תחבורה פעילה: סקירה כללית של יסודי ומשני

תחבורה פעילה דורשת אנרגיה כדי לעבוד, וכך תא מזיז מולקולות. הובלת חומרים לתאים ומחוצה להם חיונית לתפקוד כללי.

תחבורה פעילה ותחבורה פסיבית הן שתי הדרכים העיקריות לתאים להעביר חומרים. בניגוד לתחבורה פעילה, הובלה פסיבית אינה דורשת שום אנרגיה. הדרך הקלה והזולה יותר היא תחבורה פסיבית; עם זאת, רוב התאים צריכים להסתמך על תחבורה פעילה כדי להישאר בחיים.

תאים צריכים לעתים קרובות להשתמש בתחבורה פעילה מכיוון שאין ברירה אחרת. לפעמים דיפוזיה לא עובדת על התאים. תחבורה פעילה משתמשת באנרגיה כמו אדנוזין טרי פוספט (ATP) להעביר מולקולות כנגד שיפועי הריכוז שלהם. בדרך כלל, התהליך כולל נשא חלבון המסייע בהעברה על ידי העברת המולקולות לחלל התא.

למשל, תא אולי ירצה להעביר מולקולות סוכר פנימה, אך שיפוע הריכוז לא יכול לאפשר הובלה פסיבית. אם יש ריכוז סוכר נמוך יותר בתוך התא וריכוז גבוה יותר מחוץ לתא, אזי הובלה פעילה יכולה להניע את המולקולות כנגד השיפוע.

תאים משתמשים בחלק גדול מהאנרגיה שהם יוצרים לצורך הובלה פעילה. למעשה, בחלק מהאורגניזמים, רוב ה- ATP שנוצר עוברת לקראת הובלה פעילה ושמירה על רמות מסוימות של מולקולות בתוך התאים.

למדרונות אלקטרוכימיים יש מטענים וריכוזים כימיים שונים. הם קיימים על פני קרום מכיוון שלאטומים ומולקולות מסוימים יש מטענים חשמליים. זה אומר שיש הבדל פוטנציאל חשמלי אוֹ פוטנציאל קרום.

לפעמים, התא צריך להביא תרכובות נוספות ולעבור נגד השיפוע האלקטרוכימי. זה דורש אנרגיה אך משתלם בתפקוד טוב יותר של תאים. זה נדרש עבור תהליכים מסוימים, כגון שמירה על מדרגות נתרן ואשלגן בתאים. בתאים בדרך כלל יש פחות נתרן ויותר אשלגן, ולכן נתרן נוטה להיכנס לתא בזמן שאשלגן עוזב.

הובלה פעילה מאפשרת לתא להזיז אותם כנגד שיפועי הריכוז הרגילים שלהם.

תחבורה פעילה ראשונית משתמשת ב- ATP כמקור אנרגיה לתנועה. הוא מעביר יונים על פני קרום הפלזמה, מה שיוצר הפרש מטענים. לעיתים קרובות, מולקולה נכנסת לתא כאשר סוג אחר של מולקולה עוזב את התא. זה יוצר הבדלי ריכוז וטעינה על פני קרום התא.

ה משאבת נתרן-אשלגן הוא חלק מכריע בתאים רבים. המשאבה מעבירה נתרן מהתא תוך כדי הזזת אשלגן פנימה. ההידרוליזה של ATP מעניקה לתא את האנרגיה שהוא זקוק לה במהלך התהליך. משאבת הנתרן-אשלגן הינה משאבה מסוג P המניעה שלושה יוני נתרן כלפי חוץ ומכניסה שני יוני אשלגן פנימה.

משאבת הנתרן-אשלגן קושרת ATP ושלושת יוני הנתרן. ואז, זרחון מתרחש במשאבה כך שהוא משנה את צורתו. זה מאפשר לנתרן לצאת מהתא ולקלוט את יוני האשלגן. לאחר מכן, הזרחון מתהפך, מה שמשנה שוב את צורת המשאבה, כך שאשלגן נכנס לתא. משאבה זו חשובה לתפקוד העצבי הכללי ומיטיבה עם האורגניזם.

ישנם סוגים שונים של מובילים פעילים ראשוניים. ATPase מסוג P, כמו משאבת הנתרן-אשלגן, קיימת באיקריוטים, חיידקים וארכאות.

ניתן לראות ATPase מסוג P במשאבות יונים כמו משאבות פרוטון, משאבות נתרן-אשלגן ומשאבות סידן. ATPase מסוג F קיים ב מיטוכונדריה, כלורופלסטים וחיידקים. ATPase מסוג V קיים באיקריוטים, וה- מוביל ABC (ABC פירושו "קלטת מחייבת ATP") קיים בשניהם פרוקריוטים ואיקריוטים.

הובלה פעילה משנית משתמשת במדרונות אלקטרוכימיים להובלת חומרים בעזרת א טרנספורטר. זה מאפשר לחומרים המובלים לנוע במעלה שיפועיהם הודות למוביל המוביל, ואילו המצע הראשי נע במורד שיפועו.

