Matakuliah Transport Membran

11
I Nyoman Suarsana 1 TRANSPORT MEMBRAN I NYOMAN SUARSANA LABORATORIUM BIOKIMIA BAGIAN ILMU-ILMU DASAR FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN 2009 I Nyoman Suarsana 2 TOPIK Mekanisme transpor membran Jenis tranpor membran Saluran dan pori Endositosis dan Eksositosis Osmosis Transpor biomolekul I Nyoman Suarsana 3 TUJUAN PEMBELAJARAN Mampu mengidentifikasi tipe proses transpor membran Mampu menjelaskan pentingnya sistim transpor membran dan pasangannya Menjelaskan osmosis, endositosis dan eksositosis Menjelaskan traspor biomolekul dan energi I Nyoman Suarsana 4 Bahan Bacaan 1. Suarsana dan Artika. 2002. Sel dan Biomembran. Penerbit Univ. Udayana. Halaman:106-148 2. Murray et. al. 2003. Biokimia Harper. Penerbit Buku Kedokteran. EGC Halaman: 499-507 3. Baynes et al. 2005. Medical Biochemistry. Penerbit Elsivier Mosby. Halaman:80-83 4. Meisenberg dan Simmons. 2005. Principles of Medical Biochemistry. Penerbit Elsivier Mosby. Halaman: 209-215 I Nyoman Suarsana 5 Organel metabolisme sel (fungsi berbeda) Pertukaran zat ke dalam - luar sel (transportasi) Sifat Transportasi : Istilah Permeabilitas Membran (K) Untuk Dapat mengalami metabolisme biomolekul harus dapat masuk kedalam sel atau organel. Produk metabolisme harus bisa keluar dari organel sel I Nyoman Suarsana 6 Eukariotik Prokariotik

description

untuk mahasiswa

Transcript of Matakuliah Transport Membran

Page 1: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 1

I Nyoman Suarsana 1

TRANSPORT MEMBRAN

I NYOMAN SUARSANA

LABORATORIUM BIOKIMIABAGIAN ILMU-ILMU DASAR

FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN2009 I Nyoman Suarsana 2

TOPIK

Mekanisme transpor membran• Jenis tranpor membran• Saluran dan pori• Endositosis dan Eksositosis

OsmosisTranspor biomolekul

I Nyoman Suarsana 3

TUJUAN PEMBELAJARAN

Mampu mengidentifikasi tipe prosestranspor membranMampu menjelaskan pentingnyasistim transpor membran danpasangannyaMenjelaskan osmosis, endositosis daneksositosisMenjelaskan traspor biomolekul danenergi

I Nyoman Suarsana 4

Bahan Bacaan1. Suarsana dan Artika. 2002. Sel dan

Biomembran. Penerbit Univ. Udayana. Halaman:106-148

2. Murray et. al. 2003. Biokimia Harper. Penerbit Buku Kedokteran. EGC Halaman: 499-507

3. Baynes et al. 2005. Medical Biochemistry. Penerbit Elsivier Mosby. Halaman:80-83

4. Meisenberg dan Simmons. 2005. Principles of Medical Biochemistry. Penerbit ElsivierMosby. Halaman: 209-215

I Nyoman Suarsana 5

☛Organel metabolisme sel (fungsi berbeda)☛Pertukaran zat ke dalam - luar sel (transportasi)☛Sifat Transportasi : Istilah Permeabilitas Membran (K)

☛Organel metabolisme sel (fungsi berbeda)☛Pertukaran zat ke dalam - luar sel (transportasi)☛Sifat Transportasi : Istilah Permeabilitas Membran (K)

●Untuk Dapatmengalami metabolismebiomolekul harus dapatmasuk kedalam sel atauorganel.

