Sisu
- Miks kasutada aktiivset transporti?
- Elektrokeemilised gradiendid
- Esmane aktiivne transport
- Primaarsete aktiivsete vedajate tüübid
- Teisene aktiivne transport
- Kandjavalgud
- Endotsütoos ja eksotsütoos
- Endotsütoosi ülevaade
- Fagotsüütide näited
- Retseptori vahendatud endotsütoos
- Eksotsütoosi ülevaade
- Näited eksotsütoosist
- Reguleeritud eksotsütoos
Aktiivne transport nõuab tööks energiat ja see on see, kuidas rakk liigutab molekule. Materjalide transportimine rakkudesse ja rakkudest välja on üldise funktsioneerimise jaoks hädavajalik.
Aktiivne transport ja passiivne transport on kaks peamist viisi, kuidas rakud aineid teisaldavad. Erinevalt aktiivsest transpordist ei vaja passiivne transport energiat. Lihtsam ja odavam viis on passiivne transport; Kuid enamik rakke peab elus püsimiseks lootma aktiivsele transpordile.
Miks kasutada aktiivset transporti?
Rakud peavad sageli kasutama aktiivset transporti, kuna muud valikut pole.Mõnikord ei toimi difusioon rakkude jaoks. Aktiivne transport kasutab energiat nagu adenosiintrifosfaat (ATP) molekulide liikumiseks nende kontsentratsioonigradientide suhtes. Tavaliselt hõlmab protsess valgukandjat, mis aitab ülekandel molekulide viimisel rakkude sisemusse.
Näiteks võib rakk soovida suhkrumolekule teisaldada, kuid kontsentratsioonigradient ei võimalda passiivset transporti. Kui rakus on madalam suhkru kontsentratsioon ja suurem kontsentratsioon väljaspool rakku, siis võib aktiivne transport viia molekulid vastu gradienti.
Rakud kasutavad aktiivse transpordi jaoks suurt osa energiast, mille nad loovad. Tegelikult läheb suurem osa moodustatud ATP-st mõnes organismis aktiivse transpordi poole ja rakkudes teatud molekulide taseme hoidmiseks.
Elektrokeemilised gradiendid
Elektrokeemilistel gradientidel on erinevad laengud ja keemilised kontsentratsioonid. Need eksisteerivad membraanil, kuna mõnel aatomil ja molekulil on elektrilaengud. See tähendab, et on olemas elektripotentsiaali erinevus või membraanipotentsiaal.
Mõnikord peab rakk tooma sisse rohkem ühendeid ja liikuma vastu elektrokeemilist gradienti. See nõuab energiat, kuid tasub ära rakkude üldise parema funktsiooni. See on vajalik mõne protsessi jaoks, näiteks naatriumi ja kaaliumi gradientide säilitamiseks rakkudes. Rakkudes on tavaliselt vähem naatriumi ja rohkem kaaliumi, nii et naatrium kipub rakku sisenema, kui kaalium lahkub.
Aktiivne transport laseb rakul neid liigutada tavapäraste kontsentratsioonigradientide suhtes.
Esmane aktiivne transport
Primaarses aktiivses transpordis kasutatakse liikumise energiaallikana ATP-d. See liigutab ioone üle plasmamembraani, mis loob laengu erinevuse. Sageli siseneb molekul rakku, kuna teist tüüpi molekul lahkub rakust. See loob rakumembraanis nii kontsentratsiooni kui ka laengu erinevused.
naatriumi-kaaliumi pump on paljude rakkude oluline osa. Pump liigutab naatriumi rakust välja, samal ajal liikudes kaaliumi sees. ATP hüdrolüüs annab rakule protsessi ajal vajaliku energia. Naatrium-kaaliumpump on P-tüüpi pump, mis viib kolm naatriumiooni väljapoole ja toob endaga sisse kaks kaaliumiooni.
Naatrium-kaaliumpump seob ATP ja kolm naatriumiooni. Seejärel toimub fosforüülimine pumba juures nii, et see muudab oma kuju. See võimaldab naatriumil lahkuda rakust ja kaaliumioonid korjata. Järgmisena toimub fosforüülimine vastupidiselt, mis muudab jällegi pumba kuju, nii et kaaliumi siseneb rakku. See pump on oluline üldise närvifunktsiooni jaoks ja on organismile kasulik.
Primaarsete aktiivsete vedajate tüübid
Esmased aktiivsed vedajad on erinevat tüüpi. P-tüüpi ATPaasnagu naatrium-kaaliumpump, eksisteerib eukarüootides, bakterites ja arheas.
Võite näha P-tüüpi ATPaasi ioonpumpades, nagu prootonpumbad, naatrium-kaaliumi pumbad ja kaltsiumipumbad. F-tüüpi ATPaas eksisteerib mitokondrites, kloroplastides ja bakterites. V-tüüpi ATPaas eksisteerib eukarüootides ja ABC vedaja (ABC tähendab "ATP-d siduvat kassetti") eksisteerib nii prokarüootides kui ka eukarüootides.
