Wat is passiewe vervoer? Transmembraanbeweging van verskeie makromolekulêre verbindings, sellulêre komponente, supramolekulêre deeltjies wat nie deur die kanale in die membraan kan penetreer nie, word uitgevoer deur spesiale meganismes, byvoorbeeld met behulp van fagositose, pinositose, eksositose, oordrag deur die intersellulêre ruimte. Dit wil sê, die beweging van stowwe deur die membraan kan plaasvind met behulp van verskeie meganismes, wat verdeel word volgens die tekens van die deelname van spesifieke draers daarin, sowel as energieverbruik. Wetenskaplikes verdeel die vervoer van stowwe in aktief en passief.
Belangrikste maniere van vervoer
Passiewe vervoer is die oordrag van 'n stof deur 'n biologiese membraan langs 'n gradiënt (osmoties, konsentrasie, hidrodinamiese en ander), wat nie energieverbruik vereis nie.
Aktiewe vervoer is die oordrag van 'n stof oor 'n biologiese membraan teen 'n gradiënt. Waarinenergie verbruik word. Ongeveer 30 - 40% van die energie wat gevorm word as gevolg van metaboliese reaksies in die menslike liggaam, word bestee aan die implementering van aktiewe vervoer van stowwe. As ons die werking van die menslike niere in ag neem, dan word ongeveer 70 - 80% van die verbruikte suurstof aan aktiewe vervoer bestee.
Passiewe vervoer van stowwe
dit behels die oordrag van verskeie stowwe deur biologiese membrane langs 'n verskeidenheid gradiënte. Hierdie gradiënte kan wees:
- elektrochemiese potensiaalgradiënt;
- stofkonsentrasiegradiënt;
- elektriese veldgradiënt;
- osmotiese drukgradiënt en ander.
Die proses om passiewe vervoer te implementeer vereis geen energieverbruik nie. Dit kan plaasvind deur gefasiliteer en eenvoudige diffusie. Soos ons weet, is diffusie 'n chaotiese beweging van molekules van 'n stof in 'n verskeidenheid media, wat te wyte is aan die energie van termiese vibrasies van 'n stof.
As 'n deeltjie van 'n stof elektries neutraal is, dan word die rigting waarin diffusie sal plaasvind, bepaal deur die verskil in die konsentrasie van stowwe in die media wat deur die membraan geskei word. Byvoorbeeld, tussen kompartemente van die sel, binne die sel en buite dit. As die deeltjies van 'n stof, sy ione 'n elektriese lading het, sal diffusie nie net afhang van die konsentrasieverskil nie, maar ook van die grootte van die lading van die gegewe stof, die teenwoordigheid en tekens van lading aan beide kante van die membraan. Die grootte van die elektrochemiese gradiëntword bepaal deur die algebraïese som van die elektriese en konsentrasiegradiënte oor die membraan.
Wat verskaf vervoer oor die membraan?
Passiewe membraanvervoer is moontlik as gevolg van die teenwoordigheid van stofkonsentrasiegradiënte, osmotiese druk wat tussen verskillende kante van die selmembraan of elektriese lading ontstaan. Byvoorbeeld, die gemiddelde vlak van Na+-ione in die bloedplasma is ongeveer 140 mM/l, en die inhoud daarvan in eritrosiete is ongeveer 12 keer hoër. So 'n gradiënt, uitgedruk as 'n verskil in konsentrasie, is in staat om 'n dryfkrag te skep wat die oordrag van natriummolekules na rooibloedselle vanaf bloedplasma verseker.
Daar moet kennis geneem word dat die tempo van so 'n oorgang baie laag is as gevolg van die feit dat die selmembraan gekenmerk word deur lae deurlaatbaarheid vir die ione van hierdie stof. Hierdie membraan het baie groter deurlaatbaarheid in verhouding tot kaliumione. Die energie van sellulêre metabolisme word nie gebruik om die proses van eenvoudige diffusie te voltooi nie.
Diffusietempo
Aktiewe en passiewe vervoer van stowwe deur die membraan word gekenmerk deur die tempo van diffusie. Dit kan beskryf word deur die Fick-vergelyking te gebruik: dm/dt=-kSΔC/x.
In hierdie geval is dm/dt die hoeveelheid van die stof wat in een tydseenheid diffundeer, en k is die koëffisiënt van die diffusieproses, wat die deurlaatbaarheid van die biomembraan vir die diffuserende stof kenmerk. S is gelyk aan die area waaroor diffusie plaasvind, en ΔC druk die verskil uitkonsentrasie van stowwe van verskillende kante van die biologiese membraan, terwyl x die afstand tussen die diffusiepunte kenmerk.
Natuurlik sal daardie stowwe wat gelyktydig langs die gradiënte van konsentrasies en elektriese velde diffundeer die maklikste deur die membraan beweeg. 'n Belangrike voorwaarde vir die diffusie van 'n stof deur 'n membraan is die fisiese eienskappe van die membraan self, sy deurlaatbaarheid vir elke spesifieke stof.
