აქტიური ტრანსპორტი: პირველადი და მეორადი მიმოხილვა

აქტიური ტრანსპორტი მოითხოვს ენერგიას მუშაობისთვის და ეს არის ის, თუ როგორ მოძრაობს უჯრედი მოლეკულებზე. საკნების შიგნით და მის გარეთ ტრანსპორტირება აუცილებელია საერთო ფუნქციონირებისთვის.

აქტიური ტრანსპორტი და პასიური ტრანსპორტი უჯრედები ნივთიერებების გადაადგილების ორი ძირითადი გზაა. აქტიური ტრანსპორტისგან განსხვავებით, პასიური ტრანსპორტი არ საჭიროებს ენერგიას. უფრო მარტივი და იაფი გზაა პასიური ტრანსპორტი; ამასთან, უჯრედების უმეტესობა აქტიურ ტრანსპორტს უნდა დაეყრდნოს, რომ ცოცხალი დარჩეს.

უჯრედებს ხშირად უწევთ აქტიური ტრანსპორტის გამოყენება, რადგან სხვა გზა არ არის. ზოგჯერ, დიფუზია არ მოქმედებს უჯრედებზე. აქტიური ტრანსპორტი იყენებს ენერგიას, მაგ ადენოზინტრიფოსფატი (ATP) მოლეკულების გადატანა მათი კონცენტრაციის გრადიენტების საწინააღმდეგოდ. ჩვეულებრივ, პროცესში შედის ცილის მატარებელი, რომელიც ეხმარება გადატანას მოლეკულების უჯრედის ინტერიერში გადატანის გზით.

მაგალითად, შეიძლება უჯრედს მოუნდეს შაქრის მოლეკულების გადატანა შიგნით, მაგრამ კონცენტრაციის გრადიენტმა შეიძლება არ დაუშვას პასიური ტრანსპორტი. თუ უჯრედისში უფრო დაბალია შაქრის კონცენტრაცია და უჯრედისის გარეთ უფრო მაღალი კონცენტრაცია, მაშინ აქტიურ ტრანსპორტს შეუძლია მოლეკულების გრადიენტის საწინააღმდეგოდ გადატანა.

უჯრედები იყენებენ ენერგიის დიდ ნაწილს, რომელსაც ისინი ქმნიან აქტიური ტრანსპორტირებისთვის. სინამდვილეში, ზოგიერთ ორგანიზმში წარმოქმნილი ATP– ის უმეტესობა მიდის აქტიური ტრანსპორტირებისა და უჯრედების შიგნით მოლეკულების გარკვეული დონის შენარჩუნებისკენ.

ელექტროქიმიურ გრადიენტებს აქვთ სხვადასხვა მუხტი და ქიმიური კონცენტრაცია. ისინი მემბრანის გასწვრივ არსებობენ, რადგან ზოგიერთ ატომსა და მოლეკულას აქვს ელექტრული მუხტი. ეს ნიშნავს, რომ არსებობს ელექტრული პოტენციალის სხვაობა ან გარსის პოტენციალი.

ზოგჯერ, უჯრედს სჭირდება მეტი ნაერთების შემოტანა და ელექტროქიმიური გრადიენტის საწინააღმდეგოდ გადაადგილება. ამისათვის საჭიროა ენერგია, მაგრამ იხდის უჯრედების უკეთეს ფუნქციონირებას. ეს საჭიროა ზოგიერთი პროცესისთვის, მაგალითად, უჯრედებში ნატრიუმის და კალიუმის გრადიენტების შენარჩუნება. უჯრედებს, როგორც წესი, ნაკლები ნატრიუმი და მეტი კალიუმი აქვთ, ამიტომ ნატრიუმი უჯრედში შედის, როდესაც კალიუმი ტოვებს.

აქტიური ტრანსპორტი საშუალებას აძლევს უჯრედს, გადაადგილდეს ისინი ჩვეულებრივი კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ.

