Dalam transpor aktif, satu atau lebih zat terlarut dipindahkan melawan gradien potensial elektrokimia (menanjak). Dengan kata lain, zat terlarut dipindahkan dari daerah konsentrasi rendah (atau potensi elektrokimia rendah) ke konsentrasi tinggi (atau potensi elektrokimia tinggi). Karena pergerakan zat terlarut ke atas bukit merupakan kerja, energi metabolisme dalam bentuk ATP harus disediakan. Dalam prosesnya, ATP dihidrolisis menjadi adenosin difosfat (ADP) dan fosfat anorganik (Pᵢ), melepaskan energi dari ikatan fosfat berenergi tinggi terminal ATP. Ketika fosfat terminal dilepaskan, fosfat tersebut ditransfer ke protein transpor, memulai siklus fosforilasi dan defosforilasi. Ketika sumber energi ATP secara langsung digabungkan dengan proses transpor, ini disebut transpor aktif primer. Tiga contoh transpor aktif primer dalam sistem fisiologis adalah Naᐩ-Kᐩ ATPase yang ada di semua membran sel, Ca²ᐩ ATPase yang ada di retikulum sarcoplasma dan retikulum endoplasma, dan Hᐩ-Kᐩ ATPase hadir dalam sel parietal lambung dan sel α-interkalasi ginjal.
Naᐩ-Kᐩ ATPase (Pompa Naᐩ-Kᐩ)
Naᐩ-Kᐩ ATPase hadir dalam membran semua sel. Pompa ini memompa Naᐩ dari ICF ke ECF dan Kᐩ dari ECF ke ICF. Setiap ion bergerak melawan gradien elektrokimia masing-masing. Stoikiometrinya dapat bervariasi tetapi, biasanya, untuk setiap tiga ion Naᐩ yang dipompa keluar dari sel, dua ion Kᐩ dipompa ke dalam sel. Stoikiometri tiga ion Naᐩ per dua ion Kᐩ ini berarti bahwa, untuk setiap siklus Naᐩ-Kᐩ ATPase, lebih banyak muatan positif yang dipompa keluar dari sel daripada yang dipompa ke dalam sel. Dengan demikian proses transpor disebut elektrogenik karena menciptakan pemisahan muatan dan perbedaan potensial. Naᐩ-Kᐩ ATPase bertanggung jawab untuk mempertahankan gradien konsentrasi untuk Naᐩ dan Kᐩ melintasi membran sel, menjaga konsentrasi Naᐩ intraseluler tetap rendah dan konsentrasi Kᐩ intraseluler tetap tinggi.
Naᐩ-Kᐩ ATPase terdiri dari subunit α dan β. Subunit Subunit α mengandung aktivitas ATPase, serta tempat pengikatan untuk ion yang diangkut, Naᐩ dan Kᐩ. Naᐩ-Kᐩ ATPase beralih di antara dua keadaan konformasi utama, E₁ dan E₂. Dalam keadaan E₁, pengikatan situs untuk Na ᐩ dan K ᐩ menghadapi ICF dan enzim memiliki afinitas yang tinggi untuk Na+. Dalam keadaan E₂, situs pengikatan untuk Naᐩ dan Kᐩ menghadapi ECF dan enzim memiliki tinggi afinitas tinggi untuk Kᐩ. Fungsi pengangkutan ion enzim (yaitu, memompa Naᐩ keluar dari sel dan Kᐩ ke dalam sel) didasarkan pada siklus antara keadaan E₁ dan E₂ dan didukung oleh hidrolisis ATP.
Pompa Naᐩ-Kᐩ Pada Membran Sel. ADP (Adenosine diphosphate), ATP (adenosine triphosphate), E (Naᐩ-Kᐩ ATPase), E~P (phosphorylated Naᐩ-Kᐩ ATPase), Pi (inorganic phosphate).
