Ang Cell ay isang istrukturang yunit ng lahat ng buhay sa ating planeta at isang bukas na sistema. Nangangahulugan ito na ang buhay nito ay nangangailangan ng patuloy na pagpapalitan ng bagay at enerhiya sa kapaligiran. Ang palitan na ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng lamad - ang pangunahing hangganan ng cell, na idinisenyo upang mapanatili ang integridad nito. Ito ay sa pamamagitan ng lamad na isinasagawa ang cellular metabolism at napupunta ito sa kahabaan ng gradient ng konsentrasyon ng isang sangkap, o laban dito. Ang aktibong transportasyon sa cytoplasmic membrane ay isang kumplikado at masinsinang proseso.
Membrane - hadlang at gateway
Ang cytoplasmic membrane ay bahagi ng maraming cell organelles, plastids at inclusions. Ang modernong agham ay batay sa fluid mosaic na modelo ng istraktura ng lamad. Ang aktibong transportasyon ng mga sangkap sa buong lamad ay posible dahil satiyak na gusali. Ang batayan ng mga lamad ay nabuo ng isang lipid bilayer - pangunahin ang mga phospholipid na nakaayos alinsunod sa kanilang mga hydrophilic-hydrophobic na katangian. Ang mga pangunahing katangian ng lipid bilayer ay fluidity (ang kakayahang mag-embed at mawala ang mga site), self-assembly, at asymmetry. Ang pangalawang bahagi ng lamad ay mga protina. Ang kanilang mga pag-andar ay magkakaiba: aktibong transportasyon, pagtanggap, pagbuburo, pagkilala.
Ang mga protina ay matatagpuan pareho sa ibabaw ng mga lamad at sa loob, at ang ilan sa mga ito ay tumagos dito nang maraming beses. Ang pag-aari ng mga protina sa isang lamad ay ang kakayahang lumipat mula sa isang gilid ng lamad patungo sa isa pa ("flip-flop" jump). At ang huling bahagi ay ang saccharide at polysaccharide chain ng carbohydrates sa ibabaw ng mga lamad. Kontrobersyal pa rin ang kanilang mga function ngayon.
Mga uri ng aktibong transportasyon ng mga sangkap sa buong lamad
Ang Active ay magiging tulad ng paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng cell membrane, na kinokontrol, nangyayari sa mga gastos sa enerhiya at sumasalungat sa gradient ng konsentrasyon (ang mga sangkap ay inililipat mula sa isang lugar na may mababang konsentrasyon sa isang lugar na mataas na konsentrasyon). Depende sa kung anong pinagmumulan ng enerhiya ang ginagamit, ang mga sumusunod na paraan ng transportasyon ay nakikilala:
- Primary active (pinagmumulan ng enerhiya - hydrolysis ng adenosine triphosphoric acid ATP sa adenosine diphosphoric acid ADP).
- Sekundaryong aktibo (ibinigay ng pangalawang enerhiya na nilikha bilang resulta ng mga mekanismo ng pangunahing aktibong transportasyon ng mga sangkap).
Protina-mga katulong
Sa una at pangalawang kaso, imposible ang transportasyon nang walang carrier protein. Ang mga transport protein na ito ay napakaspesipiko at idinisenyo upang magdala ng ilang mga molekula, at kung minsan kahit na ilang mga uri ng mga molekula. Ito ay napatunayang eksperimento sa mga mutated bacterial genes, na humantong sa imposibilidad ng aktibong transportasyon sa buong lamad ng isang partikular na carbohydrate. Ang mga transmembrane transporter protein ay maaaring mga self-transporter (nakikipag-ugnayan sila sa mga molekula at direktang dinadala ang mga ito sa buong lamad) o bumubuo ng channel (bumubuo ng mga pores sa mga lamad na bukas sa mga partikular na substance).
Sodium at potassium pump
Ang pinaka-pinag-aralan na halimbawa ng pangunahing aktibong transportasyon ng mga sangkap sa buong lamad ay ang Na+ -, K+ -pump. Tinitiyak ng mekanismong ito ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng Na+ at K+ ions sa magkabilang panig ng lamad, na kinakailangan upang mapanatili ang osmotic pressure sa cell at iba pang mga metabolic na proseso. Ang transmembrane carrier protein, sodium-potassium ATPase, ay binubuo ng tatlong bahagi:
- Sa panlabas na bahagi ng lamad ng protina mayroong dalawang receptor para sa mga potassium ions.
