Merupakan proses absorpsi ion (dari hara mineral terlarut/solut) dari lingkungan eksternal (media tumbuh) masuk ke dalam akar.
TRANSPORT SOLUT TERJADI SECARA AKTIF DAN PASIF.
TRANSPORT PASIF: pergerakan solut ke arah gradien konsentrasi atau potensial lebih rendah dan secara spontan
TRANSPORT AKTIF : pergerakan solut melawan atau ke arah gradien atau potensial kimia lebih tinggi ( ke arah konsentrasi lebih tinggi, tidak terjasi secara spontan dan membutuhkan energi yaitu ATP
TRANSPORT BIOLOGI DIKENDALIKAN OLEH 4 TENAGA PENDORONG: konsentrasi, tekanan hidrostatik, gravitasi dan
TRANSPOR PROTON
• Pada tumbuhan dan fungi potensi membran ( -200 ) –(-100) mV
• Kalau hanya perbedaan konsentrasi nilai itu (-80) – (-50) mV
–
– Ini disebabkan pompa proton H-ATPase, yang memompa H+ keluar dari sitosol , disebut potensi elektrogenik
– Ini berbeda dengan ATP sintase yang mensintesis ATP dari ADP pada mitokondria atau kloroplas
• Jadi potensi membran disebabkan karena:
– Potensi difusi
– Potensi elektrogenik
Proses tranpor lewat membrane
•
• Channels
– Protein transmembran lewat mana ion berdifusi , ukuran
– Amat cepat 108 ion per detik per protein channel
– Bisa terbuka tertutup, selama terbuka ion dapat lewat baik melalui ikatan sementara atau tidak
– Responsif terhadap berbagai isyarat seperti pH, kinase, fosfatase Channel anion selalu terbuka keluar, yang lain untuk absorbsi, channels Ca selalu terbuka kedalam, sedang keluar traspor aktif
– Channel K terbuka pada potensi negatif untuk difusi masuk, Tapi dapat juga terbuka untuk potensi positif untuk difusi keluar
• Carriers
– Carrier mengikat substansi yang ditranspor dan tidak berpori
– Lambat hanya 100 atau 1000 ion atau molekul per detik
– Terlibat perubahan konformasi struktur protein
– Dapat terjadi secara pasif maupun aktif
– Transpor pasif disebut difusi terfasilitasi
• Pumps
Tranpor aktif primer
• Transpor aktif dari carrier bekerjasama dengan reaksi yang melepaskan energi sehingga perubahan energi bebas negatis (Δ G negatif)
• Transpor aktif primer bekerjasama langsung dengan reaksi yang melepaskan energi seperti hidrolisis ATP, dalam reaksi redoks atau reaksi absorpsi cahaya oleh protein
• Protein membran yang melakukan transpor aktif disebut pompa, Pompa ini terutama mepompa ion seperti H+ dan Ca++walaupun dapat juga memompa substrat dengan BM yang lebih besar
• Pompa ion dapat dibagi menjadi
– Transpor elektrgenik yang memompa ion menyebabkan perubahan neto materi bermuatan listrik, misalnta Na/K ATP ase pada hewan yang memompa 3 mol Na+ keluar untuk setiap 2 mol K+ kedalam, ada satu muatan positif keluar
– Transpor elektronetral yang memompa tanpa menimbulkan perbedaan muatan listrik, misalnya H+/K+ATP-ase pada lapisan mukosa perut hewan
Yang mempompa satu H+ keluar untuk setiap K+ yang masuk, sehingga tidak ada perubahan muatan, netral
PROTEIN POMPA PADA MEMBRAN
• Pada membran sel tumbuhan, fungi, dan bakteri juga tonoplas tumbuhan juga endomembran beberapa tumbuhan dan hewan ion H+ merupakan ion yang dipompakan secara aktif
– H+-ATPase membran sel menyebabkan terjadinya perbedaan potensi elektrokimia pada membran
– H+-ATPase vakuola mempompa H+ kedalam vakuola
– Sedang H+ -pyrofosfatase memompa H+ kedalam Golki sisterne
• Pada membran tumbuhan pompa utama adalah pompa H+ dan Ca+ + keluar lewat membran
• Diperlukan mekanisme lain untuk membawa nutrien masuk dari luar, mekanisme ini untuk membawa nutrien masuk melawan potensi elektrokimia yang tinggi tandem dengan transpor yang menuruni potensi elektrokimia disebut scondary active transport
Tranpor aktif sekunder memakai energi yang disimpan dalam beda potensi elektrokimia
• Proton (H+) dipompa keluar dari sitosol oleh H+ATPase yang beroperasi pada membran dan tonoplas, akibatnya terjadi perbedaan pH dan potensi membran, yang sebetulnya tercipta karena hidrolisis ATP itu. Perbedaan potensi elektrokmia dari H+ , disebut proton motive force (PMF) atau daya gerak proton, Δp merupakan energi bebas yang disimpan dalam bentuk perbedaan konsentrasi H+
• PMF dipakai dalam transpor aktif sekunder yang menyebabkan substansi menyeberangi membran kearah potensi elektrokimia yang lebih tinggi. Proses itu melibatkan ikatan suatu substrat dengan ion H+ ketitik aktif dari carrier dan perubahan conformasi protein ensim itu.
