Aktivitas fisiologi dari sel bergantung pada senyawa seperti nutrient, oksigen, dan air yang mana harus ditransfor ke dalam sel dan pada waktu yang sama sampah metabolik harus diangkut ke luar dari sel. Dalam kondisi volume sel tetap tidak berubah. Karena sifat permeabilitas dari membran plasma dan kemampuannya untuk mentransfer molekul secara selektif, sel dapat tetap mempertahankan homeostasis. Ruptur dari membran, perubahan sifat permeabilitasnya, atau penghambatan proses transpor dapat mengganggu perbedaan konsentrasi nornal di sepanjang membran sel sehingga menyebabkan sel mati. Molekul dan ion dapat melewati membran plasma dalam beberapa cara, bergantung pada sifat kimia dan struktur dan fungsi sel. Mekanisme transpor melintasi membran sel dapat terjadi secara pasif dan aktif.
a. Transpor Pasif
Transpor pasif mengacu kepada mengacu transpor senyawa sepanjang gradien tanpa membutuhkan energi. Mekanisme ini bergantung pada faktor fisika seperi gradien konsentrasi, gradien elektrik, dan gradien tekanan. Karena transpor senyawa terjadi sepanjang gradien, proses ini disebut juga pergerakan menurun (down-hill movement). Terdapat tiga tipe utama transpor pasif, yaitu difusi, osmosis, dan filtrasi.
b. Difusi
Difusi mengacu kepada pergerakan atom, ion atau molekul dari area dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah. Difusi melalui membran sel terbagi ke dalam dua tipe, yaitu difusi sederhana dan difusi terfasilitasi.
c. Difusi Sederhana
Difusi sederhana adalah gerakan acak dari suatu atom atau molekul dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah sampai terdisdistribusi secara merata. Sebagai ilustrasi, bayangkanlah Anda meletakkan zat warna ke dalam air, dimana air akhirnya mengambil warna dari zat warna sebagai molekul yang berdifusi (gambar 3).
Contoh difusi. Setetes tinta secara berangsur terlarut dalam beaker air, molekul tinta berdifusi dari area dengan konsentrasi tinggi ke area area konsentrasi rendah
Sifat fisika dan kimia dari membran plasma memungkinkan hanya sedikit tipe molekul yang dapat masuk dan keluar dari sel oleh difusi sederhanan. Jika suatu senyawa dapat larut dalam lipid seperti vitamin ADEK, dan partikel kecil maka mereka dapat berdifusi melintasi membran sepanjang gradien konsentrasi (gambar 2). Oksigen, dan karbondioksida juga dapat larut dalam lipid sehingga mereka dapat berdifusi melintasi membran sel.
Oksigen masuk ke sel dan karbondioksida keluar sel. Contoh yang paling tepat untuk ini yaitu petukaran gas yang terjadi di paru-paru. Dalam contoh ini cermatilah pergerakan oksigen dari paru ke pembuluh darah. Ketika kita menarik napas, oksigen mengisi kantung udara kecil (alveoli) yang ada dalam paru-paru kita (gambar bibawah). Di satu sisi ada kapiler paru yang mengandung sel darah merah dengan kandungan oksigen yang sedikit. Disini oksigen akan berdifusi dari area dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah, yaitu pertama melalui sel alveolar, kemudian sel kapiler paru, dan terakhir ke dalam sel darah merah. Disisi lain karbondioksida yang konsentrasinya tinggi di dalam sel akan berdifusi dari jaringn sel ke darah dan selanjutnya ke kantung udara paru.
d. Difusi Terfasilitasi
Suatu tipe difusi yang melibatkan molekul karier (pembawa). Molekul yang larut air, seperti glukosa dan gula lainnya, beberapa asam amino, vitamin yang larut air, dan ion tidak dapat ditranspor secara difusi sederhana karena mereka tidak dapat larut dalam fosfolipid. Untuk dapat berdifusi melintasi membran mereka: berikatan dengan protein karier pada membran atau bergerak melalui protein kanal. Protein karier adalah protein membran yang secara fisik melekat pada membran dan menagngkut senyawa spesifik melintasi membran plasma, ini berarti bahwa satu tipe prtein karier hanya dapat berikatan dengansatu tipe senyawa.
