Naturescu

7 tipuri diferite de transport activ

Transportul activ este deplasarea moleculelor de la o concentrație mai mică la o concentrație mai mare. Acest proces este vital pentru organismele vii și este important din următoarele motive:

(1) Absorbția majorității nutrienților din intestin, (2) Absorbția rapidă și selectivă a nutrienților de către celule, (3) Menținerea unui potențial de membrană și (4) Menținerea echilibrului apei și a celui ionic între celule și fluidele extracelulare.

Tipuri de bază ale transportului activ

Transport activ primar

Transportul activ primar folosește o sursă directă de energie chimică – de exemplu, ATP – pentru a deplasa moleculele de-a lungul gradientului lor și de-a lungul unei membrane. Deoarece sursa de energie a procesului de transport provine de la ATP, este considerat transport activ primar.

Pompa de sodiu-potasiu este o pompă foarte importantă în celulele animale și mută NA + din celule și K + în celule. Această pompă sodiu-potasiu menține concentrațiile corecte de NA + și K + în celulele vii; cu toate acestea, joacă un rol foarte important în generarea cantității corecte de tensiune pe membrana celulară și în celulele animale.

Aceste tipuri de pompe sunt implicate în menținerea și stabilirea tensiunilor membranei și sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de pompe electrogene. Pompa electrogenă primară a unei plante pompează ioni de hidrogen (H +) mai degrabă decât sodiu și potasiu.

Ciclul pompei de sodiu-potasiu

O pompă care transportă sodiul din celulă și potasiul în celulă, constă dintr-un ciclu care se repetă și implică modificări conformaționale sau de formă. Cu fiecare dintre cicluri, trei ioni de sodiu părăsesc celula și doi ioni de potasiu intră în celulă. Acesta este un proces în mai mulți pași care poate fi explicat în următorii șase pași.

Pentru primul pas, pompa este deschisă până la interiorul celulei, deoarece în această formă, pompei îi place să se lege, adică are o afinitate pentru ionii de sodiu și, de fapt, va ocupa trei dintre ei.

Ionii de sodiu se vor lega și vor declanșa pompa să descompună sau să hidrolizeze ATP. Una dintre grupările fosfat din ATP se atașează apoi la pompă și ADP este eliberat ca un produs secundar.

Pompa își schimbă forma datorită procesului de fosforilare și apoi se reorientează pentru a se deschide spre spațiul extracelular. În timpul conformației, pompei nu-i place să se mai lege de ionii de sodiu, având o afinitate scăzută pentru ei, ceea ce duce la eliberarea celor trei ioni de sodiu în afara celulei.

Pompa, în forma sa orientată spre exterior, își schimbă fidelitățile și îi place legarea sau are o afinitate ridicată pentru ionii de potasiu. De fapt, leagă două dintre ele, ceea ce începe procesul de îndepărtare a grupării fosfat care este atașată la pompă în pasul doi de mai sus.

Grupul fosfat a dispărut și, prin urmare, pompa revine la forma inițială. Acum se deschide spre interiorul celulei.

Pompa este acum orientată spre interior și și-a pierdut interesul sau are o afinitate scăzută pentru potasiu. Din această cauză, cei doi ioni de potasiu sunt eliberați în citoplasmă. Pompa este înapoi la locul în care se afla la pasul unu de mai sus, ceea ce înseamnă că ciclul se repetă acum.

Acest ciclu poate părea complex, dar constă doar din proteine care merg înainte și înapoi între două forme diferite: în primul rând, o formă orientată spre interior, care are o afinitate scăzută pentru potasiu și o afinitate mare pentru sodiu; și în al doilea rând, o formă orientată spre exterior, cu o afinitate scăzută pentru sodiu și o afinitate mare pentru potasiu.

Proteina poate merge înainte și înapoi de la diferite forme pur și simplu prin adăugarea sau îndepărtarea unei grupări fosfat. La rândul său, aceasta este controlată de legarea ionilor care trebuie transportați.

