Az aktív szállításhoz energiára van szükség a működéshez, és egy sejt így mozgatja a molekulákat. Anyagok szállítása a sejtekbe és a sejtekből elengedhetetlen az általános működéshez.
Aktív és passzív szállítás a sejtek anyagmozgatásának két fő módja. Az aktív szállítástól eltérően a passzív szállítás nem igényel energiát. A könnyebb és olcsóbb út a passzív szállítás; a legtöbb sejtnek azonban aktív szállításra kell támaszkodnia az életben maradáshoz.
Miért érdemes használni az aktív szállítást?
A sejteknek gyakran aktív szállítást kell használniuk, mert nincs más választás. Néha a diffúzió nem működik a sejteknél. Az aktív közlekedés olyan energiát használ fel, mint adenozin-trifoszfát (ATP) hogy a molekulákat a koncentrációs gradiensükkel szemben mozgassa. Általában a folyamat egy fehérjehordozót foglal magában, amely elősegíti az átvitelt azáltal, hogy a molekulákat a sejt belsejébe mozgatja.
Például egy sejt meg akarja mozgatni a cukormolekulákat belül, de a koncentrációgrádiens nem biztos, hogy lehetővé teszi a passzív transzportot. Ha a sejt belsejében alacsonyabb a cukor, a sejten kívül pedig magasabb, akkor az aktív transzport mozgathatja a molekulákat a gradienssel szemben.
A sejtek az általuk létrehozott energia nagy részét aktív szállításra használják fel. Valójában egyes organizmusokban a keletkezett ATP többsége aktív transzportra és a sejtek bizonyos szintjeinek fenntartására irányul.
Elektrokémiai gradiensek
Az elektrokémiai gradiensek töltése és kémiai koncentrációja eltérő. Egy membránon keresztül léteznek, mert egyes atomok és molekulák elektromos töltéssel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy létezik egy elektromos potenciálkülönbség vagy Membránpotenciál.
Néha a sejtnek több vegyületet kell behoznia, és az elektrokémiai gradienssel szemben mozognia kell. Ehhez energiára van szükség, de a sejtek jobb általános működésében megtérül. Bizonyos folyamatokhoz szükséges, például a nátrium- és káliumgradiensek fenntartása a sejtekben. A sejtekben általában kevesebb nátrium és több kálium van, így a nátrium hajlamos a sejtbe jutni, míg a kálium távozik.
Az aktív transzport lehetővé teszi, hogy a sejt mozgassa őket a szokásos koncentrációs gradiensükhöz képest.
Elsődleges aktív szállítás
Az elsődleges aktív szállítás az ATP-t használja energiaforrásként a mozgáshoz. Ionokat mozgat a plazmamembránon, ami töltéskülönbséget hoz létre. Gyakran egy molekula akkor lép be a sejtbe, amikor egy másik típusú molekula elhagyja a sejtet. Ez koncentráció- és töltéskülönbségeket hoz létre a sejt membránján.
A nátrium-kálium szivattyú sok sejt döntő része. A szivattyú elmozdítja a nátriumot a sejtből, miközben a kálium belsejében mozog. Az ATP hidrolízise megadja a sejtnek a folyamat során szükséges energiát. A nátrium-kálium szivattyú egy P típusú szivattyú, amely három nátrium iont mozgat kifelé, és két kálium iont visz befelé.
A nátrium-kálium szivattyú megköti az ATP-t és a három nátrium-iont. Ezután a foszforilezés a szivattyúnál történik, így megváltoztatja az alakját. Ez lehetővé teszi, hogy a nátrium elhagyja a sejtet, és a káliumionokat felszedje. Ezután a foszforiláció megfordul, ami ismét megváltoztatja a szivattyú alakját, így a kálium bejut a sejtbe. Ez a szivattyú fontos a teljes idegműködés szempontjából, és előnyös a szervezet számára.
Az elsődleges aktív transzporterek típusai
Különböző típusú elsődleges aktív transzporterek léteznek. P-típusú ATPáz, mint például a nátrium-kálium szivattyú, létezik eukariótákban, baktériumokban és archeákban.
Láthatja a P-típusú ATPázt olyan ionszivattyúkban, mint a protonpumpák, a nátrium-kálium szivattyúk és a kalcium szivattyúk. F-típusú ATPáz -ban létezik mitokondrium, kloroplasztok és baktériumok. V-típusú ATPáz eukariótákban létezik, és a ABC transzporter (ABC jelentése: "ATP-kötő kazetta") mindkét esetben létezik prokarióták és eukarióták.
Másodlagos aktív szállítás
A másodlagos aktív transzport elektrokémiai gradienseket használ az anyagok szállítására a segítségével cotransporter. Lehetővé teszi, hogy a szállított anyagok a szállítószalagnak köszönhetően felfelé mozogjanak a gradiensükön, míg a fő hordozó a gradiensén lefelé haladjon.