პირველადი აქტიური ტრანსპორტი იყენებს ATP- ს, როგორც ენერგიის წყაროს მოძრაობისთვის. ის მოძრაობს იონებით პლაზმის მემბრანის გასწვრივ, რაც ქმნის მუხტის სხვაობას. ხშირად, მოლეკულა შედის უჯრედში, რადგან სხვა ტიპის მოლეკულა ტოვებს უჯრედს. ეს ქმნის როგორც კონცენტრაციას, ასევე მუხტის განსხვავებებს უჯრედის მემბრანაში.

ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო მრავალი უჯრედის გადამწყვეტი ნაწილია. ტუმბო კანიუმის შიგნით გადაადგილებისას ნატრიუმს უჯრედიდან გადაჰყავს. ATP– ის ჰიდროლიზი უჯრედს აძლევს ენერგიას, რომელიც მას პროცესის განმავლობაში სჭირდება. ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო არის P ტიპის ტუმბო, რომელიც გადააქვს სამი ნატრიუმის იონი გარედან და ორი კალიუმის იონი მოაქვს შიგნით.

ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო უკავშირდება ATP- ს და სამ ნატრიუმის იონს. ამის შემდეგ, ფოსფორილაცია ხდება ტუმბოსთან ისე, რომ იგი შეიცვლის ფორმას. ეს საშუალებას აძლევს ნატრიუმს, დატოვოს უჯრედი და აიყვანოს კალიუმის იონები. შემდეგ, ფოსფორილაცია შებრუნდება, რაც კვლავ ცვლის ტუმბოს ფორმას, ამიტომ კალიუმი შემოდის უჯრედში. ეს ტუმბო მნიშვნელოვანია ნერვის საერთო ფუნქციონირებისთვის და სასარგებლოა ორგანიზმისთვის.

არსებობს სხვადასხვა სახის პირველადი აქტიური ტრანსპორტიორები. P ტიპის ATPase, მაგალითად, ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო, არსებობს ეუკარიოტებში, ბაქტერიებსა და არქეებში.

შეგიძლიათ იხილოთ P ტიპის ATPase იონის ტუმბოებში, როგორიცაა პროტონის ტუმბოები, ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბოები და კალციუმის ტუმბოები. F ტიპის ATPase არსებობს მიტოქონდრია, ქლოროპლასტები და ბაქტერიები. V ტიპის ATPase არსებობს ეუკარიოტებში და ABC გადამზიდავი (ABC ნიშნავს "ATP- სავალდებულო კასეტას") ორივეში არსებობს პროკარიოტები და ეუკარიოტები.

მეორადი აქტიური ტრანსპორტი იყენებს ელექტროქიმიურ გრადიენტებს ნივთიერებების ტრანსპორტირების მიზნით a კოტრანსპორტიორი. იგი საშუალებას აძლევს გატარებულ ნივთიერებებს გადაადგილდნენ გრადიენტებით კოტრანსპორტიორის წყალობით, ხოლო ძირითადი სუბსტრატი გადადის მის გრადიენტზე.

არსებითად, მეორადი აქტიური ტრანსპორტი იყენებს ენერგიას ელექტროქიმიური გრადიენტიდან, რომელსაც პირველადი აქტიური ტრანსპორტი ქმნის. ეს საშუალებას აძლევს უჯრედს მიიღოს სხვა მოლეკულები, მაგალითად გლუკოზა, შიგნით. საშუალო აქტიური ტრანსპორტი მნიშვნელოვანია უჯრედების საერთო ფუნქციონირებისთვის.

ამასთან, მეორად აქტიურ ტრანსპორტს ასევე შეუძლია ენერგიის შექმნა ATP- ის მსგავსად, წყალბადის იონის გრადიენტით მიტოქონდრიებში. მაგალითად, ენერგია, რომელიც გროვდება წყალბადის იონებში, შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როდესაც იონები გაივლიან არხის პროტეინს ATP სინტაზას. ეს საშუალებას აძლევს უჯრედს გადააქციოს ADP ATP.

მატარებლის ცილები ან ტუმბოები აქტიური ტრანსპორტის გადამწყვეტი ნაწილია. ისინი ხელს უწყობენ საკანში მასალების ტრანსპორტირებას.

გადამზიდავი ცილების სამი ძირითადი ტიპი არსებობს: უნიპორტიორები, სიმპორტიორები და ანტიპორტიორები.

