Aktywny i pasywny transport komórkowy to przenoszenie substancji rozpuszczonych z jednej strony błony komórkowej na drugą.Transport jest pasywny, gdy nie jest wymagane źródło energii metaboliczne jako ATP, podczas gdy transport jest aktywny, gdy wykorzystuje ATP jako źródło energii .
Błony komórkowe składają się głównie z dwuwarstwy lipidowej, która utrudnia przenikanie pewnych rodzajów substancji. Ta funkcja barierowa pozwala komórce utrzymać stężenie solutu w cytozolu w odróżnieniu od środowiska zewnątrzkomórkowego lub przedziałów wewnątrzkomórkowych.
| Transport pasywny | Transport aktywny | |
|---|---|---|
| Definicja | Bezenergetyczny transfer solutów przez błonę lipidową. | Przeniesienie rozpuszczalników przez błonę lipidową związane ze źródłem energii. |
| Gradient stężenia | Za. | Przeciwko. |
| Białka membranowe | Kanały i przenośniki. | Przenośniki lub pompy. |
| Siła napędowa | Gradient elektrochemiczny. | ATP (trójfosforan adenozyny) |
| Przykłady | Transport wody przez akwaporyny. | Transport jonów sodowych Na+ przez ATP-azę sodowo-potasową. |
Na czym polega bierny transport komórkowy?
Transport bierny to proces, który umożliwia przechodzenie cząsteczek i jonów przez błonę komórkową bez źródła energii.
Na stronie gradient stężenia czyli różnica stężeń danego gatunku między dwiema stronami błony jest siłą napędową, która decyduje o ruchu i kierunku transportu biernego.
Gdy rozpuszczalnik ma ładunek (dodatni lub ujemny), różnica potencjałów między dwiema stronami błony (potencjał błony) może również napędzać transport. W tym przypadku gradient stężenia i gradient elektryczny łącznie tworzą siłę napędową. gradient elektrochemiczny .
Poprzez generowanie różnicy stężeń jonów w poprzek warstwy lipidowej, błona komórkowa może magazynować energię potencjalną w postaci gradientów elektrochemicznych. Gradienty elektrochemiczne są wykorzystywane do:
- napędzają różne procesy transportowe,
- przekazywanie sygnałów elektrycznych w komórkach pobudliwych elektrycznie, oraz
- wytwarzają większość ATP w mitochondriach, chloroplastach i bakteriach.
Charakterystyka transportu biernego
- Ruch solutów odbywa się zgodnie z gradientem stężeń, od wyższego stężenia do niższego.
- Zależy od gradientu stężeń, wielkości cząstek i temperatury.
- Mobilizowane są jony i małe cząsteczki.
- Nie wymaga hydrolizy ATP.
- W ułatwionej dyfuzji pośredniczą białka transmembranowe, kanały i transportery.
Rodzaje transportu biernego
Cząsteczki i jony mogą biernie przekraczać błonę dzięki różnym mechanizmom: dyfuzji prostej, dyfuzji ułatwionej lub osmozy.
Prosta dyfuzja
Małe cząsteczki niepolarne, takie jak tlen O i dwutlenek węgla CO Łatwo rozpuszczają się w błonach lipidowych. Małe nienaładowane cząsteczki polarne, takie jak woda H O i mocznik również dyfundują przez błonę w sposób powolny lub ograniczony. Ogólnie rzecz biorąc, lipofilne lub podobne do tłuszczu cząsteczki mogą przekraczać błonę przez prostą dyfuzję.
Ułatwione rozpowszechnianie
Komórki wykształciły mechanizmy przenoszenia rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek i jonów przez błonę.Jony i cząsteczki są transportowane za pośrednictwem wyspecjalizowanych białek transmembranowych (przekraczają błonę).Ponieważ dyfuzja od wyższego stężenia do niższego odbywa się przy pomocy "przejść", określa się to mianem dyfuzji ułatwionej.W ten sposób:
- niezbędne składniki odżywcze dostają się do komórki;
- usuwanie produktów odpadowych przemiany materii, oraz
- regulują wewnątrzkomórkowe stężenia jonów.
