Aktiv transport: En oversikt over primær og sekundær

Aktiv transport krever energi for å fungere, og det er hvordan en celle beveger molekyler. Å transportere materialer inn og ut av cellene er viktig for den generelle funksjonen.

Aktiv transport og passiv transport er de to viktigste måtene cellene flytter stoffer på. I motsetning til aktiv transport krever passiv transport ingen energi. Den enklere og billigere måten er passiv transport; Imidlertid må de fleste celler stole på aktiv transport for å holde seg i live.

Celler må ofte bruke aktiv transport fordi det ikke er noe annet valg. Noen ganger fungerer ikke diffusjon for celler. Aktiv transport bruker energi som adenosintrifosfat (ATP) å flytte molekyler mot konsentrasjonsgradientene. Vanligvis involverer prosessen en proteinbærer som hjelper overføringen ved å flytte molekylene inn i cellens indre.

For eksempel kan en celle ønske å flytte sukkermolekyler inne, men konsentrasjonsgradienten tillater kanskje ikke passiv transport. Hvis det er en lavere konsentrasjon av sukker inne i cellen og en høyere konsentrasjon utenfor cellen, kan aktiv transport bevege molekylene mot gradienten.

Celler bruker en stor del av energien de lager for aktiv transport. I noen organismer går faktisk flertallet av den genererte ATP mot aktiv transport og vedlikehold av visse nivåer av molekyler inne i cellene.

Elektrokjemiske gradienter har forskjellige ladninger og kjemiske konsentrasjoner. De eksisterer over en membran fordi noen atomer og molekyler har elektriske ladninger. Dette betyr at det er en elektrisk potensialforskjell eller membranpotensial.

Noen ganger må cellen bringe inn flere forbindelser og bevege seg mot den elektrokjemiske gradienten. Dette krever energi, men lønner seg med bedre generell cellefunksjon. Det kreves for noen prosesser, for eksempel vedlikehold av natrium- og kaliumgradienter i cellene. Celler har vanligvis mindre natrium og mer kalium inni, så natrium har en tendens til å komme inn i cellen mens kalium forlater.

Aktiv transport lar cellen bevege dem mot vanlige konsentrasjonsgradienter.

Primær aktiv transport bruker ATP som en energikilde for bevegelse. Den beveger ioner over plasmamembranen, noe som skaper en ladningsforskjell. Ofte kommer et molekyl inn i cellen når en annen type molekyl forlater cellen. Dette skaper både konsentrasjons- og ladningsforskjeller over cellens membran.

De natrium-kaliumpumpe er en avgjørende del av mange celler. Pumpen flytter natrium ut av cellen mens den flytter inn kalium. Hydrolysen av ATP gir cellen den energien den trenger under prosessen. Natrium-kaliumpumpen er en P-type pumpe som beveger tre natriumioner til utsiden og bringer to kaliumioner inn.

Natrium-kaliumpumpen binder ATP og de tre natriumionene. Deretter skjer fosforylering ved pumpen slik at den endrer form. Dette gjør at natriumet kan forlate cellen, og kaliumionene kan plukkes opp. Deretter reverserer fosforyleringen, som igjen endrer pumpens form, slik at kalium kommer inn i cellen. Denne pumpen er viktig for generell nervefunksjon og fordeler organismen.

Det finnes forskjellige typer primære aktive transportører. P-type ATPase, som natrium-kaliumpumpe, finnes i eukaryoter, bakterier og arkeaer.

Du kan se P-type ATPase i ionepumper som protonpumper, natrium-kaliumpumper og kalsiumpumper. F-type ATPase eksisterer i mitokondrier, kloroplaster og bakterier. V-type ATPase finnes i eukaryoter, og ABC-transportør (ABC betyr "ATP-bindende kassett") finnes i begge prokaryoter og eukaryoter.

Sekundær aktiv transport bruker elektrokjemiske gradienter for å transportere stoffer ved hjelp av a samtransportør. Det gjør at de transporterte stoffene kan bevege seg oppover gradientene takket være samtransportøren, mens hovedsubstratet beveger seg nedover gradienten.