- Mayroong tatlong sodium ion receptor sa loob ng lamad.
- May ATP activity ang panloob na bahagi ng protina.
Kapag ang dalawang potassium ions at tatlong sodium ions ay nagbubuklod sa mga receptor ng protina sa magkabilang panig ng lamad, ang aktibidad ng ATP ay naka-on. Ang molekula ng ATP ay hydrolyzed sa ADP na may pagpapakawala ng enerhiya, na ginugol sa transportasyon ng mga potassium ions.sa loob, at mga sodium ions sa labas ng cytoplasmic membrane. Tinatantya na ang kahusayan ng naturang bomba ay higit sa 90%, na sa sarili nito ay lubos na kamangha-mangha.
Para sanggunian: Ang kahusayan ng internal combustion engine ay humigit-kumulang 40%, electric - hanggang 80%. Kapansin-pansin, ang bomba ay maaari ding gumana sa kabaligtaran na direksyon at magsilbi bilang isang phosphate donor para sa ATP synthesis. Para sa ilang mga cell (halimbawa, mga neuron), hanggang 70% ng lahat ng enerhiya ay ginugugol sa pag-alis ng sodium mula sa cell at pagbomba ng mga potassium ions dito. Ang mga bomba para sa calcium, chlorine, hydrogen at ilang iba pang mga cation (ion na may positibong singil) ay gumagana sa parehong prinsipyo ng aktibong transportasyon. Walang nakitang ganitong mga bomba para sa mga anion (mga ion na may negatibong charge).
Cotransport ng carbohydrates at amino acids
Ang isang halimbawa ng pangalawang aktibong transportasyon ay ang paglipat ng glucose, amino acids, iodine, iron at uric acid sa mga cell. Bilang resulta ng pagpapatakbo ng potassium-sodium pump, ang isang gradient ng sodium concentrations ay nilikha: ang konsentrasyon ay mataas sa labas, at mababa sa loob (minsan 10-20 beses). Ang sodium ay may posibilidad na kumalat sa cell at ang enerhiya ng pagsasabog na ito ay maaaring gamitin upang maghatid ng mga sangkap palabas. Ang mekanismong ito ay tinatawag na cotransport o pinagsamang aktibong transportasyon. Sa kasong ito, ang carrier protein ay may dalawang receptor center sa labas: isa para sa sodium at isa para sa elementong dinadala. Pagkatapos lamang ng pag-activate ng parehong mga receptor, ang protina ay sumasailalim sa mga pagbabago sa conformational, at ang diffusion energyipinapasok ng sodium ang dinadalang substance sa cell laban sa gradient ng konsentrasyon.
Ang halaga ng aktibong transportasyon para sa cell
Kung ang karaniwang diffusion ng mga substance sa pamamagitan ng lamad ay nagpatuloy sa arbitraryong mahabang panahon, ang kanilang mga konsentrasyon sa labas at loob ng cell ay magkakapantay. At ito ay kamatayan para sa mga selula. Pagkatapos ng lahat, ang lahat ng mga proseso ng biochemical ay dapat magpatuloy sa isang kapaligiran ng pagkakaiba sa potensyal ng kuryente. Kung walang aktibo, laban sa isang gradient ng konsentrasyon, ang transportasyon ng mga sangkap, ang mga neuron ay hindi makakapagpadala ng isang nerve impulse. At ang mga selula ng kalamnan ay mawawalan ng kakayahang magkontrata. Ang cell ay hindi maaaring mapanatili ang osmotic pressure at babagsak. At ang mga produkto ng metabolismo ay hindi ilalabas. At ang mga hormone ay hindi kailanman makapasok sa daluyan ng dugo. Pagkatapos ng lahat, kahit na ang amoeba ay gumugugol ng enerhiya at lumilikha ng potensyal na pagkakaiba sa lamad nito gamit ang parehong mga ion pump.
