Transporte ativo: uma visão geral do primário e do secundário

O transporte ativo requer energia para funcionar e é assim que uma célula move as moléculas. O transporte de materiais para dentro e para fora das células é essencial para o funcionamento geral.

Transporte ativo e transporte passivo são as duas principais formas pelas quais as células movem substâncias. Ao contrário do transporte ativo, o transporte passivo não requer energia. A maneira mais fácil e barata é o transporte passivo; no entanto, a maioria das células depende do transporte ativo para permanecer vivas.

As células geralmente precisam usar o transporte ativo porque não há outra escolha. Às vezes, a difusão não funciona para as células. O transporte ativo usa energia como trifosfato de adenosina (ATP) para mover as moléculas contra seus gradientes de concentração. Normalmente, o processo envolve um carreador de proteína que ajuda na transferência movendo as moléculas para o interior da célula.

Por exemplo, uma célula pode querer mover moléculas de açúcar para dentro, mas o gradiente de concentração pode não permitir o transporte passivo. Se houver uma concentração menor de açúcar dentro da célula e uma concentração maior fora da célula, o transporte ativo pode mover as moléculas contra o gradiente.

As células usam grande parte da energia que criam para o transporte ativo. Na verdade, em alguns organismos, a maior parte do ATP gerado vai para o transporte ativo e para a manutenção de certos níveis de moléculas dentro das células.

Gradientes eletroquímicos têm cargas e concentrações químicas diferentes. Eles existem através de uma membrana porque alguns átomos e moléculas têm cargas elétricas. Isso significa que existe um diferença de potencial elétrico ou potencial de membrana.

Às vezes, a célula precisa trazer mais compostos e se mover contra o gradiente eletroquímico. Isso requer energia, mas compensa em um melhor funcionamento geral da célula. É necessário para alguns processos, como a manutenção de gradientes de sódio e potássio nas células. As células geralmente têm menos sódio e mais potássio em seu interior, então o sódio tende a entrar na célula enquanto o potássio sai.

O transporte ativo permite que a célula os mova contra seus gradientes de concentração usuais.

O transporte ativo primário usa ATP como fonte de energia para o movimento. Ele move os íons através da membrana plasmática, o que cria uma diferença de carga. Freqüentemente, uma molécula entra na célula enquanto outro tipo de molécula deixa a célula. Isso cria diferenças de concentração e carga na membrana da célula.

O bomba de sódio-potássio é uma parte crucial de muitas células. A bomba move o sódio para fora da célula enquanto move o potássio para dentro. A hidrólise do ATP fornece à célula a energia de que necessita durante o processo. A bomba de sódio-potássio é uma bomba do tipo P que move três íons de sódio para fora e traz dois íons de potássio para dentro.

A bomba de sódio-potássio liga o ATP e os três íons de sódio. Então, a fosforilação acontece na bomba para que ela mude de forma. Isso permite que o sódio saia da célula e os íons de potássio sejam coletados. Em seguida, a fosforilação é revertida, o que novamente muda a forma da bomba, de modo que o potássio entra na célula. Esta bomba é importante para o funcionamento geral do nervo e beneficia o organismo.

Existem diferentes tipos de transportadores ativos primários. ATPase tipo P, como a bomba de sódio-potássio, existe em eucariotos, bactérias e arquéias.

Você pode ver ATPase tipo P em bombas de íons, como bombas de prótons, bombas de sódio-potássio e bombas de cálcio. ATPase tipo F existe em mitocôndria, cloroplastos e bactérias. ATPase tipo V existe em eucariotos, e o Transportador ABC (ABC significa "cassete de ligação de ATP") existe em ambos procariontes e eucariontes.

O transporte ativo secundário usa gradientes eletroquímicos para transportar substâncias com a ajuda de um cotransportador. Ele permite que as substâncias transportadas subam em seus gradientes graças ao cotransportador, enquanto o substrato principal desce em seu gradiente.

