LKPD Biologi Kelas 11: Menerapkan Prinsip Bioproses Difusi Sederhana dan Difusi Terfasilitasi di dalam Sel

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menerapkan prinsip-prinsip bioproses transpor pasif yang terjadi di dalam sel

PETUNJUK UMUM

• Bacalah pengantar kasus dan stimulus biologis pada tiap kegiatan dengan cermat.
• Bekerjalah secara mandiri atau bersama kelompok sesuai instruksi tiap tahapan kegiatan.
• Gunakan prinsip transpor pasif (arah gradien konsentrasi, kebutuhan energi, dan perantara membran) untuk menyelesaikan tiap persoalan penerapan.
• Tuliskan jawaban pada format ruang jawaban yang telah disediakan secara sistematis.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Aplikasi Prinsip Difusi Sederhana pada Pertukaran Gas Alveolus Sel Tubuh

Estimasi: 40 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kerja murid
• Alat tulis
• Buku Siswa Biologi Kelas 11 (Bab 2)

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati data parsial gas respirasi berikut: Tekanan parsial O2 di alveolus paru-paru berkisar 104 mmHg, sedangkan pada kapiler darah yang baru tiba di alveolus berkisar 40 mmHg. Sebaliknya, tekanan parsial CO2 di kapiler darah berkisar 45 mmHg dan di rongga alveolus berkisar 40 mmHg.
2. Ingat kembali prinsip bioproses difusi sederhana: pergerakan zat terlarut/gas menuruni gradien konsentrasi (dari daerah bertekanan/konsentrasi tinggi ke rendah) melintasi lapisan ganda fosfolipid secara langsung tanpa energi kimia (ATP).
3. Lengkapi tabel analisis arah pergerakan zat dan jawab pertanyaan penerapan bioproses pada format yang disediakan.

Pertanyaan:

1. Berdasarkan data tekanan parsial gas tersebut, lengkapi tabel penentuan arah pergerakan zat gas respirasi (O2 dan CO2), jenis mekanisme transpor pasifnya, serta alasan penerapannya berdasarkan prinsip gradien konsentrasi.

2. Bagaimanakah penerapan prinsip difusi sederhana menjelaskan alasan molekul gas O2 dan CO2 dapat melintasi lapisan ganda fosfolipid membran sel secara langsung tanpa memerlukan saluran protein pembawa?

Tabel 3 baris x 4 kolom dengan tajuk: [Jenis Gas] | [Arah Perpindahan Zat (Alveolus vs Kapiler)] | [Jenis Transpor Pasif] | [Alasan Sesuai Prinsip Gradien]. Dilanjutkan area garis berbaris 4 baris untuk jawaban uraian nomor 2.

Kegiatan 2: Aplikasi Prinsip Difusi Terfasilitasi pada Penyerapan Glukosa Melalui Transporter GLUT

Estimasi: 45 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kerja murid
• Diagram skematis protein GLUT (Buku Siswa Bab 2 Gambar 2.10)

Petunjuk Pengerjaan:

1. Pelajari konteks fisiologis berikut: Setelah seseorang mengonsumsi makanan kaya karbohidrat, konsentrasi glukosa dalam cairan ekstraseluler (aliran darah di sekitar jaringan sel epitel/hati) meningkat tajam (sekitar 8-10 mM), sedangkan konsentrasi glukosa di dalam sitoplasma sel berkisar 4-5 mM.
2. Perhatikan karakteristik molekul glukosa: glukosa berukuran relatif besar dan bersifat polar (hidrofilik), sehingga tidak dapat menembus bagian ekor hidrofobik fosfolipid membran secara difusi sederhana.
3. Terapkan prinsip difusi terfasilitasi dengan bantuan protein transporter GLUT untuk memecahkan kasus mekanisme perpindahan zat tersebut.

Pertanyaan:

1. Terapkan prinsip difusi terfasilitasi untuk memprediksi arah pergerakan molekul glukosa antara cairan ekstraseluler dan bagian dalam sel, serta jelaskan mengapa proses ini tetap dikelompokkan ke dalam bioproses transpor pasif.

2. Berdasarkan prinsip difusi terfasilitasi, uraikan peran spesifik protein membran (GLUT/glukosa transporter) dalam memfasilitasi masuknya molekul glukosa melewati membran sel!

3. Bandingkan penerapan difusi sederhana dan difusi terfasilitasi dengan melengkapi tabel komparasi berdasarkan 4 parameter:

1. Arah terhadap gradien konsentrasi,
2. Kebutuhan energi ATP,
3. Kebutuhan protein membran (kanal/transporter), dan
4. Karakteristik zat yang melintas.

Kolom uraian 4 baris untuk nomor 1; Kolom uraian 4 baris untuk nomor 2; Tabel komparasi 5 baris x 3 kolom: [Parameter Pembanding] | [Difusi Sederhana] | [Difusi Terfasilitasi] untuk nomor 3.

Kegiatan 3: Investigasi Penerapan Bioproses Transpor Pasif pada Permeabilitas Membran dan Kanal Ion

Estimasi: 50 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kerja murid
• Teks studi kasus skenario fisiologis membran

Petunjuk Pengerjaan:

1. Bekerjalah dalam kelompok kecil (3-4 orang) untuk mendiskusikan skenario bioproses seluler berikut.
2. Skenario Kasus: Pada membran sel saraf, terdapat kanal ion kalium (K+ leak channel) yang selalu terbuka. Konsentrasi K+ di dalam sitoplasma sel sangat tinggi (sekitar 140 mM), sedangkan di cairan ekstraseluler konsentrasi K+ sangat rendah (sekitar 5 mM). Di sisi lain, sebuah molekul obat X dirancang memiliki struktur nonpolar berukuran sangat kecil mirip molekul gas.
3. Terapkan pemahaman kalian tentang prinsip difusi sederhana dan difusi terfasilitasi untuk memecahkan pertanyaan pemecahan masalah di bawah ini.
4. Setelah diskusi selesai, selesaikan butir refleksi penutup pembelajaran (waktu kegiatan telah mencakup diskusi, presentasi singkat, dan refleksi).

Pertanyaan:

1. Terapkan prinsip difusi terfasilitasi melalui protein kanal untuk menjelaskan arah perpindahan ion K+ melalui kanal K+ leak channel dan jelaskan mengapa ion K+ membutuhkan saluran protein tersebut alih-alih melintas secara difusi sederhana.

2. Jika molekul obat X bersifat nonpolar dan berukuran sangat kecil dengan konsentrasi di luar sel jauh lebih tinggi dibandingkan di dalam sel, terapkan prinsip difusi untuk menentukan rute transpor yang akan ditempuh obat X untuk menembus sel target!

Format kotak diskusi kelompok terstruktur (6 baris untuk analisis ion K+) dan kotak uraian mandiri (5 baris untuk prediksi rute molekul obat X).

REFLEKSI

1. Bagaimana pemahaman tentang prinsip difusi sederhana dan terfasilitasi membantu saya memahami cara kerja obat-obatan atau nutrisi masuk ke dalam sel tubuh saya?

2. Bagian mana dari prinsip perbedaan transpor pasif (berdasarkan gradien konsentrasi dan sifat zat) yang menurut saya paling menantang dan bagaimana strategi saya untuk memperbaikinya?

3. Perubahan cara pandang apa yang saya peroleh tentang kehebatan membran sel dalam menyeleksi zat demi kelangsungan hidup organisme?