Teisene aktiivne transport
Teisene aktiivne transport kasutab ainete juhtimiseks elektrokeemilisi gradiente a abil kaubatransportöör. See võimaldab kantavatel ainetel liikuda tänu ühistransporterile oma gradiendist ülespoole, samal ajal kui peamine põhimik liigub oma gradiendi võrra allapoole.
Põhimõtteliselt kasutab sekundaarne aktiivne transport energiat, mis saadakse elektrokeemilistest gradientidest, mille primaarne aktiivne transport loob. See võimaldab rakul siseneda teistesse molekulidesse, nagu glükoos. Teisene aktiivne transport on oluline raku üldiseks funktsioneerimiseks.
Teisene aktiivne transport võib aga vesinikioonide gradiendi kaudu tekitada mitokondrites ka energiat nagu ATP. Näiteks saab vesinikioonides kogunevat energiat kasutada siis, kui ioonid läbivad kanalivalgu ATP süntaasi. See võimaldab lahtril teisendada ADP ATP-ks.
Kandjavalgud
Kandjavalgud või pumbad on aktiivse transpordi oluline osa. Need aitavad materjale kambris transportida.
Kandevalke on kolme peamist tüüpi: uniporterid, sümportijad ja antiportlased.
Uniporterid kannavad ainult ühte tüüpi ioone või molekule, kuid sümmeetrid võivad kanda kahte iooni või molekuli samas suunas. Antiporterid võivad kanda kahte iooni või molekuli eri suundades.
Oluline on märkida, et kandjavalgud ilmuvad aktiivses ja passiivses transpordis. Mõni ei vaja töötamiseks energiat. Aktiivses transpordis kasutatavad kandjavalgud vajavad aga toimimiseks energiat. ATP võimaldab neil kuju muuta. Kandjavastase valgu näide on Na + -K + ATPaas, mis võib rakus liikuda kaaliumi- ja naatriumioonidega.
Endotsütoos ja eksotsütoos
Endotsütoos ja eksotsütoos on ka aktiivse transpordi näited rakus. Need võimaldavad veoste kaudu liikuda rakkudesse rakkudest välja ja sealt välja, nii et rakud saavad suuri molekule üle kanda. Mõnikord vajavad rakud suurt valku või muud ainet, mis ei mahu läbi plasmamembraani ega transpordikanalite.
Nende makromolekulide jaoks on parimad võimalused endotsütoos ja eksotsütoos. Kuna nad kasutavad aktiivset transporti, vajavad nad mõlemad töötamiseks energiat. Need protsessid on inimese jaoks olulised, kuna neil on roll närvide ja immuunsussüsteemi talitluses.
Endotsütoosi ülevaade
Endotsütoosi ajal kulutab rakk oma plasmamembraanist väljaspool suurt molekuli. Rakk kasutab oma membraani molekuli ümbritsemiseks ja söömiseks, voltides selle ümber. Nii moodustub molekuli sisaldav vesiikkel, mis on membraaniga ümbritsetud kotike. Seejärel väljub vesiikul plasmamembraanilt ja viib molekuli raku sisemusse.
Lisaks suurte molekulide tarbimisele võib rakk süüa ka teisi rakke või nende osi. Endotsütoosi kaks peamist tüüpi on fagotsütoos ja pinotsütoos. Fagotsütoos on see, kuidas rakk sööb suurt molekuli. Pinotsütoos on see, kuidas rakk joob selliseid vedelikke nagu rakuväline vedelik.
Mõned rakud kasutavad pidevalt pinotsütoosi, et korjata ümbrust väikestest toitainetest. Rakud saavad toitaineid väikestes vesiikulites hoida, kui nad on sees.
Fagotsüütide näited
Fagotsüüdid on rakud, mis kasutavad fagotsütoosi asjade tarbimiseks. Mõned näited inimkeha fagotsüütidest on valged verelibled, näiteks neutrofiilid ja monotsüüdid. Neutrofiilid võitlevad bakterite sissetungimisega fagotsütoosi kaudu ja aitavad vältida seda, et bakterid teid kahjustavad, ümbritsedes baktereid, tarbides neid ja hävitades neid.
Monotsüüdid on suuremad kui neutrofiilid. Kuid nad kasutavad ka fagotsütoosi bakterite või surnud rakkude tarbimiseks.
Teie kopsudes on ka kutsutud fagotsüüdid makrofaagid. Tolmu sissehingamisel jõuab osa sellest kopsudesse ja läheb õhukottidesse, mida nimetatakse alveoolideks. Seejärel võivad makrofaagid tolmu rünnata ja seda ümbritseda. Põhimõtteliselt neelavad nad tolmu, et teie kopsud oleksid terved. Ehkki inimkehal on tugev kaitsesüsteem, ei tööta see mõnikord hästi.
