Aktivni prijevoz: pregled primarnog i sekundarnog

Za aktivni transport potrebna je energija, a to je način na koji stanica pokreće molekule. Prijevoz materijala u stanice i iz njih bitan je za cjelokupnu funkciju.

Aktivni prijevoz i pasivni prijevoz dva su glavna načina na koje stanice premještaju tvari. Za razliku od aktivnog prijevoza, pasivni prijevoz ne zahtjeva nikakvu energiju. Jednostavniji i jeftiniji način je pasivni prijevoz; međutim, većina stanica mora se oslanjati na aktivni transport da bi ostala živa.

Stanice se često moraju koristiti aktivnim prijevozom, jer nema drugog izbora. Ponekad difuzija ne djeluje na stanice. Aktivni prijevoz koristi energiju poput adenozin trifosfat (ATP) za pomicanje molekula prema njihovim gradijentima koncentracije. Obično postupak uključuje proteinski nosač koji pomaže u premještanju molekula u unutrašnjost stanice.

Na primjer, stanica možda želi premjestiti molekule šećera unutra, ali gradijent koncentracije možda neće dopustiti pasivni transport. Ako postoji manja koncentracija šećera unutar stanice, a veća koncentracija izvan stanice, tada aktivni transport može pomaknuti molekule prema gradijentu.

Stanice koriste velik dio energije koju stvaraju za aktivni transport. Zapravo, u nekim organizmima većina generiranog ATP-a ide prema aktivnom transportu i održavanju određene razine molekula unutar stanica.

Elektrokemijski gradijenti imaju različite naboje i koncentracije kemikalija. Postoje preko membrane jer neki atomi i molekule imaju električne naboje. To znači da postoji razlika električnog potencijala ili membranski potencijal.

Ponekad stanica treba unijeti više spojeva i kretati se protiv elektrokemijskog gradijenta. To zahtijeva energiju, ali se isplati boljim ukupnim radom stanica. Potreban je za neke procese, poput održavanja gradijenata natrija i kalija u stanicama. Stanice obično imaju manje natrija i više kalija unutra, pa natrij nastoji ući u stanicu dok kalij odlazi.

Aktivni transport omogućuje stanici da ih pomiče prema uobičajenim gradijentima koncentracije.

Primarno aktivni transport koristi ATP kao izvor energije za kretanje. Premješta ione preko plazmatske membrane, što stvara razliku u naboju. Često molekula ulazi u stanicu dok druga vrsta molekule napušta stanicu. To stvara razlike u koncentraciji i naboju na staničnoj membrani.

The natrijevo-kalijeva pumpa je presudan dio mnogih stanica. Pumpa pomiče natrij iz stanice dok kalijem ulazi unutra. Hidroliza ATP daje stanici energiju koja joj je potrebna tijekom procesa. Natrijevo-kalijeva pumpa je pumpa tipa P koja pomiče tri natrijeva iona prema van, a donosi dva kalijeva iona unutra.

Natrijevo-kalijeva pumpa veže ATP i tri natrijeva iona. Tada se na pumpi događa fosforilacija tako da ona mijenja svoj oblik. To omogućuje da natrij napusti stanicu, a kalijevi ioni se pokupe. Dalje, fosforilacija se obrne, što opet mijenja oblik pumpe, pa kalij ulazi u stanicu. Ova je pumpa važna za cjelokupni rad živaca i koristi organizmu.

Postoje različite vrste primarnih aktivnih transportera. ATPaza tipa P, kao što je natrijevo-kalijeva pumpa, postoji u eukariotima, bakterijama i arhejama.

ATPazu tipa P možete vidjeti u ionskim pumpama poput protonskih pumpi, natrij-kalijevih pumpi i kalcijevih pumpi. ATP-aza tipa F postoji u mitohondrije, kloroplasti i bakterija. V-tip ATPaze postoji u eukariota, a ABC transporter (ABC znači "kaseta koja veže ATP") postoji u obje prokarionti i eukarioti.

Sekundarni aktivni transport koristi elektrokemijske gradijente za transport tvari uz pomoć a kotransporter. Omogućuje nošenim tvarima da se kreću prema naprijed zahvaljujući kotransporteru, dok se glavna podloga pomiče niz gradijent.

