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

Kecerunan kepekatan

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.

http://www.google.com.my/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=fEOi-YpRflQrvM&tbnid=R7gF5Pkhhro8xM:&ved=0CAUQjRw&url=http://advancedstudiesbiology.wikispaces.com/Unit+1+-+Cell&ei=a9MmUZ1J0eKYBYTxgMAP&psig=AFQjCNET8h_5qupeVOHETFlMQNeWXvoaJA&ust=1361585374725424

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.

http://www.google.com.my/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=3RJvrcobhDv9nM&tbnid=mGw8b3CrZYewLM:&ved=0CAUQjRw&url=http://bio1151.nicerweb.com/Locked/media/ch07/pump.html&ei=69ImUYeELeqOmQWyoIHoCg&psig=AFQjCNHbAOomu1smLT6Eny10kKGp2M40NQ&ust=1361585233174220

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.

http://4.bp.blogspot.com/-Ys9RML7ehT8/Ta78WJj1NrI/AAAAAAAAABw/XOi1cIylKC8/s1600/hipotonic.bmp

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.

http://3.bp.blogspot.com/-vHviLwdj6jc/Ta78bhOGkdI/AAAAAAAAAB0/6wBvLZAmIKo/s1600/hiper.jpg

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.

http://www.google.com.my/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=syvPZ32OCTcJ9M&tbnid=nBjZo2094srLTM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.soliris.com.au%2Fpublic_pages%2FwhatisPNH.html&ei=W4ctUez-Fa-QiAeypoCoDg&psig=AFQjCNGJvJ7RuOG0rKrpC0YLq8gV8kKk8w&ust=1362024653398622

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.

http://www.google.com.my/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=JiS1jswXB1NZ7M&tbnid=4-_g3nvm9a2MeM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fbiosimplicity.webs.com%2F&ei=D4gtUcXkK4iiiAeI9YDQDg&psig=AFQjCNFOTZfMHrzuuclIacu0yliv4_L2EQ&ust=1362024838071413

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.

http://www.google.com.my/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=rslAHVF0Hw6hrM&tbnid=lxpu9D5sAwrFiM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.allposters.com%2F-sp%2FCrenated-and-Normal-Red-Blood-Cells-SEM-X6000-Posters_i9005905_.htm&ei=rIctUfnbMeehiAfOoYHQCQ&psig=AFQjCNFGYJhWhRs28XiBhr74A5q2IjcH5A&ust=1362024742472219