Aktif Taşıma: Birincil ve İkincil Konulara Genel Bakış

Aktif taşıma, çalışmak için enerji gerektirir ve bir hücrenin molekülleri nasıl hareket ettirdiği budur. Malzemelerin hücrelerin içine ve dışına taşınması, genel işlev için esastır.

Aktif taşıma ve pasif taşıma hücrelerin maddeleri hareket ettirmesinin iki ana yoludur. Aktif taşımanın aksine, pasif taşıma herhangi bir enerji gerektirmez. Daha kolay ve ucuz yol pasif taşımadır; bununla birlikte, çoğu hücre hayatta kalmak için aktif taşımaya güvenmek zorundadır.

Hücreler genellikle başka seçenek olmadığı için aktif taşımayı kullanmak zorundadır. Bazen difüzyon hücreler için çalışmaz. Aktif taşıma gibi enerji kullanır adenozin trifosfat (ATP) molekülleri konsantrasyon gradyanlarına karşı hareket ettirmek için. Genellikle süreç, molekülleri hücrenin içine hareket ettirerek transfere yardımcı olan bir protein taşıyıcı içerir.

Örneğin, bir hücre şeker moleküllerini içeri taşımak isteyebilir, ancak konsantrasyon gradyanı pasif taşımaya izin vermeyebilir. Hücrenin içinde daha düşük bir şeker konsantrasyonu ve hücrenin dışında daha yüksek bir konsantrasyon varsa, aktif taşıma molekülleri gradyana karşı hareket ettirebilir.

Hücreler ürettikleri enerjinin büyük bir kısmını aktif taşıma için kullanırlar. Aslında, bazı organizmalarda, üretilen ATP'nin çoğu, aktif taşımaya ve hücrelerin içinde belirli seviyelerde moleküllerin korunmasına doğru gider.

Elektrokimyasal gradyanlar farklı yüklere ve kimyasal konsantrasyonlara sahiptir. Bazı atomların ve moleküllerin elektriksel yükleri olduğu için bir zar boyunca bulunurlar. Bu demektir ki bir elektriksel potansiyel farkı veya zar potansiyeli.

Bazen hücrenin daha fazla bileşik getirmesi ve elektrokimyasal gradyana karşı hareket etmesi gerekir. Bu, enerji gerektirir, ancak daha iyi genel hücre işlevinde karşılığını verir. Hücrelerdeki sodyum ve potasyum gradyanlarının korunması gibi bazı işlemler için gereklidir. Hücrelerin içinde genellikle daha az sodyum ve daha fazla potasyum bulunur, bu nedenle potasyum ayrılırken sodyum hücreye girme eğilimindedir.

Aktif taşıma, hücrenin onları olağan konsantrasyon gradyanlarına karşı hareket ettirmesine izin verir.

Birincil aktif taşıma, ATP'yi hareket için bir enerji kaynağı olarak kullanır. İyonları plazma zarı boyunca hareket ettirerek bir yük farkı yaratır. Çoğu zaman, bir molekül hücreye girerken, başka bir molekül türü hücreden çıkar. Bu, hücre zarı boyunca hem konsantrasyon hem de yük farklılıkları yaratır.

sodyum-potasyum pompası birçok hücrenin önemli bir parçasıdır. Pompa, potasyumu içeri taşırken sodyumu hücrenin dışına taşır. ATP'nin hidrolizi, hücreye işlem sırasında ihtiyaç duyduğu enerjiyi verir. Sodyum-potasyum pompası, üç sodyum iyonunu dışarıya hareket ettiren ve iki potasyum iyonunu içeriye taşıyan P tipi bir pompadır.

Sodyum-potasyum pompası, ATP'yi ve üç sodyum iyonunu bağlar. Daha sonra pompada fosforilasyon meydana gelir ve pompa şeklini değiştirir. Bu, sodyumun hücreyi terk etmesine ve potasyum iyonlarının alınmasına izin verir. Daha sonra, fosforilasyon tersine döner, bu da pompanın şeklini değiştirir, böylece potasyum hücreye girer. Bu pompa, genel sinir fonksiyonu için önemlidir ve organizmaya yarar sağlar.

Farklı birincil aktif taşıyıcı türleri vardır. P tipi ATPazSodyum-potasyum pompası gibi ökaryotlarda, bakterilerde ve arkelerde bulunur.

Proton pompaları, sodyum-potasyum pompaları ve kalsiyum pompaları gibi iyon pompalarında P-tipi ATPaz'ı görebilirsiniz. F tipi ATPaz içinde var mitokondri, kloroplastlar ve bakteriler. V-tipi ATPaz ökaryotlarda bulunur ve ABC taşıyıcı (ABC, "ATP bağlayıcı kaset" anlamına gelir) her ikisinde de bulunur. prokaryotlar ve ökaryotlar.