უნიპორტიორებს ატარებენ მხოლოდ ერთი ტიპის იონის ან მოლეკულას, მაგრამ სიმპორტიორებს შეუძლიათ ორი იონის ან მოლეკულის ერთი და იგივე მიმართულებით გადატანა. ანტიპორტიორებს შეუძლიათ ორი იონის ან მოლეკულის სხვადასხვა მიმართულებით გადატანა.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მატარებელი ცილები ჩნდება აქტიურ და პასიურ ტრანსპორტში. ზოგს ენერგია არ სჭირდება სამუშაოდ. ამასთან, აქტიურ ტრანსპორტში გამოყენებული გადამზიდავი ცილები ენერგიას საჭიროებს ფუნქციონირებისთვის. ATP საშუალებას აძლევს მათ შეიტანონ ფორმის შეცვლა. ანტიპორტერის მატარებელი ცილის მაგალითია Na + -K + ATPase, რომელსაც შეუძლია უჯრედში კალიუმის და ნატრიუმის იონების გადაადგილება.

ენდოციტოზი და ეგზოციტოზი ასევე არის უჯრედში აქტიური ტრანსპორტის მაგალითები. ისინი საშუალებას იძლევა ნაყარი ტრანსპორტის გადაადგილება მოხდეს უჯრედებში ბუშტუკების საშუალებით, ამიტომ უჯრედებს შეუძლიათ დიდი მოლეკულების გადატანა. ზოგჯერ უჯრედებს სჭირდებათ დიდი ცილა ან სხვა ნივთიერება, რომელიც არ ჯდება ამ უჯრედში პლაზმური მემბრანა ან სატრანსპორტო არხები.

Ამისთვის მაკრომოლეკულები, ენდოციტოზი და ეგზოციტოზი საუკეთესო ვარიანტია. ვინაიდან ისინი აქტიურ ტრანსპორტს იყენებენ, მუშაობისთვის ორივეს სჭირდება ენერგია. ეს პროცესები მნიშვნელოვანია ადამიანისთვის, რადგან მათ აქვთ როლი ნერვის და იმუნური სისტემის ფუნქციონირებაში.

ენდოციტოზის დროს, უჯრედი მოიხმარს დიდ მოლეკულას პლაზმური მემბრანის გარეთ. უჯრედი იყენებს თავის მემბრანს მოლეკულის გარს და ჭამს მასზე გადაკეცვის გზით. ეს ქმნის ვეზიკულს, რომელიც გარსით გარშემორტყმული ჩანთაა, რომელიც შეიცავს მოლეკულას. შემდეგ, ვეზიკულა პლაზმის მემბრანიდან გადმოდის და მოლეკულას უჯრედის ინტერიერში გადააქვს.

გარდა დიდი მოლეკულების მოხმარებისა, უჯრედს შეუძლია ჭამოს სხვა უჯრედები ან მათი ნაწილები. ენდოციტოზის ორი ძირითადი ტიპია ფაგოციტოზი და პინოციტოზი. ფაგოციტოზი არის ის, თუ როგორ ჭამს უჯრედი დიდ მოლეკულას. პინოციტოზი არის ის, თუ როგორ სვამს უჯრედი სითხეებს, როგორიცაა გარეუჯრედული სითხე.

ზოგიერთი უჯრედი მუდმივად იყენებს პინოციტოზს, რომ აიღოს მცირე საკვები ნივთიერებები მათი გარემოდან. უჯრედებს შეუძლიათ შეიტანონ საკვები ნივთიერებები მცირე ზომის ბუშტუკებში, შიგნით მოხვედრის შემდეგ.

ფაგოციტები არის უჯრედები, რომლებიც იყენებენ ფაგოციტოზს ნივთების მოსახმარად. ადამიანის ორგანიზმში ფაგოციტების რამდენიმე მაგალითია სისხლის თეთრი უჯრედების, როგორიცაა ნეიტროფილები და მონოციტები. ნეიტროფილები ებრძვიან შემოჭრილ ბაქტერიებს ფაგოციტოზის საშუალებით და ხელს უშლიან ბაქტერიების დაზიანებას ბაქტერიების გარემოცვაში, მათი მოხმარებით და ამით განადგურებით.