● Produk metabolismeharus bisa keluar dariorganel sel

I Nyoman Suarsana 6

Eukariotik

Prokariotik

Page 2: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 2

I Nyoman Suarsana 7

Permeabilitas MembranPermeabilitas Membran

Permeabilitas Membran (K)

V Ce - CioK = Ln

At Ce - Ci(t)

dimana V : volume selA : luas permukan selCe : konsentrasi luar selCio : konsentrasi substrat awal di bagian

dalamCi(t) : konsenrasi subtrat setelah waktu t di

bagian dalam

Permeabilitas Membran (K)

V Ce - CioK = Ln

At Ce - Ci(t)

dimana V : volume selA : luas permukan selCe : konsentrasi luar selCio : konsentrasi substrat awal di bagian

dalamCi(t) : konsenrasi subtrat setelah waktu t di

bagian dalamI Nyoman Suarsana 8

I Nyoman Suarsana 9 I Nyoman Suarsana 10

TYPES OF TRANSPORT PROCESSES

Transpor pasif• Difusi Pasif atau Difusi Sederhana atau

Diffusi Bebas (simple diffusion)• Diffusi Terpacu atau Diffusi dengan

bantuan (facilitated diffusion)Transport AktifTransport Kelompok

I Nyoman Suarsana 11

TRANSPORT MEMBRANES

TYPES OF TRANSPORT PROCESSESSimple Diffusion

I Nyoman Suarsana 12

Simple diffusionPerbedaan GradienKepekatan Luar dan Dalam sel

Tidak Bersifat Stereospesifik( Bisa bentuk L atau D)

Diffusi Molekul Bermuatan Listrik sangatKecil dengan cara ini

Berlangsung Sangat Lamban

Page 3: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 3

I Nyoman Suarsana 13

Types of Transport Processes

Simple diffusion (passive transport).• Hydrophobicity adalah penting untuk

memudahkan molekul kecil, molekulnonpolar, dan molekul polar tidakbermuatan (O2 and ethanol) melewatimembran

• Dinamika gradien konsentrasisederhana (Simple concentration gradient dynamics)

• Umumnya tidak melibatkan protein pembawa (no carrier proteins)

I Nyoman Suarsana 14

Tranport and energy coupling

Simplediffusion

Facilitateddiffusion

Aktiftransport

Energy

I Nyoman Suarsana 15

TRANSPORT OF MEMBRANES

TYPES OF TRANSPORT PROCESSESTransport Mediated by Membrane Proteins

I Nyoman Suarsana 16

I Nyoman Suarsana 17 I Nyoman Suarsana 18

Types of Transport Processes

Transportasi yang di mediasi oleh protein membran• Bekerja dengan salah satu dari 2 mekanisme:

• Facilitated diffusion.• Active transport.

Difusi dengan fasilitasi (Facilitated diffusion)• Saluran (membrane proteins) = acquaporins. • Terutama melibatkan pergerakan di dalam air• Tidak memerlukan energi• Molekul kecil, molekul tidak bermuatan• Kecepatan Difusi tidak meningkat terus,

Tp akan mencapai tingkat laju maksimum

Page 4: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 4

I Nyoman Suarsana 19

Transport kinetics: Difusi fasilitasi Vs difusisederhana• Kecepatan difusi sederhana berbanding lurus

dengan konsentrasi substrat• Difusi fasilitasi adalah proses kepekatan:

• Saluran Transporter protein menjadi jenuhdengan subtrat

• Kecepetan lebih besar dibandingakn dengandifusi sederhana

• Bersifat Stereospesifik (Selektif)

Types of Transport Processes

I Nyoman Suarsana 20Facilitated diffusion

I Nyoman Suarsana 21

TRANSPORT OF MEMBRANES

TYPES OF TRANSPORT PROCESSESActive Transport Processes

I Nyoman Suarsana 22

Active transport.• Perpindahan substansi (zat) melawan gradien

konsetrasinya (Rendah - Tinggi) dan Proses iniperlu Energi

• Melibatkan transpor molekul-molekul besar, contoh:• Polar dan atau molekul bermuatan• Amino acids and proteins.• Sugars.

