За активни транспорт потребна је енергија и то је начин на који ћелија покреће молекуле. Транспорт материјала у ћелије и из њих је пресудан за укупну функцију.
Активни транспорт и пасивни транспорт су два главна начина на који ћелије покрећу супстанце. За разлику од активног транспорта, пасивни транспорт не захтева никакву енергију. Лакши и јефтинији начин је пасивни транспорт; међутим, већина ћелија мора да се ослони на активни транспорт да би остале живе.
Зашто користити активни транспорт?
Ћелије често морају да користе активни транспорт, јер нема другог избора. Понекад дифузија не делује на ћелије. Активни транспорт користи енергију попут аденозин трифосфат (АТП) за померање молекула у односу на њихове градијенте концентрације. Обично процес укључује носач протеина који помаже преносу премештањем молекула у унутрашњост ћелије.
На пример, ћелија ће можда желети да премешта молекуле шећера унутра, али градијент концентрације можда неће дозволити пасивни транспорт. Ако постоји мања концентрација шећера унутар ћелије, а већа концентрација ван ћелије, тада активни транспорт може покретати молекуле у односу на градијент.
Ћелије користе велики део енергије коју стварају за активан транспорт. У ствари, у неким организмима већина генерираног АТП иде ка активном транспорту и одржавању одређених нивоа молекула унутар ћелија.
Електрохемијски градијенти
Електрохемијски градијенти имају различите наелектрисања и концентрације хемикалија. Постоје преко мембране, јер неки атоми и молекули имају електричне набоје. То значи да постоји разлика електричног потенцијала или мембрански потенцијал.
Понекад ћелија треба да унесе више једињења и крене се према електрохемијском градијенту. Ово захтева енергију, али се исплати бољим укупним функционисањем ћелија. Потребан је за неке процесе, попут одржавања градијената натријума и калијума у ћелијама. Ћелије обично имају мање натријума и више калијума унутра, па натријум тежи да уђе у ћелију док калијум одлази.
Активни транспорт омогућава ћелији да их помера према уобичајеним градијентима концентрације.
Примарни активни транспорт
Примарно активни транспорт користи АТП као извор енергије за кретање. Премешта јоне преко плазматске мембране, што ствара разлику у наелектрисању. Често молекул улази у ћелију док друга врста молекула напушта ћелију. Ово ствара разлике у концентрацији и наелектрисању у ћелијској мембрани.
Тхе натријум-калијумска пумпа је пресудан део многих ћелија. Пумпа помера натријум из ћелије док помера калијум унутра. Хидролиза АТП даје ћелији енергију која јој је потребна током процеса. Натријум-калијумска пумпа је пумпа типа П која помера три натријумова јона споља и уноси два калијумова јона унутра.
Натријум-калијумска пумпа везује АТП и три натријумова јона. Тада се на пумпи дешава фосфорилација тако да она мења свој облик. То омогућава да натријум напусти ћелију, а калијумови јони да се покупе. Даље, фосфорилација се обрће, што опет мења облик пумпе, па калијум улази у ћелију. Ова пумпа је важна за укупну функцију нерва и користи организму.
Врсте примарних активних транспортера
Постоје различите врсте примарно активних транспортера. АТП-а типа П, као што је натријум-калијумска пумпа, постоји код еукариота, бактерија и археја.
АТПазу типа П можете видети у јонским пумпама попут протонских пумпи, натријум-калијумових пумпи и калцијумских пумпи. АТП-а типа Ф постоји у митохондрије, хлоропласти и бактерија. В-тип АТПазе постоји код еукариота, а АБЦ транспортер (АБЦ значи „касета која веже АТП“) постоји у обе прокариоти и еукариоти.
Секундарни активни транспорт
Секундарни активни транспорт користи електрохемијске градијенте за транспорт супстанци уз помоћ а котранспортер. Омогућава ношењу супстанци да се крећу према горе помоћу котранспортера, док се главна подлога креће низ градијент.
