Perbedaan antara osmosis dan transportasi aktif

Sel memiliki banyak persyaratan untuk tumbuh dan mereplikasi, dan bahkan sel yang tidak secara aktif tumbuh atau ditiru membutuhkan nutrisi dari lingkungan untuk berfungsi. Banyak kebutuhan sel adalah molekul yang dapat ditemukan di luar sel, termasuk air, gula, vitamin dan protein.

Membran sel memiliki fungsi protektif dan struktural yang penting, dan bertindak untuk menjaga kandungan seluler terpisah dari lingkungan eksterior. Bilayer lipid dari membran sel terdiri dari fosfolipid, yang memiliki ekor hidrofobik (larut minyak, “penangkapan air”) yang membentuk penghalang bagi banyak zat terlarut dan molekul di lingkungan. Fitur membran sel ini memungkinkan lingkungan internal sel berbeda dari lingkungan eksternal, tetapi juga bertindak sebagai penghalang utama untuk mengambil molekul tertentu dari lingkungan dan mengeluarkan limbah.

Bilayer lipid tidak menimbulkan masalah bagi semua molekul. Hidrofobik (atau larut minyak), molekul nonpolar dapat secara bebas berdifusi melalui membran sel tanpa hambatan. Kelas molekul ini termasuk gas seperti oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), dan nitrat oksida (NO). Molekul organik hidrofobik yang lebih besar juga dapat melewati membran plasma, termasuk hormon tertentu (seperti estrogen) dan vitamin (seperti vitamin D). Molekul kecil, polar (termasuk air) sebagian terhambat oleh bilayer lipid tetapi masih bisa melewati.

Untuk molekul yang dapat secara bebas melewati membran sel, apakah mereka bepergian ke atau keluar dari sel tergantung pada konsentrasi mereka. Kecenderungan molekul untuk bergerak sesuai dengan gradien konsentrasi mereka (yaitu dari konsentrasi yang lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah) disebut difusi. Ini berarti bahwa molekul akan mengalir keluar dari sel jika ada lebih banyak di dalam sel daripada di luar. Demikian juga, jika ada lebih banyak di luar sel, molekul akan mengalir ke dalam sel sampai keseimbangan terpenuhi. Misalnya, pertimbangkan sel otot. Selama berolahraga, sel mengubah O2 menjadi CO2. Saat darah teroksigenasi memasuki otot, O2 bergerak dari mana konsentrasi lebih tinggi (dalam darah) ke tempatnya lebih rendah (dalam sel otot). Pada saat yang sama, CO2 keluar dari sel otot (di mana lebih tinggi) ke darah (di mana ia lebih rendah). Difusi tidak memerlukan pengeluaran energi. Difusi air diberi nama khusus, osmosa.

Untuk molekul kutub yang lebih besar dan molekul yang diisi, masuk dan meninggalkan sel lebih sulit karena mereka tidak dapat melewati bilayer lipid. Kelas molekul ini termasuk ion, gula, asam amino (blok bangunan protein) dan banyak lagi hal yang dibutuhkan sel untuk bertahan hidup dan berfungsi. Untuk memperbaiki masalah ini, sel memiliki protein transport yang memungkinkan molekul ini bergerak masuk dan keluar dari sel. Protein transpor ini membentuk 15-30% protein dalam membran sel.

Protein pengangkut datang dalam beberapa bentuk dan ukuran, tetapi semuanya meluas melalui lipid bilayer, dan setiap protein transport memiliki jenis molekul tertentu yang diangkutnya. Ada protein pembawa (yang juga dikenal sebagai transporter atau permease), yang berikatan dengan zat terlarut atau molekul di satu sisi membran dan mengangkutnya ke sisi lain dari membran. Protein transportasi kelas kedua termasuk protein saluran. Saluran protein membentuk bukaan hidrofilik (“cinta air”) dalam membran untuk memungkinkan molekul polar atau bermuatan mengalir melalui. Baik protein saluran dan protein pembawa memfasilitasi transportasi baik ke dalam maupun keluar dari sel.

Molekul dapat melakukan perjalanan melalui protein transportasi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Proses ini disebut transportasi pasif atau difusi yang difasilitasi. Ini mirip dengan difusi molekul nonpolar atau air langsung melalui bilayer lipid, kecuali bahwa itu membutuhkan protein transportasi.

Terkadang, sel membutuhkan barang -barang dari lingkungan yang ada dalam konsentrasi sangat rendah di luar sel. Atau, sel mungkin memerlukan konsentrasi zat terlarut yang sangat rendah di dalam sel. Sementara difusi akan memungkinkan konsentrasi di dalam dan di luar sel bergerak menuju keseimbangan, proses yang disebut transportasi aktif Membantu memusatkan zat terlarut atau molekul baik di dalam atau di luar sel. Transportasi aktif membutuhkan pengeluaran energi untuk memindahkan molekul terhadap gradien konsentrasinya. Ada dua bentuk utama transportasi aktif dalam sel eukariotik. Tipe pertama terdiri dari pompa yang digerakkan ATP. Pompa ini menggunakan hidrolisis ATP untuk mengangkut kelas zat terlarut atau molekul tertentu melintasi membran untuk memusatkannya baik di dalam maupun di luar sel. Tipe kedua (disebut cotransportters) pasangan transportasi dari satu molekul terhadap gradien konsentrasinya (dari rendah ke tinggi) dengan pengangkutan molekul kedua ke gradien konsentrasinya (dari tinggi ke rendah).

Sel juga menggunakan transportasi aktif untuk mempertahankan konsentrasi ion yang tepat. Konsentrasi ion sangat penting untuk sifat listrik sel, mengendalikan jumlah air dalam sel dan fungsi penting lainnya dari ion. Misalnya, ion magnesium (Mg2+) sangat penting untuk banyak protein yang terlibat dalam perbaikan dan pemeliharaan DNA. Kalsium (Ca2+) juga penting dalam banyak proses sel, dan transportasi aktif membantu mempertahankan gradien kalsium 1: 10.000. Transportasi ion melintasi bilayer lipid tidak hanya bergantung pada gradien konsentrasi, tetapi juga pada sifat listrik membran, di mana muatan seperti mengusir. Pompa natrium-potasium ATPase atau Na+ -K+ mempertahankan konsentrasi natrium yang lebih tinggi di luar sel. Hampir sepertiga dari kebutuhan energi sel dikonsumsi dalam upaya ini. Pengeluaran energi yang sangat besar ini untuk transportasi aktif ion menguatkan pentingnya menjaga keseimbangan molekul dalam fungsi sel yang tepat.

Ringkasan

HAIsmosis adalah difusi pasif air melintasi membran sel dan tidak memerlukan protein transportasi. Atransportasi ctive adalah pergerakan molekul terhadap gradien konsentrasi mereka (dari konsentrasi rendah ke tinggi) atau terhadap gradien listrik mereka (menuju muatan sejenis) dan membutuhkan transporter protein dan energi yang ditambahkan, baik melalui hidrolisis ATP atau melalui penggabungan ke transportasi menurun dari zat terlarut lain dari zat terlarut lain dari zat terlarut lain lainnya.