A másodlagos aktív transzport lényegében az elsődleges aktív transzport által létrehozott elektrokémiai gradiensek energiáját használja fel. Ez lehetővé teszi a sejt számára, hogy más molekulákat, például glükózt kapjon. A szekunder aktív transzport fontos a sejtek általános működéséhez.
A szekunder aktív transzport azonban az ATP-hez hasonló energiát is előidézhet a mitokondriumokban lévő hidrogénion gradiensen keresztül. Például a hidrogénionokban felhalmozódó energiát fel lehet használni, amikor az ionok áthaladnak a csatornafehérje ATP szintázán. Ez lehetővé teszi a cellának az ADP átalakítását ATP -vé.
Hordozó fehérjék
A hordozófehérjék vagy szivattyúk az aktív transzport döntő részét képezik. Segítik az anyagok szállítását a cellában.
A hordozófehérjéknek három fő típusa van: uniporters, symporters és antiporterek.
Az unporterek csak egyetlen típusú iont vagy molekulát hordoznak, de a szimportálók két iont vagy molekulát ugyanabban az irányban. Az antiporterek két iont vagy molekulát hordozhatnak különböző irányokban.
Fontos megjegyezni, hogy a hordozófehérjék aktív és passzív transzportban jelennek meg. Egyeseknek nincs szükségük energiára a munkához. Az aktív szállításban használt hordozófehérjéknek azonban működésükre energiára van szükségük. Az ATP lehetővé teszi számukra az alakváltoztatást. Az antiporter hordozófehérje például a Na + -K + ATPáz, amely képes mozgatni a kálium- és nátriumionokat a sejtben.
Endocitózis és exocitózis
Endocitózis és exocitózis példák az aktív transzportra a sejtben. Lehetővé teszik a tömeges transzportot a sejtekbe és a sejtekből vezikulákon keresztül, így a sejtek nagy molekulákat képesek átvinni. Néha a sejteknek nagy fehérjére vagy más anyagra van szükségük, amely nem fér át a plazma membrán vagy szállítási csatornák.
Ezeknek makrómolekulák, az endocitózis és az exocitózis a legjobb lehetőség. Mivel aktív közlekedést alkalmaznak, mindkettőjüknek energiára van szüksége a munkához. Ezek a folyamatok azért fontosak az ember számára, mert szerepet játszanak az idegműködésben és az immunrendszer működésében.
Az endocitózis áttekintése
Az endocitózis során a sejt nagy molekulát fogyaszt a plazmamembránján kívül. A sejt membránját felhasználva körülveszi és megeszi a molekulát, ráhajtva. Így létrejön egy vezikulum, amely egy membránnal körülvett zsák, amely tartalmazza a molekulát. Ezután a vezikulum leválik a plazmamembránról, és a molekulát a sejt belsejébe mozgatja.
A nagy molekulák fogyasztása mellett a sejt meg tud enni más sejteket vagy azok egy részét is. Az endocitózis két fő típusa: fagocitózis és pinocitózis. A fagocitózis az, ahogyan a sejt megesz egy nagy molekulát. A pinocytosis az, ahogyan egy sejt folyadékot, például extracelluláris folyadékot iszik.
Néhány sejt folyamatosan pinocitózist használ, hogy kis tápanyagokat vegyen fel a környezetéből. A sejtek a tápanyagokat kis vezikulákban képesek megtartani, amint azok bent vannak.
Példák a fagocitákra
Fagociták olyan sejtek, amelyek fagocitózist használnak a dolgok fogyasztására. Néhány példa az emberi test fagocitáira fehérvérsejtek, mint például neutrofilek és monociták. A neutrofilek a fagocitózis révén küzdenek a behatoló baktériumok ellen, és segítenek megakadályozni, hogy a baktériumok károsítsák Önt azzal, hogy körülveszik a baktériumokat, elfogyasztják és így elpusztítják őket.
A monociták nagyobbak, mint a neutrofilek. Ugyanakkor fagocitózist is használnak baktériumok vagy elhalt sejtek fogyasztására.
A tüdejében vannak fagociták is makrofágok. Amikor belélegzi a port, egy része eléri a tüdejét, és az úgynevezett légzsákokba kerül alveolusok. Ezután a makrofágok megtámadhatják a port és körülveszik. Lényegében lenyelik a port, hogy egészséges legyen a tüdeje. Bár az emberi test erős védelmi rendszerrel rendelkezik, néha nem működik jól.
Például a szilícium-dioxid-részecskéket lenyelő makrofágok meghalhatnak és mérgező anyagokat bocsáthatnak ki. Ez hegszövet kialakulását okozhatja.
Az amoebák egysejtűek, és a fagocitózisra támaszkodnak. Tápanyagokat keresnek és körülveszik; majd elnyelik az ételt és egy élelmiszer-vakuolt képeznek. Ezután az étel vacuole az amőbák belsejében egy lizoszómához csatlakozik, hogy lebontsa a tápanyagokat. A lizoszóma enzimjei vannak, amelyek segítik a folyamatot.
