Transport actif: un aperçu du primaire et du secondaire

Le transport actif nécessite de l'énergie pour fonctionner, et c'est ainsi qu'une cellule déplace les molécules. Le transport de matériaux dans et hors des cellules est essentiel pour le fonctionnement global.

Transport actif et transport passif sont les deux principaux moyens par lesquels les cellules déplacent les substances. Contrairement au transport actif, le transport passif ne nécessite aucune énergie. Le moyen le plus simple et le moins cher est le transport passif; cependant, la plupart des cellules doivent compter sur le transport actif pour rester en vie.

Les cellules doivent souvent utiliser le transport actif car il n'y a pas d'autre choix. Parfois, la diffusion ne fonctionne pas pour les cellules. Le transport actif utilise de l'énergie comme l'adénosine triphosphate (ATP) pour déplacer les molécules contre leurs gradients de concentration. Habituellement, le processus implique une protéine porteuse qui facilite le transfert en déplaçant les molécules à l'intérieur de la cellule.

Par exemple, une cellule peut vouloir déplacer des molécules de sucre à l'intérieur, mais le gradient de concentration peut ne pas permettre le transport passif. S'il y a une concentration plus faible de sucre à l'intérieur de la cellule et une concentration plus élevée à l'extérieur de la cellule, alors le transport actif peut déplacer les molécules contre le gradient.

Les cellules utilisent une grande partie de l'énergie qu'elles créent pour le transport actif. En fait, dans certains organismes, la majorité de l'ATP généré va vers le transport actif et le maintien de certains niveaux de molécules à l'intérieur des cellules.

Les gradients électrochimiques ont des charges et des concentrations chimiques différentes. Ils existent à travers une membrane parce que certains atomes et molécules ont des charges électriques. Cela signifie qu'il existe un différence de potentiel électrique ou alors potentiel membranaire.

Parfois, la cellule a besoin d'apporter plus de composés et de se déplacer contre le gradient électrochimique. Cela nécessite de l'énergie, mais s'avère payant pour une meilleure fonction cellulaire globale. Il est nécessaire pour certains processus, tels que le maintien des gradients de sodium et de potassium dans les cellules. Les cellules contiennent généralement moins de sodium et plus de potassium à l'intérieur, de sorte que le sodium a tendance à pénétrer dans la cellule tandis que le potassium sort.

Le transport actif permet à la cellule de les déplacer contre leurs gradients de concentration habituels.

Le transport actif primaire utilise l'ATP comme source d'énergie pour le mouvement. Il déplace les ions à travers la membrane plasmique, ce qui crée une différence de charge. Souvent, une molécule pénètre dans la cellule alors qu'un autre type de molécule quitte la cellule. Cela crée à la fois des différences de concentration et de charge à travers la membrane de la cellule.

le pompe sodium-potassium est une partie cruciale de nombreuses cellules. La pompe déplace le sodium hors de la cellule tout en déplaçant le potassium à l'intérieur. L'hydrolyse de l'ATP donne à la cellule l'énergie dont elle a besoin pendant le processus. La pompe sodium-potassium est une pompe de type P qui déplace trois ions sodium vers l'extérieur et amène deux ions potassium à l'intérieur.

La pompe sodium-potassium lie l'ATP et les trois ions sodium. Ensuite, la phosphorylation se produit au niveau de la pompe pour qu'elle change de forme. Cela permet au sodium de quitter la cellule et aux ions potassium d'être captés. Ensuite, la phosphorylation s'inverse, ce qui modifie à nouveau la forme de la pompe, de sorte que le potassium pénètre dans la cellule. Cette pompe est importante pour la fonction nerveuse globale et profite à l'organisme.

Il existe différents types de transporteurs actifs primaires. ATPase de type P, comme la pompe sodium-potassium, existe chez les eucaryotes, les bactéries et les archées.

Vous pouvez voir l'ATPase de type P dans les pompes à ions comme les pompes à protons, les pompes sodium-potassium et les pompes à calcium. ATPase de type F existe dans mitochondries, chloroplastes et les bactéries. ATPase de type V existe chez les eucaryotes, et le transporteur ABC (ABC signifie "cassette de liaison ATP") existe dans les deux procaryotes et eucaryotes.

Le transport actif secondaire utilise des gradients électrochimiques pour transporter des substances à l'aide d'un cotransporteur. Il permet aux substances transportées de remonter leurs gradients grâce au cotransporteur, tandis que le substrat principal descend son gradient.

