TRANSPORT AKTIF

Sel memiliki kemampuan untuk memasukkan maupun mengeluarkan molekul-molekul penyusun sel dengan melawan gradien konsentrasi molekul tersebut. Proses ini membutuhkan energi, sehingga disebut sebagai transport aktif. Dalam mekanismenya, transport aktif memerlukan adanya protein transporter khusus dalam membran yang berperan untuk menggerakkan molekul melewati membran. Transport aktif tidak hanya terjadi pada membran plasma, tetapi juga pada membran semua organel yang berada di sitoplasma. Salah satu tipe transport aktif adalah Pompa Na⁺ - K⁺ . Mekanisme dalam sistem transport ini secara langsung menggunakan ATP untuk menggerakkan ion masuk ke dalam atau keluar sel dengan melawan gradien konsentrasinya. Lebih dari sepertiga energi dari sel hewan digunakan untuk transport ion Na⁺ dan K⁺. Sel hewan pada umumnya mempunyai konsentrasi Na⁺ di dalam sel lebih rendah dari lingkungannnya dan konsentrasi K⁺ di dalam sel lebih tinggi dari lingkungannya. Sel menjaga perbedaan konsentrasinya melalui suatu sistem pompa untuk memasukkan ion Na⁺  dan mengeluarkan ion K⁺ secara aktif. Protein yang berperan sebagai transporter Na⁺ dan K⁺ melalui membran disebut sebagai pompa Na⁺ – K⁺. Karakteristik penting pompa Na⁺ – K⁺ adalah proses pengangkutan ion Na⁺ dan K⁺ dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi dengan menggunakan energi berupa ATP untuk mengatur pompa Na⁺ - K⁺. Pompa Na⁺-K⁺ bekerja melalui sejumlah perubahan konformasi dalam protein transmembran, yang dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Tahap I

Tiga molekul ion Na⁺ berikatan dengan protein transporter pada sisi sitoplasmik dan menyebabkan adanya perubahan konformasi protein transporter.

b.   Tahap II

    Pada tahap ini, perubahan konformasi protein transporter memungkinkan protein mengikat molekul ATP dan memecahnya menjadi ADP + Pi. Molekul ADP dilepaskan, tetapi gugus fosfat berikatan dengan protein yang menyebabkan protein mengalami fosforilasi.

c.       Tahap III

Fosforilasi protein transporter menginduksi perubahan konformasi protein yang kedua. Proses ini menyebabkan translokasi 3 molekul Na⁺ keluar dari sel melalui membran.

d.      Tahap IV

Konformasi protein transporter yang baru menyebabkan protein mempunyai afinitas tinggi terhadap ion K⁺. Dua molekul ion K⁺ akan berikatan dengan protein trasporter pada sisi non sitoplasmik, bersamaan dengan proses pelepasan ion Na+ ke lingkungan.

e.       Tahap V

Pengikatan ion K⁺ menyebabkan perubahan konformasi protein transporter dan  mengakibatkan disosiasi ikatan fosfat.

f.       Tahap VI

Gugus fosfat yang terlepas akan berikatan kembali dengan ADP dan membentuk ATP, sehingga konformasi protein transporter kembali seperti semula. Konformasi ini mempunyai afinitas yang rendah terhadap ion K⁺, sehingga 2 molekul ion K⁺  terdisosiasi dari protein dan berdifusi ke dalam sel. Kembalinya konformasi protein transporter seperti semula, menyebabkan protein tersebut mempunyai afinitas tinggi terhadap ion Na⁺. Pada saat ion Na⁺ terikat, protein transporter menginisiasi siklus berikutnya. Dalam setiap siklus pompa Na⁺-K⁺,  terdapat 3 ion Na⁺ yang keluar dan 2 ion K⁺ masuk ke dalam sel.