• Perlukan bantuan protein sebagai pengangkutyang dapat bersifat sangat khusus untuk molekulyang diangkut serupa dengan fenomena substratenzim

Active Transport Processes

I Nyoman Suarsana 23

Energi transpor aktif dari mana ??1. Oksidasi mll rantai Transpor elektron

dlm Mitokondria.2. Hidrolisis ATP oleh ATPase yang terikat

Membran.3. Gradien Ion hasil kegiatan enzim-

enzim pada membran

I Nyoman Suarsana 24

Page 5: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 5

I Nyoman Suarsana 25

Transporters and chanelCoformational

change

Transporterschanel

I Nyoman Suarsana 26

ATP = energy di dalam sel

• ATP – hydrolized = ADP + Pi (energi bebas).

Primary vs secondary sistim transport aktif.

• Primary = menggunakan ATP secara langsung

• Secondary = menggunakan gradien elektrokimia(sebagai bentuk energi simpanan) of Na+ and H+

dan atau potensial membran yang dihasilkan olehproses transpor aktif untuk memindahkan molekul

• Sugars.

• Amino acids.

Active Transport Processes

I Nyoman Suarsana 27

Apa yang dimaksud dengan gradient elektrokimia?• Suatu kombinasi dari gradien tegangan

(potensial membran) dan gradienkonsentrasi ion melewati membran

• dua kekuatan yang bereaksi sama atauberlawanan arah tetapi memiliki suatupotensi dimana mereka mempunyaienergi yang tersimpan untuk memanduproses tersebut.

Active Transport Processes

I Nyoman Suarsana 28

Sistim pengangkutan dapat dijelaskan dalampengertian fungsional menurut jumlah molekulyang bergerak dan arah gerakan:

• Uniporters (satu molekul, arah sama)

• Synporters (2 molekul, arah dan waktubersamaan)

• Antiporters (2 molekul, arah beda, waktubersamaan)

Prinsip adalah bergeraknya satu substrat melawangradien konsentrasinya dapat pandu olehbergeraknya substrat yang lain (biasanya kation-kation seperti Na+ atau H+) menurunkan gradiennya

Active Transport Processes

I Nyoman Suarsana 29 I Nyoman Suarsana 30

Page 6: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 6

I Nyoman Suarsana 31

Primary active transport system = memompa ion adalah bagian yang paling penting.

• Called:

• Ion transporting ATPases.

• Pump ATPases.

• Example – Na+/K+-ATPase membatumempertahankan gradien ion cellular = transmembrane protein.

• Menciptakan satu gradien electrokimia dariNa+ yang menghasilkan daya penggerakuntuk penyerapan nutrien dan menurnkangradien electrokimia di dalam transmisi syaraf .

Active Transport Processes

I Nyoman Suarsana 32

Example – Na+/K+-ATPasemembantu mempertahankangradien ion cellular• Na+ = konsetrasinya di luar

sel 10x lebih besardibandingkan dengan didalam sel ini menyebabkanaktivitas pompa ion.

• Na+/K+ ATPase adalahelektrogenetik, yang memompa 3 ion Na+ keluar dan 2 ions K+ kedalam sel = sehingga didalam menjadi potensialmembran negatif.

Active Transport Processes

I Nyoman Suarsana 33 I Nyoman Suarsana 34

I Nyoman Suarsana 35

TRANSPORT MEMBRANES

TYPES OF TRANSPORT PROCESSESTransport by Channels & Pores

I Nyoman Suarsana 36

Transport by Channels & PoresSaluran dan pori adalah suatu terowongan ( tunnels) yang melibatkan perpindahan ion melewatimembranPerubahan konformasi oleh voltage atau liganddapat menyebabkan fenomena membuka ataumenutup saluran (channels)• Cirinya:

• Fungsi dalam perpindahan ion• Perpindahan yang terjadi lebih cepat

dibandingkan melalui transporters.• Tipe:

• Voltage-gated.• Ligand-gated.• Signal-gated.