İkincil aktif taşıma, bir maddenin yardımıyla maddeleri taşımak için elektrokimyasal gradyanları kullanır. yardımcı taşıyıcı. Ana substrat gradyanı aşağı doğru hareket ederken, cotransporter sayesinde taşınan maddelerin gradyanlarını yukarı hareket ettirmesini sağlar.

Esasen, ikincil aktif taşıma, birincil aktif taşımanın yarattığı elektrokimyasal gradyanlardan gelen enerjiyi kullanır. Bu, hücrenin glikoz gibi diğer molekülleri içeri almasına izin verir. İkincil aktif taşıma, genel hücre fonksiyonu için önemlidir.

Bununla birlikte, ikincil aktif taşıma, mitokondrideki hidrojen iyonu gradyanı yoluyla ATP gibi enerji de üretebilir. Örneğin hidrojen iyonlarında biriken enerji, iyonlar kanal proteini ATP sentazından geçerken kullanılabilir. Bu, hücrenin ADP'yi ATP'ye dönüştürmesini sağlar.

Taşıyıcı proteinler veya pompalar, aktif taşımanın çok önemli bir parçasıdır. Hücredeki maddelerin taşınmasına yardımcı olurlar.

Üç ana taşıyıcı protein türü vardır: tek taşıyıcılar, simporterler ve antiporterler.

Uniporter'lar yalnızca bir tür iyon veya molekül taşır, ancak symporter'lar aynı yönde iki iyon veya molekül taşıyabilir. Antiporterler iki iyon veya molekülü farklı yönlerde taşıyabilir.

Taşıyıcı proteinlerin aktif ve pasif taşımada ortaya çıktığını not etmek önemlidir. Bazıları çalışmak için enerjiye ihtiyaç duymaz. Bununla birlikte, aktif taşımada kullanılan taşıyıcı proteinlerin çalışması için enerjiye ihtiyacı vardır. ATP, şekil değişiklikleri yapmalarına izin verir. Bir antiporter taşıyıcı proteinin bir örneği, hücrede potasyum ve sodyum iyonlarını hareket ettirebilen Na+-K+ATPase'dir.

endositoz ve ekzositoz ayrıca hücrede aktif taşıma örnekleridir. Veziküller yoluyla hücrelerin içine ve dışına toplu taşıma hareketine izin verirler, böylece hücreler büyük molekülleri transfer edebilir. Bazen hücreler, büyük bir proteine ​​veya içine sığmayan başka bir maddeye ihtiyaç duyarlar. hücre zarı veya taşıma kanalları.

Bunlar için makro moleküller, endositoz ve ekzositoz en iyi seçeneklerdir. Aktif taşıma kullandıkları için ikisinin de çalışması için enerjiye ihtiyaçları vardır. Bu süreçler sinir fonksiyonu ve bağışıklık sistemi fonksiyonunda rolleri olduğu için insanlar için önemlidir.

Endositoz sırasında hücre, plazma zarının dışında büyük bir molekül tüketir. Hücre zarını kullanarak molekülü sarar ve üzerine katlanarak yemeye başlar. Bu, molekülü içeren bir zarla çevrili bir kese olan bir kesecik oluşturur. Daha sonra vezikül plazma zarından çıkar ve molekülü hücrenin içine doğru hareket ettirir.

Hücre, büyük molekülleri tüketmenin yanı sıra diğer hücreleri veya bunların parçalarını da yiyebilir. İki ana endositoz türü: fagositoz ve pinositoz. Fagositoz, bir hücrenin büyük bir molekülü nasıl yediğidir. Pinositoz, bir hücrenin hücre dışı sıvı gibi sıvıları nasıl içtiğidir.

Bazı hücreler, çevrelerinden küçük besinleri almak için sürekli olarak pinositoz kullanır. Hücreler besinleri içeri girdikten sonra küçük kesecikler içinde tutabilirler.

fagositler şeyleri tüketmek için fagositoz kullanan hücrelerdir. İnsan vücudundaki bazı fagosit örnekleri şunlardır: Beyaz kan hücreleri, gibi nötrofiller ve monositler. Nötrofiller istilacı bakterilerle fagositoz yoluyla savaşır ve bakterileri çevreleyerek, tüketerek ve böylece yok ederek bakterilerin size zarar vermesini önlemeye yardımcı olur.

Monositler nötrofillerden daha büyüktür. Bununla birlikte, bakteri veya ölü hücreleri tüketmek için fagositozu da kullanırlar.

Akciğerlerinizde ayrıca fagosit adı verilen makrofajlar. Toz soluduğunuzda bir kısmı ciğerlerinize ulaşır ve adı verilen hava keseciklerine gider. alveol. Daha sonra makrofajlar toza saldırabilir ve onu çevreleyebilir. Akciğerlerinizi sağlıklı tutmak için esasen tozu yutarlar. İnsan vücudu güçlü bir savunma sistemine sahip olsa da bazen iyi çalışmıyor.

Örneğin, silika parçacıklarını yutan makrofajlar ölebilir ve toksik maddeler yayabilir. Bu, skar dokusunun oluşmasına neden olabilir.

