PINOSITOSIS VS FAGOSITOSIS

 PINOSITOSIS DAN FAGOSITOSIS

Selain memindahkan ion dan molekul kecil melalui membran, sel juga perlu mengeluarkan dan mengambil molekul dan partikel yang lebih besar. Beberapa sel bahkan mampu menelan seluruh mikroorganisme uniseluler. Ketika sel menyerap dan melepaskan partikel besar, pastinya akan membutuhkan energi. Partikel besar, menggunakan cara apapun tidak dapat melewati membran, bahkan dengan energi yang disuplai dari sel.

Endositosis

Endositosis adalah jenis transpor aktif yang memindahkan partikel (molekul besar) sel, atau seluruh isi sel ke dalam sel lain. Banyak variasi proses endositosis, tetapi semuanya memiliki karakteristik yang sama: membran plasma sel berinvaginasi, membentuk kantong di sekitar partikel target. kedua ujung membran menyatu, dan partikel terselubung dalam vesikel intraseluler yang baru terbentuk dari  membran plasma.

Fagositosis

Fagositosis ( "sel makan") adalah proses di mana sel mengambil partikel besar, seperti sel lain atau partikel yang ukurannya relatif besar. Sebagai contoh, ketika mikroorganisme menyerang tubuh manusia, sejenis sel darah putih, neutrofil, akan melenyapkan mikroorganisme penyerang melalui proses fagositosis, yaitu dengan cara menyelubungi dan menelan mikroorganisme tersebut, kemudian dihancurkan oleh neutrofil.

Pada proses fagositosis membran sel mengelilingi partikel dan menelannya. 

Dalam persiapan untuk fagositosis, sebagian dari permukaan membran plasma yang menghadap ke dalam menjadi dilapisi dengan protein clathrin , yang menstabilkan bagian membran ini. Bagian membran yang dilapisi kemudian memanjang dari badan sel dan mengelilingi partikel, akhirnya membungkusnya. Setelah vesikel yang mengandung partikel tertutup di dalam sel, clathrin melepaskan diri dari membran dan vesikel bergabung dengan lisosom untuk memecah bahan di kompartemen yang baru terbentuk (endosom). Ketika nutrisi yang dapat diakses dari degradasi isi vesikular telah diekstraksi, endosom yang baru terbentuk bergabung dengan membran plasma dan melepaskan isinya ke dalam cairan ekstraseluler. Membran endosom kembali menjadi bagian dari membran plasma.

Pinositosis

Pinosistosi merupakan bentuk lain dari endositosis. Pinositosis secara harfiah berarti "sel minum". Ditemukan oleh Warren Lewis pada tahun 1929, ahli embriologi dan biologi sel dari Amerika. Ia menggambarkan suatu proses di mana sel dengan sengaja mengambil cairan ekstraseluler. Sebenarnya pinositosis adalah proses pengambilan molekul termasuk air, yang dibutuhkan sel dari cairan ekstraseluler. Pinositosis menghasilkan vesikel yang jauh lebih kecil daripada fagositosis, dan vesikel tidak perlu bergabung dengan lisosom.

Pada pinositosis, membran sel berinvaginasi, mengelilingi sejumlah kecil cairan, dan menjepitnya. 

Bentuk lain dari pinositosis adalah potositosis . Proses ini menggunakan protein pelapis. Rongga di membran plasma yang membentuk vakuola memiliki reseptor membran dan rakit lipid. Vakuola atau vesikel yang terbentuk di caveolae jauh lebih kecil dari pada pinositosis. Potositosis membawa molekul kecil ke dalam sel dan mengangkutnya melalui sel untuk dilepaskan di sisi lain, sebuah proses yang kita sebut transcytosis.

Endositosis yang diperantarai reseptor

Jenis endositosis yang ditargetkan menggunakan protein reseptor di membran plasma yang memiliki afinitas pengikatan spesifik untuk zat tertentu.