У основи, секундарни активни транспорт користи енергију из електрохемијских градијената које ствара примарни активни транспорт. То омогућава ћелији да унутра добије друге молекуле, попут глукозе. Секундарни активни транспорт важан је за укупну функцију ћелија.
Међутим, секундарни активни транспорт такође може створити енергију попут АТП кроз градијент водоникових јона у митохондријима. На пример, енергија која се акумулира у јонима водоника може се користити када јони пролазе кроз канал протеинске АТП синтазе. Ово омогућава ћелији да претвори АДП у АТП.
Протеини носачи
Протеини или пумпе носиоци су пресудни део активног транспорта. Они помажу у транспорту материјала у ћелији.
Постоје три главне врсте протеина носача: унипортерс, симпортери и антипортери.
Унипортери носе само једну врсту јона или молекула, али симпортери могу носити два јона или молекула у истом смеру. Антипортери могу носити два јона или молекуле у различитим правцима.
Важно је напоменути да се протеини носачи појављују у активном и пасивном транспорту. Некима није потребна енергија за рад. Међутим, протеини носачи који се користе у активном транспорту требају енергију да би функционисали. АТП им омогућава да промене облик. Пример протеинског носача антипортера је На + -К + АТПаза, која може да помера јоне калијума и натријума у ћелији.
Ендоцитоза и егзоцитоза
Ендоцитоза и егзоцитоза су такође примери активног транспорта у ћелији. Омогућавају кретање у масовном транспорту у и из ћелија путем везикула, тако да ћелије могу да преносе велике молекуле. Понекад ћелијама треба велики протеин или друга супстанца која се не уклапа у Плазма мембране или транспортних канала.
За ове макромолекуле, ендоцитоза и егзоцитоза су најбоље опције. Будући да користе активан превоз, обојици је потребна енергија за рад. Ови процеси су важни за људе јер имају улогу у раду нерва и функционисању имунолошког система.
Преглед ендоцитозе
Током ендоцитозе, ћелија троши велики молекул изван своје плаземске мембране. Ћелија користи мембрану да окружи и поједе молекул тако што ће је преклопити. Ово ствара везикулу, која је врећица окружена мембраном, која садржи молекул. Тада везикула излази из плазматске мембране и премешта молекул у унутрашњост ћелије.
Поред конзумирања великих молекула, ћелија може да једе и друге ћелије или њихове делове. Две главне врсте ендоцитозе су фагоцитоза и пиноцитоза. Фагоцитоза је начин на који ћелија једе велики молекул. Пиноцитоза је начин на који ћелија пије течност као што је ванћелијска течност.
Неке ћелије непрестано користе пиноцитозу да покупе мале хранљиве материје из своје околине. Ћелије могу задржати хранљиве састојке у малим везикулима када су унутра.
Примери фагоцита
Фагоцити су ћелије које користе фагоцитозу да би конзумирале ствари. Неки примери фагоцита у људском телу су бела крвна зрнца, као такав неутрофили и моноцити. Неутрофили се боре против инвазивних бактерија кроз фагоцитозу и помажу у спречавању да вас бактерије озледе окружујући бактерије, трошећи их и тако уништавајући.
Моноцити су већи од неутрофила. Међутим, они такође користе фагоцитозу за конзумирање бактерија или мртвих ћелија.
Ваша плућа такође називају фагоците макрофаги. Када удишете прашину, део тога дође до ваших плућа и одлази у ваздушне врећице алвеоле. Тада макрофаги могу напасти прашину и окружити је. Они у суштини гутају прашину како би ваша плућа била здрава. Иако људско тело има јак одбрамбени систем, понекад не ради добро.
На пример, макрофаги који гутају честице силицијум диоксида могу да умру и емитују токсичне супстанце. То може проузроковати стварање ожиљног ткива.