Sebagai contoh molekul glukosa berikatan dengan protein karier spesifik dalam membran sel. Penggabungan ini menjadikannya dapat larut dalam lipid sehingga dapat berdifusi melintasi membran sel. Ketika mencapai bagian dalam sel, molekul glukosa dilepaskan dan protein karier mengangkut glukosa yang lainnya lagi dan membawanya melintasi membran. Tipe tansfor ini disebut difusi yang dimediasi karier. Difusi yang dimediasi karier dibatasi oleh jumlah protein karier yang ada, sehingga pada tingkat tertentu dapat terjadi saturasi. Terdapat tiga tipe sistem protei karier yang dikenal: uniport, simport dan antiport. Simpor dan antipor dikenal sebagai kotranspor.
1) Unipor : dalam sistem ini protein karier mentranspor hanya satu tipe molekul
2) Simpor : dalam sistem ini transpor satu senyawa digandengkan dengan senyawa lainnya dalam arah yang sama. Misalnya difusi terfasilitasi dari glukosa dalam sel tubuli renal yang bergandengan dengan transpor ion natrium
3) Antipor : dalam sistem ini protein karier menukar satu senyawa untuk yang lainnya.
Misalnya pertukaran Na+-K+ atau Na+-H+ dalam tubuli renal. Dalam contoh ini terjadi pertukaran ion dalam arah yang berlawanan. Selain pelintasan molekul pada membran dengan bantuan protein karier, molekul yang larut air juga dapat melintasi membran melalui protein kanal. Protein kanal mentransfor senyawa-senyawa, umumnya ion atau air melalui kanal berair dari satu sisi membran ke sisi lainnya. Kanal sangat selektif karena ukuran porinya dan adanya asam amino bermuatan pada dinding kanal. Leakage channel selalu terbuka dan dengan mudah memungkinkan ion atau air untuk bergerak sesuai gradien konsentrasinya. Gated channel selalu terkontrol (terbuka atau tertutup) oleh sinyal kimia atau elektrik. Seperti halnya karier kanal juga dapat dihambat oleh molekul tertentu sehingga terjadi kejenuhan.
Molekul glukosa dan asam amino terlalu polar untuk berdifusi melewati membran sel dan terlau besar untuk berdifusi melewati kanal.
a. Transpor Pasif
Transpor pasif mengacu kepada mengacu transpor senyawa sepanjang gradien tanpa membutuhkan energi. Mekanisme ini bergantung pada faktor fisika seperi gradien konsentrasi, gradien elektrik, dan gradien tekanan. Karena transpor senyawa terjadi sepanjang gradien, proses ini disebut juga pergerakan menurun (down-hill movement). Terdapat tiga tipe utama transpor pasif, yaitu difusi, osmosis, dan filtrasi.
b. Difusi
Difusi mengacu kepada pergerakan atom, ion atau molekul dari area dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah. Difusi melalui membran sel terbagi ke dalam dua tipe, yaitu difusi sederhana dan difusi terfasilitasi.
c. Difusi Sederhana
Difusi sederhana adalah gerakan acak dari suatu atom atau molekul dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah sampai terdisdistribusi secara merata. Sebagai ilustrasi, bayangkanlah Anda meletakkan zat warna ke dalam air, dimana air akhirnya mengambil warna dari zat warna sebagai molekul yang berdifusi (gambar 3).
Contoh difusi. Setetes tinta secara berangsur terlarut dalam beaker air, molekul tinta berdifusi dari area dengan konsentrasi tinggi ke area area konsentrasi rendah
Sifat fisika dan kimia dari membran plasma memungkinkan hanya sedikit tipe molekul yang dapat masuk dan keluar dari sel oleh difusi sederhanan. Jika suatu senyawa dapat larut dalam lipid seperti vitamin ADEK, dan partikel kecil maka mereka dapat berdifusi melintasi membran sepanjang gradien konsentrasi (gambar 2). Oksigen, dan karbondioksida juga dapat larut dalam lipid sehingga mereka dapat berdifusi melintasi membran sel.