Dalam endositosis yang diperantarai reseptor, penyerapan zat oleh sel menargetkan satu jenis zat yang mengikat reseptor pada permukaan luar membran sel. 

Dalam endositosis yang dimediasi reseptor, seperti fagositosis, clathrin menempel pada sisi sitoplasma dari membran plasma. Jika penyerapan senyawa tergantung pada endositosis yang dimediasi reseptor dan prosesnya tidak efektif, bahan tidak akan dikeluarkan dari cairan jaringan atau darah. Sebaliknya, itu akan tinggal di cairan itu dan meningkatkan konsentrasi. Kegagalan endositosis yang dimediasi reseptor menyebabkan beberapa penyakit manusia. Misalnya, endositosis yang dimediasi reseptor menghilangkan lipoprotein densitas rendah atau LDL (kolesterol "jahat") dari darah. 

Pada hiperkolesterolemia, sejenis penyakit genetik manusia, reseptor LDL rusak atau hilang seluruhnya. Orang dengan kondisi ini memiliki kadar kolesterol yang mengancam jiwa dalam darah mereka, karena sel mereka tidak dapat membersihkan partikel LDL.

Meskipun endositosis yang diperantarai reseptor dirancang untuk membawa zat spesifik yang biasanya ada dalam cairan ekstraseluler ke dalam sel, zat lain dapat masuk ke dalam sel di tempat yang sama. Virus flu, difteri, dan toksin kolera semuanya memiliki situs yang bereaksi silang dengan situs pengikatan reseptor normal dan masuk ke dalam sel.

Eksositosis

Proses kebalikan dari pemindahan materi ke dalam sel adalah proses eksositosis. Eksositosis adalah kebalikan dari proses yang dibahas di atas karena tujuannya adalah untuk mengeluarkan zat atau materi dari sel ke dalam cairan ekstraseluler. Bahan limbah diselimuti membran dan menyatu dengan interior membran plasma. Fusi ini membuka selubung membran pada bagian luar sel, dan bahan limbah dikeluarkan ke ruang ekstraseluler. Contoh lain dari sel yang melepaskan molekul melalui eksositosis termasuk sekresi protein matriks ekstraseluler dan sekresi neurotransmitter ke dalam celah sinaptik oleh vesikel sinaptik.

Pada proses eksositosis, vesikel yang mengandung zat menyatu dengan membran plasma kemudian isi vesikel dilepaskan ke  luar sel. 

Metode Pengangkutan, Kebutuhan Energi, dan Jenis Material yang Diangkut
Metode Transportasi	Aktif pasif	Bahan Diangkut
Difusi	Pasif	Bahan dengan berat molekul kecil
Osmosa	Pasif	air
Transportasi/difusi yang difasilitasi	Pasif	Natrium, Kalium, Kalsium, Glukosa
Transpor aktif primer	Aktif	Natrium, Kalium, Kalsium
Transpor aktif sekunder	Aktif	Asam amino, laktosa
Fagositosis	Aktif	Makromolekul besar, sel utuh, atau struktur seluler
Pinositosis dan potositosis	Aktif	Molekul kecil (cairan/air)
Endositosis yang diperantarai reseptor	Aktif	Sejumlah besar makromolekul

Rangkuman

Metode transpor aktif membutuhkan ATP langsung  untuk bahan bakar transportasi. Para ilmuwan menyebutnya dengan fagositosis, sel lain dapat menelan partikel besar, seperti makromolekul, sebagian dari isi sel, atau sel secara utuh. Pada fagositosis, sebagian membran berinvaginasi dan menyelubungi partikel, kemudian menjepit dan menyungkup partikel oleh selubung membran plasma. Sel memecah isi vesikel, dan partikel dimanfaatkan sel sebagai bahan makanan. 

