Aktiv transport: En översikt över primär och sekundär

Aktiv transport kräver energi för att fungera, och det är hur en cell rör molekyler. Att transportera material in och ut ur cellerna är viktigt för den övergripande funktionen.

Aktiv transport och passiv transport är de två huvudsakliga sätten att celler flyttar ämnen. Till skillnad från aktiv transport kräver passiv transport ingen energi. Det enklare och billigare sättet är passiv transport; dock måste de flesta celler förlita sig på aktiv transport för att hålla sig vid liv.

Celler måste ofta använda aktiv transport eftersom det inte finns något annat val. Ibland fungerar diffusion inte för celler. Aktiv transport använder energi som adenosintrifosfat (ATP) för att flytta molekyler mot deras koncentrationsgradienter. Vanligtvis involverar processen en proteinbärare som hjälper överföringen genom att flytta molekylerna in i cellens inre.

Till exempel kan en cell vilja flytta sockermolekyler inuti, men koncentrationsgradienten tillåter kanske inte passiv transport. Om det finns en lägre sockerkoncentration inuti cellen och en högre koncentration utanför cellen, kan aktiv transport flytta molekylerna mot lutningen.

Celler använder en stor del av den energi de skapar för aktiv transport. Faktum är att i vissa organismer går majoriteten av den genererade ATP mot aktiv transport och upprätthåller vissa nivåer av molekyler inuti cellerna.

Elektrokemiska gradienter har olika laddningar och kemiska koncentrationer. De finns över ett membran eftersom vissa atomer och molekyler har elektriska laddningar. Det betyder att det finns en elektrisk potentialskillnad eller membranpotential.

Ibland måste cellen ta in fler föreningar och gå mot den elektrokemiska lutningen. Detta kräver energi men lönar sig i bättre övergripande cellfunktion. Det krävs för vissa processer, såsom upprätthållande av natrium- och kaliumgradienter i cellerna. Celler har vanligtvis mindre natrium och mer kalium inuti, så natrium tenderar att komma in i cellen medan kalium lämnar.

Aktiv transport låter cellen flytta dem mot sina vanliga koncentrationsgradienter.

Primär aktiv transport använder ATP som en energikälla för rörelse. Den flyttar joner över plasmamembranet, vilket skapar en laddningsskillnad. Ofta kommer en molekyl in i cellen när en annan typ av molekyl lämnar cellen. Detta skapar både koncentrations- och laddningsskillnader över cellens membran.

De natrium-kaliumpump är en viktig del av många celler. Pumpen flyttar natrium ut ur cellen medan den förflyttar kalium inuti. Hydrolysen av ATP ger cellen den energi den behöver under processen. Natrium-kaliumpumpen är en P-typ pump som förflyttar tre natriumjoner till utsidan och för in två kaliumjoner.

Natrium-kaliumpumpen binder ATP och de tre natriumjonerna. Då sker fosforylering vid pumpen så att den ändrar form. Detta gör att natrium kan lämna cellen och kaliumjoner kan plockas upp. Därefter vänder fosforyleringen, vilket återigen ändrar pumpens form, så kalium kommer in i cellen. Denna pump är viktig för den totala nervfunktionen och gynnar organismen.

Det finns olika typer av primära aktiva transportörer. P-typ ATPase, såsom natrium-kaliumpumpen, finns i eukaryoter, bakterier och archaea.

Du kan se P-typ ATPase i jonpumpar som protonpumpar, natrium-kaliumpumpar och kalciumpumpar. F-typ ATPase finns i mitokondrier, kloroplaster och bakterier. V-typ ATPase finns i eukaryoter, och ABC-transportör (ABC betyder "ATP-bindande kassett") finns i båda prokaryoter och eukaryoter.

Sekundär aktiv transport använder elektrokemiska gradienter för att transportera ämnen med hjälp av a samtransportör. Det gör att de transporterade ämnena kan röra sig uppåt i gradienter tack vare samtransportören, medan huvudsubstratet rör sig nedåt.

I huvudsak använder sekundär aktiv transport energin från de elektrokemiska gradienter som den primära aktiva transporten skapar. Detta gör att cellen kan få in andra molekyler, som glukos. Sekundär aktiv transport är viktig för den totala cellfunktionen.

Men sekundär aktiv transport kan också producera energi som ATP genom vätejongradienten i mitokondrierna. Till exempel kan den energi som ackumuleras i vätejonerna användas när jonerna passerar genom kanalprotein ATP-syntas. Detta gör att cellen kan konvertera ADP till ATP.

Bärarproteiner eller pumpar är en viktig del av aktiv transport. De hjälper till att transportera material i cellen.

Det finns tre huvudtyper av bärarproteiner: uniporters, sympatörer och antiporter.

Uniporters bär bara en typ av jon eller molekyl, men symporter kan bära två joner eller molekyler i samma riktning. Antiporter kan bära två joner eller molekyler i olika riktningar.

Det är viktigt att notera att bärarproteiner förekommer i aktiv och passiv transport. Vissa behöver inte energi för att arbeta. Bärarproteinerna som används vid aktiv transport behöver dock energi för att fungera. ATP tillåter dem att göra formändringar. Ett exempel på ett antiporterbärarprotein är Na + -K + ATPas, som kan flytta kalium- och natriumjoner i cellen.

Endocytos och exocytos är också exempel på aktiv transport i cellen. De möjliggör bulktransportrörelse in i och ut ur celler via vesiklar, så celler kan överföra stora molekyler. Ibland behöver celler ett stort protein eller ett annat ämne som inte passar genom plasmamembran eller transportkanaler.

För dessa makromolekyler, endocytos och exocytos är de bästa alternativen. Eftersom de använder aktiva transporter behöver de båda energi för att arbeta. Dessa processer är viktiga för människor eftersom de har roller i nervfunktionen och immunsystemets funktion.

