Bioproses
Kompetensi Dasar
3.2 Menganalisis berbagai proses pada sel yang meliputi: mekanisme transpor pada membran, difusi, osmosis, transpor aktif, endositosis dan eksositosis, reproduksi dan sintesis protein sebagai dasar pemahaman bioproses dalam sistem hidup.
4.2 Membuat model proses dengan menggunakan berbagai macam media melalui analisis hasil studi literatur, pengamatan mikroskopis, percobaan dan simulasi tentang bioproses yang berlangsung di dalam sel.
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 TRANSPORTASI ANTAR MEMBRAN SEL
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan peserta didik diharapkan mampu:
1. Memahami proses difusi biasa dan fasilitas.
2. Memahami roses osmosi.
3. Memahami proses transpor aktif .
4. Memahami proses fagositosis dan pinositosis.
5. Menganalisis keterkaitan mekanisme transpotasi antar membran dengan kehidupan sehari-hari.
B. Uraian Materi
Membran sel berfungsi mengatur gerakan materi atau transportasi dari dan keluar sel. Membran sel memiliki sifat semipermeabel atau selektif permeabel. Membran sel dikatakan bersifat semipermeabel karena hanya dapat dilewati oleh zat cair berupa air yang masuk ke dalam tubuh. Sementara itu, membran sel bersifat selektif permeabel karena hanya dapat dilalui oleh zat-zat atau ion-ion tertentu saja.
Transpor zat melalui membran sel memiliki beberapa tujuan, yaitu sebagai berikut:
1. Memasukkan gula, asam amino, dan nutrisi lain yang diperlukan oleh sel.
2. Memasukkan oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida.
3. Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, misalnya ion K⁺, Na⁺, Ca2⁺, dan Cl-.
4. Membuang sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun.
5. Menjaga kestabilan pH.
6. Menjaga konsentrasi suatu zat untuk mendukung kerja enzim.
Transpor melalui membran sel dapat dibedakan menjadi dua yaitu :
1. Transpor Pasif
Transpor pasif adalah transpor yang tidak memerlukan energi. Transpor ini berlangsung akibat adanya perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan yang akan berpindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.
Ada tiga macam transpor pasif, yaitu difusi, difusi terbantu, dan osmosis.
a. Difusi
Difusi atau difusi sederhana adalah perpindahan zat (padat, cair, atau gas) dengan atau tanpa melewati membran, dari daerah yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke daerah yang konsentrasinya rendah (hipotonis). Akibat perpindahan ini, konsentrasi zat menjadi sama (isotonis).
Difusi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut:
1) Ukuran molekul yang meresap
Molekul yang berukuran besar akan lebih lambat melewati membran daripada molekul yang berukuran kecil.
2) Suhu
Kenaikan suhu akan mempercepat gerakan molekul, sehingga laju difusi semakin cepat.
3) Konsentrasi zat
Semakin besar gradien konsentrasi antara dua zat, semakin cepat laju difusinya.
4) Wujud materi
Zat padat akan lebih lambat dalam proses difusi dibandingkan zat cair dan gas. Contoh peristiwa difusi adalah difusi O₂ pada hewan bersel satu. Difusi dapat terjadi karena konsentrasi O₂ di udara lebih tinggi daripada konsentrasi O₂ di dalam sel.
b. Difusi terbantu
Difusi terbantu adalah difusi yang memerlukan bantuan protein spesifik dalam bentuk saluran protein dan protein transpor. Sebagai contoh, bakteri Escherichia coli akan menurun metabolismenya jika dipindahkan ke dalam medium laktosa. Hal ini dikarenakan laktosa tidak dapat melalui membran sel.
Akan tetapi, beberapa saat kemudian, laktosa dapat melewati membran sel dengan bantuan enzim permease.
Mekanisme difusi terbantu adalah sebagai berikut:
1) Difusi terbantu oleh saluran protein
Difusi ini terjadi pada molekul-molekul besar seperti asam amino dan glukosa, atau ion-ion seperti K⁺, Na⁺, dan Cl–. Molekul-molekul tersebut dapat berdifusi dengan bantuan protein integral yang membentuk saluran protein.
