Transpor Aktif: Tinjauan Primer & Sekunder

Transpor aktif membutuhkan energi untuk bekerja, dan begitulah cara sel menggerakkan molekul. Mengangkut bahan ke dalam dan ke luar sel sangat penting untuk fungsi keseluruhan.

Transpor aktif dan transpor pasif adalah dua cara utama sel memindahkan zat. Tidak seperti transpor aktif, transpor pasif tidak memerlukan energi apapun. Cara yang lebih mudah dan murah adalah transportasi pasif; namun, sebagian besar sel harus bergantung pada transpor aktif untuk tetap hidup.

Sel seringkali harus menggunakan transpor aktif karena tidak ada pilihan lain. Terkadang, difusi tidak bekerja untuk sel. Transpor aktif menggunakan energi seperti adenosin trifosfat (ATP) untuk memindahkan molekul melawan gradien konsentrasinya. Biasanya, prosesnya melibatkan pembawa protein yang membantu transfer dengan memindahkan molekul ke bagian dalam sel.

Misalnya, sel mungkin ingin memindahkan molekul gula ke dalam, tetapi gradien konsentrasi mungkin tidak memungkinkan transpor pasif. Jika ada konsentrasi gula yang lebih rendah di dalam sel dan konsentrasi yang lebih tinggi di luar sel, maka transpor aktif dapat menggerakkan molekul melawan gradien.

Sel menggunakan sebagian besar energi yang mereka buat untuk transpor aktif. Faktanya, pada beberapa organisme, sebagian besar ATP yang dihasilkan menuju transpor aktif dan mempertahankan tingkat molekul tertentu di dalam sel.

Gradien elektrokimia memiliki muatan dan konsentrasi kimia yang berbeda. Mereka ada di membran karena beberapa atom dan molekul memiliki muatan listrik. Artinya ada beda potensial listrik atau potensial membran.

Terkadang, sel perlu membawa lebih banyak senyawa dan bergerak melawan gradien elektrokimia. Ini membutuhkan energi tetapi terbayar dengan fungsi sel yang lebih baik secara keseluruhan. Hal ini diperlukan untuk beberapa proses, seperti pemeliharaan gradien natrium dan kalium dalam sel. Sel biasanya memiliki lebih sedikit natrium dan lebih banyak kalium di dalamnya, sehingga natrium cenderung masuk ke dalam sel saat kalium keluar.

Transpor aktif memungkinkan sel memindahkannya melawan gradien konsentrasi biasanya.

Transpor aktif primer menggunakan ATP sebagai sumber energi untuk pergerakan. Ini memindahkan ion melintasi membran plasma, yang menciptakan perbedaan muatan. Seringkali, sebuah molekul memasuki sel ketika jenis molekul lain meninggalkan sel. Ini menciptakan perbedaan konsentrasi dan muatan melintasi membran sel.

Itu pompa natrium-kalium merupakan bagian penting dari banyak sel. Pompa memindahkan natrium keluar sel sambil memindahkan kalium ke dalam. Hidrolisis ATP memberikan sel energi yang dibutuhkan selama proses. Pompa natrium-kalium adalah pompa tipe-P yang menggerakkan tiga ion natrium ke luar dan membawa dua ion kalium ke dalam.

Pompa natrium-kalium mengikat ATP dan tiga ion natrium. Kemudian terjadi fosforilasi pada pompa sehingga berubah bentuk. Hal ini memungkinkan natrium meninggalkan sel, dan ion kalium diambil. Selanjutnya, fosforilasi terbalik, yang sekali lagi mengubah bentuk pompa, sehingga kalium memasuki sel. Pompa ini penting untuk fungsi saraf secara keseluruhan dan bermanfaat bagi organisme.

Ada berbagai jenis transporter aktif primer. ATPase tipe-P, seperti pompa natrium-kalium, ada pada eukariota, bakteri, dan archaea.

Anda dapat melihat ATPase tipe-P dalam pompa ion seperti pompa proton, pompa natrium-kalium, dan pompa kalsium. ATPase tipe-F ada di mitokondria, kloroplas dan bakteri. ATPase tipe-V ada pada eukariota, dan pengangkut ABC (ABC berarti "kaset pengikat ATP") ada di keduanya prokariota dan eukariota.

Transpor aktif sekunder menggunakan gradien elektrokimia untuk mengangkut zat dengan bantuan a kotransporter. Ini memungkinkan zat yang dibawa untuk naik gradiennya berkat cotransporter, sementara substrat utama bergerak menuruni gradiennya.

