1. Pergerakan bahan merentasi membran

(a) Pengangkutan Pasif

Pengangkutan pasif ialah bentuk pergerakan molekul menuruni kecerunan

kepekatan tanpa memerlukan tenaga apabila merentasi membran sel. Terdapat

3 jenis pengangkutan pasif:

Gambar 1.10 Pergerakan molekul menuruni kecerunan kepekatan.

1

Jenis Pengangkutan Pasif

resapan mudah resapan berbantu melalui

permease

osmosis

Kepala Hidrofilik

Kepekatan tinggi

Kepekatan rendahKepekatan rendah

Ekor Hidrofobik

Dwilapisan fosfolipid

(i) Resapan Mudah

Pergerakan partikel-partikel dari kawasan yang berpekatan tinggi ke

kawasan berpekatan rendah, iaitu menuruni kecerunan kepekatan.

Pergerakan ini akan berterusan sehingga kehomogenan antara partikel-

partikel dalam keseluruhan sistem ini tercapai.

Ianya berlaku disebabkan tenaga kinetik partikel dan pergerakannya

yang rawak.

Kadar resapan meningkat apabila ia:

(a) Berlaku dalam medium gas berbanding dengan medium

larutan.

(b) Berlaku pada suhu yang tinggi.

(c) Berlaku pada kecerunan kepekatan yang tinggi.

(d) Melibatkan molekul-molekul kecil

Resapan hanya berkesan apabila ia:

(a) Berlaku di jarak yang pendek.

- Menurut Hukum Resapan, kadar resapan berkadar

songsang kepada jarak resapan.

(b) Berlaku pada permukaan yang luas.

- Kadar resapan berkadar terus kepada keluasan permukaan

di mana resapan berlaku.

- Contohnya, Mikrovili dalam usus kecil memperluas

permukaannya untuk resapan.

Antara bahan yang merentasi membran plasma melalui resapan

mudah ialah air, gas dan molekul yang telap lipid seperti hormone

steroid.

Molekul-molekul air ialah molekul major yang gerak dari dan ke dalam

sel. Selain ianya merupakan polar dan molekul bukan telap lipid, ia

boleh melalui membran sel secara bebas melalui akuaporin.

Akuaporin sebenarnya ialah saluran hidrofilik terlapis dengan kumpulan

molekul protein2-3 yang menjangkaui membran sel.

2

.

Gambar 1.11 Pergerakan molekul CO2 melalui membran sel.

3

Kepekatan CO2 tinggi

Kepekatan CO2 rendah

Membran sel

(ii) Resapan berbantu melalui permease.

Pergerakan molekul-molekul hidrofilik atau ion-ion merentasi membran

sel dengan bantuan permease, menuruni kecerunan kepekatan.

Permease tidak akan mengkataliskan tindak balas kimia.

Terdapat 2 jenis permease:

(a) Protein pembawa

- mempunyai tapak pelekap untuk bahan-bahan tertentu

seperti asid amino, gula dan protein yang kecil.

- Spesifik dan hanya boleh berlekap dengan molekul tertentu

sahaja.

- Membolehkan makromolekul merentasi membran sel

dengan cepat.

Asid amino, glukose

Protein pembawa

1 2 3 4

Gambah 1.12: Pergerakan makromolekul merentasi membran sel melalui protein pembawa

Molekul seperti asid amino dan glukose melekapkan diri kepada tapak pelekap protein pembawa

Protein pembawa mengubah bentuknya agar bahan-bahan terlekap akan tertelus dari bahagian pemula ke bahagian akhir.

Bentuk pelekapan adalah lemah, dan ia mudah terurai apabila bahan-bahan telah masuk ke bahagian dalam sel.

Protein pembawa, yang mulanya bertukar bentuk, akan balik semula kepada bentuk asal selesai membawa bahan-bahan tersebut.

3

1

2

4

4

(b) Protein liang

- Permease yang sering buka.

- Partikel-partikel yang kecil dan telah larut, khasnya ion-ion

boleh merentasi membran sel melaluinya.

- Mempunyai bentuk yang spesifik dan cas

- hanya membenarkan ion yang spesifik melaluinya.

Gambar 1.13: Struktur protein liang & Pergerakan molekul melaluinya.

Protein liang

Liang

Kepekatan tinggi

Kepekatan rendah

5

(iii) Osmosis

Pergerakan molekul pelarut (air) menyeberangi membran separuh telap

dari kawasan yang berpekatan pelarut tinggi ke kawasan yang

berpekatan pelarut rendah.

