Aktivní transport: Přehled primárního a sekundárního

Aktivní transport vyžaduje k práci energii a je to způsob, jakým buňka pohybuje molekulami. Transport látek do a z buněk je nezbytný pro celkovou funkci.

Aktivní a pasivní doprava jsou dva hlavní způsoby, kterými buňky pohybují látkami. Na rozdíl od aktivní dopravy nevyžaduje pasivní doprava žádnou energii. Snadnější a levnější způsob je pasivní doprava; většina buněk se však musí spolehnout na aktivní transport, aby zůstala naživu.

Buňky často musí používat aktivní transport, protože není jiná možnost. U buněk někdy difúze nefunguje. Aktivní doprava využívá energii jako adenosintrifosfát (ATP) pohybovat molekulami proti jejich koncentračním gradientům. Tento proces obvykle zahrnuje proteinový nosič, který pomáhá přenosu pohybem molekul do vnitřku buňky.

Například může buňka chtít přesunout molekuly cukru dovnitř, ale koncentrační gradient nemusí umožňovat pasivní transport. Pokud je uvnitř buňky nižší koncentrace cukru a mimo buňku vyšší koncentrace, pak aktivní transport může přesunout molekuly proti gradientu.

Buňky využívají velkou část energie, kterou vytvářejí, k aktivnímu transportu. Ve skutečnosti v některých organismech většina generovaného ATP směřuje k aktivnímu transportu a udržování určitých hladin molekul uvnitř buněk.

Elektrochemické přechody mají různé náboje a chemické koncentrace. Existují přes membránu, protože některé atomy a molekuly mají elektrické náboje. To znamená, že existuje rozdíl elektrického potenciálu nebo membránový potenciál.

Někdy buňka potřebuje přivést více sloučenin a pohybovat se proti elektrochemickému gradientu. To vyžaduje energii, ale vyplatí se to v lepší celkové funkci buněk. Je to nutné u některých procesů, jako je udržování sodíku a draslíku v buňkách. Buňky mají uvnitř obvykle méně sodíku a více draslíku, takže sodík má tendenci vstupovat do buňky, zatímco draslík opouští.

Aktivní transport umožňuje buňce pohybovat je proti jejich obvyklým koncentračním gradientům.

Primární aktivní transport využívá ATP jako zdroj energie pro pohyb. Pohybuje ionty přes plazmatickou membránu, což vytváří rozdíl nábojů. Molekula často vstupuje do buňky, když jiný typ molekuly opouští buňku. To vytváří rozdíly v koncentraci a náboji přes membránu buňky.

The sodno-draselné čerpadlo je klíčovou součástí mnoha buněk. Čerpadlo posouvá sodík z buňky, zatímco uvnitř pohybuje draslík. Hydrolýza ATP dává buňce energii, kterou potřebuje během procesu. Sodík-draselné čerpadlo je čerpadlo typu P, které pohybuje třemi ionty sodíku ven a přivádí dva ionty draslíku dovnitř.

Sodno-draselné čerpadlo váže ATP a tři sodné ionty. Poté na čerpadle probíhá fosforylace, takže změní svůj tvar. To umožňuje sodíku opustit buňku a zachytit ionty draslíku. Dále se fosforylace obrátí, což opět změní tvar čerpadla, takže draslík vstupuje do buňky. Tato pumpa je důležitá pro celkovou funkci nervů a prospívá organismu.

Existují různé typy primárních aktivních transportérů. ATPáza typu P., jako je sodno-draselná pumpa, existuje u eukaryot, bakterií a archea.

ATPázu typu P můžete vidět v iontových pumpách, jako jsou protonové pumpy, pumpy sodíku a draslíku a pumpy vápníku. ATPáza typu F. existuje v mitochondrie, chloroplasty a bakterie. ATPáza typu V. existuje v eukaryotech a ABC transportér (ABC znamená „kazeta vázající ATP“) existuje v obou prokaryoty a eukaryoty.

Sekundární aktivní transport využívá elektrochemické přechody k transportu látek pomocí a kotransporter. Umožňuje přepravovaným látkám pohybovat se nahoru pomocí gradientu, zatímco hlavní substrát se pohybuje dolů.