As gevolg van die feit dat die dubbellaag van die membraan gevorm word deur koolwaterstofradikale van fosfolipiede met hidrofobiese eienskappe, diffundeer stowwe van 'n hidrofobiese aard maklik daardeur. Dit geld veral vir stowwe wat maklik in lipiede oplos, soos skildklier- en steroïedhormone, asook sommige narkotiese stowwe.
Minerale ione en lae molekulêre gewig stowwe wat hidrofiel van aard is, diffundeer deur passiewe membraan-ioonkanale, wat gevorm word uit kanaalvormende proteïenmolekules, en soms deur membraanpakkingsdefekte van fosfolipiedmolekules wat in die selmembraan ontstaan as 'n gevolg van termiese fluktuasie.
Passiewe vervoer oor die membraan is 'n baie interessante proses. As die toestande normaal is, kan beduidende hoeveelhede van 'n stof die dubbellaagmembraan binnedring slegs as hulle nie-polêr is en 'n klein grootte het. Andersins vind die oordrag plaas deur draerproteïene. Soortgelyke prosesse wat behelsdraerproteïen word nie diffusie genoem nie, maar die vervoer van 'n stof deur die membraan.
Fasiliteerde diffusie
Fasiliteerde diffusie, soos eenvoudige diffusie, vind langs die konsentrasiegradiënt van 'n stof plaas. Die belangrikste verskil is dat 'n spesiale proteïenmolekule, 'n draer genoem, deelneem aan die proses van stofoordrag.
Fasiliteerde diffusie is 'n tipe passiewe oordrag van molekules van 'n stof deur biomembrane, uitgevoer langs 'n konsentrasiegradiënt met behulp van 'n draer.
Dra proteïentoestande oor
Die draerproteïen kan in twee konformasietoestande wees. Byvoorbeeld, in toestand A kan hierdie proteïen 'n affiniteit hê vir die stof wat dit dra, sy bindingsplekke vir die stof word na binne gedraai, waardeur 'n porie gevorm word wat oop is na die een kant van die membraan.
Nadat die proteïen aan die oorgedrade stof gebind het, verander sy konformasie en gaan dit oor in toestand B. Met hierdie transformasie verloor die draer sy affiniteit vir die stof. Van die verbinding met die draer word dit vrygestel en beweeg na die porie reeds aan die ander kant van die membraan. Nadat die stof oorgedra is, verander die draerproteïen weer sy konformasie en keer terug na toestand A. Hierdie vervoer van die stof oor die membraan word 'n eenpoort genoem.
Fasilitated diffusion Velocity
Stowwe met klein molekulêre gewig soos glukose kan deur vervoer wordmembraan deur gefasiliteer diffusie. Sulke vervoer kan plaasvind vanaf die bloed na die brein, na selle vanaf die interstisiële ruimtes. Die tempo van oordrag van materie met hierdie tipe diffusie kan tot 108 deeltjies deur die kanaal in een sekonde bereik.
Soos ons reeds weet, is die tempo van aktiewe en passiewe vervoer van stowwe in eenvoudige diffusie eweredig aan die verskil in die konsentrasies van die stof aan beide kante van die membraan. In die geval van gefasiliteer diffusie, neem hierdie tempo toe in verhouding tot die toenemende verskil in die konsentrasie van die stof tot 'n sekere maksimum waarde. Bo hierdie waarde neem die tempo nie toe nie, alhoewel die verskil in konsentrasies van verskillende kante van die membraan steeds toeneem. Die bereiking van so 'n maksimum snelheidspunt in die proses van gefasiliteer diffusie kan verklaar word deur die feit dat die maksimum tempo die betrokkenheid van alle beskikbare draerproteïene by die oordragproses impliseer.
Watter ander konsep sluit aktiewe en passiewe vervoer oor membrane in?
Uitruilverspreiding
Hierdie tipe vervoer van stofmolekules deur die selmembraan word gekenmerk deur die feit dat molekules van dieselfde stof wat aan verskillende kante van die biologiese membraan geleë is aan die uitruiling deelneem. Daar moet kennis geneem word dat met sulke vervoer van stowwe die konsentrasie van molekules aan beide kante van die membraan glad nie verander nie.
'n Tipe ruilverspreiding
Een van die variëteite van ruildiffusie is 'n ruil waarin'n molekule van een stof word verruil vir twee of meer molekules van 'n ander stof. Byvoorbeeld, een van die maniere waarop positiewe kalsiumione uit die gladdespierselle van die brongi en vate van die kontraktiele miosiete van die hart verwyder word, is hul uitruiling vir natriumione wat buite die sel geleë is. Een natriumioon word in hierdie geval vir drie kalsiumione verruil. Daar is dus 'n beweging van natrium en kalsium deur die membraan, wat interafhanklik is. Hierdie tipe passiewe vervoer oor die selmembraan word 'n antipoort genoem. Dit is op hierdie manier dat die sel in staat is om ontslae te raak van kalsiumione, wat in oormaat teenwoordig is. Hierdie proses is nodig vir gladde miosiete en kardiomiosiete om te ontspan.
Hierdie artikel het die aktiewe en passiewe vervoer van stowwe deur die membraan ondersoek.