Pinositosis adalah proses serupa pada skala yang lebih kecil. Membran plasma berinvaginasi dan menyelubungi, menghasilkan selubung kecil berisi cairan yang berasal dari luar sel. Pinositosis mengimpor zat yang dibutuhkan sel dari cairan ekstraseluler. Sel mengeluarkan limbah dengan cara yang sama tetapi sebaliknya. Ini mendorong vakuola membran ke membran plasma,

Tinjau Pertanyaan

Apa yang terjadi pada membran vesikel setelah eksositosis?

1. membran vesikel dilepas dari sel.
2. membran vesikel dibongkar oleh sel.
3. membran vesikel menyatu dan menjadi bagian dari membran plasma.
4. membran vesikel digunakan lagi pada proses eksositosis lain.

C

Mekanisme transpor manakah yang dapat memasukkan seluruh bagian sel ke dalam sel?

1. pinositosis
2. fagositosis
3. transportasi yang difasilitasi
4. transpor aktif primer

B

Perbedaan antara endositosis yang diperantarai reseptor dengan fagositosis adalah ___

1. hanya mengangkut sejumlah kecil cairan.
2. tidak mengambil lembaran dari membran plasma.
3. Hanya membawa zat yang ditargetkan secara khusus.
4. membawa zat ke dalam sel, sementara fagositosis menghilangkan zat dari dalam sel.

C

Banyak virus memasuki sel inang melalui endositosis yang diperantarai reseptor. Apa keuntungan dari strategi entri ini?

1. Virus langsung memasuki sitoplasma sel.
2. Virus dilindungi dari pengenalan oleh sel darah putih.
3. Virus hanya memasuki tipe sel inang targetnya.
4. Virus dapat langsung menyuntikkan genomnya ke dalam inti sel.

C

Manakah dari organel berikut yang bergantung pada eksositosis untuk menyelesaikan fungsinya?

1. Aparatus Golgi
2. vakuola
3. mitokondria
4. retikulum endoplasma

A

Bayangkan sebuah sel dapat melakukan eksositosis maksimal, tetapi proses endositosis sangat minimal. Apa yang akan terjadi pada sel?

1. Sel akan mengeluarkan semua protein intraselulernya.
2. Membran plasma menjadi semakin luas per satuan ukuran satuan waktu.
3. Sel akan berhenti mengekspresikan protein reseptor integral dalam membran plasmanya.
4. Sel akan lisis dan mati.

B

Pertanyaan Berpikir Kritis

1. Mengapa keberadaan berbagai jenis protein sangat penting dalam membran plasma untuk pengangkutan bahan ke dalam dan ke luar sel?

Jawab:

Protein memungkinkan sel untuk memilih senyawa apa yang akan diangkut untuk memenuhi kebutuhan sel dan tidak akan membawa yang tidak dibutuhkan sel.

3. Mengapa ion sulit menembus membran plasma meskipun ukurannya kecil?

Jawab:

Ion bermuatan, dan akibatnya, mereka hidrofilik dan tidak dapat berasosiasi dengan bagian lipid dari membran. Ion harus diangkut oleh protein pembawa atau saluran ion.

STRUKTUR MEMBRAN PLASMA

 

Pengantar

Setiap sel tubuh Anda terbungkus dalam gelembung kecil membran. Membran ini memiliki konsistensi seperti... minyak salad$$^1mulai superskrip, 1, akhiri superskripPertama kali saya membaca factoid itu, saya tidak merasa sangat meyakinkan! Minyak salad tampak seperti batas yang sangat rapuh untuk ditempatkan antara sel dan bagian dunia lainnya. Untungnya, membran plasma ternyata sangat cocok untuk pekerjaannya, tekstur minyak salad, dan semuanya.

Apa sebenarnya adalah tugasnya? Membran plasma tidak hanya mendefinisikan batas sel, tetapi juga memungkinkan sel untuk berinteraksi dengan lingkungannya secara terkendali. Sel harus mampu mengeluarkan, mengambil, dan mengeluarkan berbagai zat, semua dalam jumlah tertentu. Selain itu, mereka harus mampu berkomunikasi dengan sel lain, mengidentifikasi diri dan berbagi informasi.