Generarea unui potențial de membrană din pompa de sodiu-potasiu

Până acum, majoritatea oamenilor se întreabă cum această pompă stabilește tensiunea pe membrană. Puteți avea un argument bazat pe stoichiometrie; cu alte cuvinte, de fiecare dată când trei ioni de sodiu se deplasează, se introduc doar doi ioni de potasiu, ceea ce duce la un interior al celulei care este mai mult pe partea negativă.

Acest tip de raport de încărcare face interiorul celulei puțin mai negativ, dar, în realitate, reprezintă doar o mică parte din efectul pompei asupra potențialului membranei.

De fapt, o pompă de sodiu-potasiu acționează în principal pentru a acumula o concentrație mare de ioni de potasiu în interiorul celulei. Acest lucru face ca gradientul de concentrație al potasiului să fie foarte abrupt. Gradientul este atât de abrupt, încât ionii de potasiu se deplasează în afara celulei prin canale chiar și cu încărcătura negativă din interior.

Procesul continuă până când tensiunea găsită în membrană este suficient de mare pentru a contrabalansa gradientul de concentrație al potasiului. Când apare acest echilibru, membrana din interior este negativă în raport cu exteriorul.

Atâta timp cât concentrația de K + din celulă rămâne ridicată, tensiunea este menținută. Cu toate acestea, dacă K + nu mai este importat, acesta va rămâne ridicat.

Transport activ secundar

Transportul activ secundar folosește un gradient electrochimic ca sursă de energie pentru ca moleculele să se deplaseze împotriva gradientului lor. Generat de transportul activ, acest tip de transport nu necesită direct o sursă de energie precum ATP.

Stochează energie prin gradienții săi electrochimici, care sunt stabiliți de procesul de transport activ primar în sine și acest lucru poate fi eliberat pe măsură ce ionii încep să-și retragă gradienții. Acest tip de transport activ folosește, de asemenea, energia stocată a gradienților pentru a deplasa alte materiale împotriva propriilor gradienți.

Iată un alt mod de a-l privi. Să spunem că avem ioni de sodiu la o concentrație ridicată situată în spațiul extracelular din cauza muncii grele a pompei de sodiu-potasiu. Dacă se deschide o anumită cale, de exemplu, o proteină purtătoare sau un canal, acești ioni de sodiu își mișcă gradientul de concentrație și apoi se întorc la interiorul celulei.

Cu transportul activ secundar, ionii de sodiu își deplasează gradientul și sunt cuplați cu transportul în sus al celorlalte substanțe, facilitat de o proteină purtătoare comună. Această proteină purtătoare în acest moment se numește cotransportor.

În figura de mai jos, proteina purtătoare permite ionilor de sodiu să se deplaseze în jos gradientul lor; totuși, ele aduc simultan o moleculă de glucoză în gradient și în celulă. Proteina purtătoare utilizează energia gradientului de sodiu pentru a conduce transportul moleculelor de glucoză.

În transportul activ secundar, două molecule sunt transportate și se deplasează fie în aceeași direcție. De exemplu, ambele se deplasează în celulă sau în direcții total opuse, cum ar fi dacă una dintre ele intră în celulă și una iese din celulă.

Dacă se mișcă în aceeași direcție, simportorul este proteina care îi transportă. Proteina este numită antiporter atunci când se deplasează în direcții opuse.

Trei tipuri principale de transport activ

Pompa de sodiu-potasiu

Această pompă este de fapt o structură numită pompă cu membrană celulară și folosește energie pentru a transporta ionii de potasiu și sodiu în și din celulă. Pompa cu membrană celulară are numeroase variații, dar pompa de sodiu-potasiu joacă cel mai mare rol în menținerea homeostaziei unei celule.

Pompa folosește molecula ATP sau trifosfatul în avans pentru puterea sa, iar acest ATP permite schimbarea formei pompei. Conținutul său este apoi golit fie în sau în afara celulei, urmând următorii cinci pași:

În interiorul celulei se formează trei ioni de sodiu și se leagă de pompă.