U osnovi, sekundarni aktivni transport koristi energiju iz elektrokemijskih gradijenata koje stvara primarni aktivni transport. To omogućuje stanici da u nju uđu druge molekule, poput glukoze. Sekundarni aktivni transport važan je za cjelokupnu funkciju stanica.

Međutim, sekundarni aktivni transport također može stvoriti energiju poput ATP-a kroz gradijent vodikovih iona u mitohondrijima. Na primjer, energija koja se akumulira u vodikovim ionima može se koristiti kada ioni prolaze kroz kanal proteinske ATP sintaze. To omogućuje stanici da pretvori ADP u ATP.

Proteini ili pumpe nosioci presudni su dio aktivnog transporta. Oni pomažu u transportu materijala u ćeliji.

Tri su glavne vrste proteina nosača: udružitelji, simporteri i antiporteri.

Uniporters nose samo jednu vrstu iona ili molekule, ali simporteri mogu nositi dva iona ili molekule u istom smjeru. Antiporteri mogu nositi dva iona ili molekule u različitim smjerovima.

Važno je napomenuti da se proteini nosači pojavljuju u aktivnom i pasivnom transportu. Nekima nije potrebna energija za rad. Međutim, proteini nosači koji se koriste u aktivnom transportu trebaju energiju da bi funkcionirali. ATP im omogućuje promjenu oblika. Primjer proteina nosača antiportera je Na + -K + ATPaza, koja može pomicati kalijeve i natrijeve ione u stanici.

Endocitoza i egzocitoza su također primjeri aktivnog transporta u stanici. Omogućuju kretanje u rasutem stanju u stanice i iz njih putem vezikula, tako da stanice mogu prenijeti velike molekule. Ponekad stanice trebaju veliki protein ili drugu tvar koja ne ulazi u plazma membrana ili transportnih kanala.

Za ove makromolekule, endocitoza i egzocitoza su najbolje opcije. Budući da se koriste aktivnim prijevozom, obojici je potrebna energija za rad. Ti su procesi važni za ljude jer imaju ulogu u radu živaca i imunološkog sustava.

Tijekom endocitoze, stanica troši veliku molekulu izvan svoje plazmatske membrane. Stanica koristi membranu da okruži i pojede molekulu presavijajući se preko nje. To stvara vezikulu, koja je vrećica okružena membranom, koja sadrži molekulu. Tada vezikula izlazi iz plazmatske membrane i premješta molekulu u unutrašnjost stanice.

Osim što konzumira velike molekule, stanica može jesti i druge stanice ili njihove dijelove. Dvije su glavne vrste endocitoze fagocitoza i pinocitoza. Fagocitoza je način na koji stanica jede veliku molekulu. Pinocitoza je način na koji stanica pije tekućinu kao što je izvanstanična tekućina.

Neke stanice neprestano koriste pinocitozu kako bi pokupile male hranjive sastojke iz svoje okoline. Stanice mogu zadržati hranjive sastojke u malim mjehurićima kad su unutra.

Fagociti su stanice koje koriste fagocitozu kako bi konzumirale stvari. Neki primjeri fagocita u ljudskom tijelu su bijele krvne stanice, kao što su neutrofili i monociti. Neutrofili se bore protiv napadajućih bakterija fagocitozom i pomažu u sprječavanju da vas bakterije ozlijede okružujući bakterije, konzumirajući ih i tako uništavajući.

Monociti su veći od neutrofila. Međutim, oni također koriste fagocitozu za konzumiranje bakterija ili mrtvih stanica.

Vaša pluća također imaju nazvane fagocite makrofagi. Kada udišete prašinu, dio toga dođe do pluća i odlazi u zvane vrećice zraka alveole. Tada makrofagi mogu napasti prašinu i okružiti je. Oni u biti gutaju prašinu kako bi vaša pluća bila zdrava. Iako ljudsko tijelo ima snažan obrambeni sustav, ponekad ne radi dobro.

Na primjer, makrofagi koji gutaju čestice silicijevog dioksida mogu umrijeti i emitirati otrovne tvari. To može uzrokovati stvaranje ožiljnog tkiva.

