Διαφορά μεταξύ ενεργού και παθητικής μεταφοράς κυττάρων

Η ενεργή και παθητική μεταφορά κυττάρων είναι η μεταφορά διαλυτών από τη μία πλευρά της κυτταρικής μεμβράνης στην άλλη. Η μεταφορά είναι παθητική όταν δεν απαιτείται πηγή ενέργειας μεταβολική ως ATP, ενώ η μεταφορά είναι ενεργό όταν χρησιμοποιείτε το ATP ως πηγή ενέργειας.

Οι κυτταρικές μεμβράνες αποτελούνται κυρίως από μια λιπιδική διπλή στιβάδα που καθιστά δύσκολη τη διέλευση ορισμένων τύπων ουσιών. Αυτή η λειτουργία φραγμού επιτρέπει στο κύτταρο να διατηρεί συγκεντρώσεις διαλυμένης ουσίας στο κυτοσόλιο διαφορετικό από το εξωκυτταρικό περιβάλλον ή τα ενδοκυτταρικά διαμερίσματα.

Παθητική μεταφορά	Ενεργή μεταφορά
Ορισμός	Μεταφορά διαλυμένης ουσίας μέσω της λιπιδικής μεμβράνης χωρίς ενέργεια	Μεταφορά διαλυμάτων μέσω της λιπιδικής μεμβράνης που σχετίζεται με πηγή ενέργειας.
Βαθμίδα συγκέντρωσης	Υπέρ.	Κατά.
Πρωτεΐνες μεμβράνης	Κανάλια και μεταφορείς.	Μεταφορείς ή αντλίες.
Κινητήρια δύναμη	Ηλεκτροχημική κλίση.	ATP.
Παραδείγματα	Θαλάσσια μεταφορά μέσω aquaporinas.	Μεταφορά ιόντων νατρίου Na+ με λαβή νατρίου-καλίου ATP.

Τι είναι η παθητική μεταφορά κυττάρων;

Η παθητική μεταφορά είναι η διαδικασία που επιτρέπει στα μόρια και τα ιόντα να περάσουν από την κυτταρική μεμβράνη χωρίς πηγή ενέργειας.

ο βαθμίδα συγκέντρωσης η διαφορά συγκέντρωσης ενός είδους μεταξύ των δύο πλευρών της μεμβράνης είναι η ώθηση που καθορίζει την κίνηση και την κατεύθυνση της παθητικής μεταφοράς.

Όταν η διαλυμένη ουσία φορτίζεται (θετική ή αρνητική), η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο πλευρών της μεμβράνης (δυναμικό μεμβράνης) μπορεί επίσης να οδηγήσει τη μεταφορά. Σε αυτήν την περίπτωση, η κλίση συγκέντρωσης και η ηλεκτρική κλίση συνδυάζονται από την κινητήρια δύναμη ηλεκτροχημική κλίση.

Δημιουργώντας μια διαφορά στις ιονικές συγκεντρώσεις κατά μήκος της στιβάδας λιπιδίων, η κυτταρική μεμβράνη μπορεί να αποθηκεύσει πιθανή ενέργεια με τη μορφή ηλεκτροχημικών βαθμίδων. Οι ηλεκτροχημικές βαθμίδες χρησιμοποιούνται για:

• οδηγείτε διάφορες διαδικασίες μεταφοράς,
• μεταδίδει ηλεκτρικά σήματα σε ηλεκτρικά διεγερμένα κελιά και
• παράγουν την πλειονότητα των ATP στα μιτοχόνδρια, στους χλωροπλάστες και στα βακτήρια.

Παθητικά χαρακτηριστικά μεταφοράς

• Η κίνηση των διαλυτών ακολουθεί την κλίση συγκέντρωσης, από υψηλότερη συγκέντρωση σε χαμηλότερη συγκέντρωση.
• Εξαρτάται από τη βαθμίδα συγκέντρωσης, το μέγεθος των σωματιδίων και τη θερμοκρασία.
• Τα ιόντα και τα μικρά μόρια κινητοποιούνται.
• Δεν απαιτεί υδρόλυση του ATP.
• Διαμεσολαβείται από διαμεμβρανικές πρωτεΐνες, διαύλους και μεταφορείς, στη διευκόλυνση της διάχυσης.

Τύποι παθητικής μεταφοράς

Τα μόρια και τα ιόντα μπορούν να περάσουν παθητικά μέσω της μεμβράνης μέσω διαφορετικών μηχανισμών: απλή διάχυση, διευκόλυνση της διάχυσης ή όσμωση.

Απλή διάχυση

Μικρά μη πολικά μόρια όπως το οξυγόνο O₂ και διοξείδιο του άνθρακα CO₂ διαλύονται εύκολα στις λιπιδικές μεμβράνες. Μικρά μη φορτισμένα πολικά μόρια όπως το νερό H₂Η Ο και η ουρία διαχέονται επίσης μέσω της μεμβράνης με αργό ή περιορισμένο τρόπο. Γενικά, λιπόφιλα ή λιπαρά μόρια μπορούν να διασχίσουν τη μεμβράνη με απλή διάχυση.

Διευκόλυνση της διάδοσης

Τα κύτταρα ανέπτυξαν μηχανισμούς για τη μεταφορά υδατοδιαλυτών μορίων και ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης. Μέσω εξειδικευμένων διαμεμβρανικών πρωτεϊνών (διασχίζουν τη μεμβράνη) μεταφέρονται ιόντα και μόρια. Δεδομένου ότι η διάχυση από υψηλότερη συγκέντρωση σε χαμηλότερη συγκέντρωση συμβαίνει με τη βοήθεια των «διαδρόμων», μιλάμε για διευκόλυνση της διάχυσης. Ετσι:

• τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά εισέρχονται στο κύτταρο.
• αφαιρέστε τα προϊόντα μεταβολικών αποβλήτων και
• ρυθμίζει τις συγκεντρώσεις ενδοκυτταρικών ιόντων.

Οι δύο κύριες κατηγορίες πρωτεϊνών μεμβράνης που διευκολύνουν την κίνηση μορίων εντός και εκτός της λιπιδικής μεμβράνης είναι:

• οι μεταφορείς: είναι πρωτεΐνες που έχουν κινούμενα μέρη, όπως πόρτες μεμβράνης που ανοίγουν και κλείνουν επιτρέποντας στη διαλυμένη ουσία να περάσει. Είναι σαν περιστρεφόμενες πόρτες στη μεμβράνη.
• τα κανάλια: σχηματίζουν στενούς υδρόφιλους πόρους που επιτρέπουν την παθητική κίνηση, κυρίως μικρών ανόργανων ιόντων. Αν και το νερό μπορεί να διαχέεται μέσω λιπιδικών μεμβρανών, όλα τα κύτταρα περιέχουν κανάλια πρωτεΐνης που ονομάζονται ακουαρίνες που αυξάνουν τη διαπερατότητα αυτών των μεμβρανών στο νερό.

Ωσμωση

Η όσμωση είναι η κίνηση του νερού μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης, όταν από τη μία πλευρά υπάρχει μια διαλυμένη ουσία που δεν μπορεί να διασχίσει τη μεμβράνη. Μόνο η κίνηση του νερού συμβαίνει στην όσμωση.

Τι είναι η ενεργή κυτταρική μεταφορά;

Η ενεργή μεταφορά είναι η διαδικασία με την οποία το κύτταρο μεταφέρει υλικό έναντι της βαθμίδας συγκέντρωσης, χρησιμοποιώντας το ATP ως πηγή ενέργειας.

Ενεργά χαρακτηριστικά μεταφοράς

• Παράγεται μέσω ολοκληρωμένων πρωτεϊνών μεμβράνης.
• Είναι ειδικά για τη διαλυμένη ουσία.
• Αντιμετωπίζει κορεσμό, δηλαδή, όταν καταλαμβάνονται όλες οι θέσεις σύνδεσης της διαλυμένης ουσίας, ανεξάρτητα από το πόσο περισσότερο προστίθεται υπόστρωμα, η ροή παραμένει σταθερή.

Τύποι ενεργών πρωτεϊνών μεταφοράς

Τουλάχιστον τρεις τύποι πρωτεϊνών με την ικανότητα διεξαγωγής ενεργού μεταφοράς περιγράφονται στα κύτταρα. Κάτω από την περιγραφή του.

Αντλίες ATP

Οι αντλίες ATP πραγματοποιούν μεταφορά διαλυμένης ουσίας σε συνδυασμό με υδρόλυση ATP, δηλαδή, η ATP απελευθερώνει μια φωσφορική ομάδα (PO₄^-3) και γίνεται ADP. Η ενέργεια που απελευθερώνεται στην υδρόλυση είναι αυτό που «αντλεί» τη διαλυμένη ουσία από τη μία πλευρά της μεμβράνης στην άλλη.

Η ενεργή μεταφορά που οδηγείται από την υδρόλυση ATP είναι επίσης γνωστή ως πρωτεύουσα ενεργή μεταφορά.

Υπάρχουν τρεις τύποι αντλιών ATP:

1. Αντλίες τύπου P: η πρωτεΐνη φωσφορυλιώνεται (μια φωσφορική ομάδα συνδέεται με την πρωτεΐνη) κατά τη διαδικασία μεταφοράς. Παραδείγματα: αντλίες νατρίου-καλίου, αντλίες ασβεστίου.
2. Αντλίες τύπου-F: Ονομάζονται επίσης συνθετάσες ATP καθώς χρησιμοποιούν την κλίση πρωτονίων για τη σύνθεση ATP από ADP και φωσφορικό άλας. Παραδείγματα: συνθετάση χλωροπλαστών ΑΤΡ που σχετίζεται με τη φάση φωτοσύνθεσης που εξαρτάται από το φως.
3. Μεταφορείς ABC: είναι μεμβρανικές πρωτεΐνες που μεταφέρουν μικρά μόρια. Παραδείγματα: ο μεταφορέας χοληστερόλης ABCG1, ο μεταφορέας MDR (αντοχή σε πολλαπλά φάρμακα).

Συνδεδεμένοι μεταφορείς

Η μεταφορά ενός ιόντος ή μορίου είναι ταυτόχρονη με μια άλλη διαλυτή ουσία. Σε αυτήν την περίπτωση, η διαλυμένη ουσία σε υψηλότερη συγκέντρωση από τη μία πλευρά της μεμβράνης περνά στην άλλη πλευρά και προάγει την κίνηση της διαλυμένης ουσίας από χαμηλότερη σε υψηλότερη συγκέντρωση. Οι μεταφορείς ιόντων με κλίση ονομάζονται επίσης δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά.

Διεξάγεται από πρωτεΐνες φορέα γνωστές ως symporters και anti-φορείς. ΕΝΑ symporter ή cotransporter μεταφέρει μια διαλυμένη ουσία μετά την κλίση συγκέντρωσης στην ίδια κατεύθυνση με μια άλλη διαλυμένη ουσία έναντι της βαθμίδας συγκέντρωσης.

Για παράδειγμα, ο μεταφορέας γλυκόζης που εξαρτάται από το νάτριο του λεπτού εντέρου. Σε αυτήν την περίπτωση, η γλυκόζη και το νάτριο από το εσωτερικό του εντέρου απορροφώνται στο εντερικό κύτταρο.

Τα επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου ή των νεφρών έχουν μεγάλο αριθμό συμβολαίων που καθοδηγούνται από τη βαθμίδα του ιόντος νατρίου Na.⁺, πιο συγκεντρωμένη έξω από το κελί.

Στα βακτήρια, η μεταφορά λακτόζης συνδέεται με τη μεταφορά ιόντων υδρογόνου Η⁺.

ΕΝΑ αντι-μεταφορέας ή εναλλάκτης εκτελεί τη μεταφορά διαλυμένων ουσιών σε αντίθετες κατευθύνσεις. Για παράδειγμα, το νάτριο / πρωτόνιο Na anticarrier⁺/ Ω⁺ το νάτριο εισέρχεται στο κύτταρο και το πρωτόνιο αφήνει έξω.

Ενεργοποιημένες με φως αντλίες

Κυρίαρχη σε βακτήρια και αρχαία, αυτή η μεταφορά διαλυτών πραγματοποιείται από χαμηλότερη σε υψηλότερη συγκέντρωση χάρη στη δέσμευση φωτεινής ενέργειας. Για παράδειγμα, οι βακτηριοριδοψίνες και οι αλοροδοψίνες είναι αντλίες πρωτονίων που ενεργοποιούνται από το φως.

Μπορεί να σας ενδιαφέρει:

• Ζώα και φυτικά κύτταρα
• Ενδοκυττάρωση και εξωκυττάρωση.

Διδάκτωρ Βιοχημείας από το Ινστιτούτο Επιστημονικής Έρευνας της Βενεζουέλας (IVIC), με πτυχίο στη Βιοανάλυση από το Κεντρικό Πανεπιστήμιο της Βενεζουέλας.