მონოციტები უფრო დიდია ვიდრე ნეიტროფილები. ამასთან, ისინი ასევე იყენებენ ფაგოციტოზს ბაქტერიების ან მკვდარი უჯრედების მოსახმარად.

თქვენს ფილტვებს ასევე აქვს ფაგოციტები მაკროფაგები. მტვრის შესუნთქვისას, ნაწილი აღწევს ფილტვებში და მიდის ჰაერის ტომრებში, ე.წ. ალვეოლები. ამის შემდეგ, მაკროფაგებს შეუძლიათ შეტევა მტვერზე და გარს შემოიტანონ. ისინი არსებითად ყლაპავენ მტვერს, რომ ფილტვები ჯანმრთელი იყოს. მიუხედავად იმისა, რომ ადამიანის სხეულს აქვს ძლიერი თავდაცვის სისტემა, ის ზოგჯერ კარგად არ მუშაობს.

მაგალითად, მაკროფაგები, რომლებიც ყლაპავენ სილიციუმის ნაწილაკებს, შეიძლება დაიღუპონ და გამოყოფონ ტოქსიკური ნივთიერებები. ამან შეიძლება გამოიწვიოს ნაწიბურის ქსოვილის წარმოქმნა.

ამოიები ერთუჯრედიანია და საჭმელად ეყრდნობიან ფაგოციტოზს. ისინი ეძებენ საკვებ ნივთიერებებს და გარს უვლიან მათ; შემდეგ ისინი ყლაპავენ საკვებს და ქმნიან საკვების ვაკუოლს. შემდეგი, საკვები ვაკუოლი უერთდება amoebas- ის შიგნით არსებულ ლიზოსომს საკვები ნივთიერებების დასაშლელად. ლიზოსომა აქვს ფერმენტები, რომლებიც ეხმარება პროცესს.

რეცეპტორების საშუალებით ენდოციტოზი უჯრედებს საშუალებას აძლევს მოიხმარონ კონკრეტული ტიპის მოლეკულები, რომლებიც მათ სჭირდებათ. რეცეპტორული ცილები დაეხმარეთ ამ პროცესს ამ მოლეკულებთან შეერთებით, რომ უჯრედს შეეძლოს ბუშტუკის დამზადება. ეს საშუალებას აძლევს სპეციფიკურ მოლეკულებს შევიდნენ უჯრედში.

ჩვეულებრივ, რეცეპტორების შუამავლობით მოქმედი ენდოციტოზი მოქმედებს უჯრედის სასარგებლოდ და საშუალებას აძლევს მას ხელში აიღოს მისთვის საჭირო მნიშვნელოვანი მოლეკულები. ამასთან, ვირუსებს შეუძლიათ გამოიყენონ პროცესში უჯრედში შეღწევა და მისი ინფიცირება. ვირუსის უჯრედთან მიერთების შემდეგ მას უჯრედში მოხვედრის გზა უნდა გამონახოს. ვირუსები ამას ახდენენ რეცეპტორების ცილებთან შეერთებით და ვეზიკლებში მოხვედრით.

ეგზოციტოზის დროს უჯრედისში არსებული ბუშტუკები უერთდებიან პლაზმურ მემბრანს და ათავისუფლებენ მათ შინაარსს; შინაარსი იღვრება უჯრედის გარეთ. ეს შეიძლება მოხდეს მაშინ, როდესაც უჯრედს მოლეკულის გადაადგილება ან მოშორება სურს. ცილა არის საერთო მოლეკულა, რომლის გადატანაც უჯრედებს სურთ ამ გზით. არსებითად, ეგზოციტოზი ენდოციტოზის საპირისპიროა.

პროცესი იწყება პლაზმური მემბრანის ვეზიკულის შერწყმით. შემდეგ, vesicle ხსნის და ათავისუფლებს მოლეკულების შიგნით. მისი შინაარსი შედის უჯრედუჯრედულ სივრცეში ისე, რომ სხვა უჯრედებმა გამოიყენონ ისინი ან გაანადგურონ ისინი.

