Biologia I (Suomi)

Aktiivisia kuljetusmekanismeja vaativat solun energiaa, yleensä muodossa adenosiinitrifosfaatista (ATP). Jos aine on siirtää soluun vastaan pitoisuus kaltevuus—, että on, jos aineen pitoisuus solun sisällä on suurempi kuin sen pitoisuus solunulkoisen nesteen (ja päinvastoin)—solu on käyttää energiaa liikkua aine. Joitakin aktiivisia kuljetusmekanismeja liikkua pienen molekyylipainon aineet, kuten ioneja kalvon läpi. Muut mekanismit kuljettavat paljon suurempia molekyylejä.,

Sähkökemiallinen Gradientti

Olemme keskustelleet yksinkertainen pitoisuus kaltevuudet—ero pitoisuuksia ainetta, koko tilaa tai kalvo,—mutta elävät järjestelmät, kaltevuudet ovat monimutkaisempia. Koska ionit liikkuvat sisään ja ulos soluista ja koska solut sisältävät proteiineja, jotka eivät liiku koko kalvo ja ovat enimmäkseen negatiivisesti varautuneita, siellä on myös sähköinen gradientti, ero maksu, koko solukalvon., Sisustus elävien solujen on sähköisesti negatiivinen suhteessa solunulkoisen nesteen, jossa ne sijaitsevat, ja samaan aikaan, solut ovat korkeampia pitoisuuksia kaliumia (K+) ja alemmat pitoisuudet natriumia (Na+) kuin solunulkoisen nesteen. Niin elävä solu, pitoisuus kaltevuus Na+ taipumus ajaa soluun, ja sähkö kaltevuus Na+ (positiivinen ioni) on myös taipumus ajaa sisäänpäin negatiivisesti varautuneita sisustus. Tilanne on kuitenkin monimutkaisempi muiden alkuaineiden, kuten kaliumin osalta., Sähkö-kaltevuus K+, positiivinen ioni, on myös taipumus ajaa soluun, mutta pitoisuus kaltevuus K+ taipumus ajaa K+ ulos solusta (Kuva 1). Yhdistetyn kaltevuus keskittymistä ja sähkövaraus, joka vaikuttaa ioni on nimeltään sen sähkökemiallinen gradientti.

Käytäntö

Kuva 1. Sähkökemiallinen kaltevuudet syntyvät yhdistetyt vaikutukset pitoisuus kaltevuudet ja sähkö kaltevuudet., (luotto: ”Synaptitude”/Wikimedia Commons)

Injektio kalium ratkaisu osaksi henkilön veressä on tappava; tätä käytetään kuolemanrangaistuksen täytäntöönpanoon ja eutanasia. Miksi kaliumruiske on mielestäsi tappava?

Näytä Vastaus

Solut tavallisesti on korkea pitoisuus kaliumia sytoplasmassa ja ovat kylpee korkea pitoisuus natriumia. Kaliumin ruiskuttaminen hajottaa tämän sähkökemiallisen gradientin., Sydänlihaksessa natriumin / kaliumin potentiaali on vastuussa lihaksen supistumista aiheuttavan signaalin lähettämisestä. Kun tämä potentiaali haihtuu, signaalia ei voi lähettää, ja sydän lakkaa sykkimästä. Kaliuminjektioita käytetään myös estämään sydämen sykkimistä leikkauksen aikana.

Liikkuvat Vastaan Kaltevuus

siirrä aineita vastaan keskittyminen tai sähkökemiallisen gradientin, solun täytyy käyttää energiaa. Tämä energia kerätään solun aineenvaihdunnan kautta syntyvästä ATP: stä., Aktiiviset kuljetusmekanismit, joita kutsutaan yhteisesti pumpuiksi, toimivat sähkökemiallisia kaltevuuksia vastaan. Pienet aineet kulkevat jatkuvasti plasmakalvojen läpi. Aktiivinen liikenne ylläpitää ionien ja muiden elävien solujen tarvitsemien aineiden pitoisuuksia näiden passiivisten liikkeiden edessä. Suuri osa solun metabolisen energian tarjonnasta voidaan käyttää näiden prosessien ylläpitämiseen. (Suurin osa punasolujen on metabolinen energia käytetään ylläpitämään epätasapaino ulkoa ja natrium ja kalium tasoilla tarvitaan solun.,), Koska aktiivisia kuljetusmekanismeja riippuu solun energia-aineenvaihduntaa, ne ovat herkkiä monille aineenvaihdunnan myrkkyjä, jotka häiritsevät ATP: n tarjontaa.