•
– Simpor (protein yang terlibat disebut simporter) terjadi ketika substansi itu berjalan searah melewati membran
– Antipor (protein yang terlibat disebut antiporter) adalah sepasang transpor dimana transpor ke yang rendah dari proton mendorong terjadinya transpor bahan terlarut ke arah berlawanan.
– Pada kedua tipe transpor melawan potensi elektrokimia yang lebih tinggi tetapi energi yang dipakai adalah PMF bukan hasil langsung dari hidrolisis ATP
Ion H+ bergerak bolak balik menyeberangi membran
• Transpor melewati membran biologis diatur dalam sistem traspor aktif primer yang berpasangan dengan hidrolisis ATP. Transpor dari ion, misalnya H+, menciptakan perbedaan konsentrasi ion dan potensi elektrokimia.
• Kemudian banyak ion lain atau substrat organik dapat ditranspor oleh berbagai protein transpor aktif sekunder yang mengenergisasi transpor substratnya dengan secara bersamaan membawa satu atau dua ion H+ menuju ke konsentrasi yang lebih rendah.
• Jadi ion H+ bolak balik menyeberangi membran, keluar melalui sistem trasnpor aktif primer dan kedalam melalui transpor aktif sekunder. Pada tumbuhan dan fungi heksosa (gula) dan asam amino juga diambil lewat simport dengan proton.
– Na+ dikeluarkan dari sel oleh antiporter Na+/ H+ sedang Cl-, NO3-, H2PO4-, sukrosa, asam amino, dan bahan lain masuk sel melalui simporter proton khusus.
– K+ pada konsentrasi eksternal sangat rendah diambil oleh protein simporter tapi pada konsentrasi tinggi masuk lewat difusi melalui channels. Walaupun difusi tetapi tetap dikendalikan oleh H+ATP ase, karena difusi terjadi akibat potensi membran lebih negatif daripada potensi ekuilibrium K+ yang dihasilkan oleh pompa H+. Sebaliknya K+ akan keluar sel apabila potensi mebran lebih positif dari potensi ekuilibrium K+, yang dapat dicapai kalau Cl- melalui channelsnya Cl- dikeluarkan dari sel.
PROTEIN TRANSPOR MEMBRAN
• Protein pada membran ada yang berfungsi sebagai channels untuk difusi terkendali, ada yang berfungsi sebagai carrier untuk substansi ion dan molekul. Transpor aktif memakai protein tipe carrier yang dienergisasi langsung oleh hidrolisis ATP atau tidak langsung, dalam bentuk perbedaan konsentrasi ion H+ sebagai simporter atau antiporter.
• Transpor selulser dapat dipelajari disamping pendekatan energetik juga dengan memakai kinematika ensim yang dpt membedakan difusi lewat channels atau carrier
GEN UNTUK TRANSPORTER NITRAT
• Identifikasi, isolasi dan kloning sangat membantu menjelaskan sifat molekuler dari protein transporter, transpor nitrat misalnya.
• Transpor nitrat terdiri dari sistem yang yang berafinitas rendah dan berafinitas tinggi dan semua memerlukan energi yang disediakan dalam sistem simport.
• Transport nitrat dipengarhi ketersediaan nitrat di lingkungannya. Ensim untuk trasnport maupun asimilasi nitrat diinduksi oleh adanya nitrat, dan absorpsi nitrat ditekan ketika nitrat terakumulasi.
• Klorat (ClO3-) adalah analognya NO3- , ketika diabsorpsi dan kemudian direduksi akan menghasilkan klorit yang sangat beracun. Arabidopsis yang resisten klorat akan menunjukkan mutasi yang memblokir transpor nitrat itu. Dengan metoda seperti ini gen transpor pertama diidentifikasi, gen ini mensandi proton simporter dengan afinitas yang rendah dan diinduksi oleh nitrat.
• Dengan telah makin banyaknya gen yang mensandi transporter nitrat diidentifikasi, dikarakterisasi, gambarannya ternyata makin kompleks. Tiap komponen transpor mungkin melibatkan lebih dari satu produk gen,setidaknya satu gen yang diketahui mensandi carrier dengan afinitas rangkap, afinitas rendah maupun tinggi
GEN TRASPORTER PADA TUMBUHAN
• Gen trasporter ini ternyata berupa suatu keluraga gen, bukannya gen individu, untuk setiap fungi transpor dalam genom tumbuhan. Dalam satu kelurga variasi karakter transpor seperti Km, metoda regulasi, dan ekspresi pada jaringan yang berbeda memberikan tumbuhan plastisitas yang hebat untuk beradaptasi pada kondisi lingkungan yan berbeda-beda.
