Różnica między aktywnym a pasywnym transportem komórek
Aktywny i pasywny transport komórkowy polega na przenoszeniu substancji rozpuszczonych z jednej strony błony komórkowej na drugą. Transport jest pasywny, gdy nie jest wymagane żadne źródło zasilania metaboliczne jak ATP, podczas gdy transport jest aktywny przy wykorzystaniu ATP jako źródła energii.
Błony komórkowe składają się głównie z dwuwarstwy lipidowej, która utrudnia przenikanie niektórych rodzajów substancji. Ta funkcja barierowa umożliwia komórce utrzymywanie stężeń substancji rozpuszczonej w cytozolu różniących się od środowiska zewnątrzkomórkowego lub przedziałów wewnątrzkomórkowych.
| Transport pasywny | Transport aktywny | |
|---|---|---|
| Definicja | Transfer substancji rozpuszczonej przez błonę lipidową bez energii. | Przenoszenie substancji rozpuszczonych przez błonę lipidową związaną ze źródłem energii. |
| Gradient stężenia | Na korzyść. | Przeciwko. |
| Białka błonowe | Kanały i przenośniki. | Przenośniki lub pompy. |
| Siła napędowa | Gradient elektrochemiczny. | ATP. |
| Przykłady | Transport wody przez akwaporyny. | Transport jonów sodowych sodu+ za pomocą rękojeści sodowo-potasowej ATP. |
Co to jest pasywny transport komórkowy?
Transport pasywny to proces, który umożliwia cząsteczkom i jonom przechodzenie przez błonę komórkową bez źródła energii.
gradient stężenia o Impulsem determinującym ruch i kierunek transportu biernego jest różnica stężeń gatunku pomiędzy dwiema stronami błony.
Gdy substancja rozpuszczona jest naładowana (dodatnia lub ujemna), różnica potencjałów między dwiema stronami membrany (potencjał błonowy) może również napędzać transport. W tym przypadku gradient stężenia i gradient elektryczny łącznie tworzą siłę napędową gradient elektrochemiczny.
Poprzez generowanie różnicy stężeń jonów w warstwie lipidowej błona komórkowa może magazynować energię potencjalną w postaci gradientów elektrochemicznych. Gradienty elektrochemiczne służą do:
- prowadzić różne procesy transportowe,
- przesyłać sygnały elektryczne w komórkach pobudliwych elektrycznie i
- wytwarzają większość ATP w mitochondriach, chloroplastach i bakteriach.
Pasywna charakterystyka transportu
- Ruch substancji rozpuszczonych następuje zgodnie z gradientem stężenia, od wyższego stężenia do niższego stężenia.
- Zależy to od gradientu stężenia, wielkości cząstek i temperatury.
- Jony i małe cząsteczki są mobilizowane.
- Nie wymaga hydrolizy ATP.
- Pośredniczą w nim białka transbłonowe, kanały i transportery w ułatwionej dyfuzji.
Rodzaje transportu pasywnego
Cząsteczki i jony mogą biernie przechodzić przez błonę poprzez różne mechanizmy: dyfuzję prostą, dyfuzję ułatwioną lub osmozę.
Prosta dyfuzja
Małe niepolarne cząsteczki, takie jak tlen O2 i dwutlenek węgla CO2 łatwo rozpuszczają się w błonach lipidowych. Małe, nienaładowane cząsteczki polarne, takie jak woda H2O i mocznik również dyfundują przez membranę w sposób powolny lub ograniczony. Ogólnie rzecz biorąc, cząsteczki lipofilowe lub tłuszczopodobne mogą przechodzić przez błonę przez prostą dyfuzję.
Ułatwione rozpowszechnianie
Komórki opracowały mechanizmy przenoszenia cząsteczek i jonów rozpuszczalnych w wodzie przez błonę. Poprzez wyspecjalizowane białka transbłonowe (przechodzą przez błonę) transportowane są jony i cząsteczki. Ponieważ dyfuzja od wyższych stężeń do niższych stężeń zachodzi za pomocą „przejść”, mówimy o dyfuzji ułatwionej. A zatem:
- niezbędne składniki odżywcze dostają się do komórki;
- usunąć produkty przemiany materii i,
- regulują wewnątrzkomórkowe stężenia jonów.
Dwie główne klasy białek błonowych, które ułatwiają ruch cząsteczek do iz błony lipidowej, to:
- przewoźnicy: są to białka, które mają ruchome części, takie jak drzwi membranowe, które otwierają się i zamykają, umożliwiając przejście substancji rozpuszczonej. Są jak drzwi obrotowe w membranie.
