Aktywny transport: przegląd podstawowych i drugorzędnych

Aktywny transport wymaga energii do działania i tak komórka porusza molekuły. Transport materiałów do iz komórek ma zasadnicze znaczenie dla ogólnego funkcjonowania.

Transport aktywny i transport pasywny to dwa główne sposoby przenoszenia substancji przez komórki. W przeciwieństwie do transportu aktywnego, transport pasywny nie wymaga żadnej energii. Łatwiejszym i tańszym sposobem jest transport pasywny; jednak większość komórek musi polegać na aktywnym transporcie, aby pozostać przy życiu.

Komórki często muszą korzystać z aktywnego transportu, ponieważ nie mają innego wyboru. Czasami dyfuzja nie działa w przypadku komórek. Aktywny transport wykorzystuje energię jak adenozynotrifosforan (ATP) przemieszczać cząsteczki wbrew ich gradientom stężeń. Zwykle proces ten obejmuje nośnik białkowy, który pomaga w przenoszeniu, przenosząc cząsteczki do wnętrza komórki.

Na przykład komórka może chcieć przenieść do środka cząsteczki cukru, ale gradient stężenia może uniemożliwić transport pasywny. Jeśli w komórce jest niższe stężenie cukru, a wyższe poza komórką, transport aktywny może przesunąć cząsteczki wbrew gradientowi.

Komórki wykorzystują dużą część wytwarzanej energii do aktywnego transportu. W rzeczywistości w niektórych organizmach większość wytworzonego ATP idzie w kierunku aktywnego transportu i utrzymywania pewnych poziomów cząsteczek wewnątrz komórek.

Gradienty elektrochemiczne mają różne ładunki i stężenia chemiczne. Istnieją przez błonę, ponieważ niektóre atomy i cząsteczki mają ładunki elektryczne. Oznacza to, że istnieje różnica potencjałów elektrycznych lub potencjał błonowy.

Czasami komórka musi wprowadzić więcej związków i poruszać się wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Wymaga to energii, ale opłaca się w lepszej ogólnej funkcji komórki. Jest wymagany w niektórych procesach, takich jak utrzymywanie gradientów sodu i potasu w komórkach. Komórki zwykle zawierają mniej sodu i więcej potasu w środku, więc sód ma tendencję do wnikania do komórki, podczas gdy potas odchodzi.

Aktywny transport pozwala komórce przemieszczać je wbrew ich zwykłym gradientom stężenia.

Podstawowy transport aktywny wykorzystuje ATP jako źródło energii do ruchu. Przenosi jony przez błonę plazmatyczną, co powoduje różnicę ładunków. Często cząsteczka wchodzi do komórki, gdy inny rodzaj cząsteczki opuszcza komórkę. Powoduje to różnice zarówno w stężeniu, jak i ładunku w błonie komórkowej.

pompa sodowo-potasowa jest kluczową częścią wielu komórek. Pompa usuwa sód z komórki, jednocześnie przenosząc potas do środka. Hydroliza ATP daje komórce energię potrzebną podczas procesu. Pompa sodowo-potasowa to pompa typu P, która przenosi na zewnątrz trzy jony sodu i wprowadza do środka dwa jony potasu.

Pompa sodowo-potasowa wiąże ATP i trzy jony sodu. Następnie na pompie zachodzi fosforylacja, która zmienia swój kształt. Pozwala to na opuszczenie komórki przez sód i wychwytywanie jonów potasu. Następnie fosforylacja odwraca się, co ponownie zmienia kształt pompy, dzięki czemu potas dostaje się do komórki. Ta pompa jest ważna dla ogólnej funkcji nerwów i przynosi korzyści organizmowi.

Istnieją różne rodzaje głównych aktywnych transporterów. ATP-paza typu P, takie jak pompa sodowo-potasowa, występuje u eukariontów, bakterii i archeonów.

Możesz zobaczyć ATPazę typu P w pompach jonowych, takich jak pompy protonowe, pompy sodowo-potasowe i pompy wapniowe. ATP-paza typu F istnieje w mitochondria, chloroplasty i bakterie. ATP-paza typu V istnieje u eukariontów, a Transporter ABC (ABC oznacza „kaseta wiążąca ATP”) istnieje w obu prokarionty i eukarionty.

Wtórny transport aktywny wykorzystuje gradienty elektrochemiczne do transportu substancji za pomocą a współtransporter. Dzięki kotransporterowi transportowane substancje mogą przemieszczać się w górę swoich gradientów, podczas gdy główny substrat przesuwa się w dół jego gradientu.