• Identifikasi segmen dengan sekuen mirip dari transpor gen tumbuhan dan transpor gen organisme lain seperti kamir telah memingkinkan kloning gentranspor tumbuhan.
• Dalam beberapa kasus dimungkinkan untuk mengidentifikasi gen setelah memurnikan protein transpor, tetapi sering kemiripan sekuen sangat terbatas, dan protein transpor secara individu hanya merupakan bagian sangat kecil dari keseluruhan protein.
• Metode lain untuk identifikasi gen transpor adalah menscreen cDNA libraries untuk gen yang merupakan komplementer dari transporter yang hilang pada kamir. Pada kamir ini banyak ditemukan mutan yang diketahui telah banyak dipakai untuk identifikasi gen tumbuhan berdasarkan komplemen tadi.
Channels K+
• Untuk mempelajari kelakuan protein channels gennya diekspresikan pada oocyte dari katak Xenopus yang karena ukurannya yang besar, mudah untuk bekerja dengan elektrofisiologi. Gen channels K= untuk masuk maupun keluar sel sudah diklon dan dipelajari.
– Gen chennel K+masuk yang telah diekspresikan kuat sekalai pada sel pencaga stomata, ada lagi di akar, dan ketiga di daun. Chennels ini adalah channels K+ dengan afinitas yang rendah.
– Chennels K+ keluar yang memompa K+ dari seldalam stele ke xilem sudah diklon, dan beberapa gen untuk carrier dengan afinitas tinggi juga sudah diidentifikasi
• Studi lebh lanjut diperlukan untuk mengungkap seberapa jauh kontribusinya terhadap absorpsi K+, serta bagaiaman mereka memperoleh energi untuk aktivitas tersebut
• Gen untuk antiporter H+-Ca2+ pada tonoplas dan gen untuk simporter beberapa asam amino dan gula sudah diidentifikasi juga
AQUAPORIN
• Adalah protein yang umum terdapat pada sel tumbuhan. Aquaporin tidak memperlihatkan adanya aliran ion ketika diekspresikan pada oocyte, tetapi ketika osmolaritas cairan diluar sel diturunkan, maka oocyte itu segera membengkak dan pecah. Hal ini karena air masuk melalui oocyte pada membran itu yang biasanya membra itu kedap air. Ini difahami bahwa aquaporin membentuk channels air pada membran tersebut.
• Adanya aquaporin pada mulanya mengejutkan sebab pada awalnya diduga bahwa lapisan rangkap fosfolipid cukup permeabel bagi air.
• Aquaporin banyak terdapat pada membran tumbuhan dan hewan dan ekspresi, dan aktivitasnya nampaknya diatur mungkin fosforilasi protein sebagai responnya terhadap ketersediaan air.
H+ATPase membran plasma mempunyai beberapa domain fungsional
• Transpor aktif H+ melewati membran plasma keluar, menciptakan gradien pH dan potensi listrik yang mendorong transpor dari banyak substansi lain melalui berbagai protein transpor aktif sekunder.
• H+ATP ase dan Ca2+ ATPase membran plasma tumbuhan dan fungi adalah anggota dari kelas yang disebut ATPase tipe P, yang difosforilasi sebagai bagian dari siklus katalitis yang menghidrolisis ATP. Olehkarena langkah fosforilasi ini ATPase membran plasma sangat dihambat oleh ortovanadat (HVO42-), sebagai fosfat analog yang berkompetisi dengan fosfat dari ATP untuk situs fosforilasi asam aspartat pada ensim. Afinitas yang tinggi dari ensim pada vanadat karena vanadat dapat meniru struktur transisional dari fosfat dalam hidrolisis.
• H+ATPase membran plasma disandi oleh keluarga kira2 10 gen. Tiap gen menyandi suatu bentuk isoform dari ensim. Isoform itu spesifik jaringan, dan mereka lebih diekspresikan pada akar, biji, floem dsb.Spesifitas fungsional dari tiap isoform belum lagi difahami; itu mungkin merobah pH optimum dari beberapa isoform dan memungkinkan transpor dikendalikan dengan berbagai cara untuk setiap jaringan
H+ATPase membran plasma mempunyai beberapa domain fungsional
• H+ ATPase kamir yang mirip dengan tumbuhan misalnya, protein itu mempunyai 10 domain yang merentangi membran sehingga harus melipat bolak balik melintasi membran.
• Beberapa domain yang merentangi membran membentuk lintasan lewat mana proton dipompa. Domain catalitik, termasuk residu asam aspartat yang terfosforilasi dalam siklus katalitik berada pada sisi sitosol dari membran.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar