AKTĪVAIS TRANSPORTS: PRIMĀRAIS UN SEKUNDĀRAIS TRANSPORTS - BIOLOĢIJA - 2025

Aktīvais transports ir transporta šūnu tips, ar kuru izšķīdušās vielas molekulas pārvietojas pa šūnas membrānu, no apgabala ar zemākā koncentrācijā izšķīdušas vielas uz vietu, kur koncentrācija no tiem ir lielāks.

Tas, kas notiek dabiski, ir tas, ka molekulas pārvietojas no tās puses, kur tās ir vairāk koncentrētas, uz pusi, kur tās ir mazāk koncentrētas; Tas notiek tas, kas notiek spontāni, un procesā netiek pielietota nekāda veida enerģija. Šajā gadījumā tiek teikts, ka molekulas virzās uz leju koncentrācijas gradientu.

Turpretī aktīvā transportā daļiņas pārvietojas pret koncentrācijas gradientu un attiecīgi patērē enerģiju no šūnas. Šī enerģija parasti nāk no adenozīna trifosfāta (ATP).

Izšķīdušām molekulām dažreiz ir augstāka koncentrācija šūnas iekšpusē, nekā ārpusē, bet, ja ķermenim tās ir vajadzīgas, šīs molekulas iekšpusē pārvadā nesējproteīni, kas atrodas šūnas membrānā.

Kas ir aktīvais transports?

Lai saprastu, kas sastāv no aktīvā transporta, ir jāsaprot, kas notiek abās membrānas pusēs, caur kurām notiek transportēšana.

Ja viela atrodas dažādās koncentrācijās pretējās membrānas pusēs, tiek teikts, ka pastāv koncentrācijas gradients. Tā kā atomus un molekulas var uzlādēt ar elektrību, tad starp nodalījumiem abpus membrānai var veidoties arī elektriski gradienti.

Jonu kustība ir selektīva pret katjoniem vai anjoniem poru lieluma un to polarizācijas dēļ. Tā kā divi anjoni pārvietojas no kameras iekšpuses uz ārpusi, ārpuse mainās no +5 līdz +3. Avots: Wikimedia Commons. Autors: metilizopropilizergamīds.

Katru reizi, kad kosmosā ir tīrs maksas sadalījums, pastāv elektriskā potenciāla atšķirība. Faktiski dzīvām šūnām bieži ir tā sauktais membrānas potenciāls, kas ir elektriskā potenciāla (sprieguma) atšķirība visā membrānā, ko izraisa nevienmērīgs lādiņu sadalījums.

Gradienti ir bieži sastopami bioloģiskajās membrānās, tāpēc bieži vien ir nepieciešami enerģijas izdevumi, lai pārvietotu noteiktas molekulas pret šiem gradientiem.

Enerģija tiek izmantota, lai pārvietotu šos savienojumus caur olbaltumvielām, kuras tiek ievietotas membrānā un darbojas kā transportieri.

Ja olbaltumvielas ievieto molekulas pret koncentrācijas gradientu, tas ir aktīvs transports. Ja šo molekulu pārvadāšanai nav nepieciešama enerģija, tiek uzskatīts, ka transportēšana ir pasīva. Atkarībā no enerģijas avota aktīvais transports var būt primārs vai sekundārs.

Primārais aktīvais transports

Primārais aktīvais transports ir tāds, kas tieši izmanto ķīmiskās enerģijas avotu (piemēram, ATP), lai pārvietotu molekulas pāri membrānai pret tās gradientu.

Viens no svarīgākajiem piemēriem bioloģijā, lai ilustrētu šo primāro aktīvo transporta mehānismu, ir nātrija-kālija pumpis, kas atrodams dzīvnieku šūnās un kura funkcija šīm šūnām ir būtiska.

Nātrija-kālija pumpis ir membrānas olbaltumviela, kas transportē nātriju no šūnas un kāliju šūnā. Lai veiktu šo transportēšanu, sūknim ir nepieciešama enerģija no ATP.

Aktīvais sekundārais transports

Sekundārais aktīvais transports izmanto to, kas patērē šūnā uzkrāto enerģiju, šī enerģija atšķiras no ATP, un tāpēc tā atšķir divus transporta veidus.

Sekundārā aktīvā transporta izmantotā enerģija nāk no primārā aktīvā transporta radītajiem gradientiem, un to var izmantot citu molekulu transportēšanai pret to koncentrācijas gradientu.

Piemēram, palielinot nātrija jonu koncentrāciju ārpusšūnu telpā, nātrija-kālija sūkņa darbības dēļ rodas elektroķīmiskais gradients, kas rodas, atšķiroties šī jona koncentrācijai abās membrānas pusēs.

Šādos apstākļos nātrija joniem būtu tendence pārvietoties pa to koncentrācijas gradientu un caur transportētāja proteīniem atgrieztos šūnā.

Līdzpārvadātāji

Šo enerģiju no nātrija elektroķīmiskā gradienta var izmantot, lai pārvadātu citas vielas pret to gradientu. Notiek kopīgs transports, un to veic transportētāja proteīni, ko sauc par līdzpārvadātājiem (jo tie vienlaikus pārvadā divus elementus).

Svarīga līdztransportētāja piemērs ir nātrija-glikozes apmaiņas proteīns, kas transportē nātrija katjonus pa gradientu un, savukārt, izmanto šo enerģiju, lai ievadītu glikozes molekulas pret gradientu. Tas ir mehānisms, ar kura palīdzību glikoze nonāk dzīvās šūnās.

Iepriekšējā piemērā līdz transportētāja proteīns pārvieto abus elementus vienā virzienā (šūnas iekšpusē). Kad abi elementi pārvietojas vienā virzienā, olbaltumvielas, kas tos transportē, sauc par symporteru.

Tomēr līdzbraucēji var arī pārvietot savienojumus pretējos virzienos; šajā gadījumā nesējproteīnu sauc par anti-nesēju, lai arī tos sauc arī par apmainītājiem vai pret nesējiem.

Pretinieka piemērs ir nātrija-kalcija apmaiņas šķidrums, kas veic vienu no vissvarīgākajiem šūnu procesiem, noņemot kalciju no šūnām. Tas izmanto elektroķīmiskā nātrija gradienta enerģiju, lai mobilizētu kalciju ārpus šūnas: uz katriem trim ienākošajiem nātrija katjoniem atstāj vienu kalcija katjonu.

Atšķirība starp eksocitozi un aktīvo transportu

Eksocitoze ir vēl viens svarīgs šūnu transporta mehānisms. Tās funkcija ir izvadīt atlikušo materiālu no šūnas uz ārpusšūnu šķidrumu. Eksocitozes gadījumā transportu veic pūslīši.

Galvenā atšķirība starp eksocitozi un aktīvo transportu ir tāda, ka eksozitozes gadījumā pārvadājamās daļiņas tiek ietītas struktūrā, ko ieskauj membrāna (pūslīši), kas saplūst ar šūnas membrānu, lai atbrīvotu tās saturu uz ārpusi.

Aktīvā transportēšanas laikā pārvadājamās lietas var pārvietot abos virzienos, uz iekšu vai uz āru. Turpretī eksocitoze savu saturu transportē tikai uz ārpusi.

Visbeidzot, aktīvajā transportā proteīni ir kā barotne, nevis membrānas struktūras, kā eksocitozes gadījumā.

Atsauces

1. Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., Morgans, D., Rafs, M., Roberts, K. un Valters, P. (2014). Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). Garland zinātne.
2. Kempbela, N. un Reece, J. (2005). Bioloģija (2. red.) Pīrsona izglītība.
3. Lodish, H., Berks, A., Kaizers, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulāro šūnu bioloģija (8. izdevums). WH Freeman un uzņēmums.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Dzīve: bioloģijas zinātne (7. izdevums). Sinauer Associates un WH Freeman.
5. Zālamans, E., Bergs, L. un Martins, D. (2004). Bioloģija (7. izdevums) Cengage mācīšanās.