Siklus dimulai dengan enzim dalam keadaan E₁, terikat pada ATP. Dalam keadaan E₁, situs pengikatan ion menghadap ICF, dan enzim memiliki afinitas tinggi untuk Naᐩ. Tiga Naᐩ ion mengikat kemudian ATP dihidrolisis, dan fosfat terminal ATP ditransfer ke enzim, menghasilkan keadaan energi tinggi yaitu E₁~P. Sekarang, konformasi utama perubahan terjadi, dan enzim beralih dari E₁~P ke E₂~P. Dalam keadaan E₂, situs pengikatan ion menghadap ECF, afinitas untuk Naᐩ rendah, dan afinitas untuk Kᐩ tinggi. Tiga ion Naᐩ dilepaskan dari enzim ke ECF, dua ion Kᐩ terikat, dan fosfat anorganik dilepaskan dari E₂. Enzim saat ini mengikat intraseluler ATP, dan perubahan konformasi besar lainnya terjadi yang mengembalikan enzim ke keadaan E₁, kemudian dua ion Kᐩ dilepaskan ke ICF dan enzim siap untuk siklus berikutnya.
Glikosida Jantung (Ouabain dan Digitalis) adalah kelas obat yang menghambat Naᐩ-Kᐩ ATPase. Pengobatan dengan kelas obat ini menyebabkan perubahan tertentu yang dapat diprediksi dalam konsentrasi ion intraseluler. Konsentrasi Naᐩ intraseluler akan meningkat, dan konsentrasi Kᐩ intraseluler akan menurun. Glikosida jantung menghambat Naᐩ-Kᐩ ATPase dengan mengikat Bentuk E₂ ~ P di dekat tempat pengikatan Kᐩ pada ekstraseluler sisi, sehingga mencegah konversi E₂ ~ P kembali ke E₁. Dengan mengganggu siklus fosforilasi-defosforilasi, obat ini mengganggu keseluruhan siklus enzim dan fungsi transportasinya.
Ca²ᐩ ATPase (Pompa Ca²ᐩ)
Sebagian besar membran sel (plasma) mengandung Ca²ᐩ ATPase, atau membran plasma Ca²ᐩ ATPase (PMCA), yang fungsinya adalah untuk mengeluarkan Ca²ᐩ dari sel terhadap gradien elektrokimia; satu ion Ca²ᐩ diekstrusi untuk setiap ATP terhidrolisis. PMCA bertanggung jawab, sebagian, untuk mempertahankan konsentrasi Ca²ᐩ intraseluler yang sangat rendah. Selain itu, retikulum sarkoplasma (SR) dari sel otot dan retikulum endoplasma lainnya sel mengandung varian Ca²ᐩ ATPase yang memompa dua Ion Ca²ᐩ (untuk setiap ATP yang dihidrolisis) dari ICF ke dalam bagian dalam retikulum sarkoplasma atau retikulum endoplasma (yaitu, Ca²ᐩ penyerapan). Varian ini disebut SR dan retikulum endoplasma Ca²ᐩ ATPase (SERCA). Ca²ᐩ ATPase berfungsi mirip dengan Naᐩ-Kᐩ ATPase, dengan E₁ dan E₂ yang masing-masing memiliki afinitas tinggi dan rendah untuk Ca²ᐩ. Untuk PMCA, keadaan E₁ mengikat Ca²ᐩ di sisi intraseluler, perubahan konformasi ke E₂ terjadi, dan keadaan E₂ melepaskan Ca²ᐩ ke ECF. Untuk SERCA, keadaan E₁ mengikat Ca²ᐩ di sisi intraseluler dan keadaan E₂ melepaskan Ca²ᐩ ke lumen retikulum sarkoplasma atau retikulum endoplasma.
Hᐩ-Kᐩ ATPase (Pompa Hᐩ-Kᐩ)
Hᐩ-Kᐩ ATPase ditemukan dalam sel parietal mukosa lambung dan dalam sel interkalasi α pada saluran pengumpul ginjal. Di dalam lambung, ia memompa Hᐩ dari ICF sel parietal ke dalam lumen lambung, di mana ia mengasamkan isi lambung. Omeprazole, obat penghambat Hᐩ-Kᐩ ATPase lambung, dapat digunakan sebagai terapi untuk mengurangi sekresi Hᐩ dalam pengobatan beberapa jenis penyakit tukak lambung.
0 Comments