Fosfatul din interiorul unei molecule de ATP se leagă de pompă.

Forma pompei se schimbă și în afara celulei, ionii de sodiu sunt eliberați.

Doi ioni de potasiu se leagă apoi de pompă.

Pompa eliberează grupul fosfat și apoi își schimbă forma din nou, eliberând în cele din urmă ionii în interiorul celulei.

Endocitoza

În endocitoză, celulele absorb particule solide mari și apoi le depun într-o celulă. Se formează saci legați de membrană care se îndepărtează de membrana celulară. Acest proces este adesea folosit pentru a aduce particule mari, inclusiv glucoză, în celulă.

Procesul este, de asemenea, utilizat de celulele albe din sânge pentru a ingera bacterii sau viruși pe care apoi le digeră în lizozomi. Endocitoza vine în două subcategorii: pinocitoza, care aduce mai multe tipuri de lichid în celulă; și fagocitoza, care transportă solide precum particule mari în celulă.

Exocitoza

Exocitoza este opusă endocitozei, deoarece depune materiale în exteriorul celulei, nu invers. Veziculele sunt apoi formate și sunt umplute cu materialele care urmează să fie trimise în afara celulei. Apoi fuzionează cu membrana celulară și eliberează conținutul în afara celulei.

Exemple de transport activ

Acest lucru se întâmplă atunci când celulele din rădăcina plantelor iau ioni minerali și când oamenii preiau glucoză prin intestine. Substanțele care se deplasează din zone cu concentrații scăzute în zone cu concentrații mari este un bun exemplu de transport activ. În general, substanța este una de care celulele au nevoie pentru întreținere, de exemplu, ioni, aminoacizi sau glucoză.

Principalele diferențe între transportul activ primar și secundar

Diferența dintre cele două tipuri de transporturi active vine de la energia directă sau indirectă folosită de transportator. În transportul activ primar, ATP este utilizat direct, ceea ce înseamnă că energia provine dintr-o ruptură a unei legături fosfat de mare energie.

În transportul activ secundar, ATP nu este utilizat direct și energia provine dintr-un gradient care a fost realizat de un sistem de transport activ primar care tocmai s-a întâmplat să utilizeze ATP.

Transportul activ se referă întotdeauna la deplasarea moleculelor peste membrana celulară, dar împotriva gradientului de concentrație. Este asistat de enzime și folosește energia celulară pentru ca procesul să funcționeze. Există două tipuri principale de transport activ și diferența constă în de unde provine energia atunci când moleculele sunt transportate.

În transportul activ primar, defalcarea ATP este ceea ce determină transportul moleculelor, în timp ce în transportul activ secundar, energia provine din gradientul de concentrație al unei molecule. Desigur, există și alte diferențe, dar acestea sunt diferențele majore și principalele modalități de identificare a fiecărui tip de transport.

Termeni glosari legați de transportul activ

Transport activ

Când materialele intră și ies dintr-o celulă care necesită energie, este de obicei sub formă de ATP.

ATP (Adenozintrifosfat)

Acesta este compusul care stochează energia care este eliberată în timpul respirației celulelor.

Mișcare Browniană

Aceasta se referă la coliziunea și mișcarea aleatorie a moleculelor într-o soluție; a fost observat de savantul scoțian Robert Brown în anul 1827, de unde și numele său.

Clatrina

Aceasta este o proteină care acoperă partea citoplasmatică a biților acoperiți și este foarte fibroasă.

Caveolae

Aceste gropi se află în membranele plasmatice și conțin proteine receptoare. Acestea provin din vezicule care conțin substanțe esențiale mari în timpul endocitozei mediate de receptori.

Gradient de concentrație

Dacă te uiți la diferența dintre concentrația mare și concentrația scăzută, acesta este un exemplu de gradient de concentrație.

Difuzie

Aceasta se referă la mișcarea materialelor dintr-o zonă cu o concentrație mare la o zonă cu o concentrație scăzută.

Echilibru dinamic

Acest termen descrie mișcarea și coliziunea particulelor care sunt continue și nu au modificări de concentrație.

