Aktīvais transports: pārskats par primāro un sekundāro

Aktīvam transportam darbībai nepieciešama enerģija, un šūna pārvieto molekulas. Materiālu transportēšana šūnās un no tām ir būtiska vispārējai funkcijai.

Aktīvs transports un pasīvs transports ir divi galvenie veidi, kā šūnas pārvieto vielas. Atšķirībā no aktīvā transporta, pasīvais transports neprasa enerģiju. Vieglāks un lētāks veids ir pasīvais transports; tomēr lielākajai daļai šūnu ir jāpaļaujas uz aktīvu transportu, lai paliktu dzīvs.

Šūnām bieži ir jāizmanto aktīvs transports, jo citas izvēles nav. Dažreiz difūzija šūnām nedarbojas. Aktīvs transports izmanto enerģiju, piemēram, adenozīna trifosfāts (ATP) pārvietot molekulas pret to koncentrācijas gradientiem. Parasti process ietver olbaltumvielu nesēju, kas palīdz pārnest, pārvietojot molekulas šūnas iekšienē.

Piemēram, šūna var vēlēties pārvietot cukura molekulas iekšpusē, bet koncentrācijas gradients var neļaut pasīvu transportu. Ja šūnas iekšpusē ir mazāka cukura koncentrācija un ārpus šūnas ir lielāka, tad aktīvais transports var pārvietot molekulas pret gradientu.

Šūnas lielu daļu enerģijas, ko tās rada, izmanto aktīvam transportam. Patiesībā dažos organismos lielākā daļa radītā ATP tiek virzīta uz aktīvu transportēšanu un noteiktu molekulu līmeņa uzturēšanu šūnu iekšienē.

Elektroķīmiskajiem gradientiem ir atšķirīgi lādiņi un ķīmiskā koncentrācija. Tie pastāv pāri membrānai, jo dažiem atomiem un molekulām ir elektriskie lādiņi. Tas nozīmē, ka pastāv elektriskā potenciāla starpība vai membrānas potenciāls.

Dažreiz šūnai jāievada vairāk savienojumu un jāpārvietojas pret elektroķīmisko gradientu. Tam nepieciešama enerģija, bet tas atmaksājas ar labāku kopējo šūnu darbību. Tas ir nepieciešams dažiem procesiem, piemēram, nātrija un kālija gradientu uzturēšanai šūnās. Šūnās parasti ir mazāk nātrija un vairāk kālija, tāpēc nātrijs mēdz iekļūt šūnā, kamēr kālijs atstāj.

Aktīvais transports ļauj šūnai tos pārvietot pret parastajiem koncentrācijas gradientiem.

Primārais aktīvais transports izmanto ATP kā enerģijas avotu kustībai. Tas pārvieto jonus pa plazmas membrānu, kas rada lādiņa starpību. Bieži vien molekula nonāk šūnā, kad cita veida molekula atstāj šūnu. Tas rada gan koncentrācijas, gan lādiņa atšķirības visā šūnas membrānā.

The nātrija-kālija sūknis ir izšķiroša daudzu šūnu sastāvdaļa. Sūknis pārvieto nātriju no šūnas, vienlaikus pārvietojot kāliju. ATP hidrolīze dod šūnai nepieciešamo enerģiju procesa laikā. Nātrija-kālija sūknis ir P tipa sūknis, kas trīs nātrija jonus pārvieto uz āru un iekšā ienes divus kālija jonus.

Nātrija-kālija sūknis saista ATP un trīs nātrija jonus. Tad fosforilēšana notiek pie sūkņa tā, ka tā maina savu formu. Tas ļauj nātrijam atstāt šūnu un uzņemt kālija jonus. Pēc tam fosforilēšana mainās, kas atkal maina sūkņa formu, tāpēc kālijs nonāk šūnā. Šis sūknis ir svarīgs vispārējai nervu funkcijai un dod labumu organismam.

Ir dažādi primāro aktīvo pārvadātāju veidi. P tipa ATPāze, piemēram, nātrija-kālija sūknis, pastāv eikariotos, baktērijās un arhejās.

Jūs varat redzēt P tipa ATPāzi jonu sūkņos, piemēram, protonu sūkņos, nātrija-kālija sūkņos un kalcija sūkņos. F tipa ATPase pastāv mitohondrijos, hloroplasts un baktērijas. V veida ATPase eksistē eikariotos, un ABC transportieris (ABC nozīmē "ATP saistoša kasete") pastāv abos prokarioti un eikarioti.

Sekundārais aktīvais transports izmanto elektroķīmiskos gradientus vielu transportēšanai ar a palīdzību kopvedējs. Tas ļauj pārvadātajām vielām pārvietoties pa gradientiem, pateicoties kotransportierim, bet galvenais substrāts pārvietojas pa gradientu.