Essentiellement, le transport actif secondaire utilise l'énergie des gradients électrochimiques créés par le transport actif primaire. Cela permet à la cellule d'obtenir d'autres molécules, comme le glucose, à l'intérieur. Le transport actif secondaire est important pour la fonction cellulaire globale.

Cependant, le transport actif secondaire peut également produire de l'énergie comme l'ATP via le gradient d'ions hydrogène dans les mitochondries. Par exemple, l'énergie qui s'accumule dans les ions hydrogène peut être utilisée lorsque les ions traversent la protéine canal ATP synthase. Cela permet à la cellule de convertir l'ADP en ATP.

Les protéines porteuses ou pompes sont une partie cruciale du transport actif. Ils aident à transporter les matériaux dans la cellule.

Il existe trois grands types de protéines porteuses: uniporteurs, symporteurs et antiporteurs.

Les uniporteurs ne transportent qu'un seul type d'ion ou de molécule, mais les symporteurs peuvent transporter deux ions ou molécules dans la même direction. Les antiporteurs peuvent transporter deux ions ou molécules dans des directions différentes.

Il est important de noter que les protéines porteuses apparaissent dans le transport actif et passif. Certains n'ont pas besoin d'énergie pour travailler. Cependant, les protéines porteuses utilisées dans le transport actif ont besoin d'énergie pour fonctionner. L'ATP leur permet de faire des changements de forme. Un exemple de protéine porteuse antiporteuse est la Na+-K+ATPase, qui peut déplacer les ions potassium et sodium dans la cellule.

Endocytose et exocytose sont également des exemples de transport actif dans la cellule. Ils permettent un mouvement de transport en vrac dans et hors des cellules via des vésicules, de sorte que les cellules peuvent transférer de grosses molécules. Parfois, les cellules ont besoin d'une grosse protéine ou d'une autre substance qui ne passe pas par le membrane plasma ou des voies de transport.

Pour ces macromolécules, l'endocytose et l'exocytose sont les meilleures options. Comme ils utilisent les transports actifs, ils ont tous les deux besoin d'énergie pour travailler. Ces processus sont importants pour les humains car ils jouent un rôle dans la fonction nerveuse et la fonction du système immunitaire.

Au cours de l'endocytose, la cellule consomme une grosse molécule à l'extérieur de sa membrane plasmique. La cellule utilise sa membrane pour entourer et manger la molécule en se repliant sur elle. Cela crée une vésicule, qui est un sac entouré d'une membrane, qui contient la molécule. Ensuite, la vésicule se détache de la membrane plasmique et déplace la molécule à l'intérieur de la cellule.

En plus de consommer de grosses molécules, la cellule peut manger d'autres cellules ou des parties d'entre elles. Les deux principaux types d'endocytose sont phagocytose et pinocytose. La phagocytose est la façon dont une cellule mange une grosse molécule. La pinocytose est la façon dont une cellule boit des liquides tels que le liquide extracellulaire.

Certaines cellules utilisent constamment la pinocytose pour prélever de petits nutriments dans leur environnement. Les cellules peuvent contenir les nutriments dans de petites vésicules une fois qu'elles sont à l'intérieur.

Phagocytes sont des cellules qui utilisent la phagocytose pour consommer des choses. Quelques exemples de phagocytes dans le corps humain sont globules blancs, tel que neutrophiles et monocytes. Les neutrophiles combattent les bactéries envahissantes par phagocytose et aident à empêcher les bactéries de vous blesser en entourant les bactéries, en les consommant et en les détruisant ainsi.

Les monocytes sont plus gros que les neutrophiles. Cependant, ils utilisent également la phagocytose pour consommer des bactéries ou des cellules mortes.

Vos poumons ont également des phagocytes appelés macrophages. Lorsque vous inhalez de la poussière, une partie atteint vos poumons et pénètre dans les sacs aériens appelés alvéoles. Ensuite, les macrophages peuvent attaquer la poussière et l'entourer. Ils avalent essentiellement la poussière pour garder vos poumons en bonne santé. Bien que le corps humain dispose d'un système de défense puissant, il ne fonctionne parfois pas bien.

Par exemple, les macrophages qui avalent des particules de silice peuvent mourir et émettre des substances toxiques. Cela peut provoquer la formation de tissu cicatriciel.

