Ορισμός ενεργητικής/παθητικής κυτταρικής μεταφοράς (μέσω της μεμβράνης)

Τα κύτταρα είναι οι βασικές μονάδες της δομής της ζωής. Είναι σαν μικρές πόλεις γεμάτες δραστηριότητα και, όπως σε μια πόλη, μεταφορές και ανταλλαγή τα υλικά μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού είναι απαραίτητα για να λειτουργούν όλα και πρέπει να είναι αυστηρά τετραγωνισμένος. Η κυτταρική μεμβράνη είναι το φράγμα που χωρίζει το κύτταρο από τον έξω κόσμο και όλες οι ουσίες που εισέρχονται και εξέρχονται από τα κύτταρα πρέπει να περάσουν από αυτήν, φροντίζοντας να ρυθμίζουν τη διέλευση.

Η κυτταρική μεμβράνη: ένα επιλεκτικό όριο

Η μεμβράνη είναι σαν ένα φίλτρο που επιτρέπει τη διέλευση ορισμένων ουσιών και εμποδίζει άλλες. Αποτελείται από α διπλή στρώση ενός τύπου λιπιδίου γνωστού ως φωσφολιπίδια με πρωτεΐνες ενσωματωμένες σε αυτό. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι οι πρωτεΐνες φορέα και, όπως υποδηλώνει το όνομά τους, διευκολύνουν τη διέλευση των ουσιών ενώ ελέγχουν τις ροές που εισέρχονται και εξέρχονται από το κύτταρο.

Μερικές πρωτεΐνες-φορείς σχηματίζουν κανάλια

, συγκρίσιμες με πύλες, οι οποίες ανοίγουν ή κλείνουν για να επιτρέπεται η διέλευση των υλικών. Είναι πρωτεΐνες καναλιού ανοιγοκλείνουν με βάση τις ανάγκες των κυττάρων και ανταποκρίνονται σε πλήθος σημάτων. Αυτός ο τύπος πρωτεΐνης συμμετέχει σε έναν τύπο κυτταρικής μεταφοράς που είναι γνωστός ως παθητική διευκόλυνση μεταφοράς ή διευκολυνόμενη διάχυση.

Υπάρχουν άλλοι τύποι πρωτεϊνών μεταφορέων, γνωστές ως βόμβες και δρουν με παρόμοιο τρόπο με έναν καταπέλτη, ο οποίος αιχμαλωτίζει ένα μόριο στη μία πλευρά και το ρίχνει προς την άλλη πλευρά της μεμβράνης. Αυτοί οι τύποι πρωτεϊνών δρουν κατά τη διάρκεια της Ενεργή μεταφορά.

Διαβαθμίσεις συγκέντρωσης: Η κινητήρια δύναμη της κυψελοειδούς μεταφοράς

Και στις δύο πλευρές της μεμβράνης, υπάρχει ένα υδατικό διάλυμα (αυτό σημαίνει ότι ο διαλύτης είναι νερό) οργανικών και ανόργανων μορίων. Για καθεμία από τις ουσίες που υπάρχουν, το διάλυμα έχει α διαφορετική συγκέντρωση; δηλαδή υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα διαλυμένης ουσίας διαλυμένη.

Για παράδειγμα, αν ετοιμάσουμε δύο ποτήρια λεμονάδας σε ένα ποτήρι των 250 ml (η ποσότητα του υγρού που μπαίνει σε ένα ποτήρι) αλλά ένα από τα ποτήρια έχει βάζουμε 2 κουταλιές της σούπας ζάχαρη και τις άλλες 4, αυτή με τις 4 κουταλιές σίγουρα θα είναι πολύ γλυκό και η συγκέντρωση της ζάχαρης θα είναι υψηλή. Το άλλο ποτήρι θα έχει μικρότερη συγκέντρωση και θα έχει λιγότερο γλυκιά γεύση. Αν ανακατέψουμε το περιεχόμενο και των δύο ποτηριών, η γεύση του μείγματος θα ομογενοποιηθεί σε ένα μέσο μεταξύ των δύο διαλυμάτων, και πιθανώς τώρα έχουμε μισό λίτρο λεμονάδας με το σωστό σημείο ζάχαρη. Αυτό είναι ένα παράδειγμα του πώς Οι διαλυμένες ουσίες κινούνται προς τα κάτω στη βαθμίδα συγκέντρωσης. Με την ανάμειξη των ποτηριών, τα μόρια του σακχάρου μετακινήθηκαν από το πιο συμπυκνωμένο διάλυμα στο λιγότερο συμπυκνωμένο, έως ότου ολόκληρο το διάλυμα φτάσει στην ίδια συγκέντρωση και η κίνηση σταμάτησε.

παθητική μεταφορά

Η παθητική μεταφορά είναι σαν να ανοίγεις τη βρύση και απλά να αφήνεις το νερό να ρέει ανεξέλεγκτα. χωρίς σπατάλη ενέργειας. Σε αυτό το στάδιο, οι ουσίες κινούνται προς τα κάτω από τη βαθμίδα συγκέντρωσής τους, δηλαδή από εκεί που υπάρχει περισσότερη συγκέντρωση μέχρι εκεί που είναι λιγότερη, μέχρι να φτάσουμε στην ισορροπία, όπως στο παράδειγμα των ποτηριών λεμονάδας. Υπάρχουν δύο τύποι παθητικής μεταφοράς: η απλή διάχυση και η διευκολυνόμενη διάχυση.

Απλή διάχυση

Σε αυτόν τον τύπο μεταφοράς, μικρά μόρια, όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, διασχίζουν την κυτταρική μεμβράνη κάτω από τη βαθμίδα συγκέντρωσής τους.

Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με το παράδειγμα των ποτηριών λεμονάδας ή όταν η μυρωδιά ενός αρώματος διαχέεται μέσω του α δωμάτιο: τα μόρια μετακινούνται από εκεί που υπάρχει περισσότερο άρωμα προς εκεί που υπάρχει λιγότερο μέχρι να διαλυθεί το άρωμα εξίσου.

Διευκολυνόμενη Διάχυση

Μεγαλύτερα ή ηλεκτρικά φορτισμένα μόρια δεν μπορούν να διασχίσουν τη μεμβράνη και χρειάζονται βοήθεια για να τη διασχίσουν. Εδώ είναι που το πρωτεΐνες μεταφορέα καναλιών.

ο Τα μόρια διασχίζουν τα κανάλια προς τα κάτω στη βαθμίδα., αλλά αυτά τα κανάλια μπορούν να κλείσουν ή να ανοίξουν ως απόκριση στις κυτταρικές συνθήκες. Εάν το κανάλι είναι κλειστό, παρόλο που υπάρχει μια κλίση συγκέντρωσης και στις δύο πλευρές της μεμβράνης, δεν θα υπάρξει κίνηση.

Ωσμωση

Είναι η απλή διάχυση του νερού στην κυτταρική μεμβράνη.. Το νερό έχει μια απίστευτη ικανότητα να περνά μέσα από τα λίπη της μεμβράνης, πράγμα που σημαίνει ότι τα κύτταρα πρέπει να ελέγχουν προσεκτικά την περιεκτικότητά τους σε νερό.

Εάν ένα κύτταρο βρίσκεται σε πιο αλμυρό περιβάλλον από το εσωτερικό του, το νερό θα διαρρεύσει από το κελί για να αραιώσει το εξωτερικό αλάτι, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε συρρίκνωση των κυττάρων. Από την άλλη, εάν το εξωτερικό περιβάλλον είναι λιγότερο αλμυρό, το νερό θα εισέλθει στο κύτταρο, προκαλώντας το πρήξιμο και πιθανόν να σκάσει. Για να αποφευχθεί αυτό, Τα φυτικά κύτταρα έχουν άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα που περιέχει το κελί και το εμποδίζει να αυξηθεί σε όγκο πέρα ​​από ένα όριο.

ζωικά κύτταρα χωρίς τοίχο, πρέπει να βρίσκονται σε περιβάλλον με αυστηρά ελεγχόμενη αλατότητα, διαφορετικά θα μπορούσαν να υποστούν α οσμωτικό σοκ και να πεθάνει. Για το λόγο αυτό, η αλατούχα ισορροπία του αίματος, που είναι υπεύθυνος για το απεκκριτικό σύστημα, είναι πολύ σημαντική.

Active Transport και παραδείγματα

Σε αντίθεση με την παθητική μεταφορά, Η ενεργειακή μεταφορά απαιτεί ενεργειακή δαπάνη. Τα κύτταρα χρησιμοποιούν ενέργεια για να μετακινούν ουσίες σε αντίθεση με την κλίση συγκέντρωσής τους, δηλαδή από εκεί που υπάρχει λιγότερη συγκέντρωση μέχρι εκεί που υπάρχει περισσότερη. Τα κύτταρα χρησιμοποιήστε ενέργεια για να ενεργοποιήσετε τις πρωτεΐνες αντλίας, οι καταπέλτες για τους οποίους λέγαμε όταν αναφέραμε τη δομή του κυτταρικού τοιχώματος.

Κατά την ενεργό μεταφορά, οι πρωτεΐνες μεταφορείς χρησιμοποιούν ενέργεια απευθείας για να μπορούν να αντλούν ουσίες σε αντίθεση με την κλίση τους. Τα ιόντα και τα ορυκτά άλατα είναι ουσίες που μερικές φορές κινούνται αντίθετα με την κλίση τους με διαδικασίες αυτού του τύπου. Ένα παράδειγμα είναι η αντλία νατρίου-καλίου, απαραίτητη για τη λειτουργία των μυών και των νευρώνων.

Άλλες φορές, οι πρωτεΐνες-φορείς λειτουργούν σε συνδυασμό με την παθητική μεταφορά. Σε αυτή την περίπτωση, το βήμα υπέρ της κλίσης δίνει μια «ώθηση» ή σέρνει την ουσία που διασχίζει την κλίση της. Είναι σαν να χρησιμοποιήθηκε μια αδράνεια για να προχωρήσουμε μπροστά. Ένα παράδειγμα είναι η μεταφορά γλυκόζης στα εντερικά κύτταρα, όπου το νάτριο αντλείται έξω από το κύτταρο μια αντλία νατρίου-καλίου, που δημιουργεί μια κλίση που επιτρέπει στη γλυκόζη να εισέλθει στο κύτταρο εκμεταλλευόμενη αυτό "Σπρώξτε".

ενδοκυττάρωση

Ένας άλλος ενεργός μηχανισμός μεταφοράς είναι η ενδοκυττάρωση, η οποία επίσης μεταφέρει ουσίες σε αντίθεση με την κλίση του, και χρησιμοποιείται για μεγαλύτερα σωματίδια, περίπου στο μέγεθος ενός βακτηρίου ή ενός κυττάρου. Σε αυτήν την περίπτωση, το κύτταρο «καταπίνει» το σωματίδιο. Αυτός ο μηχανισμός είναι το κύρια μορφή τροφής για μονοκύτταρους οργανισμούς και μερικά από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, γνωστά ως μακροφάγα, τρώνε τους εισβολείς του σώματος.

Υπάρχουν και άλλοι μηχανισμοί μεταφοράς, αλλά οι εκτεθειμένοι μηχανισμοί είναι οι κύριοι και οι πιο συνηθισμένοι στα κύτταρα.