Sel (edisi ke-5). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fisiologi . Mosby; Edisi Internasional Ed.
- Fox, SI (2006). Fisiologi Manusia (edisi ke-9). New York, AS: McGraw-Hill Press.
- Lucky, M. (2008). Biologi struktural membran: dengan dasar biokimia dan biofisika . Pers Universitas Cambridge.
