Ion Dan Pompa Ion

Distribusi ion dan pompa ion

3/27/2015*

elektrolit dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu kationdan anion. Jika elektrolit mempunyai muatan positif (+) makaelektrolit tersebut disebut sebagai kation sedangkan jikaelektrolit tersebut mempunyai muatan negatif (-) makaelektrolit tersebut disebut sebagai anion. Contoh dari kationadalah natrium (Na+ ) dan nalium (K+ ) & contoh dari anionadalah klorida (Cl- ) dan bikarbonat (HCO3

- ). Elektrolit-elektrolit yang terdapat dalam jumlah besar di dalam tubuhantara lain adalah natrium (Na+ ), kalium (K +), kalsium (Ca2

+ ),magnesium (Mg+ ), klorida (Cl- ), bikarbonat (HCO- ), fosfat(HPO4

2+ ) dan sulfat (SO 2+)

3/27/2015*

ELEKTROLIT

Di dalam tubuh manusia, kesetimbangan antara air (H2O)-

elektrolit diatur secara ketat agar sel-sel dan organ tubuh dapat

berfungsi dengan baik. Pada tubuh manusia, elektrolit-elektrolit

ini akan memiliki fungsi antara lain dalam menjaga tekanan

osmotik tubuh, mengatur pendistribusian cairan ke dalam

kompartemen badan air (body’s fluid compartement), menjaga

pH tubuh dan juga akan terlibat dalam setiap reaksi oksidasi dan

reduksi serta ikut berperan dalam setiap proses metabolisme.

3/27/2015*

Berdasarkan kebutuhannya di dalam tubuh, mineral dapat

digolongkan menjadi 2 kelompok utama yaitu mineral makro dan

mineral mikro.

Mineral makro adalah mineral yang menyusun hampir 1% dari total

berat badan manusia dan dibutuhkan dengan jumlah lebih dari

1000 mg/hari, sedangkan mineral mikro (Trace ) merupakan mineral

yang dibutuhkan dengan jumlah kurang dari 100 mg /hari dan

menyusun lebih kurang dari 0.01% dari total berat badan.

3/27/2015*

Mmineral makro dan mikro

Mineral yang termasuk di dalam kategori mineral makro utama

adalah kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg), sulfur (S), kalium

(K), klorida (Cl), dan natrium (Na). Sedangkan mineral mikro terdiri

dari kromium (Cr), tembaga (Cu), fluoride (F), yodium (I) , besi (Fe),

mangan (Mn), silisium (Si) and seng (Zn).

3/27/2015*

Dalam komposisi air keringat, tiga mineral utama yaitu

natrium, kalium & klorida merupakan mineral dengan konsentrasi

terbesar yang terdapat di dalamnya. Sehingga dengan semakin

besar laju pengeluaran keringat, maka laju kehilangan natrium ,

kalium dan klorida dari dalam tubuh juga akan semakin besar.

Diantara ketiganya, natrium dan klorida merupakan

mineral dengan konsentrasi tertinggi yang terbawa keluar tubuh

melalui kelenjar keringat (sweat glands)..

3/27/2015*

Di dalam produk pangan atau di dalam tubuh, natrium

biasanya berada dalam bentuk garam seperti natrium klorida (NaCl).

Di dalam molekul ini, natrium berada dalam bentuk ion sebagai Na+ .

Diperkirakan hampir 100 gram dari ion natrium (Na + ) atau

ekivalen dengan 250 gr NaCl terkandung di dalam tubuh manusia.

Garam natrium merupakan garam yang dapat secara cepat diserap

oleh tubuh dengan minimum kebutuhan untuk orang dewasa berkisar

antara 1.3-1.6 gr/hari (ekivalen dengan 3.3-4.0 gr NaCl/hari).

Setiap kelebihan natrium yang terjadi di dalam tubuh dapat

dikeluarkan melalui urin & keringat.

3/27/2015*

Natrium

Hampir semua natrium yang terdapat

di dalam tubuh akan tersimpan di

dalam soft body tissue dan cairan

tubuh. Ion natrium (Na + ) merupakan

kation utama di dalam cairan

ekstrasellular (ECF) dengan konsentrasi

berkisar antara 135-145 mmol/L. Ion

natrium juga akan berada pada cairan

intrasellular (ICF) namun dengan

konsentrasi yang lebih kecil yaitu ± 3

mmol/L.

