3.2 - Konsep Pergerakan Bahan Merentasi Membran Plasma

Ciri Bahan yang Bergerak Merentasi Membran Plasma

• Pergerakan bergantung pada saiz molekul, kekutuban molekul dan cas ion.
• Bahan larut lipid yang tidak berkutub bergerak melalui dwilapisan fosfolipid: asid lemak, gliserol, vitamin larut lemak (A, D, E dan K) dan sebatian steroid.
• Molekul kecil dan ion yang tidak larut lipid bergerak dengan bantuan protein pengangkut:
  • molekul berkutub: air;
  • molekul tidak berkutub: oksigen dan karbon dioksida;
  • ion: $K^{+}$, $N{a}^{+}$, $C{a}^{2+}$ dan $M{g}^{2+}$.
• Molekul besar yang tidak larut lipid bergerak dengan bantuan protein pembawa: glukosa dan asid amino.

Eksperimen: Saiz Molekul dan Membran Telap Memilih

• Masalah: Adakah saiz molekul zat terlarut mempengaruhi pergerakan bahan merentasi membran telap memilih?
• Hipotesis: Molekul kecil meresap melalui membran; molekul besar tidak dapat meresap melaluinya.
• Pemboleh ubah dimanipulasikan: saiz molekul. Bergerak balas: kehadiran molekul dalam tiub Visking dan bikar. Dimalarkan: suhu larutan dan tempoh rendaman.
• Isi tiub Visking dengan larutan glukosa dan ampaian kanji; rendam di dalam air suling selama 30 minit.
• Jalankan ujian iodin dan ujian Benedict terhadap kandungan tiub dan larutan di dalam bikar.
• Molekul glukosa merentasi tiub Visking kerana lebih kecil daripada liang; molekul kanji tidak merentasinya kerana lebih besar daripada liang.
• Tiub Visking dan membran plasma bersifat telap memilih.

Eksperimen: Osmometer Ringkas

• Masalah: Bagaimanakah masa mempengaruhi aras larutan sukrosa dalam osmometer ringkas?
• Hipotesis: Aras larutan sukrosa meningkat dengan masa.
• Pemboleh ubah dimanipulasikan: masa. Bergerak balas: peningkatan aras larutan sukrosa dalam tiub kapilari. Dimalarkan: kepekatan larutan sukrosa.
• Isi tiub Visking dengan larutan sukrosa 30%, sambungkan kepada tiub kapilari dan rendam di dalam air suling.
• Rekod aras larutan setiap dua minit dan plot graf aras larutan melawan masa.
• Air bergerak merentasi tiub Visking yang telap memilih ke dalam larutan sukrosa secara osmosis, lalu aras larutan meningkat.

Pengangkutan Pasif

• Tidak memerlukan tenaga.
• Mengangkut bahan mengikut kecerunan kepekatan.
• Berterusan sehingga keseimbangan dinamik tercapai.
• Merangkumi resapan ringkas, osmosis dan resapan berbantu.

Resapan Ringkas

• Pergerakan molekul atau ion dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah, menuruni kecerunan kepekatan, sehingga keseimbangan dinamik tercapai.
• Boleh berlaku dengan atau tanpa membran plasma.
• Asid lemak, gliserol, oksigen dan karbon dioksida meresap melalui dwilapisan fosfolipid.

Osmosis

• Pergerakan bersih molekul air secara rawak dari kawasan keupayaan air tinggi (kepekatan bahan terlarut rendah) ke kawasan keupayaan air rendah (kepekatan bahan terlarut tinggi) merentasi membran telap memilih.
• Membran telap terhadap air tetapi tidak telap terhadap sesetengah zat terlarut seperti sukrosa.

Resapan Berbantu

• Ion dan molekul besar yang tidak larut lipid seperti asid amino dan glukosa bergerak dengan bantuan protein liang atau protein pembawa.
• Tidak memerlukan tenaga; bahan bergerak mengikut kecerunan kepekatan sehingga keseimbangan dinamik tercapai.
• Protein liang membentuk liang atau terusan spesifik untuk molekul kecil terlarut dan ion tertentu.
• Protein pembawa mempunyai tapak spesifik yang hanya bergabung dengan molekul tertentu.
• Glukosa bergabung dengan tapak spesifik protein pembawa; protein berubah bentuk, mengangkut glukosa merentasi membran, melepaskannya dan kembali ke bentuk asal.

Pengangkutan Aktif

• Mengangkut molekul atau ion menentang kecerunan kepekatan.
• Memerlukan tenaga daripada ATP yang dijana semasa respirasi sel.
• Memerlukan protein pembawa dengan tapak spesifik; protein pembawa ini dikenali sebagai pam.
• Protein pembawa bergabung dengan bahan dan ATP; pengikatan kumpulan fosfat mengubah bentuk protein lalu mengangkut bahan merentasi membran.
• Pengangkutan aktif menyebabkan pengumpulan atau penyingkiran molekul atau ion dalam sel.

Pam Natrium–Kalium

1. Tiga ion natrium bergabung dengan protein pembawa di dalam sel.
2. ATP terurai kepada ADP dan fosfat; fosfat terikat kepada protein pembawa.
3. Ikatan fosfat membekalkan tenaga dan mengubah bentuk protein pembawa; ion natrium diangkut keluar dari sel.
4. Dua ion kalium bergabung dengan protein pembawa di luar sel; fosfat meninggalkan protein.
5. Kehilangan fosfat mengembalikan bentuk asal protein pembawa.
6. Ion kalium diangkut masuk ke dalam sel.

Pam Proton

• Pam proton terdapat pada sel epitelium yang melapisi rongga perut.
• Tenaga daripada ATP membolehkan protein pembawa mengangkut ion hidrogen ke bendalir luar sel.
• Ion hidrogen terkumpul dan menyebabkan penghasilan asid dalam rongga perut.

Pengangkutan Pasif dan Pengangkutan Aktif

• Kedua-duanya mengangkut bahan merentasi membran telap memilih.
• Pengangkutan pasif: tidak memerlukan tenaga; berlaku mengikut kecerunan kepekatan; berterusan sehingga keseimbangan dinamik tercapai.
• Pengangkutan aktif: memerlukan tenaga; berlaku menentang kecerunan kepekatan; menyebabkan pengumpulan atau penyingkiran molekul atau ion.