Membran plasma merupakan selubung sel di sebelah luar sitoplasma. Di dalam sitoplasma terdapat bagian atau komponen sel yang disebut organel dan juga terdapat air dan bahan kimia lain yang ikut menyusun sitoplasma. Semuanya itu diselubungi oleh membran plasma. Bukan hanya melindungi secara fisik, membran plasma juga mengontrol lalu-lintas zat keluar masuk sel (transportasi zat melalui membran plasma). Membran plasma bersifat selektif permeabel (semipermeabel)  artinya  membran  plasma  dapat  dilalui  dengan  lebih  mudah oleh beberapa zat daripada beberapa zat lainnya.

Molekul yang dapat melewati membran dengan mudah antara lain adalah air, etanol, CO2  dan O2. Sementara molekul lain dapat melalui membran plasma membutuhkan mekanisme khusus, contohnya glukosa. Sifat selektif permeabel tersebut disebabkan struktur membran plasma yang lipoprotein dengan struktur fosfolipida bilayer dan struktur protein yang sudah dijelaskan sebelumnya. 

Transportasi melalui membran dibedakan menjadi dua yaitu transpor aktif dan transpor pasif. Transpor aktif merupakan transpor zat melalui membran plasma melawan gradien konsentrasi, memerlukan energi dan menggunakan protein pembawa. Contoh zat-zat yang melalui membranplasma melalui transpor aktif adalah glukosa dan asam amino. Transpor pasif merupakan tranpor yang tidak memerlukan energi, berlangsung karena adanya perbedaan konsentrasi zat/larutan di dalam dan luar sel.

a) Transpor Aktif

Transpor aktif menggerakan molekul melintasi membran sel dari daerah konsentrasi  rendah  ke daerah  konsentrasi  tinggi.  Transpor  aktif  memerlukan penggunaan energi. Zat-zat yang diserap melalui transpor aktif, misalnya glukosa dan asam amino yang diserap usus kecil pada manusia. Transpor aktif dapat terjadi melallui mekanisme pompa ion

1. Pompa ion

Pompa  ion  adalah  transpor  ion  melalui  membran  dengan  cara  melakukan pertukaran ion dari dalam sel dengan ion di luar sel. Transpor dilakukan oleh protein transpor atau protein pembawa yang tertanam pada membran plasma, menggunakan  sumber  energi  ATP.  Protein  pembawa  dapat  bekerja  dengan gradien   konsentrasi   (selama   transportasi   pasif),   tetapi   beberapa   protein pembawa dapat memindahkan zat terlarut melawan gradien konsentrasi (dari konsentrasi  rendah  ke  konsentrasi  tinggi),  dengan  masukan  energi.  Protein pembawa   yang   digunakan   untuk   memindahkan   bahan   melawan   gradien konsentrasi mereka, protein ini dikenal sebagai pompa. Seperti pada jenis-jenis kegiatan selular, ATP memasok energi untuk kebanyakan transportasi aktif. Contoh dari jenis sistem transpor aktif, seperti yang ditunjukkan pada Gambar   di bawah, adalah pompa natrium-kalium, yang melakukan pertukaran ion natrium ion  kalium  melintasi  membran  plasma.  Sistem  pompa  ion  (natrium-kalium) menggerakkan ion natrium dan kalium melawan gradien konsentrasi besar. Ia menggerakkan dua ion kalium ke dalam sel di mana kadar kalium yang tinggi, dan memompa tiga ion natrium keluar dari sel dan ke dalam cairan ekstraseluler. 

Gambar   Mekanisme Pompa Ion (Natrium-Kalium)

2. Endositosis

Endositosis   merupakan   transpor   yang   memerlukan   energi.   Endositosis merupakan proses masuknya senyawa dari luar ke dalam sel melalui membran dengan   cara   pembungkusan   senyawa   atau   cairan   ekstraselular   dengan pelekukan ke dalam sebagian membrane. Istilah endositosis berasal dari bahasa Yunani, endo artinya ke dalam dan cytos artinya sel. Membran sel membentuk pelipatan ke dalam (invaginasi) dan “memakan” benda yang akan dipindahkan ke dalam sel.