Les amibes sont unicellulaires et dépendent de la phagocytose pour se nourrir. Ils recherchent des nutriments et les entourent; ensuite, ils engloutissent la nourriture et forment une vacuole alimentaire. Ensuite, la nourriture vacuole rejoint un lysosome à l'intérieur des amibes pour décomposer les nutriments. le lysosome a des enzymes qui aident le processus.

L'endocytose médiée par le récepteur permet aux cellules de consommer des types spécifiques de molécules dont elles ont besoin. Protéines réceptrices aider ce processus en se liant à ces molécules afin que la cellule puisse former une vésicule. Cela permet aux molécules spécifiques d'entrer dans la cellule.

Habituellement, l'endocytose médiée par les récepteurs agit en faveur de la cellule et lui permet de capturer les molécules importantes dont elle a besoin. Cependant, les virus peuvent exploiter le processus pour entrer dans la cellule et l'infecter. Une fois qu'un virus s'est attaché à une cellule, il doit trouver un moyen de pénétrer à l'intérieur de la cellule. Les virus y parviennent en se liant aux protéines réceptrices et en pénétrant dans les vésicules.

Au cours de l'exocytose, les vésicules à l'intérieur de la cellule rejoignent la membrane plasmique et libèrent leur contenu; le contenu déborde, à l'extérieur de la cellule. Cela peut arriver lorsqu'une cellule veut se déplacer ou se débarrasser d'une molécule. La protéine est une molécule commune que les cellules veulent transférer de cette façon. Essentiellement, l'exocytose est le contraire de l'endocytose.

Le processus commence par une vésicule fusionnant avec la membrane plasmique. Ensuite, la vésicule s'ouvre et libère les molécules à l'intérieur. Son contenu pénètre dans l'espace extracellulaire afin que d'autres cellules puissent les utiliser ou les détruire.

Les cellules utilisent l'exocytose pour de nombreux processus, tels que la sécrétion de protéines ou d'enzymes. Ils peuvent également l'utiliser pour anticorps ou des hormones peptidiques. Certaines cellules utilisent même l'exocytose pour déplacer les neurotransmetteurs et les protéines de la membrane plasmique.

Il existe deux types d'exocytose: exocytose dépendante du calcium et exocytose indépendante du calcium. Comme vous pouvez le deviner d'après son nom, le calcium affecte l'exocytose dépendante du calcium. Dans l'exocytose indépendante du calcium, le calcium n'est pas important.

De nombreux organismes utilisent un organite appelé Complexe de Golgi ou alors Appareil de Golgi pour créer les vésicules qui seront exportées hors des cellules. Le complexe de Golgi peut modifier et traiter à la fois les protéines et les lipides. Il les conditionne dans des vésicules de sécrétion qui sortent du complexe.

Dans réglementé exocytose, la cellule a besoin signaux extracellulaires pour sortir les matériaux. Ceci est généralement réservé à des types de cellules spécifiques comme les cellules sécrétoires. Ils peuvent fabriquer des neurotransmetteurs ou d'autres molécules dont l'organisme a besoin à certains moments et en certaines quantités.

L'organisme peut ne pas avoir besoin de ces substances en permanence, il est donc nécessaire de réguler leur sécrétion. En général, les vésicules de sécrétion ne collent pas longtemps à la membrane plasmique. Ils délivrent les molécules et s'éliminent.

Un exemple de ceci est un neurone qui sécrète neurotransmetteurs. Le processus commence par une cellule neuronale dans votre corps créant une vésicule remplie de neurotransmetteurs. Ensuite, ces vésicules se rendent jusqu'à la membrane plasmique de la cellule et attendent.

Ensuite, ils reçoivent un signal, qui implique des ions calcium, et les vésicules vont à la membrane pré-synaptique. Un deuxième signal d'ions calcium indique aux vésicules de se fixer à la membrane et de fusionner avec elle. Cela permet aux neurotransmetteurs d'être libérés.

Le transport actif est un processus important pour les cellules. Les procaryotes et les eucaryotes peuvent l'utiliser pour déplacer des molécules dans et hors de leurs cellules. Le transport actif doit avoir de l'énergie, comme l'ATP, pour fonctionner, et c'est parfois le seul moyen pour une cellule de fonctionner.

Les cellules dépendent du transport actif car la diffusion peut ne pas leur donner ce qu'elles veulent. Le transport actif peut déplacer les molécules contre leurs gradients de concentration, de sorte que les cellules peuvent capturer des nutriments comme le sucre ou les protéines. Les transporteurs de protéines jouent un rôle important au cours de ces processus.