Zasadniczo, wtórny transport aktywny wykorzystuje energię z gradientów elektrochemicznych, które tworzy pierwotny transport aktywny. Dzięki temu komórka może dostać się do wnętrza innych cząsteczek, takich jak glukoza. Wtórny transport aktywny jest ważny dla ogólnej funkcji komórki.

Jednak wtórny transport aktywny może również wytwarzać energię, taką jak ATP, poprzez gradient jonów wodorowych w mitochondriach. Na przykład energia akumulowana w jonach wodorowych może być wykorzystana, gdy jony przechodzą przez kanałową syntazę białka ATP. Pozwala to komórce na konwersję ADP do ATP.

Białka nośnikowe lub pompy są kluczowym elementem aktywnego transportu. Pomagają transportować materiały w komórce.

Istnieją trzy główne typy białek nośnikowych: uniporterzy, symporterzy i antyporterzy.

Uniportery przenoszą tylko jeden rodzaj jonu lub cząsteczki, ale symportery mogą przenosić dwa jony lub cząsteczki w tym samym kierunku. Antyportery mogą przenosić dwa jony lub cząsteczki w różnych kierunkach.

Należy zauważyć, że białka nośnikowe pojawiają się w transporcie aktywnym i pasywnym. Niektórzy nie potrzebują energii do pracy. Jednak białka nośnikowe wykorzystywane w transporcie aktywnym potrzebują energii do funkcjonowania. ATP pozwala im na dokonywanie zmian kształtu. Przykładem białka nośnikowego antyporterowego jest Na+-K+ATPaza, która może przenosić jony potasu i sodu w komórce.

Endocytoza i egzocytoza są również przykładami aktywnego transportu w komórce. Pozwalają na ruch transportu masowego do iz komórek przez pęcherzyki, dzięki czemu komórki mogą przenosić duże cząsteczki. Czasami komórki potrzebują dużego białka lub innej substancji, która nie pasuje do through błona plazmatyczna lub kanały transportowe.

Dla tych makrocząsteczki, najlepszymi opcjami są endocytoza i egzocytoza. Ponieważ korzystają z aktywnego transportu, oboje potrzebują energii do pracy. Te procesy są ważne dla ludzi, ponieważ odgrywają rolę w funkcjonowaniu nerwów i funkcji układu odpornościowego.

Podczas endocytozy komórka zużywa dużą cząsteczkę poza błoną plazmatyczną. Komórka wykorzystuje swoją błonę, aby otoczyć i zjeść cząsteczkę, składając się nad nią. Tworzy to pęcherzyk, który jest workiem otoczonym błoną zawierającą cząsteczkę. Następnie pęcherzyk odrywa się od błony komórkowej i przenosi cząsteczkę do wnętrza komórki.

Oprócz spożywania dużych cząsteczek, komórka może zjadać inne komórki lub ich części. Dwa główne typy endocytozy to fagocytoza i pinocytoza. Fagocytoza to sposób, w jaki komórka zjada dużą cząsteczkę. Pinocytoza to sposób, w jaki komórka pije płyny, takie jak płyn pozakomórkowy.

Niektóre komórki nieustannie wykorzystują pinocytozę do pobierania małych składników odżywczych z otoczenia. Komórki mogą przechowywać składniki odżywcze w małych pęcherzykach, gdy znajdą się w środku.

Fagocyty to komórki, które wykorzystują fagocytozę do spożywania rzeczy. Niektóre przykłady fagocytów w ludzkim ciele to białe krwinki, Jak na przykład neutrofile i monocyty. Neutrofile zwalczają inwazyjne bakterie poprzez fagocytozę i pomagają zapobiegać zranieniu przez bakterie, otaczając bakterie, konsumując je, a tym samym niszcząc.

Monocyty są większe niż neutrofile. Jednak wykorzystują również fagocytozę do spożywania bakterii lub martwych komórek.

Twoje płuca również mają fagocyty zwane makrofagi. Kiedy wdychasz kurz, część z niego dociera do płuc i trafia do worków powietrznych, zwanych pęcherzyki. Wtedy makrofagi mogą zaatakować kurz i go otoczyć. Zasadniczo połykają kurz, aby utrzymać zdrowe płuca. Chociaż organizm ludzki ma silny system obronny, czasami nie działa dobrze.

Na przykład makrofagi, które połykają cząsteczki krzemionki, mogą umrzeć i emitować toksyczne substancje. Może to powodować tworzenie się blizny.

Ameby są jednokomórkowe i polegają na fagocytozy do jedzenia. Szukają składników odżywczych i otaczają je; następnie pochłaniają pokarm i tworzą wakuolę pokarmową. Następnie jedzenie wakuola łączy się z lizosomem wewnątrz ameby, aby rozłożyć składniki odżywcze. lizosom ma enzymy, które wspomagają ten proces.

