Aktiv transport

Vad är aktiv transport?

De Aktiv transport Det är förflyttningen av ämnen från ena sidan av cellmembranen till den andra mot deras koncentrationsgradient, det vill säga från där de är mindre koncentrerade till där de är mer koncentrerade. Eftersom det inte sker spontant är det en process som vanligtvis kräver energi.

Alla celler som finns i naturen avgränsas av ett lipidmembran som beter sig som en halvgenomtränglig barriär, det vill säga det tillåter passage av vissa ämnen och förhindrar andras passage från insidan till utsidan och vice versa.

Ett stort antal molekyler rör sig genom passiv transport från ena sidan av cellerna till den andra, men en viktig del av cellulära mekanismer och därmed av livet i sig beror på den aktiva transporten av joner och molekyler såsom glukos, natrium, kalium, kalcium, bland många andra.

Eftersom aktiv transport inte är en energiskt gynnsam process (den är "uppförsbacke) kopplas den vanligtvis direkt eller indirekt till en annan process som är, såsom en oxidationsreaktion, av ATP-hydrolys, till flödet av kemiska arter till förmån för dess gradient, till absorption av solljus, etc..

Hur rör sig molekyler i aktiv transport?

Förflyttningen av molekyler eller ämnen från ena sidan av cellmembranen till den andra kan ske på två sätt:

• Pså: när molekyler spontant korsar membran genom enkel diffusion - eller underlättas av porer och proteinkanaler -. I detta fall eftersträvas den kemiska jämvikten mellan facken, det vill säga efter deras elektrokemiska eller koncentrationsgradient (från en plats med högre koncentration till en lägre koncentration).
• TILLctively: när molekylerna transporteras från ena sidan av cellmembranen till den andra mot deras koncentration eller laddningsgradient. Detta resulterar i deras ojämna ansamling eller i förskjutning av den kemiska jämvikten mellan facken; behöver energi (det är termodynamiskt ogynnsamt, det vill säga endergonic) och deltagande av speciella proteintransportörer.

Primär aktiv transport

Primär aktiv transport är en där transporten av en molekyl mot dess kemiska gradient (vilket resulterar i dess ackumulering på ena sidan av membranet) är direkt kopplad till en exergonisk kemisk reaktion, det vill säga till en reaktion där den frigörs Energi.

De vanligaste exemplen på primär aktiv transport representeras huvudsakligen av de som använder den energi som frigörs under hydrolysen av adenosintrifosfat (ATP), en molekyl som anses vara den viktigaste cellulära energivalutan..

Djurceller, till exempel, rör sig aktivt eller transporterar (mot sin gradient) natrium- (Na +) - och kalium- (K +) -joner, med användning av en mycket speciell transportproteinstruktur som kallas natrium-kaliumpump. Detta är ansvarigt för att utvisa natriumjoner och införa kaliumjoner i cellen, samtidigt som ATP hydrolyseras.

Det är viktigt att komma ihåg att många av de proteiner som deltar i denna typ av transport kallas "pumpar".

Hur fungerar Na + / K-transportören+?

Natrium- och kaliumkoncentrationer skiljer sig åt i djurceller: kalium finns i högre koncentration på den intracellulära nivån, med avseende på den yttre miljön, och natrium är mindre koncentrerat inuti cellen än utanför. Dess aktiva transport tack vare natrium / kaliumpumpen är som följer:

1. Pumpen "öppnas" i det cytosoliska utrymmet och binder till 3 natriumjoner (Na +), vilket utlöser hydrolysen av en ATP-molekyl (pumpen är fosforylerad).
2. Med hydrolysen av ATP ändrar pumpen sin strukturella form och blir "öppen" mot det extracellulära utrymmet, där den låter natriumjonerna gå på grund av ett fenomen med minskad affinitet.
3. I detta läge kan pumpen nu binda 2 kaliumjoner (K ​​+), vilket resulterar i defosforylering av pumpen och dess förändring av formen till den ursprungliga formen, öppen mot cytosolen. Denna öppning släpper ut kaliumjonerna i cellen och är redo för en ny transportcykel..

Generellt uppnår primäraktiv transport etablering av elektrokemiska gradienter som är viktiga ur flera synvinklar för cellulär aktivitet..

Sekundär aktiv transport

Sekundär aktiv transport är transporten av en molekyl eller löst ämne mot dess elektriska eller koncentrationsgradient (endergonisk process, som kräver energi) som är kopplad till transporten av en annan molekyl till förmån för dess gradient (exergonisk process, som frigör energi).