Larutan yang berpekatan pelarut tinggi menunjukkan kepekatan bahan

larut yang rendah dalamnya.

Larutan yang berpekatan pelarut rendah menunjukkan kepekatan bahan

larut yang tinggi dalamnya

Gambar 1.14: Osmosis proses merentasi membrane sel .

Dalam satu sistem tertutup, proses in terjadi akibat pergerakan rawak

molekul dan berterusan sehingga kepekatan molekul menjadi seimbang

dalam seluruh sistem itu. ( Keseimbangan dinamik dicapai)

Membran separuh telap

Molekul air Mole

kul bahan larut

Kepekatan pelarut tinggi

Kepekatan pelarut rendah

Pergerakan bersih pelarut

Gambar 1.15: Keseimbangan dinamik dalam U-tube.

6

Faktor yang mempengaruhi osmosis

Membran separuh telap

Kepekatan gula tinggi

Kepekatan gula rendah

Kepekatan sama

Osmosis

Faktor

Cas ion-ion

Saiz molekul

Keterlaluan lipid

Luas permukaan membran

Suhu

Ketebalan membran

7

Osmosis dalam sel darah haiwan ketika dalam larutan hipertonik, isotonik dan hipotonik:

Kepekatan di luar lebih tinggi.Air meresap ke luar.Sel darah mengecut dan mengalami krenasi.

Kepekatan dalam sel sama dengan kepekatan luar Kadar resapan = 0Bentuk dan saiznya tidak berubah.

Kepekatan dalam sel lebih tinggi sel.Air meresap ke dalam sel.Sel membengkak dan meletup.Fenomena ini ialah haemolisis.

Hipertonik

Isotonik

Hipotonik

H2

OH2

OH2

O

Gambar 1.16: Kesan larutan hipertonik, isotonik dan hipotonik terhadap sel darah haiwan

Osmosis dalam sel tumbuhan ketika dalam larutan hipertonik, isotonik dan hipoto

- Tekanan seguh ialah tekanan yang bertindak ke atas dinding di sebelah dalam sel tumbuhan.

8

(b)Pengangkutan Aktif

Pengangkutan aktif ialah pergerakan molekul atau ion merentasi

membran sel yang melawan kecerunan kepekatan, iaitu dari kepekatan

rendah ke kepekatan tinggi.

H2

O H2

O

H2

O

Dinding sel

Hipertonik

Isotonik

HipotonikVak

uol

Kepekatan di luar lebih tinggi.Air meresap ke luar.Vakuol mengecut.Sel tumbuhan flasid.Mengalami plasmolisis.

Kepekatan dalam sel sama dengan kepekatan luar Kadar resapan = 0Bentuk dan saiznya tidak berubah.

Kepekatan dalam sel lebih tinggi sel.Air meresap ke dalam sel.Vakuol berkembang.Sel dalam keadaan penuh tegah.Tidak akan meletup disebabkan dinding sel yang kuat.Wujudnya Tekanan Seguh.

Gambar 1.17: Kesan larutan hipertonik, isotonik dan hipotonik terhadap sel tumbuhan

Ia memerlukan tenaga daripada Adenosine Trifosfat (ATP). Protein

pembawa mempunyai tapak aktif yang berlekap dengan molekul ATP.

Umumnya, bahan-bahan ini terdiri daripada ion-ion bercas seperti ion

potasium, ion natrium, ion kalsium dan ion magnesium.

Sel yang terlibat dalam pengangkutan aktif biasanya memiliki mitokondria

yang banyak , kepekatan ATP yang tinggi dan kadar pernafasan yang

tinggi.

faktor-faktor mempengaruhi kadar pengangkutan aktif seperti suhu dan

kepekatan oksigen.

Tenaga sel dihasilkan dari mitokondria melalui hidrolisis ATP. Justeru,

sebarang bahan yang dapat merencatkan ATP juga boleh melambatkan

atau memberhentikan pengangkutan aktif. Misalnya, sianida.

Demi mengelakkan ion-ion yang telah dikeluarkan meresap balik ke

sekitar dalam sel yang berpekatan rendah dari sekitar kuar sel yang

berpekatan tinggi, protein pum berfungsi sebagai injap sehala.