3/27/2015*

Sebagai kation utama dalam cairan ekstrasellular, natrium akan

berfungsi untuk menjaga keseimbangan cairan di dalam tubuh,

menjaga aktivitas saraf , kontraksi otot dan juga akan berperan

dalam proses absorpsi glukosa. Pada keadaan normal, natrium

(Na+) bersama dengan pasangan (terutama klorida, Cl -) akan

memberikan kontribusi lebih dari 90% terhadap efektif osmolalitas

di dalam cairan ekstrasellular

3/27/2015*

Kalium merupakan ion bermuatan positif (kation) utama yang

terdapat di dalam cairan intrasellular (ICF) dengan konsentrasi

±150 mmol/L. Sekitar 90% dari total kalium tubuh akan berada di

dalam kompartemen ini. Sekitar 0.4% dari total kalium tubuh

akan terdistribusi ke dalam ruangan vascular yang terdapat pada

cairan ekstraselular dengan konsentrasi antara 3.5-5.0 mmol /L.

3/27/2015*

Kalium

Konsentrasi total kalium di dalam tubuh diperkirakan

sebanyak 2g/kg berat badan. Namun jumlah ini dapat bervariasi

bergantung terhadap beberapa faktor seperti jenis kelamin, umur dan

massa otot (muscle mass). Kebutuhan minimum kalium diperkirakan

sebesar 782 mg/hari.

Di dalam tubuh kalium akan mempunyai fungsi dalam

menjaga keseimbangan cairan-elektrolit dan keseimbangan asam basa.

Kalium akan berperan dalam transmisi saraf, pengaturan enzim dan

kontraksi otot. Hampir sama dengan natrium, kalium juga merupakan

garam yang dapat secara cepat diserap oleh tubuh. Setiap kelebihan

kalium yang terdapat di dalam tubuh akan dikeluarkan melalui urin

serta keringat

3/27/2015*

Elektrolit utama yang berada di dalam cairan ekstraselular (ECF)

adalah elektrolit bermuatan negatif - - yaitu klorida (Cl ). Jumlah ion

klorida (Cl ) yang terdapat di dalam jaringan tubuh diperkirakan

sebanyak 1.1 g/ Kg berat badan dengan konsentrasi antara 98-106

mmol / L. Konsentrasi ion klorida tertinggi terdapat pada cairan

serebrospinal seperti otak atau sumsum tulang belakang, lambung

dan juga pankreas.

3/27/2015*

Klorida

Sebagai anion utama dalam cairan ekstraselullar, ion klorida juga

akan berperan dalam menjaga keseimbangan cairan-elektrolit.

Selain itu, ion klorida juga mempunyai fungsi fisiologis penting

yaitu sebagai pengatur derajat keasaman lambung dan ikut

berperan dalam menjaga keseimbangan asam-basa tubuh. Bersama

dengan ion natrium (Na+ ), ion klorida juga merupakan ion dengan

konsentrasi terbesar yang keluar melalui keringat.

3/27/2015*

3/27/2015*

3/27/2015*

TRANSPOR MEMBRAN

PRINSIP DASAR TRANSPOR Melalui MEMBRAN:

Setiap molekul memiliki kecendrungan utk menempati

ruang dg merata

Molekul pd konsentrasi ↑ memiliki tekanan lbh besar

Setiap molekul mempunyai kecendrungan utk selalu

bergerak krn mengandung energi kinetik

3/27/2015*

TRANSPOR MOLEKUL-MOLEKUL KECIL

Transpor pasif

Transpor aktif

→ dilakukan secara terpadu →mempertahankan kondisi

intraseluler → tetap konstan

Transpor pasif dibedakan mjd :

1. Difusi sederhana melalui lipid bilayer

2. Difusi sederhana melalui protein channel

3. Difusi dipermudah atau difasilitasi

4. Osmosis.

3/27/2015*

3/27/2015*

Proses difusi biasanya bergantung pd bbrp faktor yaitu:

Wujud materi

Suhu

Ukuran molekul

Konsentrasi

3/27/2015*

a. Transpor Pasif

. Difusi

Partikel (ion atau molekul) suatu substansi yang terlarut selalu bergerak dan

cenderung menyebar dari daerah yang konsentrasinya tinggi ke konsentrasi

yang lebih rendah sehingga konsentrasi substansi partikel tersebut merata.