I hovedsak bruker sekundær aktiv transport energien fra de elektrokjemiske gradientene som primær aktiv transport skaper. Dette gjør at cellen kan få andre molekyler, som glukose, inn. Sekundær aktiv transport er viktig for den generelle cellefunksjonen.

Imidlertid kan sekundær aktiv transport også lage energi som ATP gjennom hydrogeniongradienten i mitokondriene. For eksempel kan energien som akkumuleres i hydrogenionene brukes når ionene passerer gjennom kanalproteinet ATP-syntase. Dette gjør at cellen kan konvertere ADP til ATP.

Bæreproteiner eller pumper er en viktig del av aktiv transport. De hjelper med å transportere materialer i cellen.

Det er tre hovedtyper av bærerproteiner: uniporters, sympatører og antiporter.

Uniporters bærer bare en type ion eller molekyl, men symporters kan bære to ioner eller molekyler i samme retning. Antiportere kan bære to ioner eller molekyler i forskjellige retninger.

Det er viktig å merke seg at bærerproteiner vises i aktiv og passiv transport. Noen trenger ikke energi for å jobbe. Imidlertid trenger bærerproteinene som brukes i aktiv transport energi for å fungere. ATP lar dem gjøre formendringer. Et eksempel på et antiporterbærerprotein er Na + -K + ATPase, som kan flytte kalium- og natriumioner i cellen.

Endocytose og eksocytose er også eksempler på aktiv transport i cellen. De tillater bulktransportbevegelse inn og ut av celler via vesikler, slik at celler kan overføre store molekyler. Noen ganger trenger celler et stort protein eller et annet stoff som ikke passer gjennom plasmamembran eller transportkanaler.

For disse makromolekyler, endocytose og exocytosis er de beste alternativene. Siden de bruker aktiv transport, trenger de begge energi for å jobbe. Disse prosessene er viktige for mennesker fordi de har roller i nervefunksjon og immunsystemfunksjon.

Under endocytose bruker cellen et stort molekyl utenfor plasmamembranen. Cellen bruker membranen til å omgir og spise molekylet ved å brette den over seg. Dette skaper en vesikkel, som er en pose omgitt av en membran, som inneholder molekylet. Deretter kommer vesikelen av plasmamembranen og beveger molekylet inn i det indre av cellen.

I tillegg til å konsumere store molekyler, kan cellen spise andre celler eller deler av dem. De to hovedtyper av endocytose er fagocytose og pinocytose. Fagocytose er hvordan en celle spiser et stort molekyl. Pinocytose er hvordan en celle drikker væsker som ekstracellulær væske.

Noen celler bruker stadig pinocytose for å plukke opp små næringsstoffer fra omgivelsene. Celler kan holde næringsstoffene i små vesikler når de er inne.

Fagocytter er celler som bruker fagocytose til å konsumere ting. Noen eksempler på fagocytter i menneskekroppen er hvite blodceller, som for eksempel nøytrofiler og monocytter. Neutrofiler bekjemper inntrengende bakterier gjennom fagocytose og bidrar til å forhindre at bakteriene skader deg ved å omgi bakteriene, konsumere den og dermed ødelegge den.

Monocytter er større enn nøytrofiler. Imidlertid bruker de også fagocytose til å konsumere bakterier eller døde celler.

Lungene har også kalt fagocytter makrofager. Når du inhalerer støv, når noe av det til lungene og går inn i luftsekkene som kalles alveoler. Deretter kan makrofager angripe støvet og omslutte det. De svelger i hovedsak støvet for å holde lungene sunne. Selv om menneskekroppen har et sterkt forsvarssystem, fungerer det noen ganger ikke bra.

For eksempel kan makrofager som svelger silisiumpartikler dø og avgi giftige stoffer. Dette kan føre til at arrvev dannes.

