Šta je pasivni transport? Transmembransko kretanje različitih makromolekularnih spojeva, staničnih komponenti, supramolekularnih čestica koje nisu u stanju prodrijeti kroz kanale u membrani, odvija se posebnim mehanizmima, na primjer, fagocitozom, pinocitozom, egzocitozom, prijenosom kroz međućelijski prostor. Odnosno, kretanje tvari kroz membranu može se dogoditi pomoću različitih mehanizama, koji se dijele prema znakovima sudjelovanja određenih nosača u njima, kao i potrošnji energije. Naučnici dijele transport supstanci na aktivni i pasivni.
Glavni načini transporta
Pasivni transport je prijenos tvari kroz biološku membranu duž gradijenta (osmotski, koncentracijski, hidrodinamički i drugi), koji ne zahtijeva potrošnju energije.
Aktivni transport je prenošenje supstance kroz biološku membranu protiv gradijenta. Gdeenergija se troši. Otprilike 30 - 40% energije koja nastaje kao rezultat metaboličkih reakcija u ljudskom tijelu troši se na provedbu aktivnog transporta tvari. Ako uzmemo u obzir funkcionisanje ljudskih bubrega, tada se oko 70 - 80% utrošenog kiseonika troši na aktivni transport.
Pasivni transport supstanci
uključuje prijenos različitih supstanci kroz biološke membrane duž raznih gradijenta. Ovi gradijenti mogu biti:
- elektrohemijski gradijent potencijala;
- gradijent koncentracije supstance;
- gradijent električnog polja;
- gradijent osmotskog pritiska i ostalo.
Proces implementacije pasivnog transporta ne zahtijeva nikakvu potrošnju energije. Može nastati olakšanom i jednostavnom difuzijom. Kao što znamo, difuzija je haotično kretanje molekula supstance u različitim medijima, što je posledica energije toplotnih vibracija supstance.
Ako je čestica supstance električki neutralna, tada je smjer u kojem će doći do difuzije određen razlikom u koncentraciji tvari sadržanih u mediju koji je odvojen membranom. Na primjer, između odjeljaka ćelije, unutar ćelije i izvan nje. Ako čestice tvari, njeni ioni imaju električni naboj, tada će difuzija ovisiti ne samo o razlici koncentracije, već i o veličini naboja date tvari, prisutnosti i znakovima naboja na obje strane membrane.. Veličina elektrohemijskog gradijentaje određen algebarskim zbrojem električnih i koncentracijskih gradijenata preko membrane.
Šta obezbeđuje transport kroz membranu?
Pasivni membranski transport je moguć zbog prisustva gradijenata koncentracije supstance, osmotskog pritiska koji nastaje između različitih strana ćelijske membrane ili električnog naboja. Na primjer, prosječan nivo Na+ jona sadržanih u krvnoj plazmi je oko 140 mM/l, a njegov sadržaj u eritrocitima je oko 12 puta veći. Takav gradijent, izražen kao razlika u koncentraciji, može stvoriti pokretačku silu koja osigurava prijenos molekula natrijuma do crvenih krvnih zrnaca iz krvne plazme.
Treba napomenuti da je brzina takvog prijelaza vrlo niska zbog činjenice da staničnu membranu karakteriše niska permeabilnost za jone ove supstance. Ova membrana ima mnogo veću permeabilnost u odnosu na jone kalijuma. Energija ćelijskog metabolizma se ne koristi za završetak procesa jednostavne difuzije.
Brzina difuzije
Aktivni i pasivni transport supstanci kroz membranu karakteriše brzina difuzije. Može se opisati pomoću Fikove jednačine: dm/dt=-kSΔC/x.
U ovom slučaju, dm/dt je količina supstance koja difundira u jednoj jedinici vremena, a k je koeficijent procesa difuzije, koji karakteriše propusnost biomembrane za difuznu supstancu. S je jednako površini na kojoj se javlja difuzija, a ΔC izražava razlikukoncentracija supstanci sa različitih strana biološke membrane, dok x karakteriše rastojanje između tačaka difuzije.
Očigledno, one supstance koje istovremeno difunduju duž gradijenata koncentracija i električnih polja će se najlakše kretati kroz membranu. Važan uslov za difuziju supstance kroz membranu su fizička svojstva same membrane, njena propusnost za svaku specifičnu supstancu.
Usled činjenice da dvosloj membrane formiraju ugljikovodični radikali fosfolipida sa hidrofobnim svojstvima, supstance hidrofobne prirode lako difunduju kroz njega. Ovo se posebno odnosi na supstance koje se lako otapaju u lipidima, kao što su tiroidni i steroidni hormoni, kao i na neke narkotičke supstance.