בעיקרו של דבר, הובלה פעילה משנית משתמשת באנרגיה מהמעברים האלקטרוכימיים שיוצר הובלה פעילה ראשונית. זה מאפשר לתא להכניס מולקולות אחרות, כמו גלוקוז. תחבורה פעילה משנית חשובה לתפקוד הכללי של התאים.

עם זאת, תחבורה פעילה משנית יכולה גם ליצור אנרגיה כמו ATP דרך שיפוע יון המימן במיטוכונדריה. לדוגמא, ניתן להשתמש באנרגיה המצטברת ביוני המימן כאשר היונים עוברים דרך חלבון הערוץ ATP סינתזה. זה מאפשר לתא להמיר ADP ל- ATP.

חלבונים מנשא או משאבות הם חלק מכריע בהובלה פעילה. הם עוזרים בהובלת חומרים בתא.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של חלבונים נשאיים: יחידנים, אוהדים ו נוגדי סבלים.

חובלי סבל נושאים רק סוג אחד של יון או מולקולה, אך אוהדים יכולים לשאת שני יונים או מולקולות באותו כיוון. נוגדי סבלים יכולים לשאת שני יונים או מולקולות לכיוונים שונים.

חשוב לציין כי חלבוני נשא מופיעים בהובלה פעילה ופסיבית. חלקם אינם זקוקים לאנרגיה כדי לעבוד. עם זאת, החלבונים המובילים המשמשים בהובלה פעילה אכן זקוקים לאנרגיה כדי לתפקד. ATP מאפשר להם לבצע שינויי צורה. דוגמה לחלבון נשא נגד פורטרים הוא Na + -K + ATPase, שיכול להעביר יוני אשלגן ונתרן בתא.

אנדוציטוזיס ו אקסוציטוזיס הם גם דוגמאות להובלה פעילה בתא. הם מאפשרים תנועת הובלה בכמות גדולה לתאים ומחוצה להם דרך שלפוחית, כך שתאים יכולים להעביר מולקולות גדולות. לפעמים תאים זקוקים לחלבון גדול או לחומר אחר שאינו מתאים דרך ה- קרום פלזמה או ערוצי תחבורה.

בשביל אלה מקרומולקולות, אנדוציטוזיס ואקסוציטוזיס הן האפשרויות הטובות ביותר. מכיוון שהם משתמשים בתחבורה פעילה, שניהם זקוקים לאנרגיה כדי לעבוד. תהליכים אלה חשובים לבני אדם מכיוון שיש להם תפקידים בתפקוד העצבי ובתפקוד מערכת החיסון.

במהלך אנדוציטוזיס, התא צורך מולקולה גדולה מחוץ לקרום הפלזמה שלו. התא משתמש בקרום שלו כדי להקיף ולאכול את המולקולה על ידי קיפול מעליה. זה יוצר שלפוחית, שהיא שק המוקף בקרום, המכילה את המולקולה. ואז, השלפוחית ​​יורדת מקרום הפלזמה ומעבירה את המולקולה לחלק הפנימי של התא.

בנוסף לצריכת מולקולות גדולות, התא יכול לאכול תאים אחרים או חלקים מהם. שני הסוגים העיקריים של אנדוציטוזיס הם פגוציטוזיס ו פינוציטוזיס. פגוציטוזיס הוא האופן שבו תא אוכל מולקולה גדולה. פינוציטוזיס הוא כיצד תא שותה נוזלים כגון נוזל חוץ-תאי.

יש תאים שמשתמשים כל הזמן בפינוציטוזיס כדי לאסוף חומרים מזינים קטנים מסביבתם. תאים יכולים להחזיק את החומרים המזינים בשלפוחיות קטנות ברגע שהם בפנים.

פגוציטים הם תאים המשתמשים בפגוציטוזיס בכדי לצרוך דברים. כמה דוגמאות לפגוציטים בגוף האדם הן תאי דם לבנים, כמו נויטרופילים ו מונוציטים. נויטרופילים נלחמים בחיידקים הפולשים באמצעות פגוציטוזה ומסייעים במניעת פגיעת חיידקים בך על ידי הסובב את החיידקים, צורכים אותו ובכך משמידים אותו.

מונוציטים גדולים יותר מנויטרופילים. עם זאת, הם משתמשים גם בפגוציטוזיס בכדי לצרוך חיידקים או תאים מתים.

הריאות שלך מכונות גם פגוציטים מקרופאגים. כאשר אתה שואף אבק, חלק זה מגיע לריאות שלך ונכנס לשקי האוויר שנקראים alveoli. ואז, מקרופאגים יכולים לתקוף את האבק ולהקיף אותו. הם למעשה בולעים את האבק כדי לשמור על בריאות הריאות שלך. למרות שלגוף האדם יש מערכת הגנה חזקה, לפעמים זה לא עובד טוב.

לדוגמא, מקרופאגים הבולעים חלקיקי סיליקה יכולים למות ולפלוט חומרים רעילים. זה יכול לגרום לרקמת צלקת להיווצר.

