PERGERAKAN BAHAN-BAHAN MERENTASI MEMBRAN PLASMABAB 3
3.1 PERGERAKAN BAHAN-BAHAN MERENTASI MEMBRAN PLASMA
• Pergerakan bahan-bahan ke dalam dan keluar dari sel-sel berlaku
merentasi membran plasma.
• Membran plasma membantu sel untuk mengekalkan suatu persekitaran
dalaman yang malar supaya sel-sel boleh berfungsi dengan berkesan.
• Struktur membran plasma:
(a) Teori bendalir-mosaic mula-mulanya dibentang oleh Singer dan
Nicholson pada 1972.
(b) Mereka mencadangkan bahawa membran plasma terdiri terutamanya
daripada fosfolipid dan protein.
(c) Membran plasma terdiri daripada dua lapisan fosfolipid dengan
sebilangan besar protein-protein yang berbeza bertaburan sepanjang dan
dalam dwilapisan fosfolipid.
Model mozek bendalir membran plasma
• Setiap molekul fosfolipid mempunyai suatu kepala polar
yang hidrofilik(tertarik ke arah air) dan sepasang ekor
bukan-polar hidrofilik (ditolak oleh air).
• Molekul-molekul fosfolipid tersusun dalam dua lapisan
(dwilapisan) dengan kepala hidrofilik pada lapisan luar,
menghadap bendalir ekstrasel dan kepala hidrofilik
lapisan dalam menghadap bendalir sitoplasma. Di
antaranya adalah ekor-ekor hidrofobik.
• Lapisan fosfolipid mengandungi kolesterol yang
menambahkan ketegaran dan kestabilan membran
sekeluruhannya.
Dwilapisan Fosfolipid
• Beribu-ribu jenis protein yang berbeza wujud dalam membran. Protein-
protein yang berada keseluruhannya merentasi membran disebut
protein intrinsik, sementara protein-protein lain yang berada pada
permukaan dalam atau luar membran disebut protein ekstrinsik.
• Jadual di bawah menunjukkan protein-protein dalam membran plasma:
Protein pembawa Molekul protein yang bertindak sebagai pembawa
Protein liang Molekul protein yang membentuk laluan atau liang
Glikoprotein Protein membran yang mempunyai karbohidrat yang terikat padanya
Protein-protein dalam membran plasma
• Struktur membran mengandungi molekul-molekul
fosfolipid dan protein-protein tertentu yang boleh
bergerak dalamnya.
• Molekul-molekul protein adalah bertaburan dalam
lapisan fosfolipid untuk membentuk satu corak mosaik.
• Ini membenarkan membran plasma menjadi struktur
dinamik, seperti bendalir dan fleksibel.
Ketelapan membran plasma• Membran plasma adalah ketelapan memilih atau separa telap.
• Ini bermakna bahawa membran plasma membenarkan hanya bahan-bahan tertentu untuk merentasi dan bukan bahan yang lain.
• Dua faktor yang menentukan ketelapan sesuatu molekul merentasi membran plasma ialah:
(a) saiznya
(b) kekutubannya
• Molekul-molekul yang bergerak secara bebas merentasi membran plasma ialah:
(a) molekul larut lemak seperti asid lemak, gliserol, bahan-bahan steroid dan vitamin A,D,E dan K yang boleh larut dalam dwilapisan lipid dan bergerak merentasinya.
(b) molekul-molekul kecil bukan-polar (tidak bercas) seperti oksigen dan karbon dioksida yang boleh bergerak melalui dwilapisan fosfolipid.
(c) air yang cukup kecil untuk bergerak antara dwilapisan fosfolipid atau bergerak melalui liang-liang.
• Molekul-molekul yang tidak boleh bergerak secara bebas merentasi
membran plasma adalah:
(a) molekul-molekul besar, larut-air dan asid amino yang tidak boleh
bergerak dengan senang melalui kawasan hidrofobik dengan membran
plasma.
(b) Walau bagaimanapun, molekul-molekul ini boleh meresap
merentasi membran plasma dengan bantuan protein-protein pembawa
(c) Molekul-molekul kecil, larut air dan ion-ion seperti K+, Na+ dan Ca2+
yang hanya boleh bergerak melalui membran plasma dengan bantuan
protein liang.