უჯრედები იყენებენ ეგზოციტოზს მრავალი პროცესისთვის, მაგალითად, ცილების ან ფერმენტების გამოყოფა. მათ ასევე შეუძლიათ გამოიყენონ იგი ანტისხეულები ან პეპტიდური ჰორმონები. ზოგიერთი უჯრედი ეგზოციტოზას კი იყენებს ნეირომედიატორებისა და პლაზმური მემბრანის ცილების გადასაადგილებლად.

არსებობს ეგზოციტოზის ორი ტიპი: კალციუმზე დამოკიდებული ეგზოციტოზი და კალციუმისგან დამოუკიდებელი ეგზოციტოზი. როგორც სახელიდან გამოიცნობთ, კალციუმი გავლენას ახდენს კალციუმზე დამოკიდებულ ეგზოციტოზზე. კალციუმისგან დამოუკიდებელი ეგზოციტოზის დროს კალციუმი არ არის მნიშვნელოვანი.

ბევრი ორგანიზმი იყენებს ორგანელეს, რომელსაც ეწოდება გოლჯის კომპლექსი ან გოლჯის აპარატი შეიქმნას ბუშტუკები, რომლებიც ექსპორტირდება უჯრედებიდან. გოლჯის კომპლექსს შეუძლია შეცვალოს და დაამუშაოს როგორც ცილები, ასევე ლიპიდები. იგი აფასებს მათ საიდუმლო ბუშტუკებში, რომლებიც კომპლექსს ტოვებს.

შიგნით რეგულირდება ეგზოციტოზი, უჯრედს სჭირდება გარეუჯრედული სიგნალები მასალების გადასატანად. ეს ჩვეულებრივ იკავებს უჯრედების სპეციფიკურ ტიპებს, როგორიცაა გამომყოფი უჯრედები. მათ შეიძლება შექმნან ნეიროტრანსმიტერები ან სხვა მოლეკულები, რომლებიც ორგანიზმს სჭირდება გარკვეულ დროს გარკვეული რაოდენობით.

შეიძლება ორგანიზმს ეს ნივთიერებები მუდმივად არ დასჭირდეს, ამიტომ მათი გამოყოფის რეგულირება აუცილებელია. ზოგადად, სეკრეტორული ბუშტუკები დიდხანს არ ეკვრის პლაზმურ მემბრანს. ისინი აწვდიან მოლეკულებს და იშორებენ თავს.

ამის მაგალითია ნეირონი, რომელიც გამოყოფს ნეიროტრანსმიტერები. პროცესი იწყება თქვენს სხეულში ნეირონის უჯრედისგან, რომელიც ქმნის ნეირომედიატორებით სავსე ბუშტუკს. შემდეგ, ეს ბუშტუკები მიდიან უჯრედის პლაზმის მემბრანაში და ელოდება.

შემდეგ, ისინი იღებენ სიგნალს, რომელიც მოიცავს კალციუმის იონებს, და ბუშტუკები გადადიან წინასწარ სინაფსურ მემბრანაში. კალციუმის იონების მეორე სიგნალი ეუბნება ვეზიკულებს, რომ მიამაგრონ მემბრანა და დაერთონ მასთან. ეს საშუალებას აძლევს ნეიროტრანსმიტერებს განთავისუფლდეს.

აქტიური ტრანსპორტი უჯრედების მნიშვნელოვანი პროცესია. პროკარიოტებსაც და ეუკარიოტებსაც შეუძლიათ ის გამოიყენონ უჯრედებში მოლეკულების გადასაადგილებლად. აქტიურ ტრანსპორტს უნდა ჰქონდეს ენერგია, ისევე როგორც ATP, მუშაობისთვის და ზოგჯერ ეს ერთადერთი გზაა, რომელსაც უჯრედი შეუძლია ფუნქციონირება.

უჯრედები ეყრდნობიან აქტიურ ტრანსპორტს, რადგან დიფუზიამ შეიძლება არ გამოიწვიოს ისინი მათთვის სასურველი. აქტიურ ტრანსპორტს შეუძლია მოლეკულების გადატანა მათი კონცენტრაციის გრადიენტების საწინააღმდეგოდ, ამიტომ უჯრედებს შეუძლიათ მიიღონ საკვები ნივთიერებები, როგორიცაა შაქარი ან ცილები. ცილების მატარებლები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ამ პროცესების დროს.