AKTIIVINEN KULJETUS: ENSISIJAINEN JA TOISSIJAINEN KULJETUS - BIOLOGIA - 2024

Aktiivinen liikenne on liikenne solutyyppiin, jolla liuenneen aineen molekyylit liikkuvat solukalvon, joka on peräisin alueelta, jossa on alhaisempi pitoisuus liuenneita aineita alueelle, jossa näiden pitoisuus on suurempi.

Mikä tapahtuu luonnollisesti on se, että molekyylit liikkuvat sivulta, jossa ne ovat keskittyneempiä, siihen puolelle, jossa ne ovat vähemmän konsentroituneita; Se tapahtuu spontaanisti ilman minkään tyyppisen energian käyttöä prosessissa. Tässä tapauksessa molekyylien sanotaan liikkuvan pitoisuusgradienttia alaspäin.

Sitä vastoin aktiivisessa kuljetuksessa hiukkaset liikkuvat pitoisuusgradienttia vasten ja näin ollen kuluttavat energiaa solusta. Tämä energia tulee normaalisti adenosiinitrifosfaatista (ATP).

Liuenneilla molekyyleillä on joskus korkeampi konsentraatio solun sisällä kuin ulkopuolella, mutta jos elin tarvitsee niitä, nämä molekyylit kuljetetaan solukalvon sisältämien kuljetusproteiinien sisällä.

Mikä on aktiivinen kuljetus?

Ymmärtääksesi mitä aktiivinen kuljetus koostuu, on välttämätöntä ymmärtää, mitä tapahtuu kalvon molemmille puolille, jonka läpi kuljetus tapahtuu.

Kun ainetta on eri konsentraatioissa kalvon vastakkaisilla puolilla, sanotaan olevan konsentraatiogradientti. Koska atomit ja molekyylit voivat olla sähköisesti varautuneita, silloin sähköiset gradientit voivat muodostua myös osastojen väliin kalvon kummallekin puolelle.

Ioninen liike on selektiivinen kationeille tai anioneille huokosen koon ja sen polarisaation vuoksi. Kun kaksi anionia kulkee kennon sisäpuolelta ulkopuolelle, ulkopinta muuttuu +5: sta +3: ksi. Lähde: Wikimedia Commons. Kirjoittaja: metyyli-isopropyylisergamidi.

Sähköpotentiaaliero on aina, kun avaruudessa on nettovarauksia. Itse asiassa elävissä soluissa on usein niin kutsuttu membraanipotentiaali, joka on kalvon poikkipotentiaalien (jännitteen) ero, joka johtuu varausten epätasaisesta jakautumisesta.

Gradientit ovat yleisiä biologisissa membraaneissa, joten energiankulutus vaaditaan usein tiettyjen molekyylien siirtämiseksi näitä kaltevuuksia vastaan.

Energiaa käytetään siirtämään näitä yhdisteitä proteiinien läpi, jotka asetetaan kalvoon ja toimivat kuljettajina.

Jos proteiinit lisäävät molekyylejä pitoisuusgradienttia vasten, se on aktiivinen kuljetus. Jos näiden molekyylien kuljetus ei vaadi energiaa, kuljetuksen sanotaan olevan passiivinen. Aktiivinen kuljetus voi olla primaarista tai sekundaarista riippuen siitä, mistä energia tulee.

Ensisijainen aktiivinen kuljetus

Ensisijainen aktiivinen kuljetus on sellainen, joka käyttää suoraan kemiallisen energian lähdettä (esim. ATP) molekyylien siirtämiseksi kalvon läpi sen gradienttia vasten.

Yksi biologian tärkeimmistä esimerkeistä tämän ensisijaisen aktiivisen kuljetusmekanismin havainnollistamiseksi on natrium-kaliumpumppu, jota löytyy eläinsoluista ja jonka toiminta on välttämätöntä näille soluille.

Natrium-kaliumpumppu on membraaniproteiini, joka kuljettaa natriumia solusta ja kaliumia soluun. Tämän kuljetuksen suorittamiseksi pumppu vaatii energiaa ATP: ltä.

