Aktívny transport: Prehľad primárnych a sekundárnych

Aktívny transport vyžaduje na prácu energiu a to je to, ako bunka pohybuje molekulami. Preprava materiálu do a z buniek je nevyhnutná pre celkovú funkciu.

Aktívna preprava a pasívna preprava sú dva hlavné spôsoby, ako bunky pohybujú látkami. Na rozdiel od aktívnej dopravy pasívna doprava nevyžaduje žiadnu energiu. Ľahšou a lacnejšou cestou je pasívna doprava; na udržanie života sa však väčšina buniek musí spoliehať na aktívny transport.

Bunky musia často využívať aktívny transport, pretože neexistuje iná možnosť. Difúzia niekedy nefunguje pre bunky. Aktívna doprava využíva energiu ako adenosintrifosfátu (ATP) pohybovať molekulami proti ich koncentračným gradientom. Tento proces zvyčajne zahŕňa proteínový nosič, ktorý pomáha pri prenose pohybom molekúl do vnútra bunky.

Napríklad môže bunka chcieť presunúť molekuly cukru dovnútra, ale koncentračný gradient nemusí umožniť pasívny transport. Ak je vo vnútri bunky nižšia koncentrácia cukru a mimo bunky vyššia koncentrácia, potom môže aktívny transport posunúť molekuly proti gradientu.

Bunky využívajú veľkú časť energie, ktorú vytvárajú, na aktívny transport. V skutočnosti v niektorých organizmoch väčšina vygenerovaného ATP smeruje k aktívnemu transportu a udržiavaniu určitých hladín molekúl vo vnútri buniek.

Elektrochemické gradienty majú rôzne náboje a chemické koncentrácie. Existujú cez membránu, pretože niektoré atómy a molekuly majú elektrické náboje. To znamená, že existuje rozdiel elektrického potenciálu alebo membránový potenciál.

Bunka niekedy musí priviesť viac zlúčenín a ísť proti elektrochemickému gradientu. To si vyžaduje energiu, ale vyplatí sa to pri lepšej celkovej funkcii buniek. Vyžaduje sa pri niektorých procesoch, ako je udržiavanie gradientov sodíka a draslíka v bunkách. Bunky majú vo vnútri zvyčajne menej sodíka a viac draslíka, takže sodík má tendenciu vstupovať do bunky, zatiaľ čo draslík odchádza.

Aktívny transport umožňuje bunke presunúť ich proti ich obvyklým koncentračným gradientom.

Primárny aktívny transport využíva ATP ako zdroj energie pre pohyb. Pohybuje ióny cez plazmatickú membránu, čo vytvára rozdiel nábojov. Molekula často vstupuje do bunky, keď z nej odchádza iný typ molekuly. To vytvára rozdiely v koncentrácii aj v náboji cez bunkovú membránu.

The sodno-draselné čerpadlo je rozhodujúcou súčasťou mnohých buniek. Pumpa pohybuje sodíkom von z bunky, zatiaľ čo vnútri draslíka. Hydrolýza ATP dodáva bunke energiu, ktorú potrebuje počas procesu. Sodík-draselné čerpadlo je čerpadlo typu P, ktoré posúva tri sodné ióny smerom von a dovnútra privádza dva ióny draslíka.

Sodík-draselné čerpadlo viaže ATP a tri sodné ióny. Potom na pumpe dôjde k fosforylácii, aby zmenila svoj tvar. To umožňuje sodíku opustiť bunku a zachytiť draselné ióny. Ďalej sa fosforylácia obráti, čo opäť zmení tvar pumpy, takže draslík vstupuje do bunky. Táto pumpa je dôležitá pre celkovú funkciu nervov a je prospešná pre organizmus.

Existujú rôzne typy primárnych aktívnych transportérov. ATPáza typu P., ako je sodíkovo-draselná pumpa, existuje v eukaryotoch, baktériách a archeaách.

ATPázu typu P môžete vidieť v iónových pumpách, ako sú protónové pumpy, sodík-draselné pumpy a vápnikové pumpy. ATPáza typu F existuje v mitochondrie, chloroplasty a baktérie. ATPáza typu V. existuje v eukaryotoch a ABC transportér (ABC znamená „kazeta viažuca ATP“) existuje v obidvoch prokaryoty a eukaryoty.

Sekundárny aktívny transport využíva na transport látok elektrochemické gradienty pomocou a kotransportér. Umožňuje prenášaným látkam posúvať sa nahor pomocou kotransportéra, zatiaľ čo hlavný substrát sa posúva dole.

