Aktiv transport: En oversigt over primær og sekundær

Aktiv transport kræver energi for at arbejde, og det er sådan en celle bevæger molekyler. Transport af materialer ind og ud af cellerne er afgørende for den overordnede funktion.

Aktiv transport og passiv transport er de to vigtigste måder, hvorpå celler flytter stoffer. I modsætning til aktiv transport kræver passiv transport ikke energi. Den lettere og billigere måde er passiv transport; dog er de fleste celler nødt til at stole på aktiv transport for at holde sig i live.
Hvorfor bruge aktiv transport?

Celler skal ofte bruge aktiv transport, fordi der ikke er noget andet valg. Undertiden fungerer diffusion ikke for celler. Aktiv transport bruger energi som adenosintrifosfat
(ATP) til at bevæge molekyler mod deres koncentrationsgradienter. Normalt involverer processen en proteinbærer, der hjælper overførslen ved at flytte molekylerne ind i celleens indre.

For eksempel kan en celle ønske at flytte sukkermolekyler indeni, men koncentrationsgradienten muligvis muligvis ikke passiv transport. Hvis der er en lavere koncentration af sukker inde i cellen og en højere koncentration uden for cellen, kan aktiv transport flytte molekylerne mod gradienten.

Celler bruger en stor del af den energi, de skaber til aktiv transport. I nogle organismer går faktisk størstedelen af det genererede ATP mod aktiv transport og opretholdelse af visse niveauer af molekyler inde i cellerne.
Elektrokemiske gradienter

Elektrokemiske gradienter har forskellige ladninger og kemiske koncentrationer. De findes på tværs af en membran, fordi nogle atomer og molekyler har elektriske ladninger. Dette betyder, at der er en elektrisk potentialeforskel
eller membranpotentiale
.

Nogle gange skal cellen indbringe flere forbindelser og bevæge sig mod den elektrokemiske gradient. Dette kræver energi, men betaler sig i bedre samlet cellefunktion. Det er påkrævet til nogle processer, såsom opretholdelse af natrium- og kaliumgradienter i cellerne. Celler har normalt mindre natrium og mere kalium inde, så natrium har en tendens til at komme ind i cellen, mens kalium forlader.

Aktiv transport lader cellen bevæge dem mod deres sædvanlige koncentrationsgradient.
Primær aktiv transport

Primær aktiv transport bruger ATP som en energikilde til bevægelse. Det bevæger ioner over plasmamembranen, hvilket skaber en ladningsforskel. Ofte kommer et molekyle ind i cellen, da en anden type molekyle forlader cellen. Dette skaber både koncentrations- og ladningsforskelle på tværs af cellens membran.

natrium-kaliumpumpen er en vigtig del af mange celler. Pumpen flytter natrium ud af cellen, mens kalium bevæger sig inde. Hydrolyse af ATP giver cellen den energi, den har brug for under processen. Natrium-kaliumpumpen er en pumpe af P-type, der bevæger tre natriumioner til ydersiden og bringer to kaliumioner inde.

Natrium-kaliumpumpen binder ATP og de tre natriumioner. Derefter sker phosphorylering ved pumpen, så den ændrer form. Dette gør det muligt for natrium at forlade cellen, og kaliumionerne opsamles. Derefter vendes phosphorylering, hvilket igen ændrer pumpens form, så kalium kommer ind i cellen. Denne pumpe er vigtig for den generelle nervefunktion og gavner organismen.
Typer af primære aktive transportører

Der er forskellige typer primære aktive transportører. ATPase af P-type
, såsom natrium-kaliumpumpe, findes i eukaryoter, bakterier og archaea.

Du kan se P-type ATPase i ionpumper som protonpumper, natrium-kalium pumper og calciumpumper. F-type ATPase
findes i mitokondrier, chloroplaster og bakterier. V-type ATPase
findes i eukaryoter, og ABC-transporteren (ABC betyder "ATP-bindende kassette") findes i både prokaryoter og eukaryoter.
Sekundær aktiv transport

Sekundær aktiv transport bruger elektrokemiske gradienter til at transportere stoffer ved hjælp af en cotransporter
. Det giver de transporterede stoffer mulighed for at bevæge sig opad gennem deres cotransporter, mens hovedsubstratet bevæger sig ned ad dens gradient.

