Aktiv transport

Hvad er aktiv transport?

Det Aktiv transport Det er bevægelsen af ​​stoffer fra den ene side af cellemembranerne til den anden mod deres koncentrationsgradient, det vil sige fra hvor de er mindre koncentreret til hvor de er mere koncentreret. Da det ikke sker spontant, er det en proces, der normalt kræver energi.

Alle celler, der findes i naturen, er afgrænset af en lipidmembran, der opfører sig som en halvgennemtrængelig barriere, det vil sige, det tillader passage af nogle stoffer og forhindrer passage af andre indefra og udad og omvendt.

Et stort antal molekyler bevæger sig ved passiv transport fra den ene side af cellerne til den anden, men en vigtig del af cellulære mekanismer og derfor af livet i sig selv afhænger af den aktive transport af ioner og molekyler, såsom glucose, natrium, kalium, calcium, blandt mange andre.

Da aktiv transport ikke er en energisk gunstig proces (den er "op ad bakke), er den normalt koblet direkte eller indirekte til en anden proces, der er, såsom en oxidationsreaktion, af ATP-hydrolyse, til strømmen af ​​kemiske arter til fordel for dens gradient, til absorption af sollys osv..

Hvordan bevæger molekyler sig i aktiv transport?

Bevægelse af molekyler eller stoffer fra den ene side af cellemembranerne til den anden kan forekomme på to måder:

• Pså: når molekyler spontant krydser membraner ved simpel diffusion -eller letter af porer og proteinkanaler-. I dette tilfælde søges den kemiske ligevægt mellem kamrene, det vil sige efter deres elektrokemiske eller koncentrationsgradient (fra et sted med højere koncentration til en lavere koncentration).
• TILkortvarigt: når molekylerne transporteres fra den ene side af cellemembranerne til den anden mod deres koncentration eller ladningsgradient. Dette resulterer i deres ujævn ophobning eller i forskydning af den kemiske ligevægt mellem kamrene; har brug for energi (det er termodynamisk ugunstigt, det vil sige endergonic) og deltagelse af specielle proteintransportører.

Primær aktiv transport

Primær aktiv transport er en, hvor transporten af ​​et molekyle mod dets kemiske gradient (hvilket resulterer i dets ophobning på den ene side af membranen) er direkte koblet til en exergonisk kemisk reaktion, det vil sige til en reaktion, hvor den frigives Energi.

De mest almindelige eksempler på primær aktiv transport er hovedsageligt repræsenteret af dem, der bruger den energi, der frigøres under hydrolyse af adenosintrifosfat (ATP), et molekyle, der anses for at være den vigtigste cellulære energivaluta..

Dyreceller bevæger sig f.eks. Aktivt eller transporterer (mod deres gradient) natrium- (Na +) og kalium- (K +) -ioner ved hjælp af en meget speciel transportproteinstruktur kendt som natrium-kaliumpumpe. Dette er ansvarlig for at udvise natriumioner og indføre kaliumioner i cellen, mens man hydrolyserer ATP.

Det er vigtigt at huske på, at mange af de proteiner, der deltager i denne type transport, kaldes "pumper".

Hvordan fungerer Na + / K-transportøren+?

Natrium- og kaliumkoncentrationer er forskellige i dyreceller: kalium findes i højere koncentration på det intracellulære niveau i forhold til det ydre miljø, og natrium er mindre koncentreret inde i cellen end udenfor. Dens aktive transport takket være natrium / kaliumpumpen er som følger:

1. Pumpen "åbner" i det cytosoliske rum og binder til 3 natriumioner (Na +), som udløser hydrolysen af ​​et ATP-molekyle (pumpen er phosphoryleret).
2. Med hydrolyse af ATP ændrer pumpen sin strukturelle form og bliver "åben" mod det ekstracellulære rum, hvor den lader natriumionerne gå på grund af et fænomen med nedsat affinitet.
3. I denne position er pumpen nu i stand til at binde 2 kaliumioner (K ​​+), hvilket resulterer i dephosphorylering af pumpen og dens ændring af form til den oprindelige form, åben mod cytosolen. Denne åbning frigiver kaliumionerne i cellen, og den er klar til endnu en transportcyklus..

Generelt opnår primær aktiv transport etablering af elektrokemiske gradienter, der er vigtige fra flere synspunkter for cellulær aktivitet..

