Aktiv transport

Hva er aktiv transport?

De Aktiv transport Det er bevegelsen av stoffer fra den ene siden av cellemembranene til den andre mot deres konsentrasjonsgradient, det vil si fra der de er mindre konsentrerte til der de er mer konsentrerte. Siden det ikke skjer spontant, er det en prosess som vanligvis krever energi.

Alle celler som eksisterer i naturen er avgrenset av en lipidmembran som oppfører seg som en semi-permeabel barriere, det vil si at den tillater passering av noen stoffer og forhindrer passering av andre fra innsiden til utsiden og omvendt.

Et stort antall molekyler beveger seg ved passiv transport fra den ene siden av cellene til den andre, men en viktig del av cellulære mekanismer og derfor av livet per se avhenger av den aktive transporten av ioner og molekyler som glukose, natrium, kalium, kalsium, blant mange andre.

Siden aktiv transport ikke er en energisk gunstig prosess (den er "oppoverbakke"), er den vanligvis koblet direkte eller indirekte til en annen prosess som er, for eksempel en oksidasjonsreaksjon, av ATP-hydrolyse, til strømmen av kjemiske arter til fordel for dens gradient, til absorpsjon av sollys, etc..

Hvordan beveger molekyler seg i aktiv transport?

Bevegelsen av molekyler eller stoffer fra den ene siden av cellemembranene til den andre kan forekomme på to måter:

• Pså: når molekyler spontant krysser membraner ved enkel diffusjon -eller tilrettelagt av porer og proteinkanaler-. I dette tilfellet søkes den kjemiske likevekten mellom avdelingene, det vil si å følge deres elektrokjemiske eller konsentrasjonsgradient (fra et sted med høyere konsentrasjon til en lavere konsentrasjon).
• TILkortvarig: når molekylene transporteres fra den ene siden av cellemembranene til den andre mot deres konsentrasjon eller ladningsgradient. Dette resulterer i ujevn akkumulering eller i forskyvning av den kjemiske likevekten mellom avdelingene; trenger energi (det er termodynamisk ugunstig, det vil si endergonic) og deltakelse av spesielle proteintransportører.

Primær aktiv transport

Primær aktiv transport er en der transport av et molekyl mot dets kjemiske gradient (som resulterer i akkumulering på den ene siden av membranen) er direkte koblet til en eksergonisk kjemisk reaksjon, det vil si til en reaksjon der den frigjøres Energi.

De vanligste eksemplene på primær aktiv transport representeres hovedsakelig av de som bruker energien som frigjøres under hydrolyse av adenosintrifosfat (ATP), et molekyl som anses å være den viktigste cellulære energivalutaen..

Dyreceller, for eksempel, beveger eller transporterer (mot sin gradient) natrium (Na +) og kalium (K +) ioner aktivt, ved hjelp av en helt spesiell transportproteinstruktur kjent som natrium-kaliumpumpe. Dette er ansvarlig for å utvise natriumioner og innføre kaliumioner i cellen, mens du hydrolyserer ATP.

Det er viktig å huske på at mange av proteinene som deltar i denne typen transport kalles "pumper".

Hvordan fungerer Na + / K-transportøren+?

Natrium- og kaliumkonsentrasjoner er forskjellige i dyreceller: kalium finnes i høyere konsentrasjon på det intracellulære nivået, med hensyn til det ytre miljøet, og natrium er mindre konsentrert inne i cellen enn utenfor. Den aktive transporten takket være natrium / kaliumpumpen er som følger:

1. Pumpen "åpnes" i det cytosoliske rommet og binder seg til 3 natriumioner (Na +), som utløser hydrolysen av et ATP-molekyl (pumpen er fosforylert).
2. Ved hydrolyse av ATP endrer pumpen sin strukturelle form og blir "åpen" mot det ekstracellulære rommet, der den lar natriumionene gå på grunn av et fenomen med redusert affinitet.
3. I denne posisjonen er pumpen nå i stand til å binde 2 kaliumioner (K ​​+), noe som resulterer i defosforylering av pumpen og dens endring av form til den opprinnelige formen, åpen mot cytosolen. Denne åpningen frigjør kaliumionene i cellen, og den er klar for en ny transportsyklus..

Generelt oppnår primær aktiv transport etablering av elektrokjemiske gradienter som er viktige fra flere synsvinkler for mobilaktivitet..