I det væsentlige bruger sekundær aktiv transport energien fra de elektrokemiske gradienter, som primær aktiv transport skaber. Dette gør det muligt for cellen at få andre molekyler som glukose inde. Sekundær aktiv transport er vigtig for den overordnede cellefunktion.

Imidlertid kan sekundær aktiv transport også frembringe energi som ATP gennem hydrogeniongradienten i mitokondrierne. F.eks. Kan energien, der akkumuleres i hydrogenionerne, bruges, når ionerne passerer gennem kanalproteinet ATP-syntase. Dette gør det muligt for cellen at konvertere ADP til ATP.
Carrier Proteins

Carrier proteiner eller pumper er en vigtig del af aktiv transport. De hjælper med at transportere materialer i cellen.

Der er tre hovedtyper af bæreproteiner: uniporters
, symporters
og antiporters
.

Uniportere bærer kun en type ion eller molekyle, men symportører kan bære to ioner eller molekyler i samme retning. Antiportere kan bære to ioner eller molekyler i forskellige retninger.

Det er vigtigt at bemærke, at bærerproteiner vises i aktiv og passiv transport. Nogle har ikke brug for energi til at arbejde. Imidlertid har bærerproteinerne, der bruges i aktiv transport, brug for energi for at fungere. ATP giver dem mulighed for at foretage formændringer. Et eksempel på et antiporter-bærerprotein er Na + -K + ATPase, der kan bevæge kalium- og natriumioner i cellen.
Endocytose og exocytose

Endocytose
og exocytose
er også eksempler på aktiv transport i cellen. De giver mulighed for bulktransport bevægelse ind og ud af celler via vesikler, så celler kan overføre store molekyler. Undertiden har celler brug for et stort protein eller et andet stof, der ikke passer gennem plasmamembranen eller transportkanalerne.

For disse makromolekyler er endocytose og exocytose de bedste muligheder. Da de bruger aktiv transport, har de begge brug for energi til at arbejde. Disse processer er vigtige for mennesker, fordi de har roller i nervefunktion og immunsystemfunktion.
Endocytose Oversigt

Under endocytose forbruger cellen et stort molekyle uden for sin plasmamembran. Cellen bruger dens membran til at omringe og spise molekylet ved at folde sig over det. Dette skaber en vesikel, som er en sac omgivet af en membran, der indeholder molekylet. Derefter kommer vesiklen fra plasmamembranen og bevæger molekylet ind i det indre af cellen.

Ud over at indtage store molekyler kan cellen spise andre celler eller dele af dem. De to hovedtyper af endocytose er fagocytose
og pinocytose
. Phagocytose er, hvordan en celle spiser et stort molekyle. Pinocytose er, hvordan en celle drikker væsker som ekstracellulær væske.

Nogle celler bruger konstant pinocytose til at hente små næringsstoffer fra deres omgivelser. Celler kan holde næringsstoffer i små vesikler, når de først er inde.
Eksempler på fagocytter

fagocytter
er celler, der bruger fagocytose til at forbruge ting. Nogle eksempler på fagocytter i den menneskelige krop er hvide blodlegemer, såsom neutrofiler
og monocytter
. Neutrofiler bekæmper invaderende bakterier gennem fagocytose og hjælper med at forhindre bakterier i at skade dig ved at omslutte bakterierne, konsumere dem og dermed ødelægge den.

Monocytter er større end neutrofiler. De bruger dog også fagocytose til at konsumere bakterier eller døde celler.

Dine lunger har også fagocytter kaldet makrofager
. Når du indånder støv, når noget af det til dine lunger og går ind i luftsækkene kaldet alveoli. Derefter kan makrofager angribe støvet og omgiver det. De sluger i det væsentlige støvet for at holde lungerne sunde. Selvom den menneskelige krop har et stærkt forsvarssystem, fungerer det undertiden ikke godt.

For eksempel kan makrofager, der sluger silica-partikler, dø og udsende giftige stoffer. Dette kan medføre, at der dannes arvæv.

