Actief transport

Wat is actief transport?

De Actief transport Het is de beweging van stoffen van de ene kant van de celmembranen naar de andere tegen hun concentratiegradiënt in, dat wil zeggen van waar ze minder geconcentreerd zijn naar waar ze meer geconcentreerd zijn. Omdat het niet spontaan optreedt, is het een proces dat meestal energie vereist.

Alle cellen die in de natuur bestaan, worden begrensd door een lipidemembraan dat zich gedraagt ​​als een semi-permeabele barrière, dat wil zeggen, het laat de doorgang van sommige stoffen toe en verhindert de doorgang van andere van binnen naar buiten en vice versa..

Een groot aantal moleculen beweegt zich door passief transport van de ene kant van de cel naar de andere, maar een belangrijk onderdeel van cellulaire mechanismen en dus van het leven per se zijn afhankelijk van het actieve transport van ionen en moleculen zoals glucose, natrium, kalium, calcium en vele andere.

Aangezien actief transport geen energetisch gunstig proces is (het is 'bergopwaarts'), is het gewoonlijk direct of indirect gekoppeld aan een ander proces dat, zoals een oxidatiereactie, van ATP-hydrolyse, aan de stroom van chemische soorten ten gunste gradiënt, naar de opname van zonlicht, enz..

Hoe bewegen moleculen tijdens actief transport??

De beweging van moleculen of stoffen van de ene kant van de celmembranen naar de andere kan op twee manieren plaatsvinden:

• P.zo: wanneer moleculen spontaan membranen passeren door eenvoudige diffusie -of gefaciliteerd door poriën en eiwitkanalen-. In dit geval wordt gezocht naar het chemisch evenwicht tussen de compartimenten, dat wil zeggen volgens hun elektrochemische of concentratiegradiënt (van een plaats met een hogere concentratie naar een lagere concentratie).
• NAARctively: wanneer de moleculen van de ene kant van de celmembranen naar de andere worden getransporteerd tegen hun concentratie- of ladingsgradiënt in. Dit resulteert in hun ongelijkmatige accumulatie of in de verplaatsing van het chemisch evenwicht tussen de compartimenten; heeft energie nodig (het is thermodynamisch ongunstig, dat wil zeggen endergonisch) en de deelname van speciale eiwittransporteurs.

Primair actief transport

Primair actief transport is er een waarbij het transport van een molecuul tegen zijn chemische gradiënt (resulterend in zijn accumulatie aan één kant van het membraan) direct gekoppeld is aan een exergonische chemische reactie, dat wil zeggen aan een reactie waarbij het vrijkomt Energie.

De meest voorkomende voorbeelden van primair actief transport worden voornamelijk weergegeven door degenen die de energie gebruiken die vrijkomt tijdens de hydrolyse van adenosinetrifosfaat (ATP), een molecuul dat wordt beschouwd als de belangrijkste cellulaire energiemunteenheid..

Dierlijke cellen bewegen of transporteren bijvoorbeeld actief (tegen hun gradiënt) natrium- (Na +) en kalium- (K +) -ionen, met behulp van een zeer speciale transporteiwitstructuur die bekend staat als de natrium-kaliumpomp. Dit is verantwoordelijk voor het verdrijven van natriumionen en het introduceren van kaliumionen in de cel, terwijl ATP wordt gehydrolyseerd.

Het is belangrijk om in gedachten te houden dat veel van de eiwitten die deelnemen aan dit type transport "pompen" worden genoemd..

Hoe werkt de Na + / K-transporter+?

Natrium- en kaliumconcentraties zijn verschillend in dierlijke cellen: kalium wordt in hogere concentraties aangetroffen op intracellulair niveau, met betrekking tot de externe omgeving, en natrium is minder geconcentreerd in de cel dan daarbuiten. Het actieve transport dankzij de natrium- / kaliumpomp is als volgt:

1. De pomp "opent" in de cytosolische ruimte en bindt zich aan 3 natriumionen (Na +), wat de hydrolyse van een ATP-molecuul op gang brengt (de pomp is gefosforyleerd).
2. Met de hydrolyse van ATP verandert de pomp van structurele vorm en wordt hij "open" naar de extracellulaire ruimte, waar hij de natriumionen laat gaan als gevolg van een fenomeen van verminderde affiniteit..
3. In deze positie is de pomp nu in staat om 2 kaliumionen (K +) te binden, wat resulteert in defosforylering van de pomp en de vormverandering naar de oorspronkelijke vorm, open naar het cytosol. Door deze opening komen de kaliumionen vrij in de cel en is hij klaar voor een volgende transportcyclus..

In het algemeen bereikt primair actief transport de totstandbrenging van elektrochemische gradiënten die vanuit meerdere gezichtspunten belangrijk zijn voor cellulaire activiteit..

