Apa itu transpor aktif?
transpor aktif adalah pergerakan zat dari sisi ke sisi membran sel melawan gradien konsentrasi, yaitu dari mana mereka kurang terkonsentrasi ke arah mana mereka lebih terkonsentrasi. Karena tidak terjadi secara spontan, itu adalah proses yang biasanya membutuhkan energi.
Semua sel yang ada di alam dibatasi oleh membran lipid yang bertindak sebagai penghalang semipermeabel, yaitu memungkinkan lewatnya beberapa zat dan mencegah lewatnya zat lain dari dalam ke luar dan sebaliknya.
Sejumlah besar molekul bergerak dengan transpor pasif dari satu sisi sel ke sisi lain, tetapi merupakan bagian penting dari mekanisme seluler dan, oleh karena itu, kehidupan itu sendiri bergantung pada transpor aktif ion dan molekul seperti glukosa, natrium, dll. kalium, kalsium, di antara banyak lainnya.
Karena transpor aktif bukanlah proses yang menguntungkan secara energetik (ini “menanjak), biasanya digabungkan, secara langsung atau tidak langsung, ke proses lain, seperti reaksi oksidasi, hidrolisis ATP, dengan aliran spesies kimia yang mendukung gradiennya, hingga penyerapan sinar matahari, dll.
Bagaimana molekul bergerak dalam transpor aktif?
Pergerakan molekul atau zat dari satu sisi membran sel ke sisi lain dapat terjadi dengan dua cara:
- Pasif : ketika molekul secara spontan melintasi membran dengan difusi sederhana -atau difasilitasi oleh pori-pori dan saluran protein-. Dalam hal ini, keseimbangan kimia antara kompartemen sedang dicari, yaitu, mengikuti gradien elektrokimia atau konsentrasinya (dari tempat dengan konsentrasi lebih tinggi ke tempat dengan konsentrasi lebih rendah).
- Aktif : ketika molekul diangkut dari satu sisi membran sel ke sisi lain melawan konsentrasi atau gradien muatannya. Ini menghasilkan akumulasi yang tidak merata atau perpindahan kesetimbangan kimia antara kompartemen; itu membutuhkan energi (secara termodinamika tidak menguntungkan, yaitu endergonik) dan partisipasi pengangkut protein khusus.
Transpor aktif primer
Transpor aktif primer adalah transpor di mana transpor molekul melawan gradien kimianya (mengakibatkan akumulasinya pada satu sisi membran) secara langsung digabungkan ke reaksi kimia eksergonik, yaitu, ke reaksi di mana energi dilepaskan.
Contoh paling umum dari transpor aktif primer diwakili terutama oleh mereka yang menggunakan energi yang dilepaskan selama hidrolisis adenosin trifosfat (ATP), sebuah molekul yang dianggap sebagai mata uang energi seluler yang paling penting.
Pompa natrium-kalium adalah contoh transpor aktif
Sel hewan, misalnya, secara aktif memindahkan atau mengangkut (melawan gradiennya) ion natrium (Na +) dan kalium (K +), menggunakan struktur pengangkut protein yang sangat khusus yang dikenal sebagai pompa natrium-kalium . Ini bertanggung jawab untuk mengeluarkan ion natrium dan memasukkan ion kalium ke dalam sel, sambil menghidrolisis ATP.
Penting untuk dicatat bahwa banyak protein yang terlibat dalam jenis transportasi ini disebut “pompa.”
Bagaimana cara kerja transporter Na + / K +?
Konsentrasi natrium dan kalium berbeda dalam sel hewan: kalium berada dalam konsentrasi yang lebih tinggi pada tingkat intraseluler, dibandingkan dengan lingkungan eksternal, dan natrium kurang terkonsentrasi di dalam sel daripada di luar. Transpor aktifnya berkat pompa natrium / kalium adalah sebagai berikut:
- Pompa “terbuka” di ruang sitosol dan mengikat 3 ion natrium (Na +), yang memicu hidrolisis molekul ATP (pompa terfosforilasi).
- Dengan hidrolisis ATP, pompa mengubah bentuk strukturalnya dan diorientasikan sebagai “terbuka” menuju ruang ekstraseluler, di mana ia melepaskan ion natrium karena fenomena penurunan afinitas.
- Pada posisi ini, pompa sekarang mampu mengikat 2 ion kalium (K +), mengakibatkan defosforilasi pompa dan perubahan bentuk ke bentuk awal, terbuka ke arah sitosol. Pembukaan ini melepaskan ion kalium ke dalam sel, dan siap untuk siklus transpor lainnya.
Umumnya, transpor aktif primer mencapai pembentukan gradien elektrokimia yang penting dari berbagai sudut pandang untuk aktivitas seluler.
Transpor aktif sekunder
Transpor aktif sekunder adalah transpor molekul atau zat terlarut melawan gradien listrik atau konsentrasinya (proses endergonik, yang membutuhkan energi) yang digabungkan dengan transpor molekul lain yang mendukung gradiennya (proses eksergonik, yang melepaskan energi).