Under endocytos förbrukar cellen en stor molekyl utanför plasmamembranet. Cellen använder sitt membran för att omge och äta molekylen genom att vika över den. Detta skapar en vesikel, som är en säck omgiven av ett membran, som innehåller molekylen. Därefter kommer vesikeln av plasmamembranet och flyttar molekylen in i cellens inre.

Förutom att konsumera stora molekyler kan cellen äta andra celler eller delar av dem. De två huvudtyperna av endocytos är fagocytos och pinocytos. Fagocytos är hur en cell äter en stor molekyl. Pinocytos är hur en cell dricker vätskor som extracellulär vätska.

Vissa celler använder ständigt pinocytos för att plocka upp små näringsämnen från sin omgivning. Celler kan hålla näringsämnena i små blåsor när de är inne.

Fagocyter är celler som använder fagocytos för att konsumera saker. Några exempel på fagocyter i människokroppen är vita blod celler, Till exempel neutrofiler och monocyter. Neutrofiler bekämpar invaderande bakterier genom fagocytos och hjälper till att förhindra att bakterierna skadar dig genom att omge bakterierna, konsumera den och därmed förstöra den.

Monocyter är större än neutrofiler. Men de använder också fagocytos för att konsumera bakterier eller döda celler.

Dina lungor har också kallade fagocyter makrofager. När du andas in damm når något av det till dina lungor och går in i de luftsäckar som kallas alveoler. Därefter kan makrofagerna attackera dammet och omge det. De sväljer i huvudsak dammet för att hålla dina lungor friska. Även om människokroppen har ett starkt försvarssystem, fungerar det ibland inte bra.

Till exempel kan makrofager som sväljer kiseldioxidpartiklar dö och avge giftiga ämnen. Detta kan orsaka att ärrvävnad bildas.

Amöbor är encelliga och är beroende av fagocytos för att äta. De letar efter näringsämnen och omger dem; sedan slukar de maten och bildar en matvakuol. Därefter maten vakuum sammanfogar en lysosom inuti amöberna för att bryta ner näringsämnena. De lysosom har enzymer som hjälper processen.

Receptormedierad endocytos gör att cellerna kan konsumera specifika typer av molekyler som de behöver. Receptorproteiner hjälpa till med denna process genom att binda till dessa molekyler så att cellen kan göra en vesikel. Detta gör att de specifika molekylerna kan komma in i cellen.

Vanligtvis fungerar receptormedierad endocytos till cellens fördel och gör det möjligt att fånga viktiga molekyler den behöver. Virus kan dock utnyttja processen för att komma in i cellen och infektera den. När ett virus har fästs i en cell måste det hitta ett sätt att komma in i cellen. Virus åstadkommer detta genom att binda till receptorproteiner och komma in i blåsorna.

Under exocytos förenar vesiklar inuti cellen plasmamembranet och frigör deras innehåll; innehållet rinner ut utanför cellen. Detta kan hända när en cell vill flytta eller bli av med en molekyl. Protein är en vanlig molekyl som celler vill överföra på detta sätt. I huvudsak är exocytos motsatsen till endocytos.

Processen börjar med en vesikel som smälter samman med plasmamembranet. Därefter öppnar vesikeln och frigör molekylerna inuti. Dess innehåll går in i det extracellulära utrymmet så att andra celler kan använda dem eller förstöra dem.

Celler använder exocytos för många processer, såsom att utsöndra proteiner eller enzymer. De kan också använda den för antikroppar eller peptidhormoner. Vissa celler använder till och med exocytos för att flytta neurotransmittorer och plasmamembranproteiner.

Det finns två typer av exocytos: kalciumberoende exocytos och kalciumoberoende exocytos. Som du kan gissa från namnet påverkar kalcium kalciumberoende exocytos. Vid kalciumoberoende exocytos är kalcium inte viktigt.

Många organismer använder en organell som kallas Golgi-komplex eller Golgiapparat för att skapa blåsor som kommer att exporteras från cellerna. Golgi-komplexet kan modifiera och bearbeta både proteiner och lipider. Den packar dem i sekretoriska blåsor som lämnar komplexet.

I reglerad exocytos, behöver cellen extracellulära signaler för att flytta ut material. Detta är vanligtvis reserverat för specifika celltyper som sekretoriska celler. De kan göra neurotransmittorer eller andra molekyler som organismen behöver vid vissa tider i vissa mängder.

Organismen behöver kanske inte dessa ämnen på en konstant basis, så det är nödvändigt att reglera deras utsöndring. I allmänhet fastnar inte de sekretoriska blåsorna vid plasmamembranet länge. De levererar molekylerna och tar bort sig själva.

Ett exempel på detta är en neuron som utsöndras neurotransmittorer. Processen börjar med att en nervcell i kroppen skapar en vesikel fylld med neurotransmittorer. Därefter reser dessa vesiklar till plasmamembranet i cellen och väntar.

Därefter får de en signal som involverar kalciumjoner och blåsorna går till det pre-synaptiska membranet. En andra signal av kalciumjoner berättar blåsorna att fästa vid membranet och smälta med det. Detta gör att neurotransmittorerna kan släppas.

Aktiv transport är en viktig process för celler. Både prokaryoter och eukaryoter kan använda den för att flytta molekyler in och ut ur sina celler. Aktiv transport måste ha energi, som ATP, för att arbeta, och ibland är det det enda sättet en cell kan fungera på.

Celler förlitar sig på aktiv transport eftersom diffusion kanske inte får dem vad de vill ha. Aktiv transport kan flytta molekyler mot deras koncentrationsgradienter, så celler kan fånga näringsämnen som socker eller proteiner. Proteinbärare spelar en viktig roll under dessa processer.