pienimolekyylipainoisen materiaalin ja pienten molekyylien kuljetukseen on olemassa kaksi mekanismia. Primaarinen aktiivinen kuljetus liikkuu ioneja yli kalvo ja luo ero vastaa yli kalvo, joka on suoraan riippuvainen ATP. Sekundaarinen aktiivinen kuljetus kuvaa liikkeen materiaalia, joka johtuu sähkökemiallinen gradientti perustettu primaarinen aktiivinen kuljetus, joka ei suoraan vaadi ATP: tä.,

Harjoittaja Proteiinien Aktiivinen Kuljetus

tärkeä kalvo sopeutuminen aktiivinen kuljetus on läsnäolo erityisiä harjoittaja proteiinien tai pumput liikkuvuuden helpottamiseksi: on olemassa kolmenlaisia nämä proteiinit tai kuljettajat (Kuva 2). Uniporterilla on yksi tietty ioni tai molekyyli. Symporterissa on kaksi eri Ionia tai molekyyliä, molemmat samaan suuntaan. Antiporterissa on myös kaksi eri Ionia tai molekyyliä, mutta eri suuntiin. Kaikki nämä kuljettajaproteiinit voivat myös kuljettaa pieniä, kartoittamattomia orgaanisia molekyylejä kuten glukoosia., Nämä kolme kantajaproteiineihin löytyy myös helpotetun diffuusion avulla, mutta ne eivät vaadi ATP työskentelemään kyseisessä prosessissa. Joitakin esimerkkejä pumput aktiivinen kuljetus ovat Na+–K+ – Atpaasi, joka kuljettaa natrium ja kalium-ionien ja H+–K+ – Atpaasi, joka kuljettaa vety-ja kalium-ioneja. Molemmat näistä ovat antiporter-kantajaproteiineja. Kaksi muuta kantajaproteiinia ovat Ca2 + ATPaasi ja H + ATPaasi, jotka kuljettavat vain kalsiumia ja vain vetyioneja. Molemmat ovat pumppuja.

Kuva 2. Uniporterissa on yksi molekyyli tai ioni., Symporteri kuljettaa kahta eri molekyyliä tai Ionia, molemmat samaan suuntaan. Antiporterissa on myös kaksi eri molekyyliä tai Ionia, mutta eri suuntiin. (luotto: muuttaminen työn ”Lupask”/Wikimedia Commons)

Primaarinen Aktiivinen Kuljetus

ensisijainen aktiivinen kuljetus, joka toimii aktiivinen kuljetus natrium ja kalium avulla sekundaarinen aktiivinen kuljetus tapahtuu. Toista kuljetusmenetelmää pidetään edelleen aktiivisena, koska se riippuu energian käytöstä samoin kuin primääriliikenteestä (kuva 3).,

Kuva 3. Ensisijainen aktiivinen liikenne siirtää ioneja kalvon poikki, jolloin syntyy sähkökemiallinen gradientti (electrogenic transport). (luotto: muuttaminen työn Mariana Ruiz Villareal)

Yksi tärkeimmistä pumput eläimillä solujen natrium-kalium-pumppu, (Na+-K+ – Atpaasi), joka ylläpitää sähkökemiallinen gradientti (ja oikeat pitoisuudet Na+ ja K+) elävissä soluissa., Natrium-kalium pumppu liikkuu K+ soluun liikuttaessa Na+ ulos samaan aikaan, suhteessa kolme Na+ kaksi K+ – ioneja muutti. Na+ – K+ ATPaasi esiintyy kahdessa muodossa riippuen sen suuntautumisesta solun sisä-tai ulkopuolelle ja sen affiniteetista joko natrium-tai kaliumioneihin. Prosessi koostuu seuraavista kuudesta vaiheesta.

