Molekul kecil, namun sangat dibutuhkan

Penggunaan ATP

Setiap tingkat kehidupan dari yang paling sederhana (seperti sel) sampai yang paling kompleks (seperti organisme) memerlukan energi untuk melangsungkan hidupnya. Energi ini dipakai atau diekspresikan menjadi aktivitas bagi setiap tingkat kehidupan tersebut. Energi yang dipakai ini berasal dari yang dikenal sebagai ATP. ATP adalah molekul kompleks yang terdiri dari inti yang disusun oleh adenosine dan ekor yang terdiri dari tiga phosphate. Molekul ini membawa sejumlah energi yang komposisinya tepat untuk hampir seluruh reaksi biologis. Setiap mekanisme fisiologis yang memerlukan energi dalam kerjanya mendapatkan energi langsung dari ATP. Kemudian beberapa kegunaan ATP dapat dibagi menjadi tiga bagian besar, yaitu transport work, mechanical work, dan chemical work.1

Transport work2

ATP digunakan oleh sel untuk memindahkan zat keluar dan masuk membran sel. Transportasi zat yang terjadi di sel ini dikenal dengan nama transportasi aktif. Dengan transportasi aktif, sebuah molekul atau ion bergabung dengan molekul pembawa. Penggabungan ini mengubah bentuk dari molekul pembawa. Dengan menggunakan ATP zat-zat diangkut oleh molekul pembawa dari konsentrasi rendah menuju konsentrasi tinggi (melawan gradien konsentrasi).

Transportasi Aktif

Transportasi aktif adalah mekanisme transportasi molekul dengan bantuan energi. Artinya, sel harus menggunakan energi yang tersimpan dalam ikatan ATP untuk mentransportasikan molekul melintasi membran plasma.

Transportasi aktif terjadi karena molekul-molekul zat terlarut melintasi membran plasma melawan gradien konsentrasi sehingga membutuhkan energi dalam bentuk ATP untuk melewatinya. Zat terlarut yang ditransportasikan melalui transportasi aktif adalah molekul berukuran besar dan ion. Dan sel yang melakukan transportasi aktif ini adalah sel yang memiliki tingkat respirasi yang tinggi dan memiliki mitokondria dalam jumlah yang banyak untuk menghasilkan ATP dengan konsentrasi tinggi.

a. Transportasi Aktif Langsung

Contohnya adalah pompa Natrium-Kalium (Na-K). Dalam transportasi ini, ATP dihidrolisis dan ikatan dari gugus fosfat ke protein kanal (ATPase) mengubah bentuk dari protein ini (sisi-sisinya). Selain itu sel ATP juga berperan untuk menjaga stabilitas konsentrasi ion natrium dan kalium di dua sisi membran. Konsentrasi ion natrium cenderung lebih tinggi di luar sel sedangkan konsentrasi ion kalium cenderung lebih tinggi di dalam sel (sel memompa tiga ion Na+ keluar sel dan menerima dua ion K+ masuk ke sel). Hal ini perlu untuk transmisi impuls saraf.

Berikut adalah peran dari pompa Na-K:

  1. Membuat gradien konsentrasi dari Na+ dan K+ melalui plasma membran di seluruh sel. Hal ini penting bagi sel saraf dan sel otot untuk membangkitkan sinyal listrik yang diperlukan dalam fungsi sel tersebut.
  2. Menjaga volume sel dengan mengatur zat terlarut dalam sel dan memperkecil pengaruh dari osmosis yang akan mengakibatkan sel mengalami swelling (mengembang) atau shrinking (mengkerut)
  3. Energi yang dipakai dalam pompa Na-K ini secara tidak langsung menjadi penyedia energi bagi transportasi glukosa dan asam amino melewati sel usus dan sel ginjal.

b. Transportasi Aktif Tidak Langsung

Contoh dari transportasi tidak langsung ini adalah pemasukan karbohidrat ke dalam sel usus halus. Proses ini dikenal dengan cotransport. ATP digunakan oleh pompa ion Na+ yang keluar sel dan ini menciptakan gradien konsentrasi dari ion Na+. Selanjutnya karbohidrat dan Na+ berikatan pada protein transmembran yang sama yang dikenal sebagai protein cotransport. Kemudian keduanya dipindahkan ke dalam sel. Na+ bergerak sesuai dengan gradien konsentrasinya (dari luar membran yang berkonsentrasi tinggi ke dalam membran yang berkonsentrasi rendah) dan karbohidrat bergerak melawan gradien konsentrasinya dengan bantuan Na+.