Dwie główne klasy białek błonowych, które ułatwiają przemieszczanie się cząsteczek do i przez błonę lipidową to:
- Transportery : to białka, które mają ruchome części, jak bramy membranowe, które otwierają się i zamykają, umożliwiając przejście solutu. Są jak drzwi obrotowe w błonie.
- Kanały 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 błonę półprzepuszczalną, gdy po jednej stronie znajduje się rozpuszczalnik, który nie może przejść przez błonę. W osmozie zachodzi tylko ruch wody.
Na czym polega aktywny transport komórkowy?
Transport aktywny to proces, w którym komórka transportuje materiał wbrew gradientowi stężeń, wykorzystując ATP jako źródło energii. ATP, czyli adenozynotrójfosforan, to cząsteczka organiczna, którą komórki wykorzystują do przeprowadzania procesów metabolicznych.
Cechy charakterystyczne transportu aktywnego
- Odbywa się to za pośrednictwem integralnych białek błonowych.
- Jest on specyficzny dla rozpuszczalnika.
- Przeżywa nasycenie, tzn. gdy wszystkie miejsca wiązania solutu są zajęte, bez względu na ilość dodanego substratu strumień pozostaje stały.
Rodzaje białek transportu aktywnego
W komórkach opisano co najmniej trzy rodzaje białek mających zdolność do wykonywania aktywnego transportu, które zostały opisane poniżej.
Pompy ATP
Pompy ATP to aktywne białka transportowe znajdujące się w błonie komórkowej, które przenoszą solut z jednej strony na drugą, w połączeniu z hydrolizą ATP, czyli ATP uwalnia grupę fosforanową (PO -Energia uwolniona w procesie hydrolizy jest tym, co "pompuje" solut z jednej strony membrany na drugą.
Transport aktywny napędzany przez hydrolizę ATP jest również określany jako pierwotny transport aktywny .
Istnieją trzy rodzaje pomp ATP:
- Pompy typu P białko ulega fosforylacji (do białka dołączana jest grupa fosforanowa) w procesie transportu. Przykłady: pompy sodowo-potasowe, pompy wapniowe.
- Pompy typu F Syntetazy ATP: nazywane również syntazami ATP, ponieważ wykorzystują gradient protonów do syntezy ATP z ADP i fosforanu. Przykłady: chloroplastowa syntaza ATP związana z fazą fotosyntezy zależną od światła.
- ABC Conveyors to białka błonowe transportujące małe cząsteczki, np. transporter cholesterolu ABCG1, transporter MDR (multidrug resistance).
Przenośniki sprzężone
Transport jonu lub cząsteczki odbywa się równocześnie z innym solutem. W tym przypadku solut w wyższym stężeniu po jednej stronie błony przechodzi na drugą stronę i sprzyja przemieszczaniu się solutu z niższego do wyższego stężenia. Transportery napędzane gradientem jonowym nazywane są również wtórny transport aktywny .
Jest ona realizowana przez białka transportowe zwane symporterami i antyporterami. a symporter lub ko-transporter transportuje rozpuszczalnik zgodnie z gradientem stężeń w tym samym kierunku, co inny rozpuszczalnik wbrew gradientowi stężeń.
Na przykład kotransporter glukozy zależny od sodu w jelicie cienkim, gdzie glukoza i sód z wnętrza jelita są wchłaniane do komórki jelitowej.
Komórki nabłonkowe jelita czy nerki posiadają dużą liczbę symporterów, które są napędzane przez gradient jonów sodowych Na+, będąc bardziej skoncentrowane na zewnątrz komórki.
U bakterii transport laktozy jest sprzężony z transportem jonów wodorowych H+.
A antykwariat lub wymiennik Na przykład antyporter sodowo-protonowy Na+/H+ wprowadza sód do komórki, a proton na zewnątrz.
Pompy aktywowane światłem
Dominujący u bakterii i archaii transport solutu odbywa się z niższego do wyższego stężenia poprzez pobór energii świetlnej. Na przykład bakteriorhodopsiny i halorhodopsiny są aktywowanymi przez światło pompami protonowymi.
Możesz być zainteresowany:
- Komórka zwierzęca i roślinna
- Endocytoza i egzocytoza.
- Mitoza i mejoza