Mineralni joni i supstance male molekularne težine koje su hidrofilne prirode difunduju kroz pasivne membranske jonske kanale, koji se formiraju od proteinskih molekula koje formiraju kanale, a ponekad i kroz defekte membranskog pakovanja molekula fosfolipida koji nastaju u ćelijskoj membrani kao rezultat termičkih fluktuacija.
Pasivni transport kroz membranu je vrlo zanimljiv proces. Ako su uvjeti normalni, tada značajne količine tvari mogu prodrijeti u dvoslojnu membranu samo ako su nepolarne i male veličine. Inače, prijenos se odvija preko proteina nosača. Slični procesi koji uključujuprotein nosač se ne naziva difuzijom, već transportom supstance kroz membranu.
Olakšana difuzija
Olakšana difuzija, poput jednostavne difuzije, događa se duž gradijenta koncentracije supstance. Glavna razlika je u tome što poseban proteinski molekul, nazvan nosač, učestvuje u procesu prenosa supstance.
Olakšana difuzija je vrsta pasivnog prijenosa molekula tvari kroz biomembrane, koji se izvodi duž gradijenta koncentracije pomoću nosača.
Prenesi proteinska stanja
Protein nosač može biti u dva konformaciona stanja. Na primjer, u stanju A, ovaj protein može imati afinitet prema tvari koju nosi, njegova mjesta vezivanja za supstancu su okrenuta prema unutra, zbog čega se formira pora koja je otvorena na jednoj strani membrane.
Nakon što se protein veže za prenesenu supstancu, njegova konformacija se mijenja i on prelazi u stanje B. Ovom transformacijom, nosač gubi afinitet za supstancu. Iz veze s nosačem se oslobađa i kreće u pore već na drugoj strani membrane. Nakon što je supstanca prebačena, protein nosač ponovo mijenja svoju konformaciju, vraćajući se u stanje A. Ovaj transport supstance kroz membranu naziva se uniport.
Olakšana brzina difuzije
Tvari male molekularne težine kao što je glukoza mogu se transportovatimembrane kroz olakšanu difuziju. Takav transport se može dogoditi iz krvi u mozak, do stanica iz intersticijskih prostora. Brzina prijenosa materije sa ovom vrstom difuzije može doseći do 108 čestica kroz kanal u jednoj sekundi.
Kao što već znamo, brzina aktivnog i pasivnog transporta supstanci u jednostavnoj difuziji je proporcionalna razlici u koncentracijama supstance na obe strane membrane. U slučaju olakšane difuzije, ova brzina raste proporcionalno rastućoj razlici u koncentraciji tvari do određene maksimalne vrijednosti. Iznad ove vrijednosti, brzina se ne povećava, iako razlika u koncentracijama s različitih strana membrane nastavlja rasti. Postizanje takve tačke maksimalne brzine u procesu olakšane difuzije može se objasniti činjenicom da maksimalna brzina podrazumijeva uključivanje svih raspoloživih proteina nosača u proces prijenosa.
Koji drugi koncept uključuje aktivni i pasivni transport kroz membrane?
Difuzija razmjene
Ovu vrstu transporta molekula supstance kroz ćelijsku membranu karakteriše činjenica da u razmeni učestvuju molekuli iste supstance koji se nalaze na različitim stranama biološke membrane. Treba napomenuti da se takvim transportom tvari koncentracija molekula na obje strane membrane uopće ne mijenja.
Vrsta difuzije razmjene
Jedna od varijanti razmjene difuzije je razmjena u kojojmolekul jedne supstance se zamjenjuje za dva ili više molekula druge supstance. Na primjer, jedan od načina na koji se pozitivni ioni kalcija uklanjaju iz glatkih mišićnih stanica bronha i krvnih žila iz kontraktilnih miocita srca je njihova izmjena za jone natrija koji se nalaze izvan ćelije. Jedan jon natrijuma u ovom slučaju se zamjenjuje za tri jona kalcija. Dakle, dolazi do kretanja natrijuma i kalcijuma kroz membranu, što je međuzavisno. Ova vrsta pasivnog transporta kroz ćelijsku membranu naziva se antiport. Na taj način ćelija je u stanju da se oslobodi jona kalcijuma, kojih ima u višku. Ovaj proces je neophodan da se glatki miociti i kardiomiociti opuste.
Ovaj članak je ispitao aktivni i pasivni transport supstanci kroz membranu.
