АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ: ПЕРВИЧНЫЙ И ВТОРИЧНЫЙ ТРАНСПОРТ - БИОЛОГИЯ - 2025

Активный транспорт является типом транспортных клеток , с помощью которого растворенных молекулы двигаются через клеточную мембрану, из зоны с более низкой концентрацией растворенных веществ в области , где концентрация них выше.

Естественно происходит то, что молекулы перемещаются из стороны, где они более сконцентрированы, в сторону, где они менее сконцентрированы; Это то, что происходит спонтанно, без применения какой-либо энергии. В этом случае говорят, что молекулы движутся вниз по градиенту концентрации.

Напротив, при активном переносе частицы движутся против градиента концентрации и, следовательно, потребляют энергию клетки. Эта энергия обычно поступает из аденозинтрифосфата (АТФ).

Растворенные молекулы иногда имеют более высокую концентрацию внутри клетки, чем снаружи, но если они нужны организму, эти молекулы транспортируются внутрь с помощью белков-переносчиков, обнаруженных в клеточной мембране.

Что такое активный транспорт?

Чтобы понять, из чего состоит активный транспорт, необходимо понять, что происходит с обеих сторон мембраны, через которую происходит транспорт.

Когда вещество находится в разных концентрациях на противоположных сторонах мембраны, говорят, что существует градиент концентрации. Поскольку атомы и молекулы могут быть электрически заряженными, электрические градиенты также могут образовываться между отсеками по обе стороны мембраны.

Ионное движение избирательно по отношению к катионам или анионам из-за размера поры и ее поляризации. Когда два аниона переходят изнутри клетки в наружную, внешний вид изменяется с +5 до +3. Источник: Wikimedia Commons. Автор: Метилизопропилисергамид.

Разница электрических потенциалов возникает каждый раз, когда происходит чистое разделение зарядов в пространстве. Фактически, живые клетки часто обладают так называемым мембранным потенциалом, который представляет собой разницу в электрическом потенциале (напряжении) на мембране, которая вызвана неравномерным распределением зарядов.

Градиенты являются обычным явлением в биологических мембранах, поэтому часто требуется расход энергии для перемещения определенных молекул против этих градиентов.

Энергия используется для перемещения этих соединений через белки, которые встроены в мембрану и действуют как переносчики.

Если белки вставляют молекулы против градиента концентрации, это активный транспорт. Если транспорт этих молекул не требует энергии, транспорт считается пассивным. В зависимости от источника энергии активный транспорт может быть первичным или вторичным.

Первичный активный транспорт

Первичный активный транспорт - это тот, который напрямую использует источник химической энергии (например, АТФ) для перемещения молекул через мембрану против ее градиента.

Одним из наиболее важных примеров в биологии, иллюстрирующих этот первичный активный транспортный механизм, является натриево-калиевый насос, который обнаружен в клетках животных и функция которого важна для этих клеток.

Натрий-калиевый насос - это мембранный белок, который транспортирует натрий из клетки и калий в клетку. Для выполнения этой транспортировки насосу требуется энергия АТФ.

Вторичный активный транспорт

Вторичный активный транспорт - это тот, который использует энергию, запасенную в клетке, эта энергия отличается от АТФ, и, следовательно, происходит различие между двумя типами транспорта.

Энергия, используемая вторичным активным переносом, поступает из градиентов, генерируемых первичным активным переносом, и может использоваться для переноса других молекул против их градиента концентрации.

Например, при увеличении концентрации ионов натрия во внеклеточном пространстве из-за работы натрий-калиевого насоса создается электрохимический градиент за счет разницы в концентрации этого иона по обе стороны мембраны.

В этих условиях ионы натрия будут стремиться двигаться по градиенту своей концентрации и возвращаться внутрь клетки через белки-переносчики.

Сотранспортеры

Эту энергию электрохимического градиента натрия можно использовать для переноса других веществ против их градиентов. Происходит общий транспорт, который осуществляется белками-переносчиками, называемыми ко-переносчиками (поскольку они транспортируют два элемента одновременно).

Примером важного ко-переносчика является обменный белок натрий-глюкоза, который транспортирует катионы натрия вниз по своему градиенту и, в свою очередь, использует эту энергию для проникновения в молекулы глюкозы против своего градиента. Это механизм, с помощью которого глюкоза попадает в живые клетки.

В предыдущем примере белок-переносчик перемещает два элемента в одном направлении (внутри клетки). Когда оба элемента движутся в одном направлении, белок, который их транспортирует, называется симпортером.

Однако совместные переносчики могут также перемещать соединения в противоположных направлениях; в этом случае белок-носитель называется анти-носителем, хотя они также известны как обменники или контр-носители.

Примером анти-носителя является обменник натрия и кальция, который выполняет один из наиболее важных клеточных процессов по удалению кальция из клеток. Он использует энергию электрохимического градиента натрия для мобилизации кальция за пределы клетки: один катион кальция уходит на каждые три катиона натрия, которые входят.

Разница между экзоцитозом и активным транспортом

Экзоцитоз - еще один важный механизм клеточного транспорта. Его функция - выводить остаточный материал из клетки во внеклеточную жидкость. При экзоцитозе транспорт опосредуется везикулами.

Основное различие между экзоцитозом и активным транспортом заключается в том, что при экзоцитозе транспортируемая частица обернута структурой, окруженной мембраной (везикулой), которая сливается с клеточной мембраной, высвобождая свое содержимое наружу.

При активном транспорте предметы, которые необходимо транспортировать, можно перемещать в обоих направлениях, внутрь или наружу. Напротив, экзоцитоз переносит его содержимое наружу.

Наконец, в активный транспорт в качестве транспортной среды вовлечены белки, а не мембранные структуры, как при экзоцитозе.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Джонсон, А., Льюис, Дж., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., Уолтер, П. (2014). Молекулярная биология клетки (6-е изд.). Наука о гирляндах.
2. Кэмпбелл, Н. и Рис, Дж. (2005). Биология (2-е изд.) Pearson Education.
3. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, К., Кригер, М., Бретчер, А., Плоег, Х., Амон, А. и Мартин, К. (2016). Молекулярная клеточная биология (8-е изд.). WH Freeman and Company.
4. Первес, В., Садава, Д., Орианс, Г. и Хеллер, Х. (2004). Жизнь: наука биология (7-е изд.). Sinauer Associates и WH Freeman.
5. Соломон, Э., Берг, Л., Мартин, Д. (2004). Биология (7-е изд.) Cengage Learning.