Saat menjalankan fungsi seperti pertumbuhan, pembelahan dan sintesis, sel menggunakan dan menghasilkan zat yang harus mampu melintasi membran sel dan organel.
Membran sel semipermeabel memungkinkan beberapa molekul untuk melakukan perjalanan melintasi a gradien konsentrasi dari sisi konsentrasi tinggi membran ke sisi konsentrasi rendah melalui difusi sederhana.
Difusi yang terfasilitasi memungkinkan molekul penting lainnya menyeberang secara selektif karena menggunakan protein yang tertanam dalam membran sel untuk memungkinkan zat tertentu untuk menyeberang.
Itu protein membran difusi terfasilitasi baik membentuk bukaan di membran dan mengontrol apa yang bisa lewat, atau mereka secara aktif membawa molekul tertentu melalui membran. Proses ini sangat penting untuk mengontrol aliran ion karena banyak fungsi sel bergantung pada keberadaan ion tertentu untuk memungkinkan berlangsungnya reaksi kimia.
Selain ion, protein pembawa juga dapat memfasilitasi lewatnya molekul besar seperti glukosa.
Transpor Pasif Menggunakan Gradien Konsentrasi
Zat yang dihasilkan sel atau yang dibutuhkannya dapat diangkut melintasi sel dan membran organel dalam beberapa cara. Transportasi pasif tidak memerlukan masukan energi dan menggunakan gradien konsentrasi untuk menggerakkan pergerakan molekul.
Dalam sederhana difusi jenis transpor pasif, difusi terjadi melintasi membran semipermeabel dari sisi dengan konsentrasi lebih tinggi dari zat yang diangkut ke sisi dengan konsentrasi rendah. Substansi melewati membran menuruni gradien konsentrasi, tetapi beberapa molekul terhalang.
Jika molekul yang diblokir harus melintasi membran karena dibutuhkan di sisi lain, difusi terfasilitasi dapat mengangkut molekul tertentu.
Metode difusi bekerja melalui protein yang tertanam di membran tetapi masih bergantung pada gradien konsentrasi untuk menggerakkan pergerakan molekul melintasi membran. Itu tidak membutuhkan energi, tetapi protein dapat selektif tentang molekul mana yang mereka angkut.
Transpor Aktif Menggunakan Energi
Kadang-kadang molekul harus diangkut melintasi membran dari sisi dengan konsentrasi rendah ke sisi yang memiliki konsentrasi tinggi. Ini bertentangan dengan gradien konsentrasi dan membutuhkan energi.
Sel yang melakukan transportasi aktif telah menghasilkan energi dan menyimpannya di adenosin trifosfat (ATP) molekul.
Transportasi aktif didasarkan pada protein yang mirip dengan yang digunakan untuk difusi terfasilitasi, tetapi mereka menggunakan energi dari ATP untuk membawa molekul melintasi membran melawan gradien konsentrasi.
Setelah membentuk ikatan dengan molekul yang akan diangkut, mereka menggunakan a gugus fosfat dari ATP untuk mengubah bentuk dan menyimpan molekul di sisi lain membran.
Difusi yang Difasilitasi Membutuhkan Protein Pembawa Transmembran
Membran sel dapat memungkinkan lewatnya banyak molekul kecil, tetapi ion bermuatan dan molekul yang lebih besar umumnya terhalang. Difusi terfasilitasi adalah metode dimana zat tersebut dapat masuk dan meninggalkan sel. Protein pembawa yang tertanam dalam membran dapat memfasilitasi lewatnya ion dalam dua cara.
Beberapa protein diatur di sekitar bagian tengah dan membuat lubang di membran plasma sel, membuka jalan melalui asam lemak dari bagian dalam membran. Ion spesifik dapat melewati bukaan seperti itu, tetapi protein pembawa dirancang untuk membiarkan hanya satu jenis ion yang lewat.
Protein lain tidak membentuk bukaan tetapi mengangkut molekul besar melalui membran sel. Transfer masih didukung oleh gradien konsentrasi, tetapi protein pembawa secara aktif terhubung ke zat yang diangkutnya.
Bagian protein yang berada di luar membran sel di ruang ekstraselular mengikat molekul zat yang akan diangkut dan kemudian melepaskannya ke bagian dalam sel.
Contoh Difusi Terfasilitasi: Transportasi Ion Natrium dan Glukosa
Biasanya hidrofobik asam lemak non-polar dari membran menghalangi lewatnya molekul polar bermuatan seperti ion natrium. Protein pembawa yang menyediakan bukaan untuk ion tersebut menarik ion dan memfasilitasi perjalanan mereka melalui saluran ion.