Toissijainen aktiivinen kuljetus

Toissijainen aktiivinen kuljetus on se, joka käyttää soluun varastoitunutta energiaa, tämä energia eroaa ATP: stä ja siten erottaa nämä kaksi kuljetusmuotoa.

Toissijaisessa aktiivisessa kuljetuksessa käytetty energia tulee primäärisen aktiivisen kuljetuksen tuottamista gradienteista, ja sitä voidaan käyttää muiden molekyylien kuljettamiseen niiden pitoisuusgradienttia vasten.

Esimerkiksi lisäämällä natriumionien konsentraatiota solunulkoisessa tilassa natrium-kaliumpumpun toiminnan ansiosta syntyy sähkökemiallinen gradientti tämän ionin pitoisuuden eron perusteella kalvon molemmille puolille.

Näissä olosuhteissa natriumionit pyrkivät liikkumaan pitkin konsentraatiogradienttiaan ja palaisivat solun sisäpuolelle kuljetusproteiinien kautta.

Yhteiskuljettajien

Tätä natriumin sähkökemiallisesta gradientista saatua energiaa voidaan käyttää muiden aineiden kuljettamiseen niiden kaltevuuksia vastaan. Mikä tapahtuu, on yhteinen kuljetus, ja sen suorittavat kuljettajaproteiinit, joita kutsutaan rinnakkaissiirtojiksi (koska ne kuljettavat kahta elementtiä samanaikaisesti).

Esimerkki tärkeästä siirtokuljettimesta on natrium-glukoosinvaihtoproteiini, joka kuljettaa natriumkationeja sen gradienttia pitkin ja puolestaan ​​käyttää tätä energiaa syöttämään glukoosimolekyylejä gradienttia vastaan. Tämä on mekanismi, jolla glukoosi pääsee eläviin soluihin.

Edellisessä esimerkissä kuljettajaproteiini liikuttaa kahta elementtiä samaan suuntaan (solun sisällä). Kun molemmat elementit liikkuvat samaan suuntaan, niitä kuljettavaa proteiinia kutsutaan symporteriksi.

Yhteiskuljettajat voivat kuitenkin myös siirtää yhdisteitä vastakkaisiin suuntiin; tässä tapauksessa kuljetusproteiinia kutsutaan anti-kantajaksi, vaikka niitä kutsutaan myös vaihtajiksi tai vastakulkijoiksi.

Esimerkki anti-kantaja-aineesta on natrium-kalsiumvaihdin, joka suorittaa yhden tärkeimmistä soluprosesseista kalsiumin poistamiseksi soluista. Se käyttää sähkökemiallisen natriumgradientin energiaa kalsiumin mobilisoimiseksi solun ulkopuolelle: yksi kalsiumkationi lähtee jokaisesta kolmesta tulevasta natriumkationista.

Ero eksytoosin ja aktiivisen kuljetuksen välillä

Eksosytoosi on toinen tärkeä solujen kuljetusmekanismi. Sen tehtävänä on karkottaa jäännösmateriaali solusta solunulkoiseen nesteeseen. Eksosytoosissa kuljetus tapahtuu vesikkelien välityksellä.

Suurin ero eksosytoosin ja aktiivisen kuljetuksen välillä on se, että eksositoosissa kuljetettava hiukkanen kääritään rakenteeseen, jota ympäröi kalvo (vesikkeli), joka sulautuu solukalvon kanssa sen sisällön vapauttamiseksi ulkopuolelle.

Aktiivisessa kuljetuksessa kuljetettavia esineitä voidaan siirtää molempiin suuntiin, sisäänpäin tai ulos. Sitä vastoin eksosytoosi kuljettaa vain sen sisällön ulkopuolelle.

Lopuksi, aktiiviseen kuljetukseen sisältyy proteiineja kuljetusväliaineena, ei kalvorakenteita kuten eksosytoosissa.

Viitteet

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Solun molekyylibiologia (6. painos). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologia (2. painos) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. ja Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. painos). WH Freeman ja yritys.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Elämä: biologian tiede (7. painos). Sinauer Associates ja WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. ja Martin, D. (2004). Biologia (7. painos) Cengage Learning.