Untuk melakukan peran ini, membran plasma membutuhkan lipid, yang membuat penghalang semi-permeabel antara sel dan lingkungannya. Ini juga membutuhkan protein, yang terlibat dalam transportasi lintas membran dan komunikasi sel, dan karbohidrat (gula dan rantai gula), yang menghiasi protein dan lipid dan membantu sel mengenali satu sama lain.

Di sini, kita akan melihat lebih dekat pada berbagai komponen membran plasma, memeriksa peran mereka, keragamannya, dan bagaimana mereka bekerja sama untuk membuat batas yang fleksibel, sensitif, dan aman di sekitar sel.

Model mosaik Fluida

Model yang diterima saat ini untuk struktur membran plasma, yang disebut model mosaik fluida , pertama kali diusulkan pada tahun 1972. Model ini telah berkembang dari waktu ke waktu, tetapi masih memberikan deskripsi dasar yang baik tentang struktur dan perilaku membran di banyak sel.

Menurut model mosaik fluida, membran plasma adalah mosaik komponen—terutama, fosfolipid, kolesterol, dan protein—yang bergerak bebas dan lancar dalam bidang membran. Dengan kata lain, diagram membran (seperti gambar di bawah) hanyalah gambaran dari proses dinamis di mana fosfolipid dan protein terus meluncur melewati satu sama lain.

Yang cukup menarik, fluiditas ini berarti bahwa jika Anda memasukkan jarum yang sangat halus ke dalam sel, membran hanya akan berpisah untuk mengalir di sekitar jarum; setelah jarum dilepas, membran akan mengalir kembali dengan mulus.

Gambar membran plasma, menunjukkan lapisan ganda fosfolipid dengan protein membran perifer dan integral, glikoprotein (protein dengan karbohidrat terikat), glikolipid (lipid dengan karbohidrat terikat), dan molekul kolesterol.

Gambar dimodifikasi dari OpenStax Biology.

Komponen utama membran plasma adalah lipid (fosfolipid dan kolesterol), protein, dan gugus karbohidrat yang melekat pada beberapa lipid dan protein.

• Sebuah fosfolipid adalah lipid yang terbuat dari gliserol, dua lemak ekor asam, dan kelompok kepala fosfat-linked. Membran biologis biasanya melibatkan dua lapisan fosfolipid dengan ekornya mengarah ke dalam, suatu susunan yang disebut bilayer fosfolipid .
• Kolesterol , lipid lain yang terdiri dari empat cincin karbon yang menyatu, ditemukan di samping fosfolipid di inti membran.
• Protein membran dapat meluas sebagian ke dalam membran plasma, melintasi membran seluruhnya, atau secara longgar melekat pada permukaan dalam atau luarnya.
• Gugus karbohidrat hanya terdapat pada permukaan luar membran plasma dan melekat pada protein, membentuk glikoprotein , atau lipid, membentuk glikolipid .

Proporsi protein, lipid, dan karbohidrat dalam membran plasma bervariasi antara berbagai jenis sel. Namun, untuk sel manusia biasa, protein menyumbang sekitar 50 persen dari komposisi massa, lipid (dari semua jenis) menyumbang sekitar 40 persen, dan 10 persen sisanya berasal dari karbohidrat.

Fosfolipid

Fosfolipid, tersusun dalam lapisan ganda, membentuk struktur dasar membran plasma. Mereka sangat cocok untuk peran ini karena mereka amfipatik , artinya mereka memiliki daerah hidrofilik dan hidrofobik.

Struktur kimia fosfolipid, menunjukkan kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik.

Kredit gambar: OpenStax Biology.