Perpindahan partikel seperti ini disebut difusi. Beberapa faktor yang

mempengaruhi laju difusi ditentukan sesuai dengan hukum Fick (Fick’s law of

diffusion). Faktor-faktor tersebut adalah:

1. Peningkatan perbedaan konsentrasi substansi.

2. Peningkatan permeabilitas.

3. Peningkatan luas permukaan difusi.

4. Berat molekul substansi.

5. Jarak yang ditempuh untuk difusi3/27/2015

*

1) Mekanisme difusi sederhana

Bersifat larut dlm lemak/lipid → menembus lipid

bilayer

Membran sel permeabel terhadap molekul larut

lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan

K serta bahan-bahan organik yang larut dalam

lemak

membran sel juga sangat permeabel terhadap

molekul anorganik seperti O,CO2, HO, dan H2O

3/27/2015*

3/27/2015*

2) Mekanisme Difusi Difasilitasi

zat yg dpt mll membran plasma yg melibatkan protein

pembawa/protein transporter.

Seperti: asam amino,glukosa dan bbrp garam mineral

Protein pembawa utk glukosa banyak ditemukan pd:

- sel-sel rangka,

- otot jantung,

- sel-sel lemak dan sel-sel hati,

→ karena sel – sel tsbt selalu membutuhkan glukosa

untuk diubah menjadi energi.

3/27/2015*

3/27/2015*

Difusi Difasilitasi

3/27/2015*

3) Mekanisme osmosis

Bila suatu larutan dipisahkan oleh suatu membran yang semipermeabel

dengan larutan yang volumenya sama namun berbeda konsentrasi zat yang

terlarut, maka terjadi perpindahan air/ zat pelarut dari larutan dengan

konsentrasi zat terlarut yang rendah ke larutan dengan konsentrasi zat

terlarut lebih tinggi. Perpindahan seperti ini disebut dengan osmosis.

Hipertonis : larutan yg konsentrasi zat terlarutnya lebih ↑di luar sel

dibandingkan dg larutan di dalam sel

Isotonis: larutan yg konsentrasinya = lar. di dalam sel

Hipotonis: larutan yg konsentrasi zat terlarutnya diluar sel lebih ↓ dari

pada di dalam sel

3/27/2015*

3/27/2015*

3/27/2015*

3/27/2015*

3/27/2015*

b) Transpor aktif

Transport aktif diperlukan untuk mengembalikan partikel yang telah

berdifusi secara pasif dari daerah yang konsentrasinya rendah ke

daerah yang konsentrasinya lebih tinggi. Contoh: Pompa Na-K.

Diperlukan protein pembawa dan energi metabolik yang tersimpan

dalam bentuk ATP

Transpor aktif berhenti jika didinginkan pd suhu 2 – 4oC, ada

racun/kehabisan energi

Diperlukan utk memelihara keseimbangan molekul2 kecil di dlm sel

Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan

sekunder.

3/27/2015*

Transpor aktif primer

secara langsung berkaitan dg hidrolisis ATP → energi.

Cont: pompa ion Na+ dan ion K+.

Transpor aktif:

Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan

dipompa kedalam sel (Na+/K+ ATP ase )

Ca2+ ATP ase transport Ca dr RE ke luar/kedlm RE

H+/K+ ATP ase pd sel epitel dlm sal.pencernaan

Pompa H+ ATP ase pd tumbuhan

3/27/2015*

3/27/2015*

3/27/2015*

Tranpor aktif sekunder

pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dg

pengangkutan molekul lain.

Transport aktif sekunder terdiri:co-transport dan counter transport

(exchange).

3/27/2015*

Transport sekunder counter-transport

Pada proses ini, masuknya ion Na ke dalam sel akan menyebabkan

bahan lain ditranspor keluar.

Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-H exchange.

Pada Na-Ca exchange, 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk

setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel, → menjaga kadar Ca

intrasel, khususnya otot jantung → kontraktilitas jantung.

Na-H exchange → mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dlm

tubulus proksimal ginjal,→ mengatur pH dalam sel.

3/27/2015*

3/27/2015*

TRANSPOR MOLEKUL-MOLEKUL BESAR

melibatkan pembentukan vakuola/ vesikel dg cara endositosis.

Berdasarkan ukuran vakuolanya, endositosis dibedakan atas pinositosis dan

fagositosis

Pada pinositosis :

materi yang masuk berupa larutan

vakuola endositik berukuran kecil ( < 150 nm )

Vakuola yang terbentuk dinamakan pinosom.