Sekundárny aktívny transport v podstate využíva energiu z elektrochemických gradientov, ktoré vytvára primárny aktívny transport. To umožňuje bunke dostať dovnútra ďalšie molekuly, napríklad glukózu. Sekundárny aktívny transport je dôležitý pre celkovú funkciu buniek.

Avšak sekundárny aktívny transport môže tiež vytvárať energiu ako ATP prostredníctvom gradientu vodíkových iónov v mitochondriách. Napríklad energia, ktorá sa hromadí vo vodíkových iónoch, sa môže použiť, keď ióny prechádzajú cez kanálový proteín ATP syntázu. To umožňuje bunke prevádzať ADP na ATP.

Nosné proteíny alebo pumpy sú rozhodujúcou súčasťou aktívneho transportu. Pomáhajú transportovať materiály v bunke.

Existujú tri hlavné typy nosných proteínov: uniporters, sympatizanti a antiporters.

Uniporteri nesú iba jeden typ iónu alebo molekuly, ale sympatizanti môžu niesť dva ióny alebo molekuly rovnakým smerom. Antiportery môžu prenášať dva ióny alebo molekuly rôznymi smermi.

Je dôležité si uvedomiť, že nosné proteíny sa objavujú v aktívnom a pasívnom transporte. Niektorí na prácu nepotrebujú energiu. Avšak nosné proteíny používané v aktívnom transporte potrebujú energiu, aby mohli fungovať. ATP im umožňuje vykonávať tvarové zmeny. Príkladom antiporterového nosného proteínu je Na + -K + ATPáza, ktorá môže pohybovať iónmi draslíka a sodíka v bunke.

Endocytóza a exocytóza sú tiež príklady aktívneho transportu v bunke. Umožňujú hromadný transportný pohyb do a z buniek cez vezikuly, takže bunky môžu prenášať veľké molekuly. Bunky niekedy potrebujú veľký proteín alebo inú látku, ktorá sa cez ňu nezmestí plazmatická membrána alebo dopravné kanály.

Pre tychto makromolekuly, endocytóza a exocytóza sú najlepšou možnosťou. Keďže využívajú aktívnu dopravu, potrebujú na prácu obaja energiu. Tieto procesy sú dôležité pre ľudí, pretože majú úlohu vo funkcii nervov a imunitného systému.

Počas endocytózy bunka spotrebováva veľkú molekulu mimo svojej plazmatickej membrány. Bunka používa svoju membránu na obklopenie a zjedenie molekuly zložením. Tak vznikne vezikul, ktorý je vakom obklopeným membránou, ktorá obsahuje molekulu. Potom vezikul vyjde z plazmatickej membrány a presunie molekulu do vnútra bunky.

Okrem konzumácie veľkých molekúl môže bunka jesť ďalšie bunky alebo ich časti. Dva hlavné typy endocytózy sú fagocytóza a pinocytóza. Fagocytóza je to, ako bunka požiera veľkú molekulu. Pinocytóza je spôsob, akým bunka pije tekutiny, ako je extracelulárna tekutina.

Niektoré bunky neustále využívajú pinocytózu na zachytávanie malých výživných látok zo svojho okolia. Keď sú bunky vo vnútri, môžu zadržiavať živiny v malých vezikulách.

Fagocyty sú bunky, ktoré na konzumáciu vecí používajú fagocytózu. Niektoré príklady fagocytov v ľudskom tele sú biele krvinky, ako napr neutrofily a monocyty. Neutrofily bojujú proti napadnutým baktériám prostredníctvom fagocytózy a pomáhajú predchádzať tomu, aby vám baktérie ublížili tak, že ich obklopia, skonzumujú a zničia.

Monocyty sú väčšie ako neutrofily. Fagocytózu však používajú aj na konzumáciu baktérií alebo odumretých buniek.

Vaše pľúca majú tiež nazývané fagocyty makrofágy. Keď vdychujete prach, časť z neho sa dostane do vašich pľúc a prechádza do vzdušných vakov s názvom alveoly. Potom môžu makrofágy napadnúť prach a obklopiť ho. V podstate prehĺtajú prach, aby boli vaše pľúca zdravé. Aj keď má ľudské telo silný obranný systém, niekedy nefunguje dobre.

Napríklad makrofágy, ktoré prehĺtajú častice oxidu kremičitého, môžu zomrieť a vylučovať toxické látky. To môže spôsobiť vytvorenie jazvového tkaniva.