אמבות הן חד תאיות ונשענות על פאגוציטוזיס כדי לאכול. הם מחפשים חומרי הזנה ומקיפים אותם; ואז הם בולעים את האוכל ויוצרים וואקול מזון. הבא, האוכל vacuole מצטרף לליזוזום בתוך האמבות כדי לפרק את החומרים המזינים. ה ליזוזום יש אנזימים המסייעים לתהליך.

אנדוציטוזה בתיווך קולטנים מאפשר לתאים לצרוך סוגים ספציפיים של מולקולות שהם זקוקים להם. חלבוני קולטנים לעזור לתהליך זה על ידי קשירה למולקולות אלה כדי שהתא יכול ליצור שלפוחית. זה מאפשר למולקולות הספציפיות להיכנס לתא.

בדרך כלל, אנדוציטוזה בתיווך קולטן פועלת לטובת התא ומאפשרת לו ללכוד מולקולות חשובות להן הוא זקוק. עם זאת, נגיפים יכולים לנצל את התהליך כדי להיכנס לתא ולהדביק אותו. לאחר שנגיף מתחבר לתא, עליו למצוא דרך להיכנס לתא. נגיפים משיגים זאת על ידי קשירה לחלבוני קולטן ונכנסים פנימה לשלפוחית.

במהלך אקסוציטוזיס, שלפוחיות בתוך התא מצטרפות לקרום הפלזמה ומשחררות את תוכנן; התוכן נשפך, מחוץ לתא. זה יכול לקרות כאשר תא רוצה לנוע או להיפטר ממולקולה. חלבון הוא מולקולה נפוצה שתאים רוצים להעביר בדרך זו. בעיקרו של דבר, אקסוציטוזיס הוא ההפך מאנדוציטוזיס.

התהליך מתחיל עם מיזוג שלפוחית ​​לקרום הפלזמה. לאחר מכן, השלפוחית ​​נפתחת ומשחררת את המולקולות שבתוכה. תכולתו נכנסת לחלל החוץ-תאי כך שתאים אחרים יוכלו להשתמש בהם או להשמיד אותם.

תאים משתמשים באקסוציטוזיס לתהליכים רבים, כגון הפרשת חלבונים או אנזימים. הם עשויים להשתמש בו גם ל נוגדנים או הורמוני פפטיד. יש תאים שאפילו משתמשים באקסוציטוזיס כדי להעביר נוירוטרנסמיטרים וחלבוני קרום פלזמה.

ישנם שני סוגים של אקסוציטוזה: אקסוציטוזה תלויה בסידן ו אקסוציטוזה בלתי תלויה בסידן. כפי שאתה יכול לנחש מהשם, סידן משפיע על אקסוציטוזה תלויה בסידן. באקסוציטוזיס שאינו תלוי בסידן, סידן אינו חשוב.

אורגניזמים רבים משתמשים באברון הנקרא מתחם גולגי אוֹ מערכת גולג'י כדי ליצור את השלפוחיות שיוצאו החוצה מהתאים. קומפלקס גולגי יכול לשנות ולעבד גם חלבונים וגם ליפידים. הוא אורז אותם בשלפוחיות הפרשה שעוזבות את המתחם.

ב מוסדר exocytosis, התא צריך אותות חוץ תאיים להעביר חומרים החוצה. זה בדרך כלל שמור לסוגי תאים ספציפיים כמו תאי הפרשה. הם עשויים ליצור נוירוטרנסמיטרים או מולקולות אחרות שהאורגניזם זקוק להם בזמנים מסוימים בכמויות מסוימות.

ייתכן שהאורגניזם אינו זקוק לחומרים אלה באופן קבוע, ולכן יש צורך בוויסות הפרשתם. באופן כללי, שלפוחיות ההפרשה אינן נצמדות לקרום הפלזמה לאורך זמן. הם מספקים את המולקולות ומסירים את עצמם.

דוגמא לכך היא נוירון המופרש נוירוטרנסמיטרים. התהליך מתחיל בתא נוירון בגופך שיוצר שלפוחית ​​מלאה במוליכים עצביים. ואז, השלפוחיות הללו עוברות לקרום הפלזמה של התא ומחכות.

לאחר מכן, הם מקבלים אות, הכולל יוני סידן, והשלפוחית ​​עוברת לקרום הפרה-סינפטי. אות שני של יוני סידן אומר לשלפוחיות להיצמד לקרום ולהתמזג איתו. זה מאפשר לשחרר את המוליכים העצביים.

הובלה פעילה היא תהליך חשוב לתאים. גם הפרוקריוטים וגם האאוקריוטים יכולים להשתמש בו להעברת מולקולות לתאים שלהם ומחוצה להם. לתעבורה פעילה חייבת להיות אנרגיה, כמו ATP, לעבודה, ולפעמים זו הדרך היחידה שתא יכול לתפקד.

תאים מסתמכים על תחבורה פעילה מכיוון שדיפוזיה לא עשויה להשיג להם את מה שהם רוצים. הובלה פעילה יכולה להעביר מולקולות כנגד שיפועי הריכוז שלהן, כך שתאים יכולים ללכוד חומרים מזינים כמו סוכר או חלבונים. נושאי חלבון ממלאים תפקיד חשוב בתהליכים אלה.