Click here to load reader

7. Makalah Biofisika Permeabilitas, Difusi, Transpor Aktif

  • View
    90

  • Download
    15

Embed Size (px)

DESCRIPTION

biofisika

Text of 7. Makalah Biofisika Permeabilitas, Difusi, Transpor Aktif

TERMODINAMIKA, PERMEABILITAS MEMBRAN, DIFUSI, DANTRANSPOR AKTIF

MAKALAHUntuk Memenuhi Tugas Matakuliah BiofisikaYang dibimbing oleh Bapak Sugiyanto, S.Pd.,M.Si dan Ibu Siti Imroatul Maslikah, S.Si,M.Si

Disusun oleh :Kelompok 7Anggita Sari (120351410916)Evi Normawati (120351410915)Mymo Putriani(120351410910)

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMPRODI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAMOktober, 2014

PEMBAHASAN1. Termodinamika Reversibel (Siklus Reversibel)Sebuah proses, dimana perubahan dalam arah sebaliknya, akan membalik prosesseutuhnya, dikenal dengan proses reversibel. Sebagai contoh, jika selama prosestermodinamika dari keadaan 1 ke 2, kerja yang dilakukan oleh gas adalah W1-2, dankalor yang diserap adalah Q1-2. Sekarang jika kerja dilakukan pada gas sebesar W1-2dan mengeluarkan kalor sebesar Q1-2, kita akan membawa sistem kembali dari keadaan2 ke 1, proses disebut reversibel.Pada proses reversibel, seharusnya tidak ada kerugian panas karena gesekan, radiasiatau konduksi, dsb. Siklus akan reversibel jika semua proses yang membentuk siklusadalah reversibel. Maka pada siklus reversibel, kondisi awal dicapai kembali pada akhir siklus. Termodinamika reversibel terjadi terjadi ketika suatu sistem mengalami rangkaian keadaan-keadaan yangberbeda, dan akhirnya kembali ke keadaan semula.2. Permeabilitas Membran SelSel hidup merupakan struktur yang sangat rumit. Dengan penyederhanaan yang luar biasa, sel dapat dianggap sebagai sebuah kantong protoplasma. Kantongnya adalah membran sel. Membaran ini merupakan salah satu diantara beberapa struktur membran yang memisahkan sel menjadi aneka bagian dan membentuk kerangka kerja yang memungkinkan semua proses kehidupan berlangsung(Ackerman et all, 1979).Membran atau plasmalemma menyelubungi sel dengan fungsi mengatur keluar masuknya zat, menyampaikan atau menerima rangsang, dan strukturnya terdiri dari dua lapisan lipoprotein yang diantara molekul terdapat pori.Pada membran terdapat lapisan ganda dan molekul-molekul posfolipid yang letaknya teratur sedemikian rupa sehingga ujung karbon yang hidropobik terbungkus sedemikian rupa di dalam sebuah lapisan amorf dalam senyawa lipid. Komponen protein membran digambarkan sebagai suatu selaput yang menutupi kedua belah permukaan dan lapisa biomolekul posfolipid. (Prawiranata, 1981).Adanya sifat hidrofobik di bagian tengah lapisan lipid membran plasma menyebabkan membran tersebut tidak mudah ditembus oleh molekul polar, sehingga membran sel mencegah keluarnya komponen-komponen dalam sel yang larut dalam air. Namun, sel juga memerlukan bahan-bahan nutrisi dan membuang limbahnya ke luar sel. Untuk memenuhi kebutuhan ini, sel harus mengembangkan suatu sistem/mekanisme khusus untuk transpor melintasi membran sel. (Subowo, 1995).

Peranan membran dalam aktivitas seluler yaitu mengatur keluar masuknya bahan antara sel dengan lingkungannya, antara sel dengan organel-organelnya. Selain itu membran juga berperan dalam metabolisme sel. Organel-organel sel seperti nukleus, kloroplas, mitokondria, dan retikulum endoplasma juga diselubungi membran. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengannya lebih mudah dari pada substansi yang lainnya.Komposisi lipid dan protein penyusun membran bervariasi, bergantung pada jenis dan fungsi membran itu sendiri. Namun demikian membran mempunyai ciri-ciri yang sama, yaitu bersifat selektif permeabel terhadap molekul-molekul. Air, gas, dan molekul kecil hidrofobik secara bebas dapat melewati membran secara difusi sederhana. Ion dan molekul polar yang tidak bermuatan harus dibantu oleh protein permease spesifik untuk dapat diangkut melalui membran dengan proses yang disebut difusi terbantu (fasilitated diffusion). Kedua cara pengangkutan ini disebut transpor pasif. Untuk mengangkut ion dan molekul dalam arah yang melawan gradien konsentrasi, suatu proses transpor aktif harus diterapkan. Dalam hal ini protein aktifnya memerlukan energi berupa ATP, ataupun juga digunakan cara couple lewat proses antiport dan symport.Membran plasma berfungsi untuk mengasingkan kandungan sel daripada persekitaran luar. Ia juga dapat mengawal pergerakan bahan ke dalam dan keluar sel. Molekul-molekul kecil dan bahan larut lipid dapat melalui lapisan lipid dengan mudah. Contoh molekul-molekul kecil ialah air,oksigen, karbon dioksida.Selain itu, membran plasma berfungsi untuk melindungi organel-organel di dalam sel. Sifat khusus membran lainnya disamping susunan kimianya adalah sifat fungsionalnya yang semi permeabel (permeabel diferensial). Air melalui membran secara pasif berdasarkan gradien potensial air. Beberapa larutan dapat lewat tetapi dengan kecepatan dan mekanisme yang berbeda-beda. Pada membran tidak hidup, perbedaan permeabilitas bergantung pada besar kecilnya molekul yang hendak lewat dan ditentukan pula oleh besarnya pori-pori membran. Tetapi pada membran plasma(sel hidup) besarnya molekul tidak berpengaruh. Hal ini diduga ada kaitannya dengan kelarutan zat itu dalam salah satu komponen membran. Jadi, membran bukan sekedar lapisan yang pasif. (Tim Fisiologi Tumbuhan, 2008).Adanya muatan pada membran menyebabkan terjadinya potensial. Konsentrasi keseimbangan ion dari dua belah sisi membran berbeda. Proses tercapainya keseimbangan dari berbagai keadaan tidak seimbang merupakan contoh termodinamika larutan balik yang terjadi pada sistem biologi. Membran mempunyai dua fungsi yaitu memberikan kerangka luar dari proses kehidupan dan pemisahan sitoplasma. Membran memisahkan protoplasma menjadi bagian-bagian tetapi pemisahan itu selektif. (Lovelles, 1991).Suatu membran tetap berwujud fluida begitu suhu turun, hingga akhirnya pada beberapa suhu kritis, fosfolipid mengendap dalam suatu susunan yang rapat dan membrannya membeku. Suhu beku membran tergantung pada komposisi lipidnya. Membran tetap berwujud fluida pada suhu yang lebih rendah jika membran itu mengandung banyak fosfolipid dengan ekor hidrokarbon tak jenuh. Suatu sel dapat mengubah komposisi lipid membrannya dalam tingkatan tertentu sebagai penyesuaian terhadap suhu yang berubah. Misalnya, dalam banyak tumbuhan yang dapat bertahan pada kondisi yang sangat dingin, persentase fosfolipid tak jenuh meningkat dalam musim gugur, suatu adaptasi yang menghalangi pembekuan membran selama musim dingin. (Campbell, dkk, 2002).

