Rakkude aktiivse ja passiivse transpordi erinevus

Rakkude aktiivne ja passiivne transport on lahustunud ainete ülekandmine rakumembraani ühelt küljelt teisele. Transport on passiivne, kui toiteallikat pole vaja metaboolne kui ATP, samas kui transport on aktiivne, kui kasutatakse ATP-d energiaallikana.

Rakumembraanid koosnevad peamiselt lipiidide kaksikkihist, mis raskendab teatud tüüpi ainete läbimist. See barjäärifunktsioon võimaldab rakul säilitada soluudi kontsentratsiooni tsütosoolis, mis erineb rakuvälisest keskkonnast või rakusisestest kambritest.

Passiivne transport	Aktiivne transport
Definitsioon	Lahustunud aine ülekanne üle lipiidimembraani ilma energiata.	Soluutainete ülekandmine energiaallikaga seotud lipiidmembraani kaudu.
Kontsentratsiooni gradient	Poolt.	Vastu.
Membraanivalgud	Kanalid ja konveierid.	Konveierid või pumbad.
Edasiviiv jõud	Elektrokeemiline gradient.	ATP.
Näited	Veetransport läbi akvaporiinade.	Na naatriumioonide transport+ naatrium-kaalium ATP-käepideme abil.

Mis on passiivne rakutransport?

Passiivne transport on protsess, mis võimaldab molekulidel ja ioonidel läbida rakumembraani ilma energiaallikata.

The kontsentratsiooni gradient o liigi kontsentratsiooni erinevus membraani kahe külje vahel on impulss, mis määrab passiivse transpordi liikumise ja suuna.

Kui lahustunud aine on laetud (positiivne või negatiivne), võib ka membraani kahe külje potentsiaalne erinevus (membraani potentsiaal) vedu juhtida. Sel juhul moodustavad liikumapaneva jõu kontsentratsiooni gradient ja elektriline gradient elektrokeemiline gradient.

Tekitades ioonide kontsentratsioonide erinevuse üle lipiidikihi, saab rakumembraan potentsiaalset energiat elektrokeemiliste gradiendidena salvestada. Elektrokeemilisi gradiente kasutatakse:

• juhtida erinevaid transpordiprotsesse,
• edastada elektrilisi signaale elektriliselt erutatavates rakkudes ja
• toodavad suurema osa ATP-st mitokondrites, kloroplastis ja bakterites.

Passiivsed transpordiomadused

• Lahustunud ainete liikumine toimub kontsentratsiooni gradiendi järgi, alates kõrgemast kuni madalama kontsentratsioonini.
• See sõltub kontsentratsiooni gradiendist, osakeste suurusest ja temperatuurist.
• Ioonid ja väikesed molekulid mobiliseeritakse.
• See ei vaja ATP hüdrolüüsi.
• Seda vahendavad transmembraansed valgud, kanalid ja transporterid, hõlbustades difusiooni.

Passiivse transpordi tüübid

Molekulid ja ioonid võivad membraani läbida passiivselt erinevate mehhanismide kaudu: lihtne difusioon, hõlbustatud difusioon või osmoos.

Lihtne difusioon

Väikesed mittepolaarsed molekulid nagu hapnik O₂ ja süsinikdioksiid CO₂ nad lahustuvad lipiidmembraanides kergesti. Väikesed laenguta polaarmolekulid nagu vesi H₂O ja karbamiid difundeeruvad läbi membraani ka aeglaselt või piiratud viisil. Üldiselt võivad lipofiilsed või rasvataolised molekulid membraani läbida lihtsa difusiooni teel.

Hõlbustatud levitamine

Rakud töötasid välja mehhanismid vees lahustuvate molekulide ja ioonide ülekandmiseks üle membraani. Spetsiaalsete transmembraansete valkude kaudu (need läbivad membraani) transporditakse ioone ja molekule. Kuna difusioon suuremast kontsentratsioonist madalamani toimub "läbipääsude" abil, räägime hõlbustatud difusioonist. Seega:

• olulised toitained sisenevad rakku;
• eemaldada metaboolsed jääkained ja
• reguleerida rakusiseseid ioonide kontsentratsioone.