Keunikan jenis transpor aktif ini berkaitan dengan fakta bahwa gradien molekul yang tampaknya bergerak dengan transpor pasif sebelumnya dibentuk oleh proses transpor aktif primer, yaitu, ia juga menggunakan energi.
Bagaimana cara kerjanya?
Transpor aktif utama dari ion bermuatan positif atau negatif membentuk gradien elektrokimia di dalam sel; jenis transportasi ini umumnya dianggap sebagai mekanisme “penyimpanan energi”.
Alasan untuk pernyataan sebelumnya adalah karena fakta bahwa ketika ion yang sama yang diangkut secara aktif dimobilisasi oleh transpor pasif, atau yang sama, karena gradien konsentrasinya, energi dilepaskan, karena ini adalah proses eksergonik.
Transpor aktif sekunder disebut demikian karena menggunakan energi “tersimpan” dalam bentuk gradien konsentrasi ionik (yang dibentuk oleh transpor aktif primer), untuk memindahkan molekul lain melawan gradien konsentrasinya pada saat yang sama saat ia diproduksi. transpor pasif dari mereka yang pertama kali diperkenalkan oleh transportasi primer.
Biasanya protein yang berpartisipasi dalam jenis transpor aktif ini adalah kotransporter yang menggunakan energi yang terkandung dalam gradien elektrokimia. Kotransporter ini dapat memindahkan molekul ke arah yang sama (sporter) atau berlawanan arah (anti-carrier).
Contoh yang baik dari “cotransport” aktif sekunder dari tipe “symport” adalah yang dilakukan oleh cotransporter natrium / glukosa dalam membran sel sel yang ada di mukosa usus hewan.
Pengangkut Na + / Glukosa (Sumber: Alejandro Porto, melalui Wikimedia Commons)
Transporter ini memindahkan ion natrium menuruni gradien konsentrasinya ke dalam sel, pada saat yang sama mengangkut molekul glukosa ke dalam sel, melawan gradien konsentrasinya.
Contoh transpor aktif
Transpor aktif adalah proses yang sangat penting bagi kehidupan sel, di mana sejumlah besar contoh dapat dikutip, termasuk:
- Pompa (transpor aktif primer) yang bertanggung jawab untuk transpor aktif ion, molekul hidrofilik kecil, lipid, dll.
- Transporter (cotransporter, secondary active transport) yang bertanggung jawab untuk pergerakan molekul seperti glukosa, asam amino, beberapa ion dan gula lainnya, antara lain.
Pompa bertenaga ATP untuk transpor aktif primer
Transpor aktif secara umum merupakan mekanisme transpor yang sangat penting bagi semua sel, baik prokariota (bakteri dan archaea) maupun eukariota (hewan, tumbuhan , dan jamur).
Transpor aktif primer biasanya dimediasi oleh jenis protein atau kompleks protein yang dikenal sebagai “pompa”, di mana pompa “digerakkan” atau “didorong” oleh energi yang berasal dari ATP adalah yang paling relevan.
Protein ini pada dasarnya bertanggung jawab untuk pergerakan ion melawan gradien konsentrasinya, menggunakan energi yang dilepaskan oleh hidrolisis ATP.
Semua pompa ini biasanya memiliki struktur tempat pengikatan ATP yang berbeda, umumnya di sisi membran tempat mereka ditemukan menghadap sitosol dan menurut tempat pengikatan ini dan identitas subunit yang menyusunnya, ada berbagai jenis. dari pompa konveyor:
- Pompa kelas “P”, di antaranya adalah pompa proton dari membran plasma bakteri, tumbuhan, dan jamur; pompa Na + / K + dan Ca + 2 dari membran plasma semua sel eukariotik, dll.
- Pompa kelas “V”, seperti yang terdapat pada membran vakuolar tumbuhan, jamur dan khamir; pompa di lisosom sel hewan dan pompa di membran plasma beberapa sel tulang dan ginjal.
- Pompa kelas “F”, termasuk yang ada di membran plasma bakteri, membran mitokondria bagian dalam, dan membran tilakoid kloroplas dalam sel tumbuhan.
- Pompa superfamili transporter “ABC”, yang mencakup transporter untuk asam amino, gula, peptida, fosfolipid, obat lipofilik, dan molekul lain di beberapa sel bakteri dan hewan.
Referensi
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., & Keith Roberts, PW (2018). Biologi molekuler sel.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A., … & Matsudaira, P. (2008). biologi sel molekuler. Macmillan.
- Murray, K., Rodwell, V., Bender, D., Botham, KM, Weil, PA, & Kennelly, PJ (2009). Biokimia Harper yang diilustrasikan. 28 (hal. 588). New York: McGraw-Hill.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip Biokimia Lehninger. Macmillan.