Bagian hidrofilik , atau “suka air” dari fosfolipid adalah kepalanya, yang mengandung gugus fosfat bermuatan negatif serta gugus kecil tambahan (dengan identitas yang berbeda, “R” pada diagram di sebelah kiri), yang mungkin juga atau bermuatan atau polar. Kepala fosfolipid hidrofilik dalam membran bilayer menghadap ke luar, menghubungi cairan berair (berair) baik di dalam maupun di luar sel. Karena air adalah molekul polar, ia siap membentuk interaksi elektrostatik (berbasis muatan) dengan kepala fosfolipid.

Bagian hidrofobik , atau "takut air", dari fosfolipid terdiri dari ekor asam lemak nonpolar yang panjang. Ekor asam lemak dapat dengan mudah berinteraksi dengan molekul nonpolar lainnya, tetapi mereka berinteraksi buruk dengan air. Karena itu, lebih menguntungkan bagi fosfolipid untuk menyelipkan ekor asam lemaknya di bagian dalam membran, di mana mereka terlindung dari air di sekitarnya. Lapisan ganda fosfolipid yang dibentuk oleh interaksi ini membuat penghalang yang baik antara bagian dalam dan luar sel, karena air dan zat polar atau bermuatan lainnya tidak dapat dengan mudah melewati inti hidrofobik membran. 

[Bisakah air melewati membran plasma sama sekali?]

Gambar misel dan liposom.

Kredit gambar: modifikasi karya OpenStax Biology, aslinya oleh Mariana Ruiz Villareal.

Berkat sifat amfipatiknya, fosfolipid tidak hanya cocok untuk membentuk lapisan ganda membran. Sebaliknya, ini adalah sesuatu yang akan mereka lakukan secara spontan dalam kondisi yang tepat! Dalam air atau larutan berair, fosfolipid cenderung mengatur diri mereka sendiri dengan ekor hidrofobiknya saling berhadapan dan kepala hidrofiliknya menghadap keluar. Jika fosfolipid memiliki ekor kecil, mereka dapat membentuk misel (bola kecil berlapis tunggal), sedangkan jika mereka memiliki ekor yang lebih besar, mereka dapat membentuk liposom (tetesan berongga dari membran bilayer)$$^2kuadrat.

Protein

Protein adalah komponen utama kedua dari membran plasma. Ada dua kategori utama protein membran: integral dan perifer.

Gambar protein transmembran satu jalur dengan heliks alfa rentang membran tunggal dan protein transmembran tiga jalur dengan tiga heliks alfa rentang membran.

Kredit gambar: gambar dimodifikasi dari OpenStax Biology, aslinya oleh Foobar/Wikimedia Commons.

Protein membran integral , seperti namanya, terintegrasi ke dalam membran: mereka memiliki setidaknya satu wilayah hidrofobik yang mengikatnya ke inti hidrofobik dari lapisan ganda fosfolipid. Beberapa hanya menempel sebagian ke dalam membran, sementara yang lain meregang dari satu sisi membran ke sisi lain dan terbuka di kedua sisi$$^1mulai superskrip, 1, akhiri superskrip. Protein yang memanjang sepanjang membran disebut protein transmembran .

Bagian dari protein membran integral yang ditemukan di dalam membran bersifat hidrofobik, sedangkan bagian yang terpapar ke sitoplasma atau cairan ekstraseluler cenderung bersifat hidrofilik. Protein transmembran dapat melintasi membran hanya sekali, atau mungkin memiliki sebanyak dua belas bagian rentang membran yang berbeda. Segmen rentang membran yang khas terdiri dari 20-25 asam amino hidrofobik yang tersusun dalam heliks alfa, meskipun tidak semua protein transmembran cocok dengan model ini. Beberapa protein membran integral membentuk saluran yang memungkinkan ion atau molekul kecil lainnya lewat, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

_Kredit gambar: " Komponen dan struktur: Gambar 1 ," oleh OpenStax College, Biology ( CC BY 3.0 )._

Protein membran perifer ditemukan di permukaan luar dan dalam membran, melekat baik pada protein integral atau fosfolipid. Tidak seperti protein membran integral, protein membran perifer tidak menempel pada inti hidrofobik membran, dan cenderung lebih longgar.