Kaks peamist membraanivalkude klassi, mis hõlbustavad molekulide liikumist lipiidmembraanis ja sealt välja, on:

• vedajad: need on valgud, millel on liikuvad osad, näiteks membraaniuksed, mis avanevad ja sulguvad, võimaldades soluudil läbida. Need on nagu membraani pöörlevad uksed.
• kanalid: nad moodustavad kitsaid hüdrofiilseid poore, mis võimaldavad passiivset liikumist, peamiselt väikestest anorgaanilistest ioonidest. Kuigi vesi võib hajuda lipiidmembraanide kaudu, sisaldavad kõik rakud valgukanaleid, mida nimetatakse akvaporiinideks, mis suurendavad nende membraanide läbilaskvust veega.

Osmoos

Osmoos on vee liikumine läbi poolläbilaskva membraani, kui ühel küljel on lahustunud aine, mis ei saa membraani ületada. Osmoosis toimub ainult vee liikumine.

Mis on rakkude aktiivne transport?

Aktiivne transport on protsess, mille käigus rakk transpordib materjali oma kontsentratsioonigradiendi vastu, kasutades energiaallikana ATP-d.

Aktiivsed transpordiomadused

• See on valmistatud terviklike membraanivalkude kaudu.
• See on spetsiifiline lahustunud ainele.
• See kogeb küllastust, see tähendab, et kui kõik lahustunud aine sidumissaidid on hõivatud, hoolimata sellest, kui palju substraati on lisatud, jääb vool püsivaks.

Aktiivsete transpordivalkude tüübid

Rakkudes kirjeldatakse vähemalt kolme tüüpi valke, millel on aktiivne transport. Selle kirjelduse all.

ATP pumbad

ATP pumbad teostavad lahustunud aine transporti, mis on ühendatud ATP hüdrolüüsiga, see tähendab, et ATP vabastab fosfaatrühma (PO₄^-3) ja saab ADP-ks. Hüdrolüüsil vabanev energia on see, mis "pumpab" soluuti membraani ühelt küljelt teisele.

ATP hüdrolüüsil juhitav aktiivne transport on tuntud ka kui esmane aktiivne transport.

ATP pumbasid on kolme tüüpi:

1. P-tüüpi pumbad: valk fosforüülitakse (valgu külge kinnitub fosfaatrühm) transpordiprotsessis. Näited: naatrium-kaaliumpumbad, kaltsiumpumbad.
2. F-tüüpi pumbad: Nimetatakse ka ATP süntetaasideks, kuna nad kasutavad ATP sünteesimiseks prootongradienti ADP-st ja fosfaadist. Näited: kloroplasti ATP süntetaas, mis on seotud fotosünteesi valgusest sõltuva faasiga.
3. ABC konveierid: need on membraanivalgud, mis kannavad väikesi molekule. Näited: kolesterooli transporter ABCG1, transporter MDR (multiravimiresistentsus).

Ühendatud konveierid

Iooni või molekuli transport on samaaegne teise lahustunud ainega. Sellisel juhul läheb membraani ühel küljel suurema kontsentratsiooniga soluut üle teisele küljele ja soodustab soluudi liikumist madalamalt kõrgemale kontsentratsioonile. Kutsutakse ka ioongradiendiga juhitavaid vedureid teisene aktiivne transport.

Seda teostavad kandjavalgud, mida tuntakse kui sümbolid ja anti-kandjad. A sümpaatia või kaasvedaja transpordib soluudi kontsentratsioonigradienti järgides samas kontsentratsioonigradiendi suunas.

Näiteks peensoole naatriumisõltuv glükoosi kotransporter. Sellisel juhul imenduvad soolestiku sisemusest pärinevad glükoos ja naatrium soolerakkudesse.

Soole või neeru epiteelirakkudel on suur hulk sümptoreid, mis on ajendatud naatrium Na iooni gradiendist.⁺, olles kontsentreeritum väljaspool rakku.

Bakterites on laktoosi transport seotud vesinikioonide transpordiga H⁺.

A kandurivastane või vahetaja teostab soluutide ülekandmist vastassuundades. Näiteks naatrium / prooton Na antikandja⁺/ H⁺ naatrium siseneb rakku ja prooton lahkub väljastpoolt.

Valgusaktiveeritud pumbad

Bakterites ja arheedes domineeriv lahustunud ainete transport toimub tänu valgusenergia püüdmisele madalamalt suurema kontsentratsioonini. Näiteks bakteriorodopsiinid ja halorodopsiinid on valguse toimel aktiveeruvad prootonpumbad.

See võib teile huvi pakkuda:

• Looma- ja taimerakk
• Endotsütoos ja eksotsütoos.

Biokeemia doktor Venezuela teadusuuringute instituudist (IVIC), bakalaureusekraad Venezuela keskülikoolist.