2) Difusi terbantu oleh protein transpor
Protein transpor memiliki sifat seperti enzim, yaitu bersifat spesifik erhadap zat dan tempat pengikatan molekul yang diangkutnya. Protein transpor dapat berubah bentuk saat mengikat dan melepas molekul yang
dibawanya. Misalnya enzim permease. Permease adalah suatu protein (enzim) membran sel yang akan memberi jalan bagi ion dan molekul polar tidak bermuatan agar dapat melintasi dua lapisan lipid hidrofobik dari membran sel. Protein transpor memudahkan difusi molekul asam amino dan glukosa. Pada penyakit turunan sistinuria, sel ginjal tidak memiliki protein yang entranspor sistein dan asam amino lain. Akibatnya, di dalam sel ginjal terjadi akumulasi asam amino yang kemudian akan mengkristal menjadi batu ginjal.
c. Osmosis
Pada dasarnya, osmosis termasuk peristiwa difusi. Pada osmosis, yang bergerak melalui membran semipermeabel adalah air dari larutan hipotonis (konsentrasi air tinggi, konsentrasi zat terlarut rendah) ke larutan hipertonis (konsentrasi air rendah, konsentrasi zat terlarut tinggi).
Contohnya Proses penyerapan air dari tanah masuk ke akar, proses pengupana yang terjadi didaun, proses keluarnya keringat dan terbentuknya urine.
Ada empat macam keadaan sel akibat peristiwa osmosis, yaitu plasmolisis, turgid, krenasi, dan lisis.
1) Plasmolisis
Plasmolisis adalah lepasnya membran sel dari dinding sel tumbuhan karena sel berada di lingkungan yang hipertonis. Air di dalam sel akan keluar, sehingga sel kekurangan air.
2) Turgid
Turgid adalah keadaan sel tumbuhan yang mengembang karena sel berada di lingkungan yang hipotonis. Air dari luar sel akan masuk ke dalam sel, sehingga sel penuh dengan air. Hal ini akan mendorong membran sel melekat ke dinding sel.
3) Krenasi
Krenasi adalah mengerutnya sel karena sel berada di lingkungan yang hipertonis, sehingga sel kehilangan air. Krenasi terjadi pada sel yang tidak memiliki dinding sel, seperti sel hewan.
4) Lisis
Lisis adalah pecahnya sel karena sel berada di lingkungan yang hipotonis. Peristiwa ini terjadi pada sel yang tidak memiliki dinding sel. Ketika banyak air dari luar masuk ke dalam sel, sel akan mengembang dan akhirnya pecah.
2. Transpor Aktif
Transpor aktif adalah transpor yang memerlukan energi. Energi yang digunakan di dalam sel adalah ATP (adenosin trifosfat), yaitu energi kimia tinggi yang berasal dari hasil respirasi sel. Pada transpor aktif, terjadi pemompaan melewati membran yang melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif berfungsi memelihara keseimbangan di dalam sel. Contohnya, proses penyerapan glukosa di dalam usus manusia.
Transpor aktif dapat berupa pompa ion natrium-kalium, kotranspor, dan endositosis-eksositosis.
a. Pompa ion natrium-kalium
Pompa ion natrium-kalium merupakan gerakan pemompaan ion K⁺ ke dalam sel dan ion Na⁺ ke luar sel. Konsentrasi ion Na⁺ di dalam sel lebih rendah daripada di luar sel, sedangkan konsentrasi ion K⁺ di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel. Memasukkan ion K⁺ dan mengeluarkan ion Na⁺ harus melawan gradien konsentrasi, sehingga dibutuhkan sejumlah ATP dan bantuan protein integral pada membran sel. Setiap pengeluaran 3 ion Na⁺ akan diimbangi dengan pemasukan 2 ion K⁺.
b. Kotranspor
Kotranspor merupakan transpor aktif dari zat tertentu yang dapat menginisiasi transpor zat terlarut lainnya. Kontranspor dilakukan oleh dua protein transpor dengan bantuan energi berupa ATP. Contoh peristiwa kotranspor adalah pompa proton yang menggerakkan transpor sukrosa pada sel tumbuhan.
Proton (H⁺) keluar dari sel melalui suatu protein transpor pada membran sel. Setelah itu, ion H⁺ yang keluar akan membawa sukrosa memasuki sel melalui protein transpor lainnya.
Mekanisme kotranspor sukrosa -H⁺ berguna untuk memindahkan sukrosa hasil fotosintesis ke sel berkas pengangkut daun. Selanjutnya, hasil fotosintesis tersebut diangkut ke organ nonfotosintetik seperti akar melalui jaringan vaskuler tumbuhan.
c. Endositosis-eksositosis
1.)Endositosis
Endositosis adalah peristiwa pembentukan kantong membran sel saat larutan atau partikel ditransfer ke dalam sel.
Ada dua bentuk endositosis, yaitu pinositosis dan fagositosis.
a) Pinositosis adalah proses penyerapan zat cair oleh sel. Contohnya, sel-sel epitel usus melakukan pinositosis untuk menelan nutrisi yang dihasilkan dari proses pencernaan makanan. Pinositosis terjadi pada selsel kelenjar dan sel ekskresi. Tahap-tahap pada proses pinositosis dapat dijelaskan sebagai berikut:
- Mula-mula, zat pemicu menempel pada reseptor khusus membran sel.
- Kemudian, terjadi lekukan atau invaginasi dari membran sel membentuk gelembung atau kantong atau saluran pinositosik.
- Di dalam sel, gelembung dapat pecah menjadi gelembung lebih kecil atau bergabung menjadi gelembung yang lebih besar.
b) Fagositosis adalah proses memakan atau memasukkan benda padat ke dalam sel. Sebagai contoh, sel darah putih memakan benda asing yang masuk ke dalam aliran darah. Contoh lainnya adalah Amoeba menangkap mangsanya dengan pseudopodium (kaki semu), kemudian mengurungnya dalam fagosom (vakuola).
2.)Eksositosis
Eksositosis adalah proses pengeluaran zat dari dalam sel ke luar sel. Pada eksositosis, sekret terbungkus dalam kantong membran yang selanjutnya melebar dan pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau sel sekresi.
C. Rangkuman
1. Membran sel berfungsi mengatur gerakan materi atau transportasi dari dan keluar
sel. Membran sel memiliki sifat semipermeabel atau selektif permeabel.
2. Transpor melalui membran sel dapat dibedakan menjadi dua, yaitu transpor pasif dan transpor aktif.
3. Transpor pasif adalah transpor yang tidak memerlukan energi. Transpor ini berlangsung akibat adanya perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan yang akan berpindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Ada tiga macam transpor pasif, yaitu difusi, difusi terbantu, dan osmosis.
4. Difusi atau difusi sederhana adalah perpindahan zat (padat, cair, atau gas) dengan atau tanpa melewati membran, dari daerah yang konsentrasinya tinggi (hipertonis) ke daerah yang konsentrasinya rendah (hipotonis). Akibat perpindahan ini, konsentrasi zat menjadi sama (isotonis).
5. Difusi terbantu adalah difusi yang memerlukan bantuan protein spesifik dalam bentuk saluran protein dan protein transpor.
6. Osmosis/difusi air adalah perpindahan molekul air melalui membran semipermeabel dari larutan hipotonis (konsentrasi air tinggi, konsentrasi zat terlarut rendah) ke larutan hipertonis (konsentrasi air rendah, konsentrasi zat terlarut tinggi). Contohnya Proses penyerapan air dari tanah masuk ke akar, proses pengupana yang terjadi didaun, proses keluarnya keringat dan terbentuknya urine.
7. Transpor aktif adalah transpor yang memerlukan energi di dalam sel dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat), sehingga terjadi pemompaan molekul melewati membran yang melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif dapat berupa pompa ion natrium-kalium, kotranspor, dan endositosiseksositosis. Contohnya, proses penyerapan glukosa di dalam usus manusia untuk memelihara keseimbangan di dalam sel.
D. Penugasan Mandiri
1. Perhatikan gambar berikut dan sebutkan nama bagian-bagian yang ditunjuk.
2. Lengkap diagram berikut ini !
3. Perhatikan gambar di bawah ini ?
4. Jelaskan proses transportasi molekul pada bagian I, II dan III
E. Latihan Soal
1. Endositosis adalah .…
A. pengangkutan partikel padat/ tetes cairan dari dalam sel ke luar sel dengan energi ATP
B. pengangkutan partikel padat/ tetes cairan dari luar sel ke dalam sel tanpa energi ATP
C. proses memasukkan/ mengeluarkan partikel padat/ tetes cairan melalui membran sel
D. proses memasukkan partikel padat/ tetes cairan ke dalam sel dengan energi ATP
E. proses mengeluarkan partikel padat/ tetes cairan dari dalam sel tanpa energi ATP
2. Tanaman yang diberi pupuk urea sangat pekat akan menjadi ....
A. subur karena kebutuhan mineralnya terpenuhi
B. segar karena memperoleh cadangan makanan
C. tumbuh besar karena kelebihan air
D. berdaun lebat tapi berwRNAa pucat
E. layu karena kehilangan air terlalu banyak
3. Transpor aktif melibatkan hal-hal berikut, kecuali ……
A. protein membran
B. protein carier
C. ATP enzim
D. ATP ase
E. Glikolipid
4. Transpor pasif molekul melalui membran plasma yang melibatkan dua protein membran disebut ...
A. pompa ion
B. kotranspor
C. osmosis
D. difusi sederhana
E. difusi fasilitas
5. Pada struktur membran berikut ini, bagian yang bersifat hidrofilik adalah ...
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
KIRIMKAN JAWABAN ANDA KEPADA GURU MELALUI WHATSAPP