Det speciella med denna typ av aktiv transport har att göra med det faktum att molekylens gradient som uppenbarligen rör sig genom passiv transport tidigare fastställdes av en primär aktiv transportprocess, det vill säga den använde också energi.

Hur fungerar det?

Den primära aktiva transporten av positivt eller negativt laddade joner etablerar en elektrokemisk gradient inuti cellen; denna typ av transport betraktas allmänt som en "energilagringsmekanism"..

Anledningen till det tidigare uttalandet beror på det faktum att när samma joner som aktivt transporterades mobiliseras med passiv transport, eller vad som är detsamma, till förmån för deras koncentrationsgradient, frigörs energi, eftersom det är en exergonisk process.

Sekundär aktiv transport kallas så här för att den använder energin "lagrad" i form av en jonisk koncentrationsgradient (som upprättades genom primär aktiv transport) för att flytta andra molekyler mot dess koncentrationsgradient samtidigt som den produceras. passiv transport av de som först introducerades med primär transport.

Vanligtvis är proteinerna som deltar i denna typ av aktiv transport samtransportörer som använder energin i elektrokemiska gradienter. Dessa samtransportörer kan flytta molekyler i samma riktning (symporter) eller i motsatta riktningar (antibärare).

Ett bra exempel på den sekundära aktiva "samtransporten" av typen "symport" är den som utförs av natrium / glukos-samtransportören i cellmembranet hos celler som finns i tarmslemhinnan hos djur..

Denna transportör flyttar natriumjoner nedåt i sin koncentrationsgradient in i cellen, samtidigt som den transporterar glukosmolekyler in i cellen, mot dess koncentrationsgradient..

Exempel på aktiv transport

Aktiv transport är en process av grundläggande betydelse för cellliv, för vilken ett stort antal exempel kan nämnas, inklusive:

• Pumparna (primär aktiv transport) som ansvarar för den aktiva transporten av joner, små hydrofila molekyler, lipider etc..
• Transportörer (samtransportörer, sekundär aktiv transport) som ansvarar för rörelsen av molekyler såsom glukos, aminosyror, vissa joner och andra sockerarter, bland andra.

ATP-drivna pumpar för primär aktiv transport

Aktiv transport är i allmänhet en extremt viktig transportmekanism för alla celler, både prokaryoter (bakterier och archaea) och eukaryoter (djur, växter och svampar).

Primär aktiv transport förmedlas vanligtvis av en typ av protein eller proteinkomplex som kallas "pumpar", av vilka pumparna "flyttas" eller "drivs" av den energi som härrör från ATP är de mest relevanta.

Dessa proteiner är huvudsakligen ansvariga för jonernas rörelse mot deras koncentrationsgradient, med hjälp av den energi som frigörs genom hydrolysen av ATP..

Alla dessa pumpar har vanligtvis olika platser för bindning till ATP, vanligtvis på den sida av membranet där de finns vända mot cytosolen och enligt dessa bindningsställen och identiteten på de underenheter som utgör dem finns det olika typer från bomber transportörer:

• Pumparna i klass "P", bland vilka är protonpumparna i plasmamembranet hos bakterier, växter och svampar; Na + / K + och Ca + 2 pumparna i plasmamembranet i alla eukaryota celler etc..
• Klass "V" -pumpar, såsom de i det vakuolära membranet hos växter, svampar och jäst; pumpar i lysosomer från djurceller och pumpar i plasmamembranet hos vissa ben- och njurceller.
• Klass "F" -pumpar, inklusive de av bakteriellt plasmamembran, det inre mitokondriella membranet och tylakoidmembranet av kloroplaster i växtceller.
• Pumpar i "ABC" -transportfamiljen, inklusive transportörer för aminosyror, sockerarter, peptider, fosfolipider, lipofila läkemedel och andra molekyler i vissa bakterie- och djurceller.

Referenser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Viktig cellbiologi. Garland vetenskap.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., & Keith Roberts, P. W. (2018). Molekylär biologi av cellen.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekylär cellbiologi. Macmillan.
4. Murray, K., Rodwell, V., Bender, D., Botham, K. M., Weil, P. A., & Kennelly, P. J. (2009). Harpers illustrerade biokemi. 28 (s 588). New York: McGraw-Hill.
5. Nelson, D. L., Lehninger, A. L. och Cox, M. M. (2008). Lehninger Principer för biokemi. Macmillan.