Oksigen masuk ke sel dan karbondioksida keluar sel. Contoh yang paling tepat untuk ini yaitu petukaran gas yang terjadi di paru-paru. Dalam contoh ini cermatilah pergerakan oksigen dari paru ke pembuluh darah. Ketika kita menarik napas, oksigen mengisi kantung udara kecil (alveoli) yang ada dalam paru-paru kita (gambar bibawah). Di satu sisi ada kapiler paru yang mengandung sel darah merah dengan kandungan oksigen yang sedikit. Disini oksigen akan berdifusi dari area dengan konsentrasi tinggi ke area dengan konsentrasi rendah, yaitu pertama melalui sel alveolar, kemudian sel kapiler paru, dan terakhir ke dalam sel darah merah. Disisi lain karbondioksida yang konsentrasinya tinggi di dalam sel akan berdifusi dari jaringn sel ke darah dan selanjutnya ke kantung udara paru.
Difusi oksigen dan CO2 di paru. Oksigen bergerak dari konsentrasi tinggi di paru ke konsentrasi yanglebih rendah di kapiler. Karbondioksida bergerak dalam arah yang berlawanan
d. Difusi Terfasilitasi
Suatu tipe difusi yang melibatkan molekul karier (pembawa). Molekul yang larut air, seperti glukosa dan gula lainnya, beberapa asam amino, vitamin yang larut air, dan ion tidak dapat ditranspor secara difusi sederhana karena mereka tidak dapat larut dalam fosfolipid. Untuk dapat berdifusi melintasi membran mereka: berikatan dengan protein karier pada membran atau bergerak melalui protein kanal. Protein karier adalah protein membran yang secara fisik melekat pada membran dan menagngkut senyawa spesifik melintasi membran plasma, ini berarti bahwa satu tipe prtein karier hanya dapat berikatan dengansatu tipe senyawa.
Sebagai contoh molekul glukosa berikatan dengan protein karier spesifik dalam membran sel. Penggabungan ini menjadikannya dapat larut dalam lipid sehingga dapat berdifusi melintasi membran sel. Ketika mencapai bagian dalam sel, molekul glukosa dilepaskan dan protein karier mengangkut glukosa yang lainnya lagi dan membawanya melintasi membran. Tipe tansfor ini disebut difusi yang dimediasi karier. Difusi yang dimediasi karier dibatasi oleh jumlah protein karier yang ada, sehingga pada tingkat tertentu dapat terjadi saturasi. Terdapat tiga tipe sistem protei karier yang dikenal: uniport, simport dan antiport. Simpor dan antipor dikenal sebagai kotranspor.
1) Unipor : dalam sistem ini protein karier mentranspor hanya satu tipe molekul
2) Simpor : dalam sistem ini transpor satu senyawa digandengkan dengan senyawa lainnya dalam arah yang sama. Misalnya difusi terfasilitasi dari glukosa dalam sel tubuli renal yang bergandengan dengan transpor ion natrium
3) Antipor : dalam sistem ini protein karier menukar satu senyawa untuk yang lainnya.
Misalnya pertukaran Na+-K+ atau Na+-H+ dalam tubuli renal. Dalam contoh ini terjadi pertukaran ion dalam arah yang berlawanan. Selain pelintasan molekul pada membran dengan bantuan protein karier, molekul yang larut air juga dapat melintasi membran melalui protein kanal. Protein kanal mentransfor senyawa-senyawa, umumnya ion atau air melalui kanal berair dari satu sisi membran ke sisi lainnya. Kanal sangat selektif karena ukuran porinya dan adanya asam amino bermuatan pada dinding kanal. Leakage channel selalu terbuka dan dengan mudah memungkinkan ion atau air untuk bergerak sesuai gradien konsentrasinya. Gated channel selalu terkontrol (terbuka atau tertutup) oleh sinyal kimia atau elektrik. Seperti halnya karier kanal juga dapat dihambat oleh molekul tertentu sehingga terjadi kejenuhan.
Molekul glukosa dan asam amino terlalu polar untuk berdifusi melewati membran sel dan terlau besar untuk berdifusi melewati kanal.