9

Contoh pengangkutan aktif:

Gambar 1.18: Mekanisme pengangkutan aktif bagi ion natrium

Tapak pelekap fosfate

Tapak pelekap bagi ion natrium

12 3 4

Ion natrium

Sekitar luar sel Kepekatan tinggi

Sekitar dalam sel

Kepekatan rendah

Kepekatan di sekitar luar sel lebih tinggi daripada kepekatan di dalam sel. Ion natrium melekapkan dirinya ke tapak pelekap protein pembawa.

Molekul ATP memecahkan dirinya kepada adenosine disfosfat (ADP) dan fosfat. Kumpulan fosfat melekapkan dirinya ke tapak pelekap fosfat. Pemecahan molekul ATP membekalkan tenaga kepada protein pembawa.

Tenaga dari ATP mengubah struktur protein pembawa.

Ion natrium akhirnya dilepaskan ke luar sel. Fosfat meninggal dari tapak pelekap itu. Protein pembawa berubah ke struktur asal

1

2

3

4

10

(c) Endositosis

Endositosis ialah pemasukan makromolekul dan materi yang sangat kecil

dari luar sel ke dalam sel menerusi matriks struktur membran plasma dengan

cara membentuk vesikel baru untuk memerangkap makromolekul

tersebut .Terdapat 3 jenis endositosis:

Gambar 1.19: Jenis-jenis endositosis

Pseudopod

EndositosisFagositosis

Pinositosis

Endositosis berperantaraan reseptor

Fagosom (vakuol makanan)

Membran sel

Cairan ekstraselular

Sitoplasma

Vesikel Vesikel

terlapisi

Protein pelapis

Reseptor

Lubang terlapisi

Partikel padat

Jenis Endositosis

Pinositosis FagositosisEndositosis

berperantaraan reseptor

11

(i) Pinositosis ("peminuman seluler")

Pergerakan yang membawa masuk bahan cairan, khususnya cecair

ekstrasel. Mula-mula sekali, membran plasma akan membentuk lekuk

pada suatu kawasan di lapisan membran. Lekuk ini menjadi semakin

mendalam, dan akhir sekali lekukan tersebut akan membentuk vesikel

yang mengandungi cairan. Melalui vesikel inilah cecair di luar sel dibawa

masuk ke dalam sel.

(ii) Fagositosis ("pemakanan seluler")

Proses di mana sel menelan suatu partikel dengan pseudopodium yang

mengelilingi dan melingkungi partikel tersebut dalam satu lompang

makanan. Vakuol pun telah bentuk. Partikel itu dicerna apabila vakuola

bergabung dengan lisosom yang mengandungi enzim hidrolitik.

Gambar 1.20: Proses pinositosis

Sitoplasma

Membran sel

Gelembung

Vesikel pinositotik

Molekul-molekul kecil

Gambar 1.21: Proses fagositosis dalam Amoeba sp.

1 2 3 4

Inti sel

Sel amoeba

Membran sel

pseudopdium

Lisosom primer

Lisosom bergabung denga vakuol makanan

Partikel

12

(iii) Endositosis berperantaraan reseptor

Menggunakan reseptor khusus yang terdiri daripada protein-protein membran.

Reseptor ini mempunyai tapak penambatan untuk molekul-molekul besar tertentu seperti protein atau partikel yang lain.

Reseptor ini biasanya didapati secara berkelompok pada tapak-tapak khas yang disebut pit bersalur pada membran sel.

Penambatan protein pembawa yang berpadu dengan molekul besar kepada reseptor mencetuskan invaginasi yang mengakibatkan pembentukan vesikel endositosis.

Vesikel endositosis bersatu dengan lisosom. Molekul besar dicernakan oleh enzim hidrolisis dan dibebaskan ke sitoplasma.

Reseptor dikitarkan semula ke permukaan sel.(rujuk gambar 1.23)

Gambar 1.22: Struktur reseptor pada membran sel

LiganReseptorKlatrin

13

Gambar 1.23: Mekanisme endositosis berperantaraan reseptor

Gambar 1.24: Mekanisme endositosis berperantaraan reseptor bagi ion ferum

Reseptor dikitarkan semula

Endosom yang baru bentuk

Endosom yang matang

Pencernaan Lisoso

m

Membran sel

Reseptor

Ligan

Sekitar luar sel

Endositosis berperantaraan reseptor

Reseptor transferin

Ion Ferum

14

(d) Eksositosis Eksositosis ialah mekanisme pergerakan molekul besar seperti protein

dan polisakarida, melintasi membran plasma dari dalam ke luar sel

dengan cara menggabungkan vesikel-vesikel bermembran yang dibentuk

oleh jasad golgi dengan membran plasma.