- kanały: tworzą wąskie hydrofilowe pory, które umożliwiają pasywny ruch, głównie małych jonów nieorganicznych. Chociaż woda może dyfundować przez błony lipidowe, wszystkie komórki zawierają kanały białkowe zwane akwaporynami, które zwiększają przepuszczalność tych błon dla wody.
Osmoza
Osmoza to ruch wody przez półprzepuszczalną membranę, w której po jednej stronie znajduje się substancja, która nie może przejść przez membranę. W osmozie występuje tylko ruch wody.
Czym jest aktywny transport komórkowy?
Transport aktywny to proces, w którym komórka transportuje materiał wbrew gradientowi stężeń, wykorzystując ATP jako źródło energii.
Aktywne właściwości transportowe
- Jest wytwarzany przez integralne białka błonowe.
- Jest specyficzny dla substancji rozpuszczonej.
- Doświadcza nasycenia, to znaczy, gdy wszystkie miejsca wiązania substancji rozpuszczonej są zajęte, bez względu na to, o ile więcej substratu zostanie dodany, przepływ pozostaje stały.
Rodzaje aktywnych białek transportowych
W komórkach opisane są co najmniej trzy rodzaje białek zdolnych do prowadzenia aktywnego transportu. Poniżej jego opis.
Pompy ATP
Pompy ATP wykonują transport substancji rozpuszczonej w połączeniu z hydrolizą ATP, to znaczy ATP uwalnia grupę fosforanową (PO4-3) i staje się ADP. Energia uwalniana podczas hydrolizy jest tym, co „pompuje” substancję rozpuszczoną z jednej strony membrany na drugą.
Aktywny transport napędzany hydrolizą ATP jest również znany jako podstawowy aktywny transport.
Istnieją trzy rodzaje pomp ATP:
- Pompy typu P: białko jest fosforylowane (grupa fosforanowa jest przyłączona do białka) w procesie transportu. Przykłady: pompy sodowo-potasowe, pompy wapniowe.
- Pompy typu F: Nazywane również syntetazami ATP, ponieważ wykorzystują gradient protonów do syntezy ATP z ADP i fosforanów. Przykłady: chloroplastowa syntetaza ATP związana z zależną od światła fazą fotosyntezy.
- Przenośniki ABC: są to białka błonowe, które przenoszą małe cząsteczki. Przykłady: transporter cholesterolu ABCG1, transporter MDR (oporność wielolekowa).
Przenośniki sprzężone
Transport jonu lub cząsteczki towarzyszy innej substancji rozpuszczonej. W tym przypadku substancja rozpuszczona w wyższym stężeniu po jednej stronie membrany przechodzi na drugą stronę i sprzyja przemieszczaniu się substancji rozpuszczonej od stężenia niższego do wyższego. Transportery napędzane gradientem jonów są również nazywane wtórny aktywny transport.
Dokonują tego białka nośnikowe znane jako symportery i antynośniki. ZA symporter lub kotransporter transportuje substancję rozpuszczoną zgodnie z gradientem stężenia w tym samym kierunku, co inna substancja rozpuszczona w stosunku do gradientu stężenia.
Na przykład, kotransporter glukozy w jelicie cienkim zależny od sodu. W tym przypadku glukoza i sód z wnętrza jelita są wchłaniane do komórki jelitowej.
Komórki nabłonkowe jelita lub nerki mają dużą liczbę symporterów, które są napędzane przez gradient jonów sodu Na.+, będąc bardziej skoncentrowanym poza komórką.
W bakteriach transport laktozy jest sprzężony z transportem jonów wodorowych H+.
ZA antynośnik lub wymiennik wykonuje transfer substancji rozpuszczonych w przeciwnych kierunkach. Na przykład antynośnik sodu/protonu Na+/ H+ sód wchodzi do komórki, a proton wychodzi na zewnątrz.
Pompy aktywowane światłem
Dominujący w bakteriach i archeonach transport substancji rozpuszczonych odbywa się od niższego do wyższego stężenia dzięki wychwytywaniu energii świetlnej. Na przykład bakteriorodopsyny i halorodopsyny to pompy protonowe aktywowane światłem.
Może Cię zainteresować:
- Komórka zwierzęca i roślinna
- Endocytoza i egzocytoza.
Doktor biochemii z Wenezuelskiego Instytutu Badań Naukowych (IVIC), z dyplomem bioanalizy na Centralnym Uniwersytecie Wenezueli.