Secundair actief transport

Secundair actief transport is het transport van een molecuul of opgeloste stof tegen zijn elektrische of concentratiegradiënt (endergoon proces, dat energie vereist) dat gekoppeld is aan het transport van een ander molecuul ten gunste van zijn gradiënt (exergonisch proces, dat energie vrijgeeft).

De bijzonderheid van dit type actief transport heeft te maken met het feit dat de gradiënt van het molecuul dat schijnbaar beweegt door passief transport eerder werd bepaald door een primair actief transportproces, dat wil zeggen dat het ook energie gebruikte..

Hoe werkt het?

Het primaire actieve transport van positief of negatief geladen ionen zorgt voor een elektrochemische gradiënt in de cel; dit type transport wordt algemeen beschouwd als een "energieopslag" -mechanisme..

De reden voor de vorige verklaring is te wijten aan het feit dat wanneer dezelfde ionen die actief werden getransporteerd worden gemobiliseerd door passief transport, of wat hetzelfde is, ten gunste van hun concentratiegradiënt, er energie vrijkomt, aangezien het een exergonisch proces is..

Secundair actief transport wordt zo genoemd omdat het de energie gebruikt die is 'opgeslagen' in de vorm van een ionische concentratiegradiënt (die werd bepaald door primair actief transport) om andere moleculen tegen de concentratiegradiënt in te bewegen op hetzelfde moment dat het wordt geproduceerd. passief transport van degenen die voor het eerst werden geïntroduceerd door primair transport.

Gewoonlijk zijn de eiwitten die deelnemen aan dit type actief transport cotransporters die de energie gebruiken die in elektrochemische gradiënten zit. Deze cotransporters kunnen moleculen in dezelfde richting (symporters) of in tegengestelde richtingen (anti-dragers) verplaatsen.

Een goed voorbeeld van het secundaire actieve "cotransport" van het "symport" -type is dat dat wordt uitgevoerd door de natrium / glucose-cotransporteur in het celmembraan van cellen die aanwezig zijn in het darmslijmvlies van dieren..

Deze transporter verplaatst natriumionen langs zijn concentratiegradiënt naar de cel, terwijl hij tegelijkertijd glucosemoleculen de cel in transporteert, tegen zijn concentratiegradiënt in..

Voorbeelden van actief transport

Actief transport is een proces van fundamenteel belang voor het cellulaire leven, waarvoor een groot aantal voorbeelden kan worden genoemd, waaronder:

• De pompen (primair actief transport) die verantwoordelijk zijn voor het actieve transport van ionen, kleine hydrofiele moleculen, lipiden, etc..
• Transporteurs (cotransporters, secundair actief transport) die verantwoordelijk zijn voor de beweging van moleculen zoals onder andere glucose, aminozuren, sommige ionen en andere suikers.

ATP-aangedreven pompen voor primair actief transport

Actief transport is in het algemeen een uiterst belangrijk transportmechanisme voor alle cellen, zowel prokaryoten (bacteriën en archaea) als eukaryoten (dieren, planten en schimmels).

Primair actief transport wordt meestal gemedieerd door een type eiwit of eiwitcomplex dat bekend staat als "pompen", waarvan de pompen die worden "bewogen" of "voortgestuwd" door de energie die wordt afgeleid van ATP, het meest relevant zijn..

Deze eiwitten zijn in wezen verantwoordelijk voor de beweging van ionen tegen hun concentratiegradiënt, met behulp van de energie die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP..

Al deze pompen hebben meestal in hun structuur verschillende locaties voor binding aan ATP, meestal aan de kant van het membraan waar ze worden aangetroffen tegenover het cytosol en volgens deze bindingsplaatsen en de identiteit van de subeenheden waaruit ze bestaan, zijn er verschillende typen. van bommen transportbanden:

• De pompen van de “P” -klasse, waaronder de protonenpompen van het plasmamembraan van bacteriën, planten en schimmels; de Na + / K + en Ca + 2 pompen van het plasmamembraan van alle eukaryote cellen, enz..
• Klasse "V" -pompen, zoals die van het vacuolaire membraan van planten, schimmels en gisten; pompen in de lysosomen van dierlijke cellen en pompen in het plasmamembraan van sommige bot- en niercellen.
• Klasse "F" -pompen, inclusief die van het bacteriële plasmamembraan, het binnenste mitochondriale membraan en het thylakoïdmembraan van chloroplasten in plantencellen.
• Pompen in de 'ABC'-transportersuperfamilie, inclusief transporters voor aminozuren, suikers, peptiden, fosfolipiden, lipofiele geneesmiddelen en andere moleculen in sommige bacteriële en dierlijke cellen.

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland wetenschap.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., & Keith Roberts, P. W. (2018). Moleculaire biologie van de cel.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Moleculaire celbiologie. Macmillan.
4. Murray, K., Rodwell, V., Bender, D., Botham, K. M., Weil, P. A., & Kennelly, P. J. (2009). Harper's geïllustreerde biochemie. 28 (p.588). New York: McGraw-Hill.
5. Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger-principes van biochemie. Macmillan.