3. DifusiIstilah difusi berasal dari bahasa Latin Diffundere yang artinya "menyebar".Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi. Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi.

Difusi adalah peristiwa di mana terjadi tranfer materi melalui materi lain. Transfer materi ini berlangsung karena atom atau partikel selalu bergerak oleh agitasi thermal. Walaupun sesungguhnya gerak tersebut merupakan gerak acak tanpa arah tertentu, namun secara keseluruhan ada arah neto dimana entropi akan meningkat. Difusi merupakan proses irreversible. Pada fasa gas dan cair, peristiwa difusi mudah terjadi; pada fasa padat difusi juga terjadi walaupun memerlukan waktu lebih lama.Difusi adalah suatu proses yang amat cepat apabila terjadi dalam satu sel biologi. Tetapi dalam skala makroskopik proses itu dapat menjadi amat lambat jika tidak dibantu dengan pengadukan dan konveksi. Misalnya, jika orang memasukkan beberapa sendok gula ke dalam secangkir kopi, gula akan tenggelam di alas. Sesudah itu terjadilah suatu lapisan tipis kopi yang jenuh dengan gula. Tanpa pengadukan molekul-molekul gula itu akan menyebar perlahan-lahan, yaitu mendifusi dalam kopi. Untuk keseluruhan secangkir kopi itu, dapat diperlukan berhari-hari untuk mencapai keseimbangan. Dalam skala mikroskopik sel-sel biologi, dan dalam skala yang lebih kecil lagi pada molekul-molekul pereaksi, difusi menjadi amat cepat. Molekul dapat medifusi ke seluruh bagian sebuah sel hanya dalam waktu beberapa milidetik. Difusi terjadi dalam sistem yang tidak seimbang.Pada bidang-bidang batas yang terpisahkan oleh membran (misalnya membrane sel), laju difusinya dapat amat lambat. Walaupun sesungguhnya bukan merupakan jenis gejala yang berbeda, difusi melalui membran pemisah disebut permeabilitas.Macam-macam difusi :1. Difusi volumeDifusi volume (volume diffusion) adalah transfer materi menembus volume materi lain. Pada umumnya, atom yang bermigrasi dalam difusi volume pada padatan menghadapi halangan yang lebih besar dibandingkan dengan halangan yang dihadapi pada difusi volume dalam cairan atau gas. Hal ini terlihat dari enthalpi aktivasi atau energi aktivasi yang diperlukan untuk terjadinya difusi menembus volume-padatandibandingkan dengan enthalpi aktivasi yang diperlukan untuk terjadinya difusi menembus volume-cairan atau volume-gas.Dalam struktur kristal, adanya kekosongan posisi atom memungkinkan atom di sebelahnya bergerak mengisi kekosongan tersebut sementara ia sendiri meninggalkan tempat semula yang ia isi menjadi kosong. Posisi kosong yang baru terbentuk akan memberikan kemungkinan untuk diisi oleh atom di sebelahnya; dan demikian seterusnya. Mekanisme ini merupakan mekanisme yang paling mungkin untuk terjadinya difusi internal. Kemungkinan lain adalah adanya atom yang lepas dari kisi kristalnya dan menjadi atom interstisial dan menjadi mudah bergerak.Jika dimensi atom yang berdifusi jauh lebih kecil dari dimensi atom materi yang harus ditembus, difusi interstisial mudah berlangsung. Mekanisme ini terjadi misalnya jika karbon, nitrogen, oksigen, dan hidrogen berdifusi ke dalam metal. Hal yang sama terjadi pada difusi ion-ion alkali ke dalam gelas silikat. Kehadiran atom-atom asing dalam posisi interstisial me

Search related