Pada dasarnya, transpor aktif sekunder menggunakan energi dari gradien elektrokimia yang diciptakan oleh transpor aktif primer. Hal ini memungkinkan sel untuk mendapatkan molekul lain, seperti glukosa, di dalam. Transpor aktif sekunder penting untuk fungsi sel secara keseluruhan.

Namun, transpor aktif sekunder juga dapat membuat energi seperti ATP melalui gradien ion hidrogen di mitokondria. Misalnya, energi yang terakumulasi dalam ion hidrogen dapat digunakan ketika ion melewati protein saluran ATP sintase. Hal ini memungkinkan sel untuk mengubah ADP menjadi ATP.

Protein pembawa atau pompa adalah bagian penting dari transpor aktif. Mereka membantu mengangkut bahan di dalam sel.

Ada tiga jenis utama protein pembawa: uniportir, pengimpor dan antiporter.

Uniporter hanya membawa satu jenis ion atau molekul, tetapi simporter dapat membawa dua ion atau molekul dalam arah yang sama. Antiporter dapat membawa dua ion atau molekul ke arah yang berbeda.

Penting untuk dicatat bahwa protein pembawa muncul dalam transpor aktif dan pasif. Beberapa tidak membutuhkan energi untuk bekerja. Namun, protein pembawa yang digunakan dalam transpor aktif memang membutuhkan energi untuk berfungsi. ATP memungkinkan mereka untuk membuat perubahan bentuk. Contoh protein pembawa antiporter adalah Na+-K+ATPase, yang dapat memindahkan ion kalium dan natrium di dalam sel.

Endositosis dan eksositosis juga merupakan contoh transpor aktif dalam sel. Mereka memungkinkan pergerakan transportasi massal masuk dan keluar sel melalui vesikel, sehingga sel dapat mentransfer molekul besar. Kadang-kadang sel membutuhkan protein besar atau zat lain yang tidak cocok melalui membran plasma atau saluran transportasi.

Untuk ini makromolekul, endositosis dan eksositosis adalah pilihan terbaik. Karena mereka menggunakan transpor aktif, mereka berdua membutuhkan energi untuk bekerja. Proses-proses ini penting bagi manusia karena memiliki peran dalam fungsi saraf dan fungsi sistem kekebalan tubuh.

Selama endositosis, sel mengkonsumsi molekul besar di luar membran plasmanya. Sel menggunakan membrannya untuk mengelilingi dan memakan molekul dengan melipatnya. Ini menciptakan vesikel, yang merupakan kantung yang dikelilingi oleh membran, yang berisi molekul. Kemudian, vesikel keluar dari membran plasma dan memindahkan molekul ke bagian dalam sel.

Selain memakan molekul besar, sel dapat memakan sel atau bagian lain darinya. Dua jenis utama endositosis adalah fagositosis dan pinositosis. Fagositosis adalah bagaimana sel memakan molekul besar. Pinositosis adalah bagaimana sel meminum cairan seperti cairan ekstraseluler.

Beberapa sel terus-menerus menggunakan pinositosis untuk mengambil nutrisi kecil dari lingkungan mereka. Sel dapat menyimpan nutrisi dalam vesikel kecil begitu mereka berada di dalam.

fagosit adalah sel yang menggunakan fagositosis untuk mengkonsumsi sesuatu. Beberapa contoh fagosit dalam tubuh manusia adalah sel darah putih, seperti neutrofil dan monosit. Neutrofil memerangi bakteri yang menyerang melalui fagositosis dan membantu mencegah bakteri menyakiti Anda dengan mengelilingi bakteri, memakannya dan dengan demikian menghancurkannya.

Monosit lebih besar dari neutrofil. Namun, mereka juga menggunakan fagositosis untuk mengkonsumsi bakteri atau sel-sel mati.

Paru-paru Anda juga memiliki fagosit yang disebut makrofag. Ketika Anda menghirup debu, sebagian mencapai paru-paru dan masuk ke kantung udara yang disebut alveolus. Kemudian, makrofag dapat menyerang debu dan mengelilinginya. Mereka pada dasarnya menelan debu untuk menjaga paru-paru Anda tetap sehat. Meskipun tubuh manusia memiliki sistem pertahanan yang kuat, terkadang tidak bekerja dengan baik.

Misalnya, makrofag yang menelan partikel silika dapat mati dan mengeluarkan zat beracun. Ini dapat menyebabkan jaringan parut terbentuk.