Būtībā sekundārais aktīvais transports izmanto enerģiju no elektroķīmiskajiem gradientiem, ko rada primārais aktīvais transports. Tas ļauj šūnai iegūt citas molekulas, piemēram, glikozi, iekšpusē. Sekundārais aktīvais transports ir svarīgs vispārējai šūnu funkcijai.

Tomēr sekundārais aktīvais transports var radīt enerģiju, piemēram, ATP, izmantojot ūdeņraža jonu gradientu mitohondrijos. Piemēram, enerģiju, kas uzkrājas ūdeņraža jonos, var izmantot, kad joni iziet cauri kanāla proteīna ATP sintāzei. Tas ļauj šūnai pārveidot ADP par ATP.

Pārnēsātāju olbaltumvielas vai sūkņi ir būtiska aktīvā transporta sastāvdaļa. Viņi palīdz transportēt materiālus kamerā.

Ir trīs galvenie nesošo olbaltumvielu veidi: uniporters, līdzjutēji un pretportētāji.

Uniporteri pārvadā tikai viena veida jonus vai molekulas, bet simportētāji var pārvadāt divus jonus vai molekulas vienā virzienā. Pretportētāji var pārvadāt divus jonus vai molekulas dažādos virzienos.

Ir svarīgi atzīmēt, ka nesējproteīni parādās aktīvā un pasīvā transportā. Dažiem darbam nav vajadzīga enerģija. Tomēr aktīvajā transportā izmantotajiem nesējproteīniem darbībai ir nepieciešama enerģija. ATP ļauj viņiem mainīt formu. Proteīna nesēja proteīna piemērs ir Na + -K + ATPāze, kas šūnā var pārvietot kālija un nātrija jonus.

Endocitoze un eksocitoze ir arī aktīvā transporta šūnā piemēri. Tie ļauj lielos vilcienos pārvietoties šūnās un no tām caur vezikulām, tāpēc šūnas var pārnest lielas molekulas. Dažreiz šūnām ir nepieciešams liels proteīns vai cita viela, kas neietilpst plazmas membrāna vai transporta kanāliem.

Šiem makromolekulas, endocitoze un eksocitoze ir labākās iespējas. Tā kā viņi izmanto aktīvo transportu, viņiem abiem darbībai nepieciešama enerģija. Šie procesi ir svarīgi cilvēkiem, jo ​​tiem ir nozīme nervu darbībā un imūnsistēmas darbībā.

Endocitozes laikā šūna patērē lielu molekulu ārpus tās plazmas membrānas. Šūna izmanto membrānu, lai apņemtu un apēstu molekulu, nolokoties virs tās. Tas rada pūslīti, kas ir apvalks, ko ieskauj membrāna, kurā ir molekula. Pēc tam pūslīte atdalās no plazmas membrānas un pārvieto molekulu šūnas iekšpusē.

Līdztekus lielu molekulu patēriņam, šūna var ēst citas šūnas vai to daļas. Divi galvenie endocitozes veidi ir fagocitoze un pinocitoze. Fagocitoze ir tas, kā šūna apēd lielu molekulu. Pinocitoze ir tas, kā šūna dzer šķidrumus, piemēram, ārpusšūnu šķidrumu.

Dažas šūnas pastāvīgi izmanto pinocitozi, lai no apkārtnes uzņemtu mazas barības vielas. Šūnas var uzturēt barības vielas mazos pūslīšos, kad tās atrodas iekšpusē.

Fagocīti ir šūnas, kas lieto fagocitozi lietu lietošanai. Daži fagocītu piemēri cilvēka ķermenī ir baltās asins šūnas, piemēram, neitrofīli un monocīti. Neitrofīli apkaro iebrucošās baktērijas, izmantojot fagocitozi, un palīdz novērst baktēriju kaitējumu jums, apņemot baktērijas, tās patērējot un tādējādi iznīcinot.

Monocīti ir lielāki nekā neitrofīli. Tomēr viņi izmanto arī fagocitozi, lai patērētu baktērijas vai atmirušās šūnas.

Jūsu plaušās ir arī fagocīti, kurus sauc makrofāgi. Ieelpojot putekļus, daži no tiem nonāk plaušās un nonāk tā sauktajos gaisa maisiņos alveolas. Tad makrofāgi var uzbrukt putekļiem un tos apņemt. Viņi būtībā norij putekļus, lai jūsu plaušas būtu veselīgas. Lai gan cilvēka ķermenim ir spēcīga aizsardzības sistēma, tas dažreiz nedarbojas labi.

Piemēram, makrofāgi, kas norij silīcija dioksīda daļiņas, var nomirt un izdalīt toksiskas vielas. Tas var izraisīt rētaudu veidošanos.