Vesikel yang mengandungi molekul ini akan meletup dan membebaskan

kandungannya ke luar sel.

Endositosis dan eksositosis membantu memulihkan membran sel.

Pertambahan membran ketika eksositosis membantu mengimbangkan

kehilangan membran ketika endositosis.

Molekul besar seperti protein dan polisakarida.

Vesikel eksositosis.Sistem sisterna .Membran sel.Vesikel perembesan.

12345

Sis

Jasad Golgi

Gambar 1.25: Mekanisme tentang eksositosis

.

15

3. Sediakan satu senarai contoh-contoh difusi dan osmosis dalam kehidupan

seharian.

(i) 5 contoh difusi dalam kehidupan seharian:

Sekitar luar sel

Molekul Endos

itosis

Lisosom sekunder

Hasil daripada pencernaan.

Vesikel pencernaan

Eksositosis

Gambar 1.26: Mekanisme tentang endositosis & eksositosis

19

Contoh-contoh gambar tentang diffusi:

1. Pertukaran gas antara alveoli dengan saluran darah.

1. Pertukaran gas antara alveoli dengansaluran darah.

Oksigen meresap dari alveoli ke saluran darah kerana kepekatan oksigen dalam alveoli lebih tinggi.Karbon dioksida meresap dari saluran darah ke alveoli kerana kepekatannya dalam saluran darah lebih tinggi.

2. Penyerapan glukosa dalam sistem penghadaman

Glukosa meresap ke saluran darah dari usus kecil kerana kepekatannya dalam usus kecil lebih tinggi.Mikrovili dalam usus kecil membantu menambahkan keluasan permukaan usus kecil untuk mengoptimumkan kadar resapan.

3. Penyebaran bau minyak wangi

Apabila minyak wangi disembur, partikel-partikel minyak wangi bergerak secara rawak dalam udara dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah.Minyak wangi tersebar ke udara melalui resapan.

4. Membancuh tehBeg teh herba direndam dalam airteh meresap ke air menuruni kecerunan kepekatan.

5. Resapan ion klorin dalam buah pinggang

Resapan klorin ke saluran darah dari proksimal tubul berbelit kerana kepekatan ion klorin dalam proksimal tubul berbelit tinggi .

2. Penyerapan glukosa dalam sistem penghadaman

3. Penyebaran bau minyak wangi

Struktur alveoli Process pertukaran gas

oksigen dan karbon dioksida dalam alveoli

MolekulGlukosa

Minyak wangi pada pendingin hawa kereta

Partikel-partikel minyak wangiPartikel-parikel udara

20

4. Membancuh teh

5. . Resapan ion klorin dalam buah pinggang Clˉ

Clˉ

21

(ii) 5 contoh osmosis dalam kehidupan seharian:

1. Pengawetan makanan

Pengawet makanan seperti garam, gula

atau cuka. Dalam larutan pengawet makanan yang hipotenik, air akan meresap dari makanan ke larutan melalui osmosis.Mengelakkan pembiakan bakteria dan fungi yang akan merosakkan makanan.

2. Penghamburan garam pada lintah

Semasa menaki bukit, lintah menghisap darah dan lekat pada kulit.Lintah menjadi hipotonik kepada sekelilingnya selepas dihambur dengan garam .Air meresap keluar dari badan lintahLintah mengecut dan jatuh dari kulit.

3. Dialisis

Darah dari pesakit masuk ke mesin dialisis.Pergerakan molekul air di antara darah dengan bendalir dialisis merentasi membran separuh telap dalam mesin dialisis melalui osmosis.

4. Penyerapan air dalam akar tumbuhan

Sel akar hipertonik kepada tanah.Tanah mempunyai kepekatan air yang tinggi berbanding dengan sel-sel akar tumbuhan.Air meresap ke vakuol sel akar melalui osmosis.

5. Tumbuhan layu

Pembajak yang berlebihan menyebabkan tanah berhipertonikAir resap ke tanah dari tumbuhan. Tumbuhan layu.

22

Contoh-contoh gambar tentang osmosis:

1. Pengawetan makanan

2. Penghamburan garam terhadap lintah

3. Dialisis

(i) Pengawetan buah- buahan melalui vinegar

(ii) Pengawetan ikan melalui garam

Proses dialisis dalam haemodialiser

23

4. Penyerapan air dalam akar tumbuhan

5. Tumbuhan layu

air

Tanah

air

Sel akar berhipertonik

air

24