Mereka mungkin dirancang untuk dan membiarkan hanya ion natrium tetapi tidak yang lain seperti ion kalium. Bukaan protein pembawa juga dapat mengontrol aliran ion, menutup ketika sel tidak membutuhkan lebih banyak ion.
Untuk pengangkutan molekul glukosa, yang biasanya terlalu besar untuk melewati membran, protein pengangkut glukosa memiliki situs di mana mereka dapat mengikat molekul glukosa. Mereka menempelkan diri dan memfasilitasi pengangkutan glukosa melintasi membran sel. Lokasi protein pembawa menjadi celah permeabel di membran yang tidak memungkinkan molekul glukosa untuk menyeberang di tempat lain.
Difusi yang Difasilitasi dan Pensinyalan Sel
Sel dalam organisme multiseluler harus mengkoordinasikan aktivitasnya, seperti kapan tumbuh dan kapan membelah. Sel-sel mencapai koordinasi ini dengan memberi sinyal pada jenis aktivitas apa yang mereka lakukan dan apa yang dibutuhkan, melepaskan bahan kimia pemberi sinyal. Difusi terfasilitasi membantu pensinyalan sel.
Sinyal bisa lokal atau jarak jauh, mempengaruhi sel-sel di lingkungan terdekat atau sel-sel di organ dan jaringan lain. Dalam setiap kasus, molekul pensinyalan melakukan perjalanan antar sel dan harus memasuki sel target atau menempel pada membrannya untuk mengirimkan sinyalnya.
Protein difusi yang difasilitasi dapat memungkinkan molekul pensinyalan ini memasuki sel sesuai kebutuhan dan menutup loop komunikasi.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Difusi Terfasilitasi
Karena difusi terfasilitasi adalah mekanisme transpor pasif, itu diatur oleh faktor-faktor di lingkungan terdekat di mana transportasi berlangsung.
Ada empat faktor seperti itu:
- Konsentrasi: Difusi terfasilitasi bergantung pada energi potensial yang diwakili oleh gradien konsentrasi. Perbedaan yang lebih besar antara sisi konsentrasi tinggi dan rendah berarti gradien yang lebih tinggi dan difusi yang lebih cepat.
- Kapasitas protein pembawa: Laju pengikatan antara zat yang akan ditransfer dan protein serta kecepatan transfer mempengaruhi laju difusi.
- Jumlah situs protein pembawa: Lebih banyak situs berarti kapasitas difusi yang lebih tinggi dan difusi yang lebih cepat.
- Suhu: Reaksi kimia bergantung pada suhu, dan suhu yang lebih tinggi berarti kemajuan reaksi yang lebih cepat dan difusi yang lebih cepat.
Sementara sel dapat mengontrol jumlah situs protein pembawa, kapasitas protein pembawa tetap, dan sel memiliki kemampuan terbatas untuk mengontrol suhu proses dan konsentrasi zat di luar sel. Kemampuan untuk menutup aktivitas situs protein pembawa menjadi penting untuk mengendalikan proses sel.
Pentingnya Difusi yang Difasilitasi
Difusi sederhana memenuhi kebutuhan sel dalam hal molekul kecil non-polar, tetapi zat penting lainnya tidak dapat dengan mudah melewati membran. Molekul polar dan molekul yang lebih besar tidak dapat berdifusi melintasi membran plasma semipermeabel sel dan organel karena lapisan interior lipid dan asam lemak menghalanginya.
Difusi terfasilitasi memungkinkan zat dengan molekul polar atau besar untuk masuk dan keluar sel secara terkendali.
Glukosa dan asam amino, misalnya, adalah molekul besar yang memainkan peran kunci dalam fungsi sel. Glukosa adalah nutrisi penting, dan asam amino digunakan untuk banyak proses sel, termasuk pembelahan sel.
Agar proses ini dapat berlangsung, difusi terfasilitasi memungkinkan molekul melewati membran sel dan membran organel seperti nukleus.
Bahkan molekul yang lebih kecil seperti oksigen dapat mengambil manfaat dari difusi terfasilitasi. Meskipun oksigen dapat berdifusi melintasi membran, difusi terfasilitasi melalui protein pembawa meningkatkan laju transfer dan membantu fungsi sel darah dan otot.
Secara keseluruhan, protein yang tertanam di membran ini memainkan peran penting dalam berbagai proses sel.
Topik lainnya:
- Karbon dioksida
- sel darah merah