- Čo je aktívna preprava?
- Primárny aktívny transport
- Sekundárny aktívny transport
- Co-dopravníky
- Rozdiel medzi exocytózou a aktívnym transportom
- Referencie
Aktívny transport je preprava typu bunky, ktorú rozpustené molekuly pohybujú cez bunkovú membránu, od oblasti s nižšou koncentráciou rozpustených látok do oblasti, kde je koncentrácia z nich je vyššia.
Prirodzene sa stáva, že molekuly sa pohybujú zo strany, kde sú koncentrovanejšie, na stranu, kde sú menej koncentrované; Je to to, čo sa deje spontánne bez toho, aby sa do procesu použil akýkoľvek druh energie. V tomto prípade sa uvádza, že molekuly sa pohybujú v koncentračnom gradiente.
Naopak, pri aktívnom transporte sa častice pohybujú proti koncentračnému gradientu a následne spotrebúvajú energiu z bunky. Táto energia obvykle pochádza z adenozíntrifosfátu (ATP).
Rozpustené molekuly majú niekedy vyššiu koncentráciu vo vnútri bunky ako vonku, ale ak ich telo potrebuje, transportujú sa vo vnútri transportnými proteínmi nachádzajúcimi sa v bunkovej membráne.
Čo je aktívna preprava?
Aby sme pochopili, z čoho aktívny transport pozostáva, je potrebné pochopiť, čo sa deje na oboch stranách membrány, cez ktorú transport prebieha.
Keď je látka v rôznych koncentráciách na opačných stranách membrány, hovorí sa, že existuje koncentračný gradient. Pretože atómy a molekuly môžu byť elektricky nabité, môžu sa medzi kompartmentmi na oboch stranách membrány vytvárať tiež elektrické gradienty.
Iónový pohyb je selektívny pre katióny alebo anióny kvôli veľkosti pórov a ich polarizácii. Keď dva anióny prechádzajú z vnútra do vonkajšej strany bunky, vonkajšia strana sa mení z +5 na +3. Zdroj: Wikimedia commons. Autor: Methylisopropylisergamide.
Rozdiel v elektrickom potenciáli je zakaždým, keď v priestore existuje čisté oddelenie nábojov. V skutočnosti živé bunky majú často to, čo sa nazýva membránový potenciál, čo je rozdiel v elektrickom potenciáli (napätie) naprieč membránou, ktorý je spôsobený nerovnomerným rozdelením nábojov.
V biologických membránach sú bežné gradienty, takže je často potrebné vynaložiť energiu na presun určitých molekúl proti týmto gradientom.
Energia sa používa na pohyb týchto zlúčenín cez proteíny, ktoré sú vložené do membrány a ktoré fungujú ako transportéry.
Ak proteíny vkladajú molekuly do koncentračného gradientu, je to aktívny transport. Ak transport týchto molekúl nevyžaduje energiu, je tento prenos považovaný za pasívny. V závislosti od toho, odkiaľ energia pochádza, môže byť aktívny transport primárny alebo sekundárny.
Primárny aktívny transport
Primárny aktívny transport je taký, ktorý priamo využíva zdroj chemickej energie (napr. ATP) na pohyb molekúl cez membránu proti svojmu gradientu.
Jedným z najdôležitejších príkladov v biológii, ktorý ilustruje tento primárny mechanizmus aktívneho transportu, je sodno-draselná pumpa, ktorá sa nachádza v živočíšnych bunkách a ktorej funkcia je pre tieto bunky nevyhnutná.
Pumpa sodík-draslík je membránový proteín, ktorý transportuje sodík z bunky a draslík do bunky. Na vykonanie tejto prepravy vyžaduje čerpadlo energiu z ATP.
Sekundárny aktívny transport
Sekundárny aktívny transport je ten, ktorý využíva energiu uloženú v bunke, táto energia sa líši od ATP, a preto rozlišuje medzi týmito dvoma druhmi dopravy.
Energia použitá sekundárnym aktívnym transportom pochádza z gradientov generovaných primárnym aktívnym transportom a môže sa použiť na transport iných molekúl proti ich koncentračnému gradientu.
Napríklad zvýšením koncentrácie sodíkových iónov v extracelulárnom priestore v dôsledku činnosti sodíkovo-draselnej pumpy sa vytvorí elektrochemický gradient rozdielom v koncentrácii tohto iónu na oboch stranách membrány.
Za týchto podmienok by sodné ióny mali tendenciu sa pohybovať pozdĺž svojho koncentračného gradientu a prostredníctvom transportných proteínov by sa vracali do vnútra bunky.
Co-dopravníky
Táto energia z elektrochemického gradientu sodíka sa môže použiť na prepravu iných látok proti ich gradientom. Čo sa stane, je zdieľaný transport a je vykonávaný transportnými proteínmi nazývanými spolu-transportéry (pretože transportujú dva prvky súčasne).
Príkladom dôležitého ko-transportéra je výmenný proteín sodík-glukóza, ktorý transportuje katióny sodíka po svojom gradiente a následne využíva túto energiu na vstup molekúl glukózy proti svojmu gradientu. Toto je mechanizmus, ktorým glukóza vstupuje do živých buniek.
V predchádzajúcom príklade ko-transportérový proteín pohybuje dvoma prvkami v rovnakom smere (vo vnútri bunky). Keď sa oba prvky pohybujú rovnakým smerom, proteín, ktorý ich transportuje, sa nazýva symporter.
Spolu-transportéry však môžu pohybovať zlúčeninami aj v opačných smeroch; v tomto prípade sa transportný proteín nazýva anti-nosič, aj keď je známy aj ako výmenník alebo protiprenos.
Príkladom anti-nosiča je výmenník sodík-vápnik, ktorý vykonáva jeden z najdôležitejších bunkových procesov pri odstraňovaní vápnika z buniek. To využíva energiu sodíkového elektrochemického gradientu na mobilizáciu vápnika z bunky: jeden kalciový katión vápnik opúšťa každé tri sodné katióny, ktoré vstupujú.
Rozdiel medzi exocytózou a aktívnym transportom
Exocytóza je ďalším dôležitým mechanizmom bunkového transportu. Jeho funkciou je vytlačiť zvyškový materiál z bunky do extracelulárnej tekutiny. Pri exocytóze je transport sprostredkovaný vezikulami.
Hlavný rozdiel medzi exocytózou a aktívnym transportom spočíva v tom, že pri exositóze je častice, ktoré sa majú prepravovať, obalené štruktúrou obklopenou membránou (vezikula), ktorá fúzuje s bunkovou membránou a uvoľňuje jej obsah von.
Pri aktívnej preprave sa môžu prepravované položky pohybovať v oboch smeroch, dovnútra alebo von. Naopak, exocytóza prenáša svoj obsah iba na vonkajšiu stranu.
Napokon aktívny transport zahŕňa proteíny ako transportné médium, nie membránové štruktúry ako pri exocytóze.
Referencie
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of Cell (6. vydanie). Garland Science.
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biológia (2. vydanie) Pearson Education.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Celí Biology (8. vydanie). WH Freeman and Company.
- Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Život: veda o biológii (7. vydanie). Sinauer Associates a WH Freeman.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biológia (7. vydanie) Cengage Learning.