Sekundární aktivní transport v podstatě využívá energii z elektrochemických gradientů, které primární aktivní transport vytváří. To umožňuje buňce dostat dovnitř další molekuly, jako je glukóza. Sekundární aktivní transport je důležitý pro celkovou funkci buněk.

Avšak sekundární aktivní transport může také vytvářet energii jako ATP prostřednictvím gradientu vodíkových iontů v mitochondriích. Například energie, která se hromadí ve vodíkových iontech, může být použita, když ionty procházejí kanálovým proteinem ATP syntázou. To umožňuje buňce převést ADP na ATP.

Nosné proteiny nebo pumpy jsou klíčovou součástí aktivního transportu. Pomáhají transportovat materiály v buňce.

Existují tři hlavní typy nosných proteinů: uniporters, sympatizanti a antiportery.

Uniporteri nesou pouze jeden typ iontu nebo molekuly, ale sympatizanti mohou nést dva ionty nebo molekuly ve stejném směru. Antiportery mohou nést dva ionty nebo molekuly v různých směrech.

Je důležité si uvědomit, že nosné proteiny se objevují v aktivním a pasivním transportu. Někteří k práci nepotřebují energii. Nosné proteiny používané v aktivním transportu však ke svému fungování potřebují energii. ATP jim umožňuje provádět změny tvaru. Příkladem antiporterového nosného proteinu je Na + -K + ATPáza, která může pohybovat ionty draslíku a sodíku v buňce.

Endocytóza a exocytóza jsou také příklady aktivního transportu v buňce. Umožňují hromadný transportní pohyb do a ven z buněk pomocí vezikul, takže buňky mohou přenášet velké molekuly. Buňky někdy potřebují velký protein nebo jinou látku, která se nevejde skrz plazmatická membrána nebo transportní kanály.

Pro tyto makromolekuly, endocytóza a exocytóza jsou nejlepší možnosti. Jelikož využívají aktivní dopravu, potřebují k práci oba energii. Tyto procesy jsou pro člověka důležité, protože mají roli ve funkci nervů a imunitního systému.

Během endocytózy buňka spotřebovává velkou molekulu mimo svou plazmatickou membránu. Buňka používá svou membránu k obklopení a požití molekuly složením. Tím se vytvoří vezikul, což je vak obklopený membránou, který obsahuje molekulu. Poté vezikul odejde z plazmatické membrány a posune molekulu do vnitřku buňky.

Kromě konzumace velkých molekul může buňka jíst další buňky nebo jejich části. Dva hlavní typy endocytózy jsou fagocytóza a pinocytóza. Fagocytóza je způsob, jakým buňka žere velkou molekulu. Pinocytóza je způsob, jakým buňka pije tekutiny, jako je extracelulární tekutina.

Některé buňky neustále používají pinocytózu ke sběru malých živin ze svého okolí. Jakmile jsou buňky uvnitř, mohou zadržovat živiny v malých vezikulách.

Fagocyty jsou buňky, které používají fagocytózu ke konzumaci věcí. Některé příklady fagocytů v lidském těle jsou bílé krvinky, jako neutrofily a monocyty. Neutrofily bojují proti napadajícím bakteriím prostřednictvím fagocytózy a pomáhají předcházet tomu, aby vám bakterie ublížily obklopením bakterií, jejich konzumací a tím zničením.

Monocyty jsou větší než neutrofily. Používají však také fagocytózu ke konzumaci bakterií nebo odumřelých buněk.

Vaše plíce také nazývají fagocyty makrofágy. Když vdechujete prach, část z něj se dostane do vašich plic a jde do tzv. Vzdušných vaků plicní sklípky. Potom mohou makrofágy napadnout prach a obklopit ho. V podstatě polykají prach, aby udrželi vaše plíce zdravé. I když má lidské tělo silný obranný systém, někdy nefunguje dobře.

Například makrofágy, které polykají částice oxidu křemičitého, mohou zemřít a emitovat toxické látky. To může způsobit tvorbu jizev.