Pada fagositosis:

materi yang dimasukkan ke dalam sel berupa partikel

vakuola yang terbentuk berukuran < 250 nm.

Vakuola yang terbentuk dinamakan fagosom.

3/27/2015*

Eksositosis :

Pengeluaran makro molekul dr dalam sel

Proses eksositosis merupakan kebalikan dari

endositosis.

Vakuola yg berisi makro molekul yg akan dikeluarkan,

berfusi dg membran plasma, selanjutnya isi vakuola akan

dikeluarkan dari sel.

3/27/2015*

Fagositosis dan Pinositosis

Transport molekul besar lewat mekanisme fagositosis (eksositosis,

endositosis) dan pinositosis.

Pinositosis disebut juga drinking sel, sebab yg ditransport adalah

molekul yg mengandung cairan ekstrasel. Molekul tadi ditelan

seluruhnya dan terbentuk dlm vesikel pinositik.

Mekanisme = proses fagositosis ( eating sel) hanya saja molekul pd

fagositosis lebih padat misalnya bakteri/ bgn sel yang rusak.

3/27/2015*

3/27/2015*

Endositosis - pinositosis

3/27/2015*

Endositosis - Fagositosis

Receptor-mediated endocytosis

3/27/2015*

Filtrasi terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara dua ruang

yang dibatasi oleh membran. Cairan akan keluar dari daerah yang

bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Jumlah cairan

yang keluar sebanding dengan besar perbedaan tekanan, luas

permukaan membran, dan permeabilitas membran. Tekanan yang

mempengaruhi filtrasi ini disebut tekanan hidrostatik.

3/27/2015*

Filtrasi

3/27/2015*

POMPA ION

Pompa ion merupakan kanal ion yang tergantung ATP. Pompa ion

bekerja menggunakan secara langsung energi (ATP) untuk

mentransport molekul melintasi membran melawan gradien

konsentrasi. Pompa ini mengandung satu atau lebih sisi pengikatan

(binding site) untuk ATP, yang ada di bagian sitosolik dari membran.

Secara struktur, pompa ini sebetulnya merupakan enzim. Jenis

pompa yang penting adalah : pompa Na (Na+ /K+ ATPase), pompa

Ca, dan pompa Na+ /H+ (di sel gastrik).

3/27/2015*

Pompa Na Pompa Na berguna untuktransport/pertukaran ion Na dan K, yaitumengeluarkan 3 Na+ dan memasukkan 2 K+ . PompaNa berperan untuk menjaga potensial membran seldan berperan juga dalam regulasi osmotik sel. KerjaPompa Na adalah sebagai berikut

3/27/2015*

1. Pompa Na dengan binding site (3 untuk Na+ , 2 untuk K+ ) dengan posisi terbuka pada sisi sitoplasma

2. Konformasi menunjukkan afinitas yang lebih tinggi terhadap Na+ dibanding K+

3. Ion Na terikat 3.3

4. ATP terikat dan memfosforilasi permukaan sitoplasma dari pompa, yang menyebabkanperubahan konformasi ATPase sehingga binding site terbuka ke arah luar.

5. Konformasi ini menunjukkan afinitas yang lebih rendah terhadap Na+ dibanding K+

6. Ion Na dilepaskan,

7. Ion K terikat

8. Glikosida digitalis menghambat pompa dengan berikatan pada 1 tempat K+

9. Defosforilasi terjadi, mengubah konformasi ATPase

10. Binding site sekarang terbuka ke dalam, dengan afinitas lebih rendah terhadap K+ dibanding Na+

11. Ion K dilepaskan � kembali ke konformasi awal 3/27/2015*

Pompa proton lambung merupakan enzim yang bertanggung jawab

mengasamkan lambung. H+ /K+ ATPase mentransport satu H+ dari

sitoplasma sel parietal dan memasukkan satu K+ dari lumen

lambung. Pompa ini mampu melawan gradien konsentrasi karena

menggunakan energi dari hidrolisis ATP. Sebuah gugus fosfat

ditransfer dari adenosine triphosphate (ATP) kepada enzim H+ /K+

ATPase selama siklus transport, menghasilkan perubahan

konformasi yang memfasilitasi transport ion. Contoh inhibitor

pompa proton adalah Omeprazol, yang digunakan untuk terapi

tukak lambung.

*

Pompa H+ / K+ lambung (pompa proton)

3/27/2015*

Pompa Proton