АКТИВНИЙ ТРАНСПОРТ: ПЕРВИННИЙ ТА ВТОРИННИЙ ТРАНСПОРТ - БІОЛОГІЯ - 2025

Активний транспорт є типом транспортних клітин , з допомогою якого розчинених молекули рухаються через клітинну мембрану, із зони з більш низькою концентрацією розчинених речовин в області , де концентрація них вище.

Природно, що відбувається - це те, що молекули рухаються з тієї сторони, де вони сконцентровані, до тієї сторони, де вони менш концентровані; Це те, що відбувається спонтанно, без будь-якого типу енергії, що застосовується в процесі. У цьому випадку, як кажуть, молекули рухаються вниз по градієнту концентрації.

Навпаки, при активному транспорті частинки рухаються проти градієнта концентрації і, отже, споживають енергію з клітини. Ця енергія зазвичай надходить від аденозинтрифосфату (АТФ).

Розчинені молекули іноді мають більшу концентрацію всередині клітини, ніж зовні, але якщо організм їх потребує, ці молекули транспортуються всередину білками-носіями, що знаходяться в клітинній мембрані.

Що таке активний транспорт?

Щоб зрозуміти, з чого складається активний транспорт, необхідно зрозуміти, що відбувається з обох сторін мембрани, через яку відбувається транспорт.

Коли речовина знаходиться в різних концентраціях на протилежних сторонах мембрани, кажуть, що існує градієнт концентрації. Оскільки атоми та молекули можуть бути електрично зарядженими, то електричні градієнти також можуть утворюватися між відділеннями з обох боків мембрани.

Іонний рух є вибірковим до катіонів або аніонів через розмір пор та його поляризацію. Коли два аніони проходять від внутрішньої до зовнішньої частини клітини, зовнішність змінюється від +5 до +3. Джерело: Вікісховище. Автор: Метилізопропілізергамід.

Існує різниця електричних потенціалів кожного разу, коли відбувається чисте розділення зарядів у просторі. Насправді живі клітини часто мають те, що називається мембранним потенціалом, - це різниця електричного потенціалу (напруги) по мембрані, що викликається нерівномірним розподілом зарядів.

Градієнти поширені в біологічних мембранах, тому часто потрібно витрачати енергію для переміщення певних молекул проти цих градієнтів.

Енергія використовується для переміщення цих сполук через білки, які вставляються в мембрану і функціонують як транспортери.

Якщо білки вставляють молекули проти градієнта концентрації, це активний транспорт. Якщо транспортування цих молекул не потребує енергії, транспорт вважається пасивним. Залежно від того, звідки береться енергія, активний транспорт може бути первинним або вторинним.

Первинний активний транспорт

Первинний активний транспорт - це той, який безпосередньо використовує джерело хімічної енергії (наприклад, АТФ) для переміщення молекул через мембрану проти її градієнта.

Одним з найважливіших прикладів біології для ілюстрації цього первинного механізму активного транспорту є натрієво-калієвий насос, який знаходиться в клітинах тварин і функція якого є важливою для цих клітин.

Натрієво-калієвий насос - це мембранний білок, який транспортує натрій із клітини та калій у клітину. Для здійснення цього транспорту насос вимагає енергії з АТФ.

Вторинний активний транспорт

Вторинний активний транспорт - це той, який використовує енергію, що зберігається в клітині, ця енергія відрізняється від АТФ, і отже, відбувається її відмінність між двома видами транспорту.

Енергія, яка використовується вторинним активним транспортом, надходить від градієнтів, що утворюються первинним активним транспортом, і може використовуватися для транспортування інших молекул проти градієнта їх концентрації.

Наприклад, при збільшенні концентрації іонів натрію у позаклітинному просторі, завдяки роботі натрієво-калієвого насоса, утворюється електрохімічний градієнт за рахунок різниці концентрації цього іона з обох сторін мембрани.

За цих умов іони натрію, як правило, рухаються вздовж свого градієнта концентрації і повертаються у внутрішню частину клітини через білки-транспортери.

Ко-транспортери

Ця енергія від електрохімічного градієнта натрію може використовуватися для транспортування інших речовин проти їх градієнтів. Це відбувається спільним транспортом і здійснюється транспортерними білками, які називаються ко-транспортерами (оскільки вони транспортують два елементи одночасно).

Прикладом важливого ко-транспортера є білковий обмін натрію-глюкози, який транспортує катіони натрію вниз за його градієнтом і, у свою чергу, використовує цю енергію для введення молекул глюкози проти її градієнта. Це механізм, за допомогою якого глюкоза потрапляє в живі клітини.

У попередньому прикладі білок ко-транспортера переміщує два елементи в тому ж напрямку (всередині клітини). Коли обидва елементи рухаються в одному напрямку, білок, який їх транспортує, називається симпортером.

Однак ко-транспортери також можуть переміщувати сполуки в протилежних напрямках; в цьому випадку білок-транспортер називають антиносієм, хоча вони також відомі як обмінники або контр-транспортери.

Прикладом антиносія є натрієво-кальцієвий обмінник, який здійснює один з найважливіших клітинних процесів у видаленні кальцію з клітин. Він використовує енергію електрохімічного градієнта натрію для мобілізації кальцію з клітини: один катіон кальцію залишає на кожні три катіони натрію, які вводяться.

Різниця між екзоцитозом та активним транспортом

Екзоцитоз - ще один важливий механізм клітинного транспорту. Його функція полягає у вигнанні залишкового матеріалу з клітини в позаклітинну рідину. При екзоцитозі транспорт опосередковується везикулами.

Основна відмінність екзоцитозу від активного транспорту полягає в тому, що при екзоситозі частинка, що транспортується, загорнута у структуру, оточену мембраною (везикулою), яка зливається з клітинною мембраною, щоб вивільнити її вміст назовні.

При активному транспорті предмети, які потрібно транспортувати, можна переміщувати в обох напрямках, всередину або назовні. Навпаки, екзоцитоз лише транспортує його вміст назовні.

Нарешті, активний транспорт включає білки як транспортне середовище, а не мембранні структури, як при екзоцитозі.

Список літератури

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Молекулярна біологія клітини (6-е видання). Гарленд Наука.
2. Кемпбелл, Н. та Різ, Дж. (2005). Біологія (2-е видання) Пірсонова освіта.
3. Лодіш, Х., Берк, А., Кайзер, К., Крігер, М., Бретчер, А., Плое, Х., Амон, А. і Мартін, К. (2016). Молекулярна клітинна біологія (8-е видання). WH Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Життя: наука про біологію (7-е видання). Sinauer Associates та WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Біологія (7-е вид.) Навчання за участю.