Amøber er encellede og stole på fagocytose for å spise. De ser etter næringsstoffer og omgir dem; deretter sluker de maten og danner en matvakuol. Deretter maten vakuum slutter seg til et lysosom inne i amøber for å bryte ned næringsstoffene. De lysosom har enzymer som hjelper prosessen.

Reseptormediert endocytose lar cellene konsumere bestemte typer molekyler de trenger. Reseptorproteiner hjelpe denne prosessen ved å binde til disse molekylene slik at cellen kan lage en vesikkel. Dette gjør at de spesifikke molekylene kan komme inn i cellen.

Vanligvis fungerer reseptormediert endocytose i celleens favør og lar den fange viktige molekyler den trenger. Imidlertid kan virus utnytte prosessen for å komme inn i cellen og infisere den. Etter at et virus har festet seg til en celle, må det finne en måte å komme seg inn i cellen på. Virus oppnår dette ved å binde seg til reseptorproteiner og komme inn i vesiklene.

Under eksocytose blir vesikler inne i cellen sammen med plasmamembranen og frigjør innholdet; innholdet søler ut, utenfor cellen. Dette kan skje når en celle vil bevege seg eller bli kvitt et molekyl. Protein er et vanlig molekyl som celler ønsker å overføre på denne måten. I hovedsak er eksocytose det motsatte av endocytose.

Prosessen starter med en vesikkel som smelter sammen med plasmamembranen. Deretter åpner vesikelen og frigjør molekylene inni. Innholdet kommer inn i det ekstracellulære rommet slik at andre celler kan bruke dem eller ødelegge dem.

Celler bruker eksocytose i mange prosesser, for eksempel å skille ut proteiner eller enzymer. De kan også bruke den til antistoffer eller peptidhormoner. Noen celler bruker til og med eksocytose for å flytte nevrotransmittere og plasmamembranproteiner.

Det er to typer eksocytose: kalsiumavhengig eksocytose og kalsiumuavhengig eksocytose. Som du kan gjette fra navnet, påvirker kalsium kalsiumavhengig eksocytose. I kalsiumuavhengig eksocytose er ikke kalsium viktig.

Mange organismer bruker en organell kalt Golgi kompleks eller Golgi-apparatet for å lage blemmer som skal eksporteres ut av cellene. Golgi-komplekset kan modifisere og behandle både proteiner og lipider. Den pakker dem i sekretoriske blemmer som forlater komplekset.

I regulert eksocytose, trenger cellen ekstracellulære signaler å flytte ut materialer. Dette er vanligvis reservert for spesifikke celletyper som sekretoriske celler. De kan lage nevrotransmittere eller andre molekyler som organismen trenger til bestemte tider i visse mengder.

Organismen trenger kanskje ikke disse stoffene på en konstant basis, så det er nødvendig å regulere deres utskillelse. Generelt holder ikke de sekretoriske vesiklene seg fast på plasmamembranen lenge. De leverer molekylene og fjerner seg selv.

Et eksempel på dette er et nevron som utskilles nevrotransmittere. Prosessen starter med at en nervecelle i kroppen din skaper en vesikkel fylt med nevrotransmittere. Deretter reiser disse vesiklene til plasmamembranen i cellen og venter.

Deretter mottar de et signal som involverer kalsiumioner, og vesiklene går til den pre-synaptiske membranen. Et annet signal av kalsiumioner forteller blærene å feste seg til membranen og smelte sammen med den. Dette gjør at nevrotransmittere kan frigjøres.

Aktiv transport er en viktig prosess for celler. Både prokaryoter og eukaryoter kan bruke den til å flytte molekyler inn og ut av cellene. Aktiv transport må ha energi, som ATP, for å jobbe, og noen ganger er det den eneste måten en celle kan fungere på.

Celler er avhengige av aktiv transport fordi diffusjon ikke får dem til det de vil ha. Aktiv transport kan bevege molekyler mot konsentrasjonsgradientene, slik at celler kan fange næringsstoffer som sukker eller proteiner. Proteinbærere spiller en viktig rolle under disse prosessene.