Receptor-közvetített endocitózis
Receptor által közvetített endocitózis lehetővé teszi a sejtek számára, hogy meghatározott típusú molekulákat fogyasszanak, amelyekre szükségük van. Receptor fehérjék segítsék ezt a folyamatot azáltal, hogy kötődnek ezekhez a molekulákhoz, hogy a sejt vezikulumot készítsen. Ez lehetővé teszi az adott molekulák bejutását a sejtbe.
Általában a receptor által közvetített endocitózis a sejt javára működik, és lehetővé teszi számára a szükséges fontos molekulák megfogását. A vírusok azonban kihasználhatják a folyamatot, hogy bejussanak a sejtbe és megfertőzzék azt. Miután a vírus kötődik egy sejthez, meg kell találnia a módját, hogy bejuthasson a sejtbe. A vírusok ezt úgy érik el, hogy kötődnek a receptor fehérjéihez és bejutnak a vezikulákba.
Exocytosis áttekintés
Az exocitózis során a sejt belsejében lévő vezikulák csatlakoznak a plazmamembránhoz, és felszabadítják azok tartalmát; a tartalom kiömlik, a cellán kívül. Ez akkor fordulhat elő, amikor egy sejt mozogni akar vagy megszabadulni egy molekulától. A fehérje egy általános molekula, amelyet a sejtek ily módon akarnak átvinni. Lényegében az exocitózis ellentétes az endocitózissal.
A folyamat egy vezikulával kezdődik, amely beolvad a plazmamembránba. Ezután a vezikulum kinyílik és felszabadítja a benne lévő molekulákat. Tartalma bejut az extracelluláris térbe, hogy más sejtek felhasználhassák vagy elpusztítsák őket.
A sejtek exocitózist használnak számos folyamathoz, például fehérjék vagy enzimek kiválasztásához. Használhatják arra is antitestek vagy peptid hormonok. Egyes sejtek exocitózist is alkalmaznak a neurotranszmitterek és a plazma membránfehérjék mozgatására.
Példák az exocitózisra
Az exocitózisnak két típusa van: kalciumfüggő exocitózis és kalcium-független exocitózis. Amint a névből kitalálhatja, a kalcium befolyásolja a kalciumfüggő exocitózist. Kalcium-független exocitózis esetén a kalcium nem fontos.
Sok organizmus az úgynevezett organellát használja Golgi komplexum vagy Golgi-készülék a sejtekből exportálódó vezikulák létrehozása. A Golgi komplex módosíthatja és feldolgozhatja mind a fehérjéket, mind a lipideket. Szekréciós vezikulákba csomagolja őket, amelyek elhagyják a komplexumot.
Szabályozott exocitózis
Ban ben szabályozott exocitózis, a sejtnek szüksége van sejten kívüli jelek anyagokat mozgatni. Ezt általában meghatározott sejttípusokra, például szekréciós sejtekre tartják fenn. Készíthetnek neurotranszmittereket vagy más molekulákat, amelyekre a szervezetnek bizonyos időpontokban, bizonyos mennyiségben szüksége van.
Előfordulhat, hogy a szervezetnek nincs szüksége állandóan ezekre az anyagokra, ezért szekréciójuk szabályozása szükséges. Általában a szekréciós vezikulák nem tapadnak sokáig a plazmamembránra. Elszállítják a molekulákat és eltávolítják magukat.
Erre példa egy idegsejt, amely szekretál neurotranszmitterek. A folyamat azzal kezdődik, hogy a tested idegsejtje neurotranszmitterekkel töltött vezikulát hoz létre. Ezután ezek a vezikulák a sejt plazmamembránjához jutnak, és várnak.
Ezután egy jelet kapnak, amely kalciumionokat tartalmaz, és a vezikulák a pre-szinaptikus membránhoz mennek. A kalciumionok második jele azt mondja a vezikuláknak, hogy kapcsolódjanak a membránhoz és összeolvadjanak vele. Ez lehetővé teszi a neurotranszmitterek felszabadulását.
Az aktív transzport fontos folyamat a sejtek számára. Mind a prokarióták, mind az eukarióták felhasználhatják a molekulák mozgatását sejtjeikbe és azokból. Az aktív transzportnak energiával kell rendelkeznie, mint az ATP, a működéshez, és néha csak így működhet a sejt.
A sejtek az aktív transzportra támaszkodnak, mert a diffúzió nem biztos, hogy megszerzi őket, amit akarnak. Az aktív transzport mozgathatja a molekulákat a koncentrációgradienseik ellen, így a sejtek képesek elkapni olyan tápanyagokat, mint a cukor vagy a fehérjék. A fehérjehordozók fontos szerepet játszanak ezekben a folyamatokban.