Amoeba bersel tunggal dan bergantung pada fagositosis untuk makan. Mereka mencari nutrisi dan mengelilinginya; kemudian, mereka menelan makanan dan membentuk vakuola makanan. Selanjutnya, makanan vakuola bergabung dengan lisosom di dalam amuba untuk memecah nutrisi. Itu lisosom memiliki enzim yang membantu proses tersebut.

Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel untuk mengkonsumsi jenis molekul tertentu yang mereka butuhkan. Protein reseptor membantu proses ini dengan mengikat molekul-molekul tersebut sehingga sel dapat membuat vesikel. Hal ini memungkinkan molekul tertentu untuk memasuki sel.

Biasanya, endositosis yang dimediasi reseptor bekerja sesuai keinginan sel dan memungkinkannya menangkap molekul penting yang dibutuhkannya. Namun, virus dapat memanfaatkan proses untuk memasuki sel dan menginfeksinya. Setelah virus menempel pada sel, ia harus menemukan cara untuk masuk ke dalam sel. Virus mencapai ini dengan mengikat protein reseptor dan masuk ke dalam vesikel.

Selama eksositosis, vesikel di dalam sel bergabung dengan membran plasma dan melepaskan isinya; isinya tumpah keluar, di luar sel. Ini bisa terjadi ketika sel ingin memindahkan atau menyingkirkan molekul. Protein adalah molekul umum yang ingin ditransfer sel dengan cara ini. Pada dasarnya, eksositosis adalah kebalikan dari endositosis.

Prosesnya dimulai dengan sekering vesikel ke membran plasma. Selanjutnya, vesikel terbuka dan melepaskan molekul di dalamnya. Isinya memasuki ruang ekstraseluler sehingga sel lain dapat menggunakannya atau menghancurkannya.

Sel menggunakan eksositosis untuk banyak proses, seperti mensekresi protein atau enzim. Mereka juga dapat menggunakannya untuk antibodi atau hormon peptida. Beberapa sel bahkan menggunakan eksositosis untuk memindahkan neurotransmiter dan protein membran plasma.

Ada dua jenis eksositosis: eksositosis tergantung kalsium dan eksositosis bebas kalsium. Seperti yang bisa Anda tebak dari namanya, kalsium mempengaruhi eksositosis yang bergantung pada kalsium. Dalam eksositosis kalsium-independen, kalsium tidak penting.

Banyak organisme menggunakan organel yang disebut Kompleks Golgi atau Aparatus Golgi untuk membuat vesikel yang akan diekspor keluar dari sel. Kompleks Golgi dapat memodifikasi dan memproses baik protein maupun lipid. Ini mengemasnya dalam vesikel sekretori yang meninggalkan kompleks.

Di diatur eksositosis, kebutuhan sel sinyal ekstraseluler untuk memindahkan material keluar. Ini biasanya disediakan untuk jenis sel tertentu seperti sel sekretori. Mereka dapat membuat neurotransmiter atau molekul lain yang dibutuhkan organisme pada waktu tertentu dalam jumlah tertentu.

Organisme mungkin tidak membutuhkan zat-zat ini secara konstan, jadi pengaturan sekresinya diperlukan. Secara umum, vesikel sekretorik tidak menempel lama pada membran plasma. Mereka mengirimkan molekul dan menghapus diri mereka sendiri.

Contohnya adalah neuron yang mengeluarkan neurotransmiter. Prosesnya dimulai dengan sel neuron di tubuh Anda menciptakan vesikel yang diisi dengan neurotransmiter. Kemudian, vesikel ini berjalan ke membran plasma sel dan menunggu.

Selanjutnya, mereka menerima sinyal, yang melibatkan ion kalsium, dan vesikel pergi ke membran pra-sinaptik. Sinyal kedua ion kalsium memberitahu vesikel untuk menempel pada membran dan menyatu dengannya. Ini memungkinkan neurotransmiter dilepaskan.

Transpor aktif merupakan proses penting bagi sel. Baik prokariota dan eukariota dapat menggunakannya untuk memindahkan molekul masuk dan keluar dari sel mereka. Transpor aktif harus memiliki energi, seperti ATP, untuk bekerja, dan terkadang itu adalah satu-satunya cara sel dapat berfungsi.

Sel bergantung pada transpor aktif karena difusi mungkin tidak mendapatkan apa yang mereka inginkan. Transpor aktif dapat memindahkan molekul melawan gradien konsentrasinya, sehingga sel dapat menangkap nutrisi seperti gula atau protein. Pembawa protein memainkan peran penting selama proses ini.