Mechanical work3

Pemicu otot untuk bergerak adalah impuls listrik dari saraf. Rangsangan dari listrik ini menimbulkan reaksi yang terjadi antara aktin dan miosin yang ada di otot yang nantinya menghasilkan force. Di sini akan dibahas mengenai bagaimana mekanisme yang terjadi pada otot.atp

  1. Sinyal listrik masuk ke dalam sel saraf yang menyebabkan sel saraf mengeluarkan sinyal kimia (neurotransmiter) di celah (sinapsis) antara sel saraf dan sel otot.
  2. Sinyal kimia memasuki sel otot dan berikatan langsung dengan protein reseptor yang ada di membrane plasma sel otot (sarkolema) dan menimbulkan potensial aksi di sel otot.
  3. Potensial aksi yang terjadi ini menyebar ke seluruh bagian sel otot dan masuk ke sel melalui T-tubule.
  4. Potensial aksi membuka gerbang bagi tempat penyimpanan kalsium (sarcoplasmic reticulum).
  5. Ion Ca2+ bergerak ke sitoplasma sel otot (sarkoplasma) tempat di mana aktin dan miosin berada.
  6. Ion kalsium berikatan pada molekul troponin-tropomiosin yang terletak di daerah lekukan filamen aktin. Biasanya molekul tropomiosin melilit aktin di mana miosin dapat membentuk crossbrigdes.
  7. Saat berikatan dengan ion kalsium, troponin mengubah bentuk dan menggeser tropomiosin keluar dari lekukan aktin, memperlihatkan ikatan aktin-miosin.
  8. Miosin berinteraksi dengan aktin melalui putaran crossbrigdes. Dan kemudian otot berkontraksi, menghasilkan tenaga dan memendek.
  9. Setelah potensial aksi lewat gerbang Ca2+ menutup kembali, Ca2+ yang ada di retikulum sarkoplasma akhirnya dilepaskan dari sarkoplasma.
  10. Saat itu juga troponin kehilangan konsentrasi Ca2+.
  11. Troponin kembali ke posisi semula dan tropomiosin kembali melilit ikatan aktin-miosin di filamen aktin.
  12. Karena tidak terbentuknya site di mana terjadi ikatan aktin-miosin, maka tidak ada crossbridges yang terbentuk dan otot kembali rileks.

Semua aktivitas di atas memerlukan energi. Otot menggunakan energi dalam bentuk ATP. Energi dari ATP dipakai untuk mengulang kembali dari awal kepala crossbridges miosin dan melepaskan filamen aktin. Dan untuk menghasilkan ATP, otot melakukan hal berikut:

  1. Memecah fosfokreatin (bentuk penyimpanan fosfat berenergi tinggi) dan menambahkan fosfat pada ADP untuk membentuk ATP.
  2. Melakukan respirasi anaerob, menghasilkan asam laktat dan membentuk ATP.
  3. Melakukan respirasi aerob, memecah glukosa, lemak, dan protein dalam suasana O2 menghasilkan ATP.4

Chemical work

Dan di dalam reaksi kimia, ATP memiliki banyak peran di dalam mensuplai energi untuk mensintesis berbagai molekul lain yang dibutuhkan sel untuk tetap bertahan hidup. Contoh dari reaksi kimia tersebut adalah glikolisis, siklus asam sitrat (siklus Krebs), dan transport electron.

Referensi

Bergman J. ATP: The Perfect Energy Currency for the Cell. Creation Research Society. 1999 [cited 2009 Jan 27]. Available from: http://www.trueorigin.org/atp.asp.

Lee C. Textbook of Longman Biology. vol 1. Selangor Darul Ehsan: New Century Schoolbook; 2006.p.44-5.

Robert KM, Daryl KG, Victor WR. Harper’s Illustrated Biochemistry. 27th ed. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc; 2006.p.48

William FG. Review of Medical Physiology. United States of America: McGraw-Hill Companies. 2005.p.154.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s