Endocitoza

Aceasta se referă la mișcarea materialelor într-o celulă prin vezicule care sunt formate din plasma membranei.

Exocitoza

Aceasta se referă la mișcarea materialelor dintr-o celulă prin vezicule care sunt formate din plasma membranei.

Difuzarea facilitată

În acest proces, anumite molecule difuzează în plasma unei membrane, nu prin intermediul proteinelor de transport.

Acizi grași

Acestea sunt molecule organice formate dintr-un lanț de carbon și una sau mai multe grupări carboxil (COOH).

Model mozaic fluid

Acesta este un model realizat pentru a explica componentele și proprietățile unei membrane plasmatice. Aceste membrane includ întotdeauna un suport fosfolipidic care are încorporate mai multe tipuri de proteine.

Glicolipide

Acestea sunt doar molecule lipidice care se atașează la zaharuri simple.

Glicoproteine

Glicoproteinele sunt molecule de proteine la care sunt atașate zaharurile simple.

Homeostazie

Homeostazia este menținerea unui mediu relativ constant în interiorul unei celule, chiar dacă există fluctuații în mediul înconjurător al celulei.

Hidrofil

Aceasta descrie un compus iubitor de apă care tinde să formeze legături făcute din hidrogen și, prin urmare, este ușor de dizolvat atunci când este plasat în apă.

Soluție hipertonică

Soluția hipertonică este o soluție prin care concentrația substanțelor dizolvate este mult mai mare decât cea a unei alte soluții.

Soluție hipotonică

Soluția hipotonică este o soluție prin care concentrația substanțelor dizolvate este mult mai mică decât cea a unei alte soluții.

Pompe Ion

Acestea sunt membrane plasmatice care pot pompa ioni în și din celule împotriva unui gradient de concentrație.

Soluție izotonică

Soluția izotonică este o soluție prin care concentrația substanțelor dizolvate este egală cu cea a unei alte soluții.

Osmoză

Aceasta este mișcarea apei pe o barieră semipermeabilă dintr-o zonă cu potențial de apă mai mare într-o zonă cu un potențial de apă mai scăzut.

Presiune osmotică

Presiunea osmotică este definită ca modificarea presiunii rezultată din fluxul de apă în osmoză. Această presiune este egală cu tendința apei de a intra într-o soluție din cauza unui gradient de concentrație.

Transport pasiv

Aceasta se referă la mișcarea materialelor atunci când nu se folosește energie.

Fagocitoză

Fagocitoza este atunci când bacteriile sau alte materiale sunt înghițite de celule.

Grupul fosfat

O grupare fosfat este o moleculă formată din patru atomi de oxigen legați de un atom central de fosfor.

Fosfolipid

Aceasta este definită ca o moleculă lipidică care constă dintr-o grupare fosfat care conține un cap hidrofil legat de două cozi de acid gras hidrofob. Este componenta fundamentală a unei membrane plasmatice.

Pinocitoza

Pinocitoza rezultă atunci când lichidul este înghițit prin înfășurarea unei membrane în jurul unei picături, astfel încât să fie luată în celulă.

Membrană plasmatică

Membrana plasmatică este bistratul de molecule de proteine și fosfolipide care înconjoară citoplasma celulelor.

Plasmoliza

Plasmoliza este micșorarea citoplasmei într-o celulă rezultată din pierderea apei prin osmoza la o soluție hipertonică în care este plasată celula.

Endocitoza mediată de receptor

Acesta este procesul endocitozei care permite celulei să înghită molecule mari, cum ar fi hormoni și proteine mari. Procesul implică legarea moleculelor mari de receptorii din caveolae.

Permeabilitate selectivă

Acest termen se referă la proprietatea unei membrane plasmatice care permite unor molecule să treacă liber prin membrană atunci când alte molecule nu pot.

Proteine de transport

Proteinele de transport sunt proteine din membrana plasmatică ce permit materialelor să treacă către și de la o celulă fie prin transport activ, fie prin difuzie facilitată.