Membrane Transporters: Sebuah Sistem Transportasi Ion/Molekul dengan Bantuan Protein Membran pada Sel Makhluk Hidup

Makhluk hidup merupakan suatu organisme yang ada di muka bumi ini. Makhluk hidup terdiri atas manusia, hewan dan tumbuhan. Semua makhluk hidup memiliki organ  dan kesatuan sistemnya yang berfungsi untuk memainkan peran-peran tertentu agar memenuhi kebutuhan sang makhluk hidup dalam tumbuh dan berkembang. Kesatuan organ dan sistemnya tidak lepas dari unsur penyusunnya, salah satunya adalah sel.

Sel merupakan satuan unit terkecil pada makhluk hidup. Semua organisme, baik manusia, hewan, dan tumbuhan tersusun atas jutaan sel oleh karena itu sel disebut sebagai satuan struktural dari makhluk hidup. Semua aktivitas yang dilakukan oleh makhluk hidup tersebut selalu melibatkan peran dari sel. Begitu pentingnya peran sel bagi makhluk hidup, maka sel juga sering disebut satuan unit fungsional dari makhluk hidup. Sel disebut sebagai satuan unit fungsional karena tubuh makhluk hidup dapat menyelenggarakan kehidupan jika sel-sel penyusunnya berfungsi dengan baik.

Sel berdasarkan ada tidaknya struktur membran nukleus, dibagi ke dalam dua jenis sel, yaitu sel prokariotik dan eukariotik. Baik sel prokariotik maupun eukariotik memiliki membran pada struktur selnya. Membran sel tersusun atas lipid, protein dan sedikit karbohidrat. Diantara ketiga komponen penyusun membran sel tersebut, lipid menjadi komponen paling besar, yaitu dalam bentuk fosfolipid. Dimana fosfolipid ini merupakan molekul yang bersifat ampifatik, yang memiliki wilayah hidrofilik dan hidrofobik sekaligus. Selain itu, membran sel juga tersusun atas sebagian besar protein dalam membran yang juga bersifat ampifatik seperti halnya fosfolipid. Membran sel memiliki struktur berupa lipid bilayer dimana membran terdiri atas dua lapis fosfolipid dan terdapat pula protein yang tertanam di dalam atau melekat pada lapisan ganda (bilayer).

Membran sel atau membran plasma ini merupakan suatu struktur yang ada pada sel yang berfungsi untuk melindungi sel dan menjadi suatu perbatasan yang memisahkan sel hidup dari lingkungan sekelilingnya. Membran sel juga berfungsi dalam mengontrol lalu-lintas suatu zat yang ingin keluar dan masuk sel. Pengontrolan ini dilakukan karena membran sel bersifat selektif permeabel, artinya hanya memungkinkan beberapa zat yang mampu masuk dan menembus membran secara mudah daripada zat-zat yang lainnya.

Pengontrolan lalu-lintas zat keluar-masuk sel yang dilakukan oleh membran sel memungkinkan sel untuk memiliki pH yang sesuai, dan konsentrasi zat-zat menjadi terkendali sehingga memungkinkan sel untuk memperoleh suatu zat-zat atau ion yang dibutuhkan serta membuang berbagai zat racun atau zat yang sudah tidak diperlukan. Semua pengontrolan ini tergantung pada transportasi zat-zat yang melewati membran. Mekanisme perpindahan molekul atau ion melalui membran dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan bantuan protein transpor (transport protein).

Membran sel permeabel terhadap ion-ion spesifik dan beraneka macam molekul polar. Zat-zat yang hidrofilik ini dapat masuk ke dalam sel dengan cara masuk atau menyeberang melalui protein transpor yang membentang di kedua sisi membran. Protein transpor terdiri atas dua macam, yaitu protein saluran (channel protein) dan protein pembawa (carrier protein). Protein saluran berfungsi sebagai tempat bagi zat-zat hidrofilik melewati membran sel dengan cara masuk melalui saluran hidrofilik bagi molekul atau ion atomik tertentu. Misalnya saja lalu lintas air melalui membran pada beberapa sel tertentu melalui protein saluran yang disebut aquaporin. Setiap aquaporin memungkinkan sampai 3 miliar (3x10⁹) molekul air/detik mampu melintasi membran. Tanpa aquaporin hanya sebagian kecil molekul air yang mampu berdifusi pada membran sel dalam sedetik.

Protein saluran atau channel diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu gated channels dan open channels. Pada saluran gerbang atau gated channels, sebuah protein gated channels memiliki situs pengikatan yang spesifik untuk molekul atau ion tertentu sehingga mampu membuka “gerbang” yang memungkinkan suatu molekul mampu melewati membran. Contohnya pada gated channels adalah natrium dari sel saraf yang dirangsang oleh suatu sinyal kimia yang menyebabkan gerbang untuk terbuka sehingga memungkinkan ion natrium mampu masuk ke dalam sel. Berbeda halnya dengan gated channels, dimana dapat membuka dan menutup tergantung sinyal yang di dapatnya, pada open channels saluran ini akan selalu terbuka.

Jenis lain dari protein transpor adalah protein pembawa (carrier protein). Protein pembawa merupakan protein transpor yang bersifat spesifik bagi zat yang di translokasikan (dipindahkan), sehingga hanya memungkinkan zat-zat tertentu mampu menyeberangi membran. Protein transpor jenis ini bekerja dengan cara memegang molekul yang dilewatkannya dan berubah bemtuk sedemikian rupa sehingga molekul tersebut terkirim melintasi membran.

Contoh molekul yang mampu melintasi protein pembawa adalah glukosa. Glukosa yang diangkut di dalam darah sangat dibutuhkan oleh sel darah merah untuk melakukan aktivitas selular. Glukosa mampu masuk ke dalam sel darah merah secara cepat dengan melalui protein pembawa yang ada pada membran sel darah merah, sehingga glukosa mampu melintasi membran tersebut 5000x lebih cepat daripada berdifusi sendiri. ‘Transporter’ glukosa ini sangat spesifik, sehingga fruktosa yang merupakan isomer struktur glukosa pun ditolak atau tidak mampu melintasi membran sel darah merah tersebut.

Pada protein pembawa atau carrier ini diklasifikasikan menjadi tiga pola, yaitu uniport, symport dan antiport. Pada sistem uniport (pengangkutan tunggal), yaitu sistem pengangkutan hanya satu macam substrat oleh protein transport yang berasal dari salah satu sisi membran ke sisi membran yang lain. Sedangkan symport merupakan sistem pengangkutan dua macam substrat oleh protein transport di waktu yang bersamaan melalui membran dengan arah yang bersamaan dari satu sisi membran ke sisi membran yang lain. Contoh symport adalah pengangkutan dari gula dan Na yang digerakkan secara aktif ke dalam sel. Sedangkan antiport merupakan pergerakan substrat bergerak dalam arah yang berlawanan dengan gerakan ion. Protein carrier jenis ini terlibat dalam proses transport aktif karena memerlukan ATP dalam proses pergerakan/pepindahan substrat tersebut. Contohnya saja pada pompa Na dan K dimana setiap 3 buah Na akan dipompa keluar sel sedangkan 2 buah K akan dipompa ke dalam sel. Hal tersebut dilakukan agar sel selalu terjaga homeostasisnya.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, et.al. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta: Erlangga. 2010

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21592/. Diakses pada 30 Januari 2017 Pukul 19.00 WIB

Syamsuri, Istamar. Biologi untuk SMA Kelas XI Semester 1. Jakarta: Erlangga. 2007