1. solun sisäosiin suuntautuneen entsyymin kanssa kantajalla on suuri affiniteetti natriumioneihin. Kolme Ionia sitoutuu proteiiniin.,
2. ATP hydrolysoituu proteiininkantajan vaikutuksesta ja siihen kiinnittyy vähäenerginen fosfaattiryhmä.
3. tämän seurauksena kantaja muuttaa muotoaan ja suuntaa itsensä uudelleen kohti kalvon ulkopuolta. Proteiinin affiniteetti natriumiin vähenee ja kolme natriumionia poistuu kantaja-aineesta.
4. muotomuutos lisää kantajan affiniteettia kaliumioneihin, ja kaksi tällaista Ionia kiinnittyy proteiiniin. Tämän jälkeen Matalaenerginen fosfaattiryhmä irtoaa kantajasta.,
5. Kanssa fosfaatti ryhmä poistetaan ja kalium-ioneja kiinnitetty harjoittaja proteiini repositions itse kohti sisätilojen solun.
6. harjoittaja proteiini, sen uusi kokoonpano, on vähentynyt affiniteetti kaliumia, ja kaksi ioneja vapautuu solulimaan. Proteiinilla on nyt suurempi affiniteetti natriumioneihin, ja prosessi alkaa uudelleen.

tämän prosessin seurauksena on tapahtunut useita asioita. Tässä vaiheessa solun ulkopuolella on enemmän natriumioneja kuin sisällä ja sisällä enemmän kaliumioneja kuin ulkona., Jokaista kolmea natriumionia kohti, jotka liikkuvat ulos, kaksi kaliumionia siirtyy sisään. Tämä johtaa siihen, että sisätilat ovat hieman negatiivisemmat suhteessa ulkomuotoon. Tämä vastuuero on tärkeä toissijaisen prosessin edellyttämien edellytysten luomisessa. Natrium-kalium-pumppu on siis electrogenic pumppu (pumppu, joka luo vastaava epätasapaino), luoda sähköinen epätasapaino poikki kalvon ja edistää kalvon potentiaalia.,

Sekundaarinen Aktiivinen Kuljetus (Co-liikenne)

Sekundaarinen aktiivinen kuljetus tuo natrium-ioneja, ja mahdollisesti muita yhdisteitä, soluun. Kuten natrium-ioni-pitoisuudet rakentaa ulkopuolella solukalvon, koska toiminnan ensisijainen aktiivinen kuljetus prosessi, sähkökemiallinen gradientti on luotu. Jos kanavaproteiinia on olemassa ja se on auki, natriumionit vedetään kalvon läpi. Tätä liikettä käytetään kuljettamaan muita aineita, jotka voivat kiinnittyä liikenteen proteiinia kalvon läpi (Kuva 4)., Monet aminohapot sekä glukoosi tulevat soluun näin. Tätä sekundaarista prosessia käytetään myös suurienergisten vetyionien varastoimiseen kasvi-ja eläinsolujen mitokondrioihin ATP: n tuotantoa varten. Potentiaalista energiaa, joka kerääntyy varastoitu vety-ioneja on käännetty liike-energiaa kuin ionit aalto kanavan läpi proteiinin ATP synthase, ja että energiaa käytetään muuntaa ADP ATP.

Käytäntö

Kuva 4., Sähkökemiallinen gradientti, luoma primaarinen aktiivinen kuljetus, voi liikkua muita aineita vastaan niiden pitoisuus kaltevuudet, prosessia kutsutaan co-liikenne tai sekundaarinen aktiivinen kuljetus. (luotto: muuttaminen työn Mariana Ruiz Villareal)

Näytä Vastaus

lasku pH tarkoittaa kasvua positiivisesti varautuneita K+ – ioneja, ja nousu sähkö-kaltevuus koko kalvo. Aminohappojen kulkeutuminen soluun lisääntyy.

Tarkista Ymmärtäminen

Vastata kysymykseen(s) alla nähdä, miten hyvin ymmärrät aiheita käsiteltiin edellisessä jaksossa. Tämä lyhyt tietovisa ei laske kohti arvosana luokassa, ja voit ottaa sen takaisin rajattomasti useita kertoja.

Käytä tätä tietokilpailu tarkistaa ymmärrystä ja päättää (1) tutkimus edellisessä jaksossa edelleen tai (2) siirtyä seuraavaan osioon.