Endocytozy za pośrednictwem receptora pozwala komórkom spożywać określone rodzaje cząsteczek, których potrzebują. Białka receptorowe wspomóc ten proces, wiążąc się z tymi cząsteczkami, aby komórka mogła utworzyć pęcherzyk. To pozwala określonym cząsteczkom dostać się do komórki.

Zwykle endocytoza za pośrednictwem receptora działa na korzyść komórki i umożliwia jej wychwytywanie ważnych cząsteczek, których potrzebuje. Jednak wirusy mogą wykorzystać ten proces, aby dostać się do komórki i ją zainfekować. Gdy wirus przyczepi się do komórki, musi znaleźć sposób, aby dostać się do wnętrza komórki. Wirusy osiągają to poprzez wiązanie się z białkami receptorowymi i dostanie się do wnętrza pęcherzyków.

Podczas egzocytozy pęcherzyki wewnątrz komórki łączą się z błoną plazmatyczną i uwalniają swoją zawartość; zawartość wylewa się poza celę. Może się to zdarzyć, gdy komórka chce się poruszyć lub pozbyć się cząsteczki. Białko jest powszechną cząsteczką, którą komórki chcą w ten sposób przenieść. Zasadniczo egzocytoza jest przeciwieństwem endocytozy.

Proces rozpoczyna się od połączenia pęcherzyka z błoną plazmatyczną. Następnie pęcherzyk otwiera się i uwalnia znajdujące się w nim cząsteczki. Jego zawartość przedostaje się do przestrzeni pozakomórkowej, aby inne komórki mogły z niej korzystać lub je niszczyć.

Komórki wykorzystują egzocytozę do wielu procesów, takich jak wydzielanie białek lub enzymów. Mogą go również używać do przeciwciała lub hormony peptydowe. Niektóre komórki wykorzystują nawet egzocytozę do poruszania neuroprzekaźników i białek błony komórkowej.

Istnieją dwa rodzaje egzocytozy: egzocytoza zależna od wapnia i egzocytoza niezależna od wapnia. Jak można się domyślić z nazwy, wapń wpływa na egzocytozę zależną od wapnia. W egzocytozie niezależnej od wapnia wapń nie ma znaczenia.

Wiele organizmów używa organelli o nazwie Kompleks Golgiego lub Aparat Golgiego aby stworzyć pęcherzyki, które zostaną wyeksportowane z komórek. Kompleks Golgiego może modyfikować i przetwarzać zarówno białka, jak i lipidy. Pakuje je w pęcherzyki wydzielnicze, które opuszczają kompleks.

W regulowane egzocytoza, komórka potrzebuje sygnały pozakomórkowe do przenoszenia materiałów. Jest to zwykle zarezerwowane dla określonych typów komórek, takich jak komórki wydzielnicze. Mogą wytwarzać neuroprzekaźniki lub inne cząsteczki, których organizm potrzebuje w określonych porach w określonych ilościach.

Organizm może nie potrzebować tych substancji w sposób ciągły, dlatego konieczna jest regulacja ich wydzielania. Ogólnie rzecz biorąc, pęcherzyki wydzielnicze nie przyklejają się długo do błony plazmatycznej. Dostarczają cząsteczki i same się usuwają.

Przykładem tego jest neuron, który wydziela neuroprzekaźniki. Proces zaczyna się od komórki neuronowej w twoim ciele, która tworzy pęcherzyk wypełniony neuroprzekaźnikami. Następnie te pęcherzyki przemieszczają się do błony komórkowej komórki i czekają.

Następnie otrzymują sygnał, w którym biorą udział jony wapnia, a pęcherzyki trafiają do błony presynaptycznej. Drugi sygnał jonów wapnia mówi pęcherzykom, aby przyczepiły się do błony i złączyły się z nią. Pozwala to na uwolnienie neuroprzekaźników.

Aktywny transport to ważny proces dla komórek. Zarówno prokariota, jak i eukarionty mogą go używać do przenoszenia cząsteczek do iz komórek. Aktywny transport musi mieć energię, taką jak ATP, aby działać, a czasami jest to jedyny sposób, w jaki komórka może funkcjonować.

Komórki polegają na transporcie aktywnym, ponieważ dyfuzja może nie dostarczyć im tego, czego chcą. Aktywny transport może przemieszczać cząsteczki wbrew ich gradientom stężeń, dzięki czemu komórki mogą wychwytywać składniki odżywcze, takie jak cukier lub białka. Podczas tych procesów ważną rolę odgrywają nośniki białka.