Amebe su jednostanične i za jelo se oslanjaju na fagocitozu. Oni traže hranjive sastojke i okružuju ih; zatim, oni progutaju hranu i formiraju vakuolu hrane. Dalje, hrana vakuole pridružuje lizozom unutar ameba kako bi razgradio hranjive sastojke. The lizozom ima enzime koji pomažu procesu.

Endocitoza posredovana receptorom omogućuje stanicama da troše određene vrste molekula koje su im potrebne. Proteini receptora pomažu ovom procesu vezanjem na ove molekule kako bi stanica mogla stvoriti vezikulu. To omogućuje određenim molekulama ulazak u stanicu.

Obično endocitoza posredovana receptorima djeluje u korist stanice i omogućuje joj hvatanje važnih molekula koje su joj potrebne. Međutim, virusi mogu iskoristiti postupak da uđu u stanicu i zaraze je. Nakon što se virus veže za stanicu, mora pronaći način da uđe u stanicu. Virusi to postižu vezujući se za proteine ​​receptora i ulazeći unutra u vezikule.

Tijekom egzocitoze, mjehurići unutar stanice pridružuju se plazemskoj membrani i oslobađaju svoj sadržaj; sadržaj se izlije van stanice. To se može dogoditi kada se stanica želi pomaknuti ili se riješiti molekule. Proteini su uobičajena molekula koju stanice žele prenijeti na ovaj način. U osnovi je egzocitoza suprotna endocitozi.

Proces započinje vezikulom koji se stapa na plazemsku membranu. Dalje se vezikula otvara i oslobađa molekule iznutra. Njegov sadržaj ulazi u izvanstanični prostor kako bi ih druge stanice mogle koristiti ili uništiti.

Stanice koriste egzocitozu za mnoge procese, poput lučenja proteina ili enzima. Oni ga također mogu koristiti za antitijela ili peptidni hormoni. Neke stanice čak koriste egzocitozu za premještanje neurotransmitera i proteina plazmatske membrane.

Postoje dvije vrste egzocitoze: o kalciju ovisna egzocitoza i egzocitoza neovisna o kalciju. Kao što možete pretpostaviti iz imena, kalcij utječe na kalcij-ovisnu egzocitozu. U kalcij-neovisnoj egzocitozi kalcij nije važan.

Mnogi organizmi koriste organelu koja se naziva Golgijev kompleks ili Golgijev aparat stvoriti mjehuriće koji će se izvesti iz stanica. Golgijev kompleks može modificirati i prerađivati ​​i proteine ​​i lipide. Pakira ih u sekretorne vezikule koji napuštaju kompleks.

U regulirano egzocitoza, stanica treba izvanstanični signali za premještanje materijala. To je obično rezervirano za određene tipove stanica poput sekretornih stanica. Oni mogu stvoriti neurotransmitere ili druge molekule koje su organizmu potrebne u određeno vrijeme u određenim količinama.

Te tvari organizmu možda neće trebati stalno, pa je potrebno regulirati njihovo lučenje. Općenito, sekretorni mjehurići se dugo ne lijepe za plazemsku membranu. Oni dostavljaju molekule i uklanjaju se.

Primjer za to je neuron koji luči neurotransmitera. Proces započinje neuronskom stanicom u vašem tijelu stvarajući vezikulu ispunjenu neurotransmiterima. Zatim ti mjehurići putuju do plazmatske membrane stanice i čekaju.

Dalje, oni primaju signal koji uključuje ione kalcija, a vezikule odlaze u predsinaptičku membranu. Drugi signal kalcijevih iona govori vezikulama da se prikače za membranu i stope se s njom. To omogućuje oslobađanje neurotransmitera.

Aktivni transport važan je proces za stanice. I prokarioti i eukarioti mogu ga koristiti za pomicanje molekula u i iz svojih stanica. Aktivni transport mora imati energiju, poput ATP-a, da bi radio, a ponekad je to jedini način na koji stanica može funkcionirati.

Stanice se oslanjaju na aktivni transport jer im difuzija možda neće dobiti ono što žele. Aktivni transport može pokretati molekule u odnosu na njihove koncentracijske gradijente, tako da stanice mogu hvatati hranjive sastojke poput šećera ili proteina. Nositelji proteina igraju važnu ulogu tijekom ovih procesa.