Essencialmente, o transporte ativo secundário usa a energia dos gradientes eletroquímicos que o transporte ativo primário cria. Isso permite que a célula obtenha outras moléculas, como a glicose, para dentro. O transporte ativo secundário é importante para o funcionamento geral da célula.

No entanto, o transporte ativo secundário também pode produzir energia como ATP por meio do gradiente de íons de hidrogênio na mitocôndria. Por exemplo, a energia que se acumula nos íons de hidrogênio pode ser usada quando os íons passam pelo canal da proteína ATP sintase. Isso permite que a célula converta ADP em ATP.

Proteínas transportadoras ou bombas são uma parte crucial do transporte ativo. Eles ajudam a transportar materiais na célula.

Existem três tipos principais de proteínas transportadoras: uniporters, simpatizantes e antipórteres.

Uniporters carregam apenas um tipo de íon ou molécula, mas simportadores podem carregar dois íons ou moléculas na mesma direção. Antipórteres podem carregar dois íons ou moléculas em direções diferentes.

É importante observar que as proteínas carreadoras aparecem no transporte ativo e passivo. Alguns não precisam de energia para trabalhar. No entanto, as proteínas transportadoras usadas no transporte ativo precisam de energia para funcionar. O ATP permite que eles façam alterações de forma. Um exemplo de proteína transportadora antiporter é Na + -K + ATPase, que pode mover íons de potássio e sódio na célula.

Endocitose e exocitose também são exemplos de transporte ativo na célula. Eles permitem o movimento de transporte em massa para dentro e para fora das células por meio de vesículas, para que as células possam transferir moléculas grandes. Às vezes, as células precisam de uma grande proteína ou outra substância que não se adapta ao membrana de plasma ou canais de transporte.

Para estes macro moléculas, endocitose e exocitose são as melhores opções. Como usam transporte ativo, os dois precisam de energia para trabalhar. Esses processos são importantes para os humanos porque têm papéis na função nervosa e no funcionamento do sistema imunológico.

Durante a endocitose, a célula consome uma grande molécula fora de sua membrana plasmática. A célula usa sua membrana para envolver e comer a molécula, dobrando-se sobre ela. Isso cria uma vesícula, que é um saco cercado por uma membrana, que contém a molécula. Em seguida, a vesícula sai da membrana plasmática e move a molécula para o interior da célula.

Além de consumir moléculas grandes, a célula pode comer outras células ou partes delas. Os dois principais tipos de endocitose são fagocitose e pinocitose. A fagocitose é como uma célula come uma grande molécula. Pinocitose é como uma célula bebe líquidos, como o fluido extracelular.

Algumas células usam constantemente a pinocitose para captar pequenos nutrientes do ambiente. As células podem reter os nutrientes em pequenas vesículas, uma vez que estão dentro.

Fagócitos são células que usam a fagocitose para consumir coisas. Alguns exemplos de fagócitos no corpo humano são glóbulos brancos, tal como neutrófilos e monócitos. Os neutrófilos combatem as bactérias invasoras por meio da fagocitose e ajudam a evitar que as bactérias o prejudiquem, envolvendo-as, consumindo-as e destruindo-as.

Os monócitos são maiores do que os neutrófilos. No entanto, eles também usam a fagocitose para consumir bactérias ou células mortas.

Seus pulmões também têm fagócitos chamados macrófagos. Quando você inala a poeira, parte dela chega aos pulmões e vai para os sacos de ar chamados alvéolos. Então, os macrófagos podem atacar a poeira e envolvê-la. Essencialmente, eles engolem a poeira para manter os pulmões saudáveis. Embora o corpo humano tenha um forte sistema de defesa, às vezes não funciona bem.

Por exemplo, macrófagos que engolem partículas de sílica podem morrer e emitir substâncias tóxicas. Isso pode causar a formação de tecido cicatricial.