Di dalam sel, benda tersebut dilapisi oleh sebagian membran sel yang terlepas membentuk kantung (vesikel). Vesikel tersebut berisi materi yang sebelumnya berada di luar sel. Ada tiga tipe endositosis, yakni (1) fagositosis , jika materi yang dimasukkan berupa zat padat, (2) pinositosis, jika materi yang dimasukkan berupa larutan,  (3)  endositosis  yang diperantarai  reseptor,  terjadi  saat fluida ekstraseluler terikat pada reseptor spesifik yang berkumpul pada lubang yang dilapisi protein pada membran plasma, kemudian membnetuk vesikula. Transpor ini bertujuan untuk memperoleh substansi spesifik dalam jumlah besar.

Gambar   Mekanisme Endositosis 

3. Eksositosis

Eksositosis merupakan proses pengeluaran zat dari dalam sel keluar sel. Sekret terbungkus kantong membran yang selanjutnya melebar dan pecah . Kemudian kantung membran tersebut bergabung kembali dengan membran plasma sehingga sisa zat makanan akan dibuang keluar sel. Eksositosis terjadi pada  beberapa  sel  kelenjar  atau  sel  sekresi.  Misalnya,  sel-sel  kelenjar  di pankreas yang mengeluarkan enzim ke saluran pankreas yang bermuara di usus 

halus. Contoh lainnya adalah neuron yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan neurotransmitter yang memberikan sinyal kepada neuron lain atau sel otot.

Gambar  . Eksositosis

b) Transportasi Pasif

Transpor pasif merupakan transpor ion, molekul, senyawa dari luar atau dalam sel yang tidak memerlukan energi. Transportasi ini berlangsung karena adanya perbedaan konsentrasi antara zat yang berada di dalam sel dengan zat yang berada di luar sel. Zat-zat yang ditranspor bergerak dari daerah berkonsentrasi tinggi hingga daerah berkonsentrasi rendah. Transpor pasif meliputi difusi dan osmosis.

1. Difusi

Difusi merupakan penyebaran molekul-molekul suatu zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah hingga terjadi keseimbangan konsentrasi. Difusi merupakan proses spontan yang tidak memerlukan masukan energi. Mekanisme transpor ini meliputi berbagai zat (padat, cair, gas). Difusi bertujuan untuk mencapai keseimbangan konsentrasi antara zat dengan pelarutnya. Selain itu, difusi juga berperan dalam peristiwa pertukaran materi dari suatu sel dengan lingkungannya.

Salah satu contoh penting adalah pegambilan oksigen oleh sel yang melakukan respirasi seluler. Oksigen terlarut berdifusi ke dalam sel tersebut melintasi membran plasma. Selama respirasi seluler terus mengonsumsi O2  saat molekul tersebut masuk, difusi ke dalam sel akan berlanjut karena gradien konsentrasi mendukung pergerakan ke arah itu. Kecepatan difusi bergantung pada beberapa aspek, diantaranya adalah:

1.    Wujud Materi : Semakin besar ikatan antar molekul, makin lama difusi terjadi (padat lebih sulit melakukan difusi)

2.    Suhu : Semakin tinggi suhu, maka ikatan antar molekul akan cepat terputus.

Hal itu menyebabkan difusi menjadi cepat.

3. Ukuran Molekul : Molekul yang berukuran kecil akan lebih mudah untuk melintasi suatu membran dari pada molekul yang besar pada   suhu yang sama.

4. Konsentrasi  :  Semakin  besar  perbedaan  konsentrasi  antara  zat  dan pelarutnya,  atau  perbedaan  konsentrasi   zat   pada   dua   tempat   yang berbeda, menyebabkan semakin besar rata-rata difusinya.

Difusi Terfasilitasi (Facilitated Diffusion)

Difusi difusi terfasilitasi atau difusi dipermudah merupakan mekanisme transpor yang dibantu oleh protein-protein integral dalam membran plasma (protein pembawa). Protein-protein tersebut membentuk struktur menyerupai saluran- saluran, sehingga molekul bisa melintasi membran plasma . Beberapa protein ada yang berikatan dengan suatu molekul dan melintasi membran plasma. 

Difusi terfasilitasi juga merupakan transpor pasif karena hanya mempercepat proses difusi dan tidak merubah arah gradien konsentrasi. Pada proses difusi yang terfasilitasi oleh protein, molekul-molekul seperti asam amino, gula, tidak dapat melalui membran plasma. Molekul tersebut melewati saluran yang dibentuk oleh suatu protein membran yang disebut protein transpor. Proses difusi zat dipermudah dengan protein pembawa. 