Amipler tek hücrelidir ve yemek için fagositoza ihtiyaç duyar. Besin ararlar ve onları çevrelerler; sonra besini yutarlar ve bir besin kofulu oluştururlar. Daha sonra, yemek boşluk besinleri parçalamak için amiplerin içindeki bir lizozoma katılır. lizozom işleme yardımcı olan enzimlere sahiptir.

Reseptör aracılı endositoz hücrelerin ihtiyaç duydukları belirli molekül türlerini tüketmelerini sağlar. reseptör proteinleri hücrenin bir kesecik oluşturabilmesi için bu moleküllere bağlanarak bu sürece yardımcı olur. Bu, spesifik moleküllerin hücreye girmesine izin verir.

Genellikle, reseptör aracılı endositoz hücrenin lehine çalışır ve ihtiyaç duyduğu önemli molekülleri yakalamasına izin verir. Bununla birlikte, virüsler hücreye girmek ve onu enfekte etmek için süreçten yararlanabilir. Bir virüs bir hücreye yapıştıktan sonra hücrenin içine girmenin bir yolunu bulmalıdır. Virüsler bunu reseptör proteinlerine bağlanarak ve veziküllerin içine girerek başarır.

Ekzositoz sırasında hücre içindeki veziküller plazma zarına katılır ve içeriklerini serbest bırakır; içerik hücrenin dışına dökülür. Bu, bir hücre hareket etmek veya bir molekülden kurtulmak istediğinde olabilir. Protein, hücrelerin bu şekilde aktarmak istediği yaygın bir moleküldür. Esasen, ekzositoz endositozun tersidir.

İşlem, plazma zarına kaynaşan bir kesecik ile başlar. Daha sonra vezikül açılır ve içindeki molekülleri serbest bırakır. İçeriği hücre dışı boşluğa girer, böylece diğer hücreler onları kullanabilir veya yok edebilir.

Hücreler, proteinleri veya enzimleri salgılamak gibi birçok işlem için ekzositozu kullanır. için de kullanabilirler antikorlar veya peptit hormonları. Bazı hücreler, nörotransmiterleri ve plazma membran proteinlerini hareket ettirmek için ekzositozu bile kullanır.

İki tür ekzositoz vardır: kalsiyuma bağımlı ekzositoz ve kalsiyumdan bağımsız ekzositoz. Adından da tahmin edebileceğiniz gibi kalsiyum, kalsiyuma bağımlı ekzositozu etkiler. Kalsiyumdan bağımsız ekzositozda kalsiyum önemli değildir.

Birçok organizma adı verilen bir organel kullanır. Golgi kompleksi veya golgi aygıtı hücrelerden ihraç edilecek vezikülleri oluşturmak için. Golgi kompleksi hem proteinleri hem de lipidleri değiştirebilir ve işleyebilir. Onları kompleksi terk eden salgı kesecikleri içinde paketler.

İçinde düzenlenmiş ekzositoz, hücrenin ihtiyacı hücre dışı sinyaller malzemeleri dışarı taşımak için. Bu genellikle salgı hücreleri gibi belirli hücre türleri için ayrılmıştır. Organizmanın ihtiyaç duyduğu nörotransmiterleri veya diğer molekülleri belirli zamanlarda belirli miktarlarda yapabilirler.

Organizma bu maddelere sürekli olarak ihtiyaç duymayabilir, bu nedenle salgılarının düzenlenmesi gereklidir. Genelde salgı vezikülleri plazma zarına uzun süre yapışmazlar. Molekülleri teslim ederler ve kendilerini uzaklaştırırlar.

Bunun bir örneği, salgılayan bir nörondur. nörotransmiterler. Süreç, vücudunuzdaki bir nöron hücresinin, nörotransmitterlerle dolu bir kesecik oluşturmasıyla başlar. Daha sonra bu veziküller hücrenin plazma zarına gider ve bekler.

Daha sonra, kalsiyum iyonlarını içeren bir sinyal alırlar ve veziküller sinaptik öncesi zara giderler. İkinci bir kalsiyum iyonu sinyali veziküllere zara yapışmasını ve onunla kaynaşmasını söyler. Bu, nörotransmitterlerin serbest bırakılmasını sağlar.

Aktif taşıma, hücreler için önemli bir süreçtir. Hem prokaryotlar hem de ökaryotlar, molekülleri hücrelerinin içine ve dışına taşımak için kullanabilir. Aktif taşıma, çalışmak için ATP gibi enerjiye sahip olmalıdır ve bazen bir hücrenin çalışabilmesinin tek yolu budur.

Hücreler aktif taşımaya güvenirler çünkü difüzyon onlara istediklerini elde etmeyebilir. Aktif taşıma, molekülleri konsantrasyon gradyanlarına karşı hareket ettirebilir, böylece hücreler şeker veya protein gibi besinleri yakalayabilir. Protein taşıyıcıları bu işlemler sırasında önemli bir rol oynamaktadır.