Permeabilitas Selektif Berbagai Kanal Protein. Banyak
kanal protein bersifat sangat selektif untuk melakukan
transpor satu atau lebih ion atau molekul spesifik. Ini adalah
akibat karakteristik kanal itu sendiri, seperti diameternya,
bentuknya, serta jenis muatan listrik dan ikatan kimia di
sepanjang permukaan dalamnya.
Kanal kalium memungkinkan lewatnya ion-ion kalium
menembus membran sel 1.000 kali lebih mudah daripada
lewatnya ion-ion natrium. Namun, selektivitas yang tinggi ini
tidak dapat dijelaskan hanya berdasarkan diameter ion, karena ion
kalium sedikit lebih besar daripada ion natrium. Bagaimana
mekanisme selektivitas ion yang luar biasa ini? Pertanyaan ini
terjawab sebagian ketika struktur suatu kanal kalium bakteri
ditemukan melalui kristalografi sinar-X. Kanal kalium ternyata
mempunyai struktur tetramerik terdiri atas empat subunit protein
identik yang menyelubungi suatu pori sentral (Gambar 4-4). Di
puncak pori kanal terdapat lengkung pori yang membentuk
filter selektif yang sempit. Filter selektif tersebut dilapisi oleh
oksigen karbonil. Ketika ion kalium terhidrasi masuk ke filter
selektif, ion-ion itu akan berinteraksi dengan oksigen karbonil
dan melepaskan sebagian besar molekul air yang terikat,
sehingga memungkinkan ion kalium yang terdehidrasi
melewati kanal. Namun, oksigen karbonil terletak sangat
berjauhan, sehingga tidak dapat berinteraksi secara erat dengan
ion-ion natrium yang lebih kecil, dengan demikian dicegah
secara efektif oleh filter selektif untuk melewati pori.
Filter selektif yang berbeda untuk berbagai kanal ion
diyakini menentukan, pada sebagian besar, kekhususan kanal
untuk kation atau anion, seperti Na+
, K+
, dan Cat+
, yang dapat
melalui kanal.
Salah satu kanal protein terpenting, yang disebut kanal
natrium (sodium channel), hanya berdiameter 0,3 x 0,5
nanometer, tetapi yang lebih penting, permukaan dalam dari
kanal ini dilapisi oleh asam amino yang mempunyai muatan
negatif yang kuat, seperti yang dilukiskan dengan tanda negatif
di bagian dalam kanal protein dalam Gambar 4-5 (5) sebelah
atas. Muatan negatif yang kuat ini dapat menarik ion natrium
yang terdehidrasi ke dalam kanal, yang sebenarnya menarik ion
natrium dari molekul air yang menghidrasi ion tersebut. Begitu
berada dalam kanal, ion natrium ini kemudian berdifusi keluar-
masuk sesuai dengan aturan difusi yang biasa. Jadi, kanal
natrium secara spesifik bersifat selektif untuk lewatnya ion
*Guyton
kanal protein bersifat sangat selektif untuk melakukan
transpor satu atau lebih ion atau molekul spesifik. Ini adalah
akibat karakteristik kanal itu sendiri, seperti diameternya,
bentuknya, serta jenis muatan listrik dan ikatan kimia di
sepanjang permukaan dalamnya.
Kanal kalium memungkinkan lewatnya ion-ion kalium
menembus membran sel 1.000 kali lebih mudah daripada
lewatnya ion-ion natrium. Namun, selektivitas yang tinggi ini
tidak dapat dijelaskan hanya berdasarkan diameter ion, karena ion
kalium sedikit lebih besar daripada ion natrium. Bagaimana
mekanisme selektivitas ion yang luar biasa ini? Pertanyaan ini
terjawab sebagian ketika struktur suatu kanal kalium bakteri
ditemukan melalui kristalografi sinar-X. Kanal kalium ternyata
mempunyai struktur tetramerik terdiri atas empat subunit protein
identik yang menyelubungi suatu pori sentral (Gambar 4-4). Di
puncak pori kanal terdapat lengkung pori yang membentuk
filter selektif yang sempit. Filter selektif tersebut dilapisi oleh
oksigen karbonil. Ketika ion kalium terhidrasi masuk ke filter
selektif, ion-ion itu akan berinteraksi dengan oksigen karbonil
dan melepaskan sebagian besar molekul air yang terikat,
sehingga memungkinkan ion kalium yang terdehidrasi
melewati kanal. Namun, oksigen karbonil terletak sangat
berjauhan, sehingga tidak dapat berinteraksi secara erat dengan
ion-ion natrium yang lebih kecil, dengan demikian dicegah
secara efektif oleh filter selektif untuk melewati pori.
Filter selektif yang berbeda untuk berbagai kanal ion
diyakini menentukan, pada sebagian besar, kekhususan kanal
untuk kation atau anion, seperti Na+
, K+
, dan Cat+
, yang dapat
melalui kanal.
Salah satu kanal protein terpenting, yang disebut kanal
natrium (sodium channel), hanya berdiameter 0,3 x 0,5
nanometer, tetapi yang lebih penting, permukaan dalam dari
kanal ini dilapisi oleh asam amino yang mempunyai muatan
negatif yang kuat, seperti yang dilukiskan dengan tanda negatif
di bagian dalam kanal protein dalam Gambar 4-5 (5) sebelah
atas. Muatan negatif yang kuat ini dapat menarik ion natrium
yang terdehidrasi ke dalam kanal, yang sebenarnya menarik ion
natrium dari molekul air yang menghidrasi ion tersebut. Begitu
berada dalam kanal, ion natrium ini kemudian berdifusi keluar-
masuk sesuai dengan aturan difusi yang biasa. Jadi, kanal
natrium secara spesifik bersifat selektif untuk lewatnya ion
*Guyton
Komentar
Posting Komentar