Gambar  . Difusi zat (a) dipermudah dengan saluran protein; (b) terfasilitasi dengan protein pembawa

Difusi dapat juga dipermudah oleh saluran protein. Banyak molekul yang berukuran besar (misalnya, asam amino dan glukosa) dan ion (misalnya, K+, Na+, Cl-)  tertahan  oleh  membran  ganda    fosfolipid,  tetapi  dapat  berdifusi  melalui saluran yang dibentuk oleh protein. Protein yang biasanya membentuk saluran adalah protein integral. Saluran protein dapat membuka dan menutup karena adanya rangsangan listrik atau kimiawi, contohnya saat molekul neurotransmitter dapat membuka saluran protein pada membran sel saraf ion Na+  dalam masuk ke dalam sel.

2. Osmosis

Peristiwa yang penting dalam kehidupan ialah osmosis. Pada dasarnya osmosis masih termasuk peristiwa difusi. Pada peristiwa osmosis, air dari   larutan   yang   konsentrasinya   rendah   (hipotonis)   akan   bergerak   ke konsentrasi yang lebih tinggi (hipertonis). Pada gambar berikut, air akan bergerak menembus membran selektif permeabel sehingga pada sisi tabung lainnya, volume air semakin bertambah. Larutan, misalnya glukosa mempunyai tekanan osmosis. Tekanan osmotis dapat diukur dengan osmometer. Naiknya air pada pipa osmometer dapat dipakai untuk menentukan tekanan osmotis. Jadi tekanan osmotis  dapat  dikatakan  dengan  tekanan  yang  diperlukan  untuk  mencegah pelarut bergerak melalui membran semi permeabel. 

Gambar  . Osmosis

Salah satu penyebab zat dapat bergerak secara osmosis adalah adanya perbedaan konsentrasi zat total. Akibat keadaan ini, molekul air yang berada pada larutan hipotonik dapat berpindah menuju larutan hipertonik. Namun, keadaan  ini  juga bisa berlangsung  sebaliknya.  Meskipun  zat  terlarut banyak terkandung pada larutan hipotonik, proses transpor zat akan tetap terjadi secara osmosis.  Sementara itu, andaikan dua larutan bersifat isotonik, molekul air akan berpindah melalui membran dengan kelajuan sama. Akibatnya selisih osmosis tidak terjadi pada dua larutan.

Contoh peristiwa osmosis pada sel hewan adalah pada sel darah merah.   Sel darah merah akan tetap stabil bentuknya bila ditempatkan pada larutan garam 1 %. Sel darah merah yang sama bila ditempatkan pada lingkungan hipotonik, misalnya akuades akan menyebabkan sel mengembang terus menerus. Lingkungan hipotonik dengan kondisi konsentrasi air di luar sel lebih tinggi daripada di dalam sel menyebabkan air masuk terus menerus ke dalam sel hingga  sel  tersebut  pecah  (hemolisis).  Pada  lingkungan  hipertonik  dengan kondisi konsentrasi air di luar sel lebih rendah (lebih pekat) dari pada di dalam sel sehingga sel mengkerut (krenasi).

Sel-sel tumbuhan memiliki dinding selulosa yang keras dan elastis sehingga dapat membatasi volume sel serta mempertahankan sel agar tidak pecah. Bila sel  tumbuhan ditempatkan  pada lingkungan hipotonik, misalnya  akuades,  air akan masuk ke dalam sel. Sel tumbuhan akan terus membengkak sampai selulosa tidak dapat  direntangkan lagi. Namun sel  tersebut tidak  pecah.  Sel tumbuhan pada keadan ini disebut turgid. Sel-sel tumbuhan bila ditempatkan pada lingkungan hipertonik, misalnya pada larutan garam dengan konsentrasi lebih  dari 1  %     akan menyebabkan keluarnya air  dari  vakuola. Sitoplasma mengkerut dan membran plasma terlepas dari dindng sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis.

Sumber: Modul PPG (Pendidikan Profesi Guru)

Modul 2, Kegiatan Belajar 1. Sel Tumbuhan dan Hewan

Penulis: Dra. Cicik Suriani, M. Si, dkk

Baca Juga

Bagikan Artikel