Sekundær aktiv transport

Sekundær aktiv transport er transport af et molekyle eller opløst stof mod dets elektriske eller koncentrationsgradient (endergonisk proces, som kræver energi), der er koblet med transporten af ​​et andet molekyle til fordel for dets gradient (exergonic proces, som frigiver energi).

Specificiteten ved denne type aktiv transport har at gøre med det faktum, at gradienten af ​​molekylet, der tilsyneladende bevæger sig ved passiv transport, tidligere blev etableret ved en primær aktiv transportproces, dvs. det brugte også energi.

Hvordan virker det?

Den primære aktive transport af positivt eller negativt ladede ioner etablerer en elektrokemisk gradient inde i cellen; denne type transport betragtes generelt som en "energilagringsmekanisme"..

Årsagen til den foregående erklæring skyldes, at når de samme ioner, der blev transporteret aktivt, mobiliseres med passiv transport, eller hvad der er det samme, til fordel for deres koncentrationsgradient, frigives energi, da det er en exergonisk proces.

Sekundær aktiv transport kaldes på denne måde, fordi den bruger energien "lagret" i form af en ionisk koncentrationsgradient (som blev etableret ved primær aktiv transport) til at flytte andre molekyler mod dens koncentrationsgradient på samme tid som den produceres. passiv transport af dem, der først blev introduceret med primær transport.

Normalt er proteinerne, der deltager i denne type aktiv transport samtransportører der bruger energien indeholdt i elektrokemiske gradienter. Disse samtransportører kan bevæge molekyler i samme retning (symporters) eller i modsatte retninger (anti-bærere).

Et godt eksempel på den sekundære aktive "cotransport" af "symport" -typen er den, der udføres af natrium / glucose-cotransportøren i cellemembranen af ​​celler, der er til stede i tarmslimhinden hos dyr..

Denne transportør flytter natriumioner nedad i sin koncentrationsgradient i cellen, samtidig med at den transporterer glukosemolekyler ind i cellen mod dens koncentrationsgradient..

Eksempler på aktiv transport

Aktiv transport er en proces af grundlæggende betydning for cellulært liv, som et stort antal eksempler kan nævnes for, herunder:

• Pumperne (primær aktiv transport), der er ansvarlige for den aktive transport af ioner, små hydrofile molekyler, lipider osv..
• Transportere (cotransportere, sekundær aktiv transport), der er ansvarlige for bevægelsen af ​​molekyler såsom glukose, aminosyrer, nogle ioner og andet sukker, blandt andre.

ATP-drevne pumper til primær aktiv transport

Aktiv transport er generelt en yderst vigtig transportmekanisme for alle celler, både prokaryoter (bakterier og arkæer) og eukaryoter (dyr, planter og svampe).

Primær aktiv transport medieres sædvanligvis af en type protein eller proteinkompleks kendt som "pumper", hvoraf pumperne "bevæges" eller "fremdrives" af den energi, der stammer fra ATP, er de mest relevante.

Disse proteiner er i det væsentlige ansvarlige for bevægelsen af ​​ioner mod deres koncentrationsgradient ved hjælp af den energi, der frigives ved hydrolyse af ATP..

Alle disse pumper har normalt i deres struktur forskellige steder til binding til ATP, generelt på den side af membranen, hvor de findes vendt mod cytosolen, og ifølge disse bindingssteder og identiteten af ​​de underenheder, der udgør dem, er der forskellige typer fra bomber transportbånd:

• “P” klasse pumper, blandt hvilke er protonpumperne i plasmamembranen af ​​bakterier, planter og svampe; Na + / K + og Ca + 2 pumperne af plasmamembranen i alle eukaryote celler osv..
• Klasse "V" pumper, såsom dem af den vakuolære membran af planter, svampe og gær; pumper i lysosomer fra dyreceller og pumper i plasmamembranen i nogle knogle- og nyreceller.
• Klasse “F” pumper, inklusive dem af bakteriel plasmamembran, den indre mitokondriemembran og thylakoidmembran af kloroplaster i planteceller.
• Pumper i superfamilien "ABC" -transportør, inklusive transportører til aminosyrer, sukkerarter, peptider, phospholipider, lipofile lægemidler og andre molekyler i nogle bakterie- og dyreceller.

Referencer

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Væsentlig cellebiologi. Garland videnskab.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., & Keith Roberts, P. W. (2018). Molecular biology of the cell.
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 illustrerede biokemi. 28 (s. 588). New York: McGraw-Hill.
5. Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger Principper for biokemi. Macmillan.