Karbohidrat

Karbohidrat adalah komponen utama ketiga dari membran plasma. Secara umum, mereka ditemukan di permukaan luar sel dan terikat baik pada protein (membentuk glikoprotein ) atau pada lipid (membentuk glikolipid ). Rantai karbohidrat ini dapat terdiri dari 2-60 unit monosakarida dan dapat lurus atau bercabang.

Bersama dengan protein membran, karbohidrat ini membentuk penanda seluler yang khas, seperti tanda pengenal molekuler, yang memungkinkan sel untuk saling mengenali. Penanda ini sangat penting dalam sistem kekebalan, memungkinkan sel-sel kekebalan untuk membedakan antara sel-sel tubuh, yang seharusnya tidak mereka serang, dan sel atau jaringan asing, yang seharusnya mereka serang.

Fluiditas membran

Struktur ekor asam lemak fosfolipid penting dalam menentukan sifat-sifat membran, dan khususnya, bagaimana cairan itu.

Asam lemak jenuh tidak memiliki ikatan rangkap (jenuh dengan hidrogen), sehingga relatif lurus. Asam lemak tak jenuh, di sisi lain, mengandung satu atau lebih ikatan rangkap, sering mengakibatkan tikungan atau ketegaran. (Anda dapat melihat contoh bengkok, ekor tak jenuh dalam diagram struktur fosfolipid yang muncul sebelumnya dalam artikel ini.) Ekor asam lemak jenuh dan tak jenuh dari fosfolipid berperilaku berbeda saat suhu turun:

• Pada suhu yang lebih dingin, ekor lurus asam lemak jenuh dapat berkemas rapat, membuat membran padat dan cukup kaku.
• Fosfolipid dengan ekor asam lemak tak jenuh tidak dapat berkemas rapat karena struktur ekor yang bengkok. Karena itu, membran yang mengandung fosfolipid tak jenuh akan tetap cair pada suhu yang lebih rendah daripada membran yang terbuat dari fosfolipid jenuh.

Sebagian besar membran sel mengandung campuran fosfolipid, beberapa dengan dua ekor jenuh (lurus) dan lainnya dengan satu ekor jenuh dan satu ekor tidak jenuh (membungkuk). Banyak organisme—ikan adalah salah satu contohnya—dapat menyesuaikan diri secara fisiologis dengan lingkungan dingin dengan mengubah proporsi asam lemak tak jenuh dalam membrannya. Untuk informasi lebih lanjut tentang asam lemak jenuh dan tak jenuh, lihat artikel tentang lipid .

Selain fosfolipid, hewan memiliki komponen membran tambahan yang membantu menjaga fluiditas. Kolesterol , jenis lipid lain yang tertanam di antara fosfolipid membran, membantu meminimalkan efek suhu pada fluiditas.

Kredit gambar: " Kolesterol ," oleh BorisTM (domain publik).

Pada suhu rendah, kolesterol meningkatkan fluiditas dengan menjaga fosfolipid agar tidak terbungkus rapat, sementara pada suhu tinggi, sebenarnya mengurangi fluiditas$$^{3,4}mulai superskrip, 3, koma, 4, akhiri superskrip. Dengan cara ini, kolesterol memperluas kisaran suhu di mana membran mempertahankan fluiditas yang fungsional dan sehat.

Komponen membran plasma

Komponen	Lokasi
Fosfolipid	Kain utama membran
Kolesterol	Terselip di antara ekor hidrofobik membran fosfolipid
Protein integral	Tertanam dalam lapisan ganda fosfolipid; mungkin atau mungkin tidak meluas melalui kedua lapisan
Protein perifer	Pada permukaan dalam atau luar lapisan ganda fosfolipid, tetapi tidak tertanam di inti hidrofobiknya
Karbohidrat	Menempel pada protein atau lipid pada sisi ekstraseluler membran (membentuk glikoprotein dan glikolipid)