Améby jsou jednobuněčné a při jídle se spoléhají na fagocytózu. Hledají živiny a obklopují je; potom pohltí jídlo a vytvoří potravinovou vakuolu. Dále jídlo vakuola připojuje se k lysozomu uvnitř améb, aby rozložil živiny. The lysozom má enzymy, které procesu pomáhají.

Receptorem zprostředkovaná endocytóza umožňuje buňkám konzumovat specifické typy molekul, které potřebují. Receptorové proteiny pomozte tomuto procesu navázáním na tyto molekuly, aby buňka mohla vytvořit vezikul. To umožňuje specifickým molekulám vstoupit do buňky.

Endocytóza zprostředkovaná receptory obvykle pracuje ve prospěch buňky a umožňuje jí zachytit důležité molekuly, které potřebuje. Viry však mohou tento proces zneužít k tomu, aby vstoupily do buňky a infikovaly ji. Poté, co se virus připojí k buňce, musí najít způsob, jak se dostat do buňky. Viry toho dosahují vazbou na receptorové proteiny a pronikáním dovnitř vezikul.

Během exocytózy se vezikuly uvnitř buňky spojují s plazmatickou membránou a uvolňují svůj obsah; obsah vysype ven z cely. To se může stát, když se buňka chce přesunout nebo zbavit molekuly. Protein je běžná molekula, kterou si buňky chtějí přenést tímto způsobem. Exocytóza je v zásadě opakem endocytózy.

Proces začíná fúzí vezikuly s plazmatickou membránou. Dále se vezikul otevírá a uvolňuje molekuly uvnitř. Jeho obsah vstupuje do extracelulárního prostoru, aby je ostatní buňky mohly použít nebo zničit.

Buňky používají exocytózu pro mnoho procesů, jako jsou sekrece proteinů nebo enzymů. Mohou to také použít pro protilátky nebo peptidové hormony. Některé buňky dokonce používají exocytózu k pohybu neurotransmiterů a proteinů plazmatické membrány.

Existují dva typy exocytózy: exocytóza závislá na vápníku a exocytóza nezávislá na vápníku. Jak můžete z názvu uhodnout, vápník ovlivňuje na vápník závislou exocytózu. U exocytózy nezávislé na vápníku není vápník důležitý.

Mnoho organismů používá organelu zvanou golgiho komplex nebo Golgiho aparát k vytvoření vezikul, které budou exportovány z buněk. Golgiho komplex může upravovat a zpracovávat jak bílkoviny, tak lipidy. Zabaluje je do sekrečních váčků, které opouštějí komplex.

v regulované exocytóza, buňka potřebuje extracelulární signály přesunout materiály ven. To je obvykle vyhrazeno pro konkrétní typy buněk, jako jsou sekreční buňky. Mohou vytvářet neurotransmitery nebo jiné molekuly, které organismus potřebuje v určitém čase v určitém množství.

Organismus nemusí tyto látky neustále potřebovat, takže je nutná regulace jejich sekrece. Obecně se sekreční vezikuly nelepí na plazmatickou membránu dlouho. Dodávají molekuly a odstraňují se.

Příkladem toho je neuron, který vylučuje neurotransmitery. Proces začíná tím, že neuronová buňka ve vašem těle vytvoří váček naplněný neurotransmitery. Poté tyto vezikuly cestují na plazmatickou membránu buňky a čekají.

Dále dostanou signál, který zahrnuje ionty vápníku, a vezikuly jdou do presynaptické membrány. Druhý signál iontů vápníku říká vezikulům, aby se připojily k membráně a spojily se s ní. To umožňuje uvolnění neurotransmiterů.

Aktivní transport je pro buňky důležitým procesem. Prokaryoty i eukaryoty jej mohou použít k pohybu molekul do a ze svých buněk. Aktivní transport musí mít energii, jako je ATP, aby fungoval, a někdy je to jediný způsob, jak může buňka fungovat.

Buňky se spoléhají na aktivní transport, protože difúze jim nemusí dostat to, co chtějí. Aktivní transport může přesunout molekuly proti jejich koncentračním gradientům, takže buňky mohou zachytit živiny, jako je cukr nebo bílkoviny. Během těchto procesů hrají důležitou roli nosiče bílkovin.