Sekundær aktiv transport

Sekundær aktiv transport er transport av et molekyl eller løsemiddel mot dets elektriske eller konsentrasjonsgradient (endergonisk prosess, som krever energi) som er koblet til transport av et annet molekyl til fordel for dens gradient (eksergonisk prosess, som frigjør energi).

Spesialiteten til denne typen aktiv transport har å gjøre med det faktum at gradienten til molekylet som tilsynelatende beveger seg ved passiv transport tidligere ble etablert av en primær aktiv transportprosess, det vil si at den også brukte energi.

Hvordan virker det?

Den primære aktive transporten av positivt eller negativt ladede ioner etablerer en elektrokjemisk gradient i cellen; denne typen transport blir generelt sett på som en "energilagringsmekanisme"..

Årsaken til den forrige uttalelsen skyldes at når de samme ionene som ble aktivt transportert blir mobilisert med passiv transport, eller hva som er det samme, til fordel for deres konsentrasjonsgradient, frigjøres energi, siden det er en eksergonisk prosess.

Sekundær aktiv transport kalles denne måten fordi den bruker energien “lagret” i form av en ionisk konsentrasjonsgradient (som ble etablert ved primær aktiv transport), for å flytte andre molekyler mot sin konsentrasjonsgradient samtidig som den produseres. passiv transport av de som først ble introdusert med primærtransport.

Vanligvis er proteinene som deltar i denne typen aktiv transport samtransportører som bruker energien i elektrokjemiske gradienter. Disse samtransportørene kan bevege molekyler i samme retning (symporters) eller i motsatt retning (anti-bærere).

Et godt eksempel på den sekundære aktive "cotransport" av "symport" -typen er den som utføres av natrium / glukose-cotransportøren i cellemembranen til celler som er tilstede i tarmslimhinnen hos dyr..

Denne transportøren flytter natriumioner nedover konsentrasjonsgradienten inn i cellen, samtidig som den transporterer glukosemolekyler inn i cellen, mot konsentrasjonsgradienten..

Eksempler på aktiv transport

Aktiv transport er en prosess av grunnleggende betydning for mobillivet, som et stort antall eksempler kan nevnes for, inkludert:

• Pumpene (primær aktiv transport) som er ansvarlige for den aktive transporten av ioner, små hydrofile molekyler, lipider osv..
• Transportører (samtransportører, sekundær aktiv transport) som er ansvarlige for bevegelsen av molekyler som glukose, aminosyrer, noen ioner og annet sukker, blant andre.

ATP-drevne pumper for primær aktiv transport

Aktiv transport er generelt en ekstremt viktig transportmekanisme for alle celler, både prokaryoter (bakterier og archaea) og eukaryoter (dyr, planter og sopp).

Primær aktiv transport formidles vanligvis av en type protein eller proteinkompleks kjent som "pumper", hvorav pumpene "beveges" eller "drives" av energien fra ATP er den mest relevante.

Disse proteinene er i det vesentlige ansvarlige for bevegelsen av ioner mot konsentrasjonsgradienten, ved å bruke energien som frigjøres ved hydrolyse av ATP..

Alle disse pumpene har vanligvis forskjellige steder for binding til ATP, vanligvis på siden av membranen der de er funnet vendt mot cytosolen, og i henhold til disse bindingsstedene og identiteten til underenhetene som utgjør dem, er det forskjellige typer fra bomber transportbånd:

• P-klassen pumper, blant dem er protonpumpene i plasmamembranen til bakterier, planter og sopp; Na + / K + og Ca + 2 pumper av plasmamembranen til alle eukaryote celler, etc..
• Klasse “V” pumper, slik som de i den vakuolære membranen til planter, sopp og gjær; pumper inn lysosomene fra dyreceller og pumper i plasmamembranen til noen bein- og nyreceller.
• Klasse “F” pumper, inkludert de av bakteriell plasmamembran, den indre mitokondrielle membranen og den tylakoidmembranen til kloroplaster i planteceller.
• Pumper i superfamilien "ABC", inkludert transportører for aminosyrer, sukker, peptider, fosfolipider, lipofile medikamenter og andre molekyler i noen bakterie- og dyreceller.

Referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Essensiell cellebiologi. Garland vitenskap.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., & Keith Roberts, P. W. (2018). Molekylærbiologi av cellen.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Molekylær cellebiologi. Macmillan.
4. Murray, K., Rodwell, V., Bender, D., Botham, K. M., Weil, P. A., & Kennelly, P. J. (2009). Harpers illustrerte biokjemi. 28 (s. 588). New York: McGraw-Hill.
5. Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger prinsipper for biokjemi. Macmillan.