АКТИВЕН ТРАНСПОРТ: ПЪРВИЧЕН И ВТОРИЧЕН ТРАНСПОРТ - БИОЛОГИЯ - 2025

В активния транспорт е вид транспорт клетка от който разтворените молекули се движат през клетъчната мембрана, от област с по-ниска концентрация на разтворени вещества в район, където концентрацията на тях е по-висока.

Това, което се случва естествено, е, че молекулите се движат от страната, където са по-концентрирани, към страната, където са по-малко концентрирани; Това е това, което възниква спонтанно, без да се прилага никакъв вид енергия в процеса. В този случай се казва, че молекулите се движат надолу по градиента на концентрация.

За разлика от това, при активен транспорт частиците се движат срещу концентрационния градиент и съответно изразходват енергия от клетката. Тази енергия обикновено идва от аденозин трифосфат (АТФ).

Разтворените молекули понякога имат по-висока концентрация вътре в клетката, отколкото навън, но ако тялото се нуждае от тях, тези молекули се транспортират вътре от протеини-носители, намиращи се в клетъчната мембрана.

Какво е активен транспорт?

За да се разбере от какво се състои активният транспорт, е необходимо да се разбере какво се случва от двете страни на мембраната, през които се извършва транспорт.

Когато веществото е в различни концентрации от противоположните страни на мембраната, се казва, че има градиент на концентрация. Тъй като атомите и молекулите могат да бъдат електрически заредени, тогава електрическите градиенти също могат да се образуват между отделения от двете страни на мембраната.

Йонното движение е избирателно за катиони или аниони поради размера на пората и нейната поляризация. Докато два аниона преминават от вътрешността към външността на клетката, външността се променя от +5 до +3. Източник: Wikimedia commons. Автор: Метилизопропилизергамид.

Има разлика в електрическия потенциал всеки път, когато има нетно разделяне на зарядите в пространството. Всъщност живите клетки често имат това, което се нарича мембранен потенциал, което е разликата в електрическия потенциал (напрежение) през мембраната, което се причинява от неравномерно разпределение на зарядите.

Градиентите са често срещани в биологичните мембрани, така че често се изисква разход на енергия за придвижване на определени молекули срещу тези градиенти.

Енергията се използва за преместване на тези съединения чрез протеини, които се вкарват в мембраната и функционират като преносители.

Ако протеините вмъкнат молекули срещу градиента на концентрацията, това е активен транспорт. Ако транспортът на тези молекули не изисква енергия, транспортът се казва пасивен. В зависимост от това откъде идва енергията, активният транспорт може да бъде първичен или вторичен.

Основен активен транспорт

Първичният активен транспорт е този, който директно използва източник на химическа енергия (напр. АТФ) за преместване на молекули през мембрана срещу нейния градиент.

Един от най-важните примери в биологията за илюстриране на този основен активен транспортен механизъм е натриево-калиевата помпа, която се намира в животинските клетки и чиято функция е от съществено значение за тези клетки.

Натриево-калиевата помпа е мембранен протеин, който транспортира натрий от клетката и калий в клетката. За да извърши този транспорт, помпата изисква енергия от АТФ.

Вторичен активен транспорт

Вторичният активен транспорт е този, който използва енергията, съхранявана в клетката, тази енергия е различна от АТФ и оттам идва разликата между двата вида транспорт.

Енергията, използвана от вторичния активен транспорт, идва от градиентите, генерирани от първичния активен транспорт, и може да се използва за транспортиране на други молекули срещу концентрационния им градиент.

Например, чрез увеличаване на концентрацията на натриеви йони в извънклетъчното пространство, поради работата на натриево-калиевата помпа, се генерира електрохимичен градиент от разликата в концентрацията на този йон от двете страни на мембраната.

При тези условия натриевите йони са склонни да се движат по концентрационния си градиент и се връщат във вътрешността на клетката чрез протеините на транспортера.

Съорганизатори на превозвачите

Тази енергия от електрохимичния градиент на натрия може да се използва за транспортиране на други вещества срещу техните градиенти. Това, което се случва, е споделен транспорт и се осъществява от транспортни протеини, наречени ко-транспортери (защото те транспортират два елемента едновременно).

Пример за важен ко-транспортер е натриево-глюкозният обменен протеин, който транспортира натриевите катиони надолу по своя градиент и от своя страна използва тази енергия за въвеждане на глюкозни молекули срещу нейния градиент. Това е механизмът, чрез който глюкозата навлиза в живите клетки.

В предишния пример ко-транспортиращият протеин движи двата елемента в една и съща посока (вътре в клетката). Когато и двата елемента се движат в една и съща посока, протеинът, който ги транспортира, се нарича симпортер.

Обаче ко-превозвачите могат също да движат съединения в противоположни посоки; в този случай, транспортьорният протеин се нарича анти-носител, въпреки че те са известни също като обменници или противотранспортни средства.

Пример за анти-носител е натриево-калциевият обменник, който осъществява един от най-важните клетъчни процеси при отстраняване на калций от клетките. Той използва енергията на натриевия електрохимичен градиент, за да мобилизира калция извън клетката: по един калциев катион оставя за всеки три натриеви катиона.

Разлика между екзоцитозата и активния транспорт

Екзоцитозата е друг важен механизъм на клетъчния транспорт. Неговата функция е да изхвърля остатъчния материал от клетката към извънклетъчната течност. При екзоцитоза транспортът се медиира от везикули.

Основната разлика между екзоцитозата и активния транспорт е, че при екзозитоза частицата, която ще бъде транспортирана, е обвита в структура, заобиколена от мембрана (везикулата), която се слива с клетъчната мембрана, за да освободи съдържанието си навън.

При активен транспорт предметите, които ще бъдат транспортирани, могат да бъдат преместени в двете посоки, навътре или навън. За разлика от това, екзоцитозата транспортира съдържанието си само отвън.

И накрая, активният транспорт включва протеини като транспортна среда, а не мембранозни структури, както при екзоцитозата.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Молекулярна биология на клетката (6-то изд.). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Биология (2-ро изд.) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Молекулярна клетъчна биология (8-мо изд.). WH Freeman и компания.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Животът: науката за биологията (7-мо изд.). Sinauer Associates и WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Биология (7-мо изд.) Учебно обучение.