Kenal pasti molekul-molekul yang boleh bergerak secara bebas merentasi membran plasma
Asid-lemakGlukosaAsid aminoOksigen Karbon dioksidaVitamin EAirIon K+
SteroidIon Ca+Vitamin B
Boleh merentasi membran plasma
Tidak boleh merentasi
membran plasma
SPM 2008 (Kertas 3-Soalan 2)
Membran separa telap didefinisikan sebagai membran yang membenarkan molekul tertentu meresap melaluinya tetapi tidak membenarkan peresapan molekul-molekul lain. Peresapan molekul melalui membran separa telap adalah berdasarkan saiz molekul-molekul tersebut.
Berdasarkan maklumat di atas, rancang satu eksperimen dalam makmaluntuk mengkaji saiz molekul yang boleh meresap melalui membran separatelap.
Perancangan eksperimen anda hendaklah meliputi aspek-aspek berikut:
•Pernyataan masalah •Hipotesis•Pembolehubah•Senarai radas dan bahan•Teknik yang digunakan•prosedur•Cara data dipersembahkan
Susunan radas untuk mengkaji pergerakan bahan merentas membran separa telap
400 ml air suling
15 ml larutan glukosa + 15 ml ampaian kanji
Tiub visking
Eksperimen untuk mengkaji saiz molekul yang boleh meresap melaluiMembran separa telap
Prosedur1. Rendamkan tiub visking di dalam air selama 5 minit untuk melembutkannya.
Simpul dan ikatkan salah satu hujung tiub Visking dengan benang supaya tidak bocor.
2. Isi tiub visking dengan 15ml larutan glukosa dan 15ml ampaian kanji. Ikat denganketat hujungtiub Visking satu lagi dengan benang.
3. Bilas bahagian luar tiub visking dengan air suling.4. Isikan 400ml air suling ke dalam bikar.5. Masukkan tiub visking ke dalam bikar seperti yang ditunjukkan dalam Rajah dan
biarkan selama 40 minit.6. Selepas 40 minit, keluarkan tiub visking dan pindahkannya ke bikar yang kering.7. (a) Titiskan setitis larutan dari bikar ke dalam titisan iodin dalam jubin putih
berlekuk. Rekodkan pemerhatian.(b) Ulang langkah 7(a) untuk larutan dari tiub visking.
8. Jalankan ujian Benedict terhadap larutan di dalam tiub visking dan larutan di dalam bikar.
(a) Masukkan 2ml setiap larutan ke dalam tabung uji berasingan dan campurkan 1 ml larutan Benedict.(b) Panaskan larutan tersebut di dalam kukus air selama kira-kira 5 minit dan rekodkan perubahan warna.
Ujian Sampel Makanan
Uji untuk mengesan
Reagen Prosedur Pemerhatian Inferens
Kanji Larutan iodin
1 titik iodin ditambah kepada sampel makanan
Warna kuning bertukar kepada warna hitam kebiruan (blue black)
Makanan mengandungi kanji
Gula penurun (glukosa)
Larutan benedict
Tambahkan 1ml larutan benedict kepada sampel makanan
Panaskan larutan tersebut di dalam kukus air selama 5 minit
Mendakan merah bata terhasil
Makanan mengandungi gula penurun
PERGERAKAN BAHAN MERENTAS MEMBRAN PLASMA
Pengangkutan pasif Pengangkutan aktif
Resapan ringkas Resapan berbantu Osmosis
Resapan ringkas• Proses ini tidak menggunakan tenaga oleh sel.• Resapan ringkas ialah pergerakan rawak molekul
atau ion dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah (menuruni kecerunan kepekatan) sehingga keseimbangan tercapai.
• Resapan ringkas dapat diperhatikan dalam cecair dan gas.
• Contoh: meletakkan hablur kalium manganat (VII) di dalam air.▫ Molekul hablur bergerak dari kawasan berkepekatan
tinggi ke kawasan berkepekatan rendah.▫ Resapan akan berlaku secara berterusan sehingga
kedua-dua jenis molekul tersebar sama rata ke seluruh larutan.
▫ Keseimbangan dinamik tercapai apabila kepekatan tidak lagi wujud.
Proses resapan kalium manganat (VII)
Kalium manganat (VII)(molekul pewarna)
Proses Resapan
Osmosis
•Proses pergerakan molekul air dari larutan berpekatan zat terlarut rendah (kepekatan molekul air tinggi) ke larutan berkepekatan zat terlarut tinggi (kepekatan molekul air rendah) merentas membran separa telap.