Амебе су једноћелијске и ослањају се на фагоцитозу. Они траже хранљиве материје и окружују их; затим, прогутају храну и формирају вакуолу за храну. Даље, храна вацуоле придружује лизозом унутар амеба да разгради хранљиве материје. Тхе лизозом има ензиме који помажу процесу.
Ендоцитоза посредована рецепторима
Ендоцитоза посредована рецепторима омогућава ћелијама да троше одређене врсте молекула који су им потребни. Протеини рецептора помажу овом процесу везивањем за ове молекуле тако да ћелија може да направи везикулу. Ово омогућава одређеним молекулима да уђу у ћелију.
Обично ендоцитоза посредована рецепторима делује у корист ћелије и омогућава јој да ухвати важне молекуле који су јој потребни. Међутим, вируси могу искористити процес да уђу у ћелију и заразе је. Након што се вирус веже за ћелију, мора да пронађе начин да уђе у ћелију. Вируси то постижу везујући се за протеине рецептора и улазећи унутра у везикуле.
Преглед егзоцитозе
Током егзоцитозе, везикули унутар ћелије се придружују плаземској мембрани и ослобађају свој садржај; садржај се излива ван ћелије. То се може догодити када ћелија жели да се креће или се реши молекула. Протеини су чест молекул који ћелије желе да пренесу на овај начин. У суштини, егзоцитоза је супротна ендоцитози.
Процес започиње везивањем који се спаја са плаземском мембраном. Даље, везикул се отвара и ослобађа молекуле унутра. Његов садржај улази у ванћелијски простор тако да их друге ћелије могу користити или уништити.
Ћелије користе егзоцитозу за многе процесе, попут лучења протеина или ензима. Такође га могу користити за антитела или пептидни хормони. Неке ћелије чак користе егзоцитозу за премештање неуротрансмитера и протеина плазматске мембране.
Примери егзоцитозе
Постоје две врсте егзоцитозе: егзоцитоза зависна од калцијума и егзоцитоза независна од калцијума. Као што можете да претпоставите из имена, калцијум утиче на егзоцитозу зависну од калцијума. У егзоцитози независној од калцијума, калцијум није важан.
Многи организми користе органелу која се назива Голги комплекс или Голџијев апарат створити везикуле које ће се извести из ћелија. Голгијев комплекс може модификовати и прерадити и протеине и липиде. Спакује их у секреторне везикуле који напуштају комплекс.
Регулисана егзоцитоза
У регулисано егзоцитоза, ћелија треба ванћелијски сигнали за премештање материјала. Ово је обично резервисано за одређене типове ћелија попут секреторних ћелија. Они могу да направе неуротрансмитере или друге молекуле који су организму потребни у одређеним временима у одређеним количинама.
Те супстанце организму можда неће требати стално, па је неопходно регулисање њиховог лучења. Генерално, секреторни везикули се дуго не лепе за плаземску мембрану. Они достављају молекуле и уклањају се.
Пример за то је неурон који лучи неуротрансмитера. Процес започиње неуронском ћелијом у вашем телу која ствара везикулу испуњену неуротрансмитерима. Затим, ове везикуле путују до плазматске мембране ћелије и чекају.
Затим добијају сигнал који укључује јоне калцијума, а везикули одлазе у предсинаптичку мембрану. Други сигнал јона калцијума говори везиклима да се прикаче за мембрану и стапају се са њом. Ово омогућава ослобађање неуротрансмитера.
Активни транспорт је важан процес за ћелије. И прокариоти и еукариоти могу да га користе за кретање молекула у и из ћелија. Активни транспорт мора да има енергију, попут АТП-а, да би функционисао, а понекад је то једини начин на који ћелија може да функционише.
Ћелије се ослањају на активни транспорт, јер им дифузија можда неће донети оно што желе. Активни транспорт може покретати молекуле у односу на њихове градијенте концентрације, тако да ћелије могу хватати хранљиве материје попут шећера или протеина. Носачи протеина играју важну улогу током ових процеса.