Amøber er encellede og er afhængige af fagocytose for at spise. De ser efter næringsstoffer og omgiver dem; derefter opsamles de maden og danner en fødevakuol. Dernæst slutter fødevarevuolen sig til et lysosom inde i amøberne for at nedbryde næringsstofferne. Lysosomet har enzymer, der hjælper processen.
Receptormedieret endocytose

Receptormedieret endocytose
giver cellerne mulighed for at konsumere specifikke typer molekyler, som de har brug for. Receptorproteiner
hjælper denne proces ved at binde til disse molekyler, så cellen kan fremstille en vesikel. Dette gør det muligt for de specifikke molekyler at komme ind i cellen.

Normalt fungerer receptormedieret endocytose til fordel for cellen og tillader den at fange vigtige molekyler, den har brug for. Vira kan dog udnytte processen for at komme ind i cellen og inficere den. Når en virus er knyttet til en celle, skal den finde en måde at komme ind i cellen på. Virus opnår dette ved at binde til receptorproteiner og komme ind i vesiklerne.
Exocytosis Oversigt

Under exocytose slutter vesikler inde i cellen til plasmamembranen og frigiver deres indhold; indholdet udslippes uden for cellen. Dette kan ske, når en celle ønsker at bevæge sig eller slippe af med et molekyle. Protein er et almindeligt molekyle, som celler vil overføre på denne måde. I det væsentlige er exocytose det modsatte af endocytose.

Processen starter med en vesikel, der smelter sammen til plasmamembranen. Dernæst åbnes vesiklen og frigiver molekylerne inde. Dets indhold trænger ind i det ekstracellulære rum, så andre celler kan bruge dem eller ødelægge dem.

Celler bruger eksocytose til mange processer, såsom sekretion af proteiner eller enzymer. De kan også bruge det til antistoffer eller peptidhormoner. Nogle celler bruger endda exocytose til at bevæge neurotransmittorer og plasmamembranproteiner.
. Som du kan gætte fra navnet, påvirker calcium den calciumafhængige eksocytose. Ved calciumuafhængig exocytose er calcium ikke vigtigt.

Mange organismer bruger en organelle kaldet Golgi-komplekset
eller Golgi-apparatet
til at skabe vesikler, der vil blive eksporteret ud af cellerne. Golgi-komplekset kan modificere og behandle både proteiner og lipider. Det pakker dem i sekretoriske vesikler, der forlader komplekset.
Reguleret exocytose

I reguleret og exocytose har cellen brug for ekstracellulære signaler
for at flytte materialer ud. Dette er normalt reserveret til specifikke celletyper som sekretoriske celler. De kan fremstille neurotransmittere eller andre molekyler, som organismen har brug for på bestemte tidspunkter i bestemte mængder.

Organismen har muligvis ikke brug for disse stoffer på konstant basis, så det er nødvendigt at regulere deres sekretion. Generelt klæber de sekretoriske vesikler ikke på plasmamembranen længe. De leverer molekylerne og fjerner sig selv.

Et eksempel på dette er en neuron, der udskiller neurotransmittere
. Processen starter med en neuroncelle i din krop, der skaber en vesikel fyldt med neurotransmittere. Derefter rejser disse vesikler til plasmamembranen i cellen og venter.

Derefter modtager de et signal, der involverer calciumioner, og vesiklerne går til den præ-synaptiske membran. Et andet signal om calciumioner fortæller vesiklerne at fastgøre til membranen og smelte sammen med den. Dette gør det muligt at frigive neurotransmitterne.

Aktiv transport er en vigtig proces for celler. Både prokaryoter og eukaryoter kan bruge den til at bevæge molekyler ind og ud af deres celler. Aktiv transport skal have energi, som ATP, for at arbejde, og nogle gange er det den eneste måde, en celle kan fungere på.

Celler er afhængige af aktiv transport, fordi diffusion muligvis ikke får dem, hvad de vil. Aktiv transport kan bevæge molekyler mod deres koncentrationsgradienter, så celler kan fange næringsstoffer som sukker eller proteiner. Proteinbærere spiller en vigtig rolle under disse processer.