•Osmosis penting kepada sel kerana sel memerlukan air mencukupi untuk berfungsi dengan baik.
Resapan berbantu
• Molekul kecil bercas seperti ion atau molekul
berkutub yang tidak larut dalam lipid dan bersaiz
besar seperti asid nukleik, asid amino dan glukosa
tidak dapat bergerak merentas dwilapisan fosfolipid.
• Proses ini dinamakan resapan berbantu
• Molekul bergerak dari kawasan berkepekatan zat
terlarut tinggi ke kawasan berkepekatan zat terlarut
rendah.
• Tidak memerlukan tenaga kerana protein pembawa
mengangkut molekul menuruni kecerunan kepekatan.
• Protein pembawa adalah khusus kerana setiap satu hanya boleh bergabung dengan molekul tertentu sahaja.
• Misalnya molekul glukosa hanya boleh bergabung dengan protein pembawa khusus untuk glukosa.
• Selepas proses penggabungan protein pembawa akan berubah bentuk untuk menggerakan molekul merentas membran plasma.
• Protein pembawa kembali ke bentuk asalnya dan bersedia untuk mengangkut molekul seterusnya.
• Protein liang membentuk liang atau terusan bagi membenarkan molekul kecil terlarut terutamanya ion bergerak melaluinya.
• Liang mempunyai ciri khusus yang hanya membenarkan ion khusus melaluinya.
Pergerakan bahan merentas membran plasma melalui pengangkutan aktif
•Pengangkutan aktif ialah pergerakan bahan (ion dan molekul) merantas membran plasma menentang kecerunan kepekatan, iaitu dari kawasan berkepekatan rendah ke kawasan berkepekatan tinggi dengan menggunakan tenaga metabolisme.
•Proses ini memerlukan bantuan protein pembawa dan tenaga untuk mengangkut bahan merentas membran plasma.
•Tenaga untuk pengangkutan aktif datangnya dari molekul ATP(Adenosina Trifosfat) yang dijana oleh mitokonria.
•Protein pembawa mempunyai tapak aktif untuk bergabung dengan sesuatu molekul atau ion tertentu dan satu lagi tapak aktif untuk bergabung dengan molekul ATP.
•Tenaga ATP(adenosina trifosfat) terurai kepada ADP(adenosina difosfat) dan P.
•Proses penguraian ini membekalkan tenaga kepada protein pembawa untuk berubah bentuk dan untuk menggerakkan ion natrium merentas membran plasma.
Contoh pengangkutan aktif – pam natrium kalium
•Protein pembawa dikenali sebagai pam.•Protein pembawa memerlukan tenaga
untuk menggerakkan bahan menentang kecerunan kepekatan.
•Pam natrium-kalium membantu mengekalkan kecerunan kepekatan dengan mengangkut ion natrium keluar sel dan ion kalium ke dalam sel.
Pengangkutan aktif dan pengangkutan pasif dalam organisma hidup
•Pertukaran gas antara alveolus dan kapilari darah
•Akar rambut menyerap air dan garam mineral
Tulis perbezaan antara pengangkutan aktif dengan pengangkutan pasif
Pengangkutan aktif
Perbezaan Pengangkutan pasif
Keperluan tenaga
Kecerunan kepekatan
Protein pembawa yang dikenali sebagai pam
Keperluan protein
pembawa
Protein pembawa diperlukan untuk resapan berbantu
Penyerapan garam mineral oleh sel akar
Contoh Resapan kalium manganat (VII)
3.2 PERGERAKAN BAHAN MERENTAS MEMBRAN PLASMA DALAM KEHIDUPAN SEHARIAN
Persekitaran dalam sel haiwan dan sel tumbuhan
Setiap sel dikelilingi bendalir luar sel (bendalir interstis).Oleh itu, sel sentiasa mengalami proses osmosis.Pergerakan air merentas membran plasma bergantung pada kepekatan air dalam sel.Air bergerak dalam arah yang menyeimbang kepekatan air kepada kedua-dus belah sel.
Larutan isotonik
• Kepekatan zat terlarut di luar sel sama dengan kepekatan zat terlarut sel.
Kesan larutan isotonik
• Air meresap masuk ke dalam dan keluar sel pada kadar yang sama.