Näiteks ränidioksiidi osakesi neelavad makrofaagid võivad surra ja eraldada mürgiseid aineid. See võib põhjustada armkoe moodustumist.
Amoebad on üherakulised ja sõltuvad söömisel fagotsütoosist. Nad otsivad toitaineid ja ümbritsevad neid; siis neelavad nad toitu ja moodustavad toiduvakuoli. Järgmisena liitub toiduvaakum toitainete lagundamiseks amööbide sees asuva lüsosoomiga. Lüsosoomil on ensüüme, mis aitavad seda protsessi.
Retseptori vahendatud endotsütoos
Retseptori vahendatud endotsütoos võimaldab rakkudel tarbida kindlat tüüpi molekule, mida nad vajavad. Retseptori valgud aitab seda protsessi siduda nende molekulidega nii, et rakk saaks vesiikulit moodustada. See võimaldab konkreetsetel molekulidel rakku siseneda.
Tavaliselt toimib rakkudes retseptori vahendatud endotsütoos ja see võimaldab tal kinni hoida vajalikke molekule. Kuid viirused saavad seda rakku ära kasutada ja seda nakatada. Pärast viiruse kinnitumist rakule peab ta leidma viisi raku sisenemiseks. Viirused saavutavad selle, seondudes retseptori valkudega ja sattudes vesiikulitesse.
Eksotsütoosi ülevaade
Eksotsütoosi ajal ühinevad raku sees olevad vesiikulid plasmamembraaniga ja vabastavad nende sisu; sisu valgub välja väljaspool lahtrit. See võib juhtuda siis, kui rakk soovib liikuda või molekulist lahti saada. Valk on tavaline molekul, mida rakud soovivad sel viisil üle kanda. Põhimõtteliselt on eksotsütoos endotsütoosi vastand.
Protsess algab vesiikuli sulandumisest plasmamembraaniga. Järgmisena avaneb vesiikul ja vabastab sees olevad molekulid. Selle sisu siseneb rakuvälise ruumi, nii et teised rakud saavad neid kasutada või hävitada.
Rakud kasutavad eksotsütoosi paljude protsesside jaoks, näiteks valkude või ensüümide sekreteerimiseks. Nad võivad seda kasutada ka antikehade või peptiidhormoonide jaoks. Mõned rakud kasutavad isegi eksotsütoosi neurotransmitterite ja plasmamembraani valkude liigutamiseks.
Näited eksotsütoosist
Eksotsütoosi on kahte tüüpi: kaltsiumist sõltuv eksotsütoos ja kaltsiumist sõltumatu eksotsütoos. Nagu nimest võib aimata, mõjutab kaltsium kaltsiumist sõltuvat eksotsütoosi. Kaltsiumist sõltumatu eksotsütoosi korral pole kaltsium oluline.
Paljud organismid kasutavad organelle, mida nimetatakse Golgi kompleks või Golgi aparaat rakkudest väljaveetavate vesiikulite loomiseks. Golgi kompleks suudab modifitseerida ja töödelda nii valke kui ka lipiide. See pakendab need sekretoorsetes vesiikulites, mis lahkuvad kompleksist.
Reguleeritud eksotsütoos
Sisse reguleeritud eksotsütoos, rakk vajab rakuvälised signaalid materjalide välja viimiseks. Tavaliselt reserveeritakse see teatud tüüpi lahtritele, näiteks sekretoorsetele lahtritele. Nad võivad teha neurotransmittereid või muid molekule, mida organism vajab teatud aegadel teatud kogustes.
Organism ei vaja neid aineid pidevalt, seetõttu on vajalik nende sekretsiooni reguleerimine. Üldiselt ei kleepu sekretoorsed vesiikulid kaua plasmamembraani külge. Nad tarnivad molekulid ja eemaldavad ise.
Selle näiteks on sekreteeriv neuron neurotransmitterid. Protsess algab sellega, et teie keha neuronrakud loovad neurotransmitteritega täidetud vesikli. Seejärel sõidavad need vesiikulid raku plasmamembraanile ja ootavad.
Järgmisena saavad nad signaali, mis hõlmab kaltsiumi ioone, ja vesiikulid lähevad eelsünaptilisele membraanile. Kaltsiumioonide teine signaal käsib vesiikulitel membraanile kinnituda ja sellega sulanduda. See võimaldab neurotransmitterite vabastamist.
Aktiivne transport on rakkude jaoks oluline protsess. Nii prokarüootid kui ka eukarüootid saavad seda kasutada molekulide liikumiseks oma rakkudest sisse ja välja. Aktiivsel transpordil peab toimima energiat, nagu ATP-l, ja mõnikord on see raku ainus toimimise viis.
Rakud sõltuvad aktiivsest transpordist, kuna difusioon ei pruugi saada neid, mida nad tahavad. Aktiivne transport võib molekuli liikuda nende kontsentratsioonigradientide vastu, nii et rakud saavad kinni toitainetest nagu suhkur või valgud. Nende protsesside ajal mängivad olulist rolli valgukandjad.