Amēbas ir vienšūnas un ēd paļaujas uz fagocitozi. Viņi meklē barības vielas un ieskauj tās; tad viņi pārņem ēdienu un veido pārtikas vakuolu. Tālāk ēdiens vakuole pievienojas lizosomai amēbu iekšienē, lai sadalītu barības vielas. The lizosoma ir fermenti, kas palīdz procesam.

Receptoru mediēta endocitoze ļauj šūnām patērēt specifiskus nepieciešamo molekulu veidus. Receptoru olbaltumvielas palīdzēt šim procesam, saistoties ar šīm molekulām, lai šūna varētu izveidot vezikulu. Tas ļauj konkrētām molekulām iekļūt šūnā.

Parasti receptoru mediēta endocitoze darbojas šūnai par labu un ļauj tai notvert svarīgas nepieciešamās molekulas. Tomēr vīrusi var izmantot procesu, lai iekļūtu šūnā un to inficētu. Pēc vīrusa pievienošanās šūnai tam jāatrod veids, kā iekļūt šūnā. Vīrusi to panāk, saistoties ar receptoru olbaltumvielām un iekļūstot pūslīšos.

Eksocitozes laikā pūslīši šūnas iekšienē pievienojas plazmas membrānai un atbrīvo to saturu; saturs izlijis ārpus šūnas. Tas var notikt, kad šūna vēlas pārvietoties vai atbrīvoties no molekulas. Olbaltumvielas ir izplatīta molekula, kuru šūnas vēlas pārnest šādā veidā. Būtībā eksocitoze ir pretēja endocitozei.

Process sākas ar pūslīšu saplūšanu ar plazmas membrānu. Pēc tam pūslīte atveras un atbrīvo iekšpusē esošās molekulas. Tās saturs nonāk ārpusšūnu telpā, lai citas šūnas tos varētu izmantot vai iznīcināt.

Šūnas izmanto eksocitozi daudziem procesiem, piemēram, olbaltumvielu vai enzīmu sekrēcijai. Viņi to var arī izmantot antivielas vai peptīdu hormoni. Dažas šūnas pat izmanto eksocitozi, lai pārvietotu neirotransmiterus un plazmas membrānas olbaltumvielas.

Ir divi eksocitozes veidi: no kalcija atkarīga eksocitoze un no kalcija neatkarīga eksocitoze. Kā jūs varat uzminēt pēc nosaukuma, kalcijs ietekmē no kalcija atkarīgu eksocitozi. Eksocitozē, kas nav atkarīga no kalcija, kalcijs nav svarīgs.

Daudzi organismi izmanto organelli, ko sauc par Golgi komplekss vai Golgi aparāts lai izveidotu pūslīšus, kas tiks eksportēti no šūnām. Golgi komplekss var modificēt un apstrādāt gan olbaltumvielas, gan lipīdus. Tas tos iesaiņo sekrēcijas pūslīšos, kas atstāj kompleksu.

In regulēta eksocitoze, šūnai nepieciešams ārpusšūnu signāli pārvietot materiālus ārā. Parasti to rezervē noteiktiem šūnu tipiem, piemēram, sekrēcijas šūnām. Tie var izgatavot neirotransmiterus vai citas molekulas, kas organismam nepieciešamas noteiktā laikā noteiktā daudzumā.

Organismam šīs vielas var nebūt vajadzīgas pastāvīgi, tāpēc ir nepieciešams regulēt to sekrēciju. Parasti sekrēcijas pūslīši ilgi nelīp pie plazmas membrānas. Viņi piegādā molekulas un noņem sevi.

Piemērs tam ir neirons, kas izdala neirotransmiteri. Process sākas ar neirona šūnu jūsu ķermenī, izveidojot pūslīti, kas piepildīts ar neirotransmiteriem. Tad šie pūslīši nonāk šūnas plazmas membrānā un gaida.

Pēc tam viņi saņem signālu, kurā iesaistīti kalcija joni, un pūslīši nonāk pre-sinaptiskajā membrānā. Otrais kalcija jonu signāls liek pūslīšiem piestiprināties pie membrānas un ar to saplūst. Tas ļauj atbrīvot neirotransmiterus.

Aktīvs transports ir svarīgs šūnu process. Gan prokarioti, gan eikarioti to var izmantot, lai pārvietotu molekulas šūnās un ārpus tām. Aktīvajam transportam ir jābūt enerģijai, piemēram, ATP, lai darbotos, un dažreiz tas ir vienīgais veids, kā šūna var darboties.

Šūnas paļaujas uz aktīvo transportu, jo difūzija var nedabūt vēlamo. Aktīvs transports var pārvietot molekulas pret to koncentrācijas gradientiem, tāpēc šūnas var uztvert tādas uzturvielas kā cukurs vai olbaltumvielas. Šo procesu laikā svarīga loma ir olbaltumvielu nesējiem.