• Jadi, dalam keadaan ini, pergerakan air meresap masuk dan keluar sel secara osmosis merentas membran plasma adalah seimbang.
• Isi padu dan bentuk sel tidak berubah
Larutan hipotonik
• Kepekatan zat terlarut di luar sel adalah lebih rendah daripada kepekatan zat terlarut sel.
Kesan larutan hipotonik
• Ini menyebabkan terdapat pergerakan bersih air dari luar ke dalam sel.
• Air masuk ke dalam sel secara osmosis, menyebabkan isipadu sel bertambah dan sel mengembang.
Larutan hipertonik
• Kepekatan zat terlarut di luar sel lebih tinggi daripada kepekatan zat terlarut dalam sel.
Kesan larutan hipertonik
• Ini menyebabkan berlaku pergerakan air bersih dari dalam sel ke luar sel.
• Air meresap keluar melalui proses osmosis.• Isipadu sel dan tekanan dalam sel berkurang.
Tugasan Dalam Kumpulan
• Kumpulan 1 : Bincangkan apakah yang terjadi kepada sel haiwan apabila berada dalam larutan isotonik. Lukiskan perubahan struktur sel.
• Kumpulan 2: Bincangkan apakah yang terjadi kepada sel tumbuhan apabila berada dalam larutan isotonik. Lukiskan perubahan struktur sel.
• Kumpulan 3: Bincangkan apakah yang terjadi kepada sel haiwan apabila berada dalam larutan hipotonik. Lukiskan perubahan struktur sel.
• Kumpulan 4: Bincangkan apakah yang terjadi kepada sel tumbuhan apabila berada dalam larutan hipotonik. Lukiskan perubahan struktur sel.
• Kumpulan 5: Bincangkan apakah yang terjadi kepada sel haiwan apabila berada dalam larutan hipertonik. Lukiskan perubahan struktur sel.
• Kumpulan 6: Bincangkan apakah yang terjadi kepada sel tumbuhan apabila berada dalam larutan hipertonik. Lukiskan perubahan struktur sel.
Kesan sel tumbuhan & sel haiwan dalam larutan isotonik
•Tiada perubahan isi padu dan bentuk sel.
Kesan sel haiwan dalam larutan hipotonik
• Air masuk ke dalam sel haiwan.• Sekiranya larutan sangat hipotonik, sel haiwan
seperti sel darah merah mengembang dan akhirnya meletus atau pecah.
• Ini adalah kerana membran plasma adalah terlalu nipis untuk menahan tekanan osmosis yang tinggi dalam sel.
• Pemecahan sel darah merah akibat tekanan osmosis dalam sel dikenali sebagai hemolisis.
Kesan sel tumbuhan dalam larutan hipotonik
• Berbeza daripada sel tumbuhan, sel haiwan tidak pecah kerana dinding selnya tegar.
• Apabila sel tumbuhan dimasukkan ke dalam larutan hipotonik, air meresap secara osmosis dan memenuhi vakuol.
• Vakuol sel mengembang.• Cecair dalam vakuol akan menekan sitoplasma dan
menolak membran plasma ke dinding sel. • Sel dikatakan berada dalam tekanan segah.• Tekanan segah penting kerana memberi sokongan
dan mengekalkan bentuk sel.• Kesegahan sel juga menyebabkan sel pengawal
mengembang dan stoma terbuka untuk proses fotosintesis.
Kesan sel tumbuhan dalam larutan hipertonik
• Air meresap keluar dari sel ke larutan hipertonik secara osmosis.
• Vakuol dan sitoplasma sel mengecut menyebabkan membran plasma menjauhi dinding sel.
• Proses ini disebut plasmolisis, iaitu pengecutan sitoplasma akibat osmosis.
• Sel dikatakan flasid, tumbuhan menjadi layu.• Sekiranya plasmolisis berlaku secara berterusan,
tumbuhan tersebut akan mati.• Walau bagaimanapun, sel tumbuhan yang
mengalami plasmolisis boleh menjadi segah semula jika dipindahkan ke dalam larutan hipotonik.
• Sel dikatakan mengalami deplasmolisis.
Kesan sel haiwan(sel darah merah) dalam larutan hipertonik
• Air daripada sel meresap keluar melalui proses osmosis.
• Isi padu sel dan tekanan dalam sel berkurang.• Sel tersebut akan mengecut dan sel darah merah
dikatakan mengalami krenasi.
Recommended