As amebas são unicelulares e dependem da fagocitose para se alimentar. Eles procuram nutrientes e os cercam; então, eles engolfam o alimento e formam um vacúolo alimentar. A seguir, a comida vacúolo junta-se a um lisossoma dentro das amebas para quebrar os nutrientes. O lisossoma possui enzimas que auxiliam no processo.

Endocitose mediada por receptores permite que as células consumam tipos específicos de moléculas de que precisam. Proteínas receptoras ajudam nesse processo ligando-se a essas moléculas para que a célula possa formar uma vesícula. Isso permite que as moléculas específicas entrem na célula.

Normalmente, a endocitose mediada por receptor atua a favor da célula e permite que ela capture moléculas importantes de que necessita. No entanto, os vírus podem explorar o processo para entrar na célula e infectá-la. Depois que um vírus se liga a uma célula, ele precisa encontrar uma maneira de entrar na célula. Os vírus conseguem isso ligando-se às proteínas receptoras e entrando nas vesículas.

Durante a exocitose, as vesículas dentro da célula unem-se à membrana plasmática e liberam seu conteúdo; o conteúdo se derrama, fora da célula. Isso pode acontecer quando uma célula deseja se mover ou se livrar de uma molécula. A proteína é uma molécula comum que as células desejam transferir dessa maneira. Essencialmente, a exocitose é o oposto da endocitose.

O processo começa com a fusão de uma vesícula com a membrana plasmática. Em seguida, a vesícula se abre e libera as moléculas de seu interior. Seu conteúdo entra no espaço extracelular para que outras células possam usá-lo ou destruí-lo.

As células usam a exocitose para muitos processos, como a secreção de proteínas ou enzimas. Eles também podem usá-lo para anticorpos ou hormônios peptídicos. Algumas células até usam a exocitose para mover neurotransmissores e proteínas da membrana plasmática.

Existem dois tipos de exocitose: exocitose dependente de cálcio e exocitose independente de cálcio. Como você pode adivinhar pelo nome, o cálcio afeta a exocitose dependente de cálcio. Na exocitose independente de cálcio, o cálcio não é importante.

Muitos organismos usam uma organela chamada de complexo de Golgi ou Aparelho de Golgi para criar as vesículas que serão exportadas para fora das células. O complexo de Golgi pode modificar e processar proteínas e lipídios. Ele os embala em vesículas secretoras que saem do complexo.

Dentro regulamentado exocitose, a célula precisa sinais extracelulares para retirar os materiais. Isso geralmente é reservado para tipos específicos de células, como células secretoras. Eles podem produzir neurotransmissores ou outras moléculas de que o organismo necessita em determinados momentos e em certas quantidades.

O organismo pode não precisar dessas substâncias em uma base constante, portanto, é necessário regular sua secreção. Em geral, as vesículas secretoras não aderem à membrana plasmática por muito tempo. Eles entregam as moléculas e se removem.

Um exemplo disso é um neurônio que secreta neurotransmissores. O processo começa com uma célula neuronal em seu corpo criando uma vesícula cheia de neurotransmissores. Em seguida, essas vesículas viajam para a membrana plasmática da célula e aguardam.

Em seguida, eles recebem um sinal, que envolve íons de cálcio, e as vesículas vão para a membrana pré-sináptica. Um segundo sinal de íons de cálcio diz às vesículas para se ligarem à membrana e se fundirem com ela. Isso permite que os neurotransmissores sejam liberados.

O transporte ativo é um processo importante para as células. Tanto procariotos quanto eucariotos podem usá-lo para mover moléculas para dentro e para fora de suas células. O transporte ativo deve ter energia, como o ATP, para funcionar e, às vezes, é a única maneira de uma célula funcionar.

As células dependem do transporte ativo porque a difusão pode não lhes dar o que desejam. O transporte ativo pode mover moléculas contra seus gradientes de concentração, para que as células possam capturar nutrientes como açúcar ou proteínas. Os portadores de proteínas desempenham um papel importante durante esses processos.