Améby sú jednobunkové a pri jedle sa spoliehajú na fagocytózu. Hľadajú živiny a obklopujú ich; potom pohltia jedlo a vytvoria potravinovú vakuolu. Ďalej jedlo vákuola spája lyzozóm vo vnútri améb, aby rozložil živiny. The lyzozóm má enzýmy, ktoré pomáhajú procesu.

Receptorom sprostredkovaná endocytóza umožňuje bunkám konzumovať špecifické typy molekúl, ktoré potrebujú. Receptorové proteíny napomáhajte tomuto procesu väzbou na tieto molekuly, aby si bunka mohla vytvoriť vezikulu. Toto umožňuje špecifickým molekulám vstúpiť do bunky.

Endocytóza sprostredkovaná receptormi zvyčajne pracuje v prospech bunky a umožňuje jej zachytiť dôležité molekuly, ktoré potrebuje. Vírusy však môžu využiť tento proces na to, aby sa dostali do bunky a infikovali ju. Po pripojení vírusu k bunke musí nájsť spôsob, ako sa dostať do bunky. Vírusy to dosiahnu väzbou na receptorové proteíny a preniknutím dovnútra do vezikúl.

Počas exocytózy sa vezikuly vo vnútri bunky spájajú s plazmatickou membránou a uvoľňujú svoj obsah; obsah sa vyleje mimo bunky. To sa môže stať, keď sa bunka chce pohnúť alebo zbaviť molekuly. Proteín je bežná molekula, ktorú chcú bunky preniesť týmto spôsobom. Exocytóza je v podstate opakom endocytózy.

Proces začína väzbou pripojenou k plazmatickej membráne. Ďalej sa vezikul otvára a uvoľňuje molekuly vo vnútri. Jeho obsah vstupuje do extracelulárneho priestoru, aby ich mohli iné bunky využiť alebo zničiť.

Bunky používajú exocytózu na mnohé procesy, napríklad na vylučovanie bielkovín alebo enzýmov. Môžu ho tiež použiť na protilátky alebo peptidové hormóny. Niektoré bunky dokonca používajú exocytózu na pohyb neurotransmiterov a proteínov plazmatickej membrány.

Existujú dva typy exocytózy: na vápniku závislá exocytóza a exocytóza nezávislá od vápnika. Ako môžete hádať z názvu, vápnik ovplyvňuje exocytózu závislú od vápnika. Pri exocytóze nezávislej od vápnika nie je vápnik dôležitý.

Mnoho organizmov používa organelu nazývanú Golgiho komplex alebo Golgiho aparát aby sa vytvorili vezikuly, ktoré sa exportujú z buniek. Golgiho komplex môže upravovať a spracovávať proteíny aj lipidy. Zabalí ich do sekrečných vezikúl, ktoré opúšťajú komplex.

V regulované exocytóza, bunka potrebuje extracelulárne signály na presun materiálov. Toto je zvyčajne vyhradené pre špecifické typy buniek, ako sú sekrečné bunky. Môžu vytvárať neurotransmitery alebo iné molekuly, ktoré organizmus v určitom čase potrebuje, v určitých množstvách.

Organizmus nemusí tieto látky neustále potrebovať, preto je nevyhnutná regulácia ich vylučovania. Všeobecne sa vylučovacie vezikuly dlho nelepia na plazmatickú membránu. Dodávajú molekuly a odstraňujú sa.

Príkladom toho je neurón, ktorý sa vylučuje neurotransmitery. Proces začína tým, že neurónová bunka vo vašom tele vytvorí vezikulu naplnenú neurotransmitermi. Potom tieto vezikuly cestujú do plazmatickej membrány bunky a čakajú.

Ďalej dostanú signál, ktorý zahŕňa ióny vápnika, a vezikuly prechádzajú do presynaptickej membrány. Druhý signál iónov vápnika hovorí vezikulám, aby sa pripojili k membráne a spojili sa s ňou. To umožňuje uvoľnenie neurotransmiterov.

Aktívny transport je pre bunky dôležitý proces. Prokaryoty aj eukaryoty ho môžu používať na pohyb molekúl do a zo svojich buniek. Aktívny transport musí mať na prácu energiu, napríklad ATP, a niekedy je to jediný spôsob, ako môže bunka fungovať.

Bunky sa spoliehajú na aktívny transport, pretože difúzia im nemusí dostať to, čo chcú. Aktívny transport dokáže presunúť molekuly proti ich koncentračným gradientom, takže bunky môžu zachytávať živiny ako cukor alebo bielkoviny. Počas týchto procesov zohrávajú dôležitú úlohu nosiče bielkovín.