Istilah pori (bakteri), saluran (untuk mamalia)

Page 7: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 7

I Nyoman Suarsana 37 I Nyoman Suarsana 38

Pori (Pores).

• Non-selective.

• Membatasi perpindahan sesuai ukuran molekul

• Menghendel molekul-molekul kecil seperti air

• Tipe pori penting, contoh.• Gap junctions (celah hubungan) = kelompok

pori-pori kecil– Dibentuk diantara 2 sel membran– Ukuran Molecules < 1 kDa untuk bisa

lewat pori– Untuk komunikasi antar sel.

• Nuclear pores.

Transport by Channels & Pores

I Nyoman Suarsana 39 I Nyoman Suarsana 40

I Nyoman Suarsana 41 I Nyoman Suarsana 42

Page 8: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 8

I Nyoman Suarsana 43

I Nyoman Suarsana 44

TRANSPORT MEMBRANES

CONTOH SISTIM TRANSPOR DAN PASANGANNYA (TRANSPOR KELOMPOK)

I Nyoman Suarsana 45

Glucose transporters (uniporters).

Ca2+ transport dan mobilisasinya di dalamotot.

Peranan Na+/K+ -ATPase dalam pengambilanglukosa.

Pompa Proton didalam perut.

SISTIM TRANSPOR DAN PASANGANNYA (TRANSPOR KELOMPOK)

I Nyoman Suarsana 46

I Nyoman Suarsana 47 I Nyoman Suarsana 48

Page 9: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 9

I Nyoman Suarsana 49 I Nyoman Suarsana 50

ENDOSITOSIS DAN EKSOSITOSIS

Sistim transpor yang telah didiskusikan sebelumnyaadalah berlaku pada aliran molekul atau ion disepanjang membran utuh (pada sel eukariot)

Pada sel prokariot (bakteri) pergerakan molekul kedalam-luar sel melalui mekanisme endositosis daneksositosis

Endositosis adalah proses yang melibatkanpenyerapan makormolekul oleh membran plasma dan membawanya ke dalam sel melalui lapisanlipida.

Eksositosis adalah kebalikan dari endositosis dansering digunakan oleh sel untuk membuang materiyang tidak diinginkan (produk samping)

I Nyoman Suarsana 51

MIKROGRAF DARI ENDOSITOSIS

I Nyoman Suarsana 52

I Nyoman Suarsana 53 I Nyoman Suarsana 54

Osmosis: difusi air melewati permeabilitasmembran yang berbeda. Perbedaanpermeabiliats membran terletak padaukuran yang memenuhi lembaran membran1. Isotonik2. Hipotonik (konsentrasi larutan di luar sel

< di dalam sel)=sel bengkak3. Hipertonik (konsentrasi larutan di luar sel

> di dalam sel) = sel mengkerut

OSMOSIS

Page 10: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 10

I Nyoman Suarsana 55

I Nyoman Suarsana 56

TRANSPOR BIOMOLEKUL DAN ENERGI

I Nyoman Suarsana 57

Golgi

glucosetransporter

Step1 - insulin bindingand signal transduction

(signal)

-PP-

Step 2translocationFrom Golgi

Step 3Binding and fusion

Step 4Glucosetransport

Step 5Receptor inactivation

Step 6translocation back to Golgi

Glucose

TRANFORTASI GLUKOSAI Nyoman Suarsana 58

I Nyoman Suarsana 59 I Nyoman Suarsana 60Pengangkutan ATP-ADP dan Pi dari proses fosforilasi melalui

membran dalam mitokondria oleh transporter.

Page 11: Matakuliah Transport Membran

Suarsana 11

I Nyoman Suarsana 61

TERIMAKASIH