Apakah itu pengangkutan pasif? Pergerakan transmembran pelbagai sebatian makromolekul, komponen selular, zarah supramolekul yang tidak dapat menembusi melalui saluran dalam membran, dijalankan melalui mekanisme khas, contohnya, menggunakan fagositosis, pinositosis, eksositosis, pemindahan melalui ruang antara sel. Iaitu, pergerakan bahan melalui membran boleh berlaku menggunakan pelbagai mekanisme, yang dibahagikan mengikut tanda-tanda penyertaan pembawa tertentu di dalamnya, serta penggunaan tenaga. Para saintis membahagikan pengangkutan bahan kepada aktif dan pasif.
Mod pengangkutan utama
Pengangkutan pasif ialah pemindahan bahan melalui membran biologi sepanjang kecerunan (osmotik, kepekatan, hidrodinamik dan lain-lain), yang tidak memerlukan penggunaan tenaga.
Pengangkutan aktif ialah pemindahan bahan merentasi membran biologi melawan kecerunan. di manatenaga digunakan. Kira-kira 30 - 40% daripada tenaga yang terbentuk akibat tindak balas metabolik dalam tubuh manusia dibelanjakan untuk pelaksanaan pengangkutan aktif bahan. Jika kita menganggap fungsi buah pinggang manusia, maka kira-kira 70 - 80% daripada oksigen yang digunakan dibelanjakan untuk pengangkutan aktif.
Pengangkutan bahan pasif
ia melibatkan pemindahan pelbagai bahan melalui membran biologi sepanjang pelbagai kecerunan. Kecerunan ini boleh menjadi:
- kecerunan potensi elektrokimia;
- kecerunan kepekatan bahan;
- kecerunan medan elektrik;
- kecerunan tekanan osmotik dan lain-lain.
Proses melaksanakan pengangkutan pasif tidak memerlukan sebarang penggunaan tenaga. Ia boleh berlaku melalui penyebaran termudah dan mudah. Seperti yang kita ketahui, resapan ialah pergerakan molekul bahan yang huru-hara dalam pelbagai media, yang disebabkan oleh tenaga getaran haba bahan.
Jika zarah bahan adalah neutral elektrik, maka arah di mana resapan akan berlaku ditentukan oleh perbezaan kepekatan bahan yang terkandung dalam media yang dipisahkan oleh membran. Contohnya, antara petak sel, di dalam sel dan di luarnya. Jika zarah bahan, ionnya mempunyai cas elektrik, maka resapan akan bergantung bukan sahaja pada perbezaan kepekatan, tetapi juga pada magnitud cas bahan yang diberikan, kehadiran dan tanda-tanda cas pada kedua-dua belah membran.. Magnitud kecerunan elektrokimiaditentukan oleh jumlah algebra bagi kecerunan elektrik dan kepekatan merentas membran.
Apakah yang menyediakan pengangkutan merentasi membran?
Pengangkutan membran pasif adalah mungkin disebabkan oleh kehadiran kecerunan kepekatan bahan, tekanan osmotik yang timbul di antara bahagian berlainan membran sel atau cas elektrik. Sebagai contoh, paras purata ion Na+ yang terkandung dalam plasma darah adalah kira-kira 140 mM/l, dan kandungannya dalam eritrosit adalah kira-kira 12 kali lebih tinggi. Kecerunan sedemikian, dinyatakan sebagai perbezaan kepekatan, mampu mewujudkan daya penggerak yang memastikan pemindahan molekul natrium ke sel darah merah daripada plasma darah.
Perlu diingatkan bahawa kadar peralihan sedemikian adalah sangat rendah kerana fakta bahawa membran sel dicirikan oleh kebolehtelapan yang rendah untuk ion bahan ini. Membran ini mempunyai kebolehtelapan yang lebih besar berbanding dengan ion kalium. Tenaga metabolisme selular tidak digunakan untuk melengkapkan proses resapan mudah.
Kadar resapan
Pengangkutan bahan aktif dan pasif melalui membran dicirikan oleh kadar resapan. Ia boleh diterangkan menggunakan persamaan Fick: dm/dt=-kSΔC/x.
Dalam kes ini, dm/dt ialah jumlah bahan yang meresap dalam satu unit masa, dan k ialah pekali proses resapan, yang mencirikan kebolehtelapan biomembran untuk bahan meresap. S sama dengan kawasan di mana resapan berlaku, dan ΔC menyatakan perbezaankepekatan bahan dari sisi membran biologi yang berbeza, manakala x mencirikan jarak antara titik resapan.
Jelas sekali, bahan-bahan yang meresap secara serentak di sepanjang kecerunan kepekatan dan medan elektrik akan paling mudah bergerak melalui membran. Keadaan penting untuk resapan bahan melalui membran ialah sifat fizikal membran itu sendiri, kebolehtelapannya untuk setiap bahan tertentu.
Disebabkan fakta bahawa dwilapisan membran dibentuk oleh radikal hidrokarbon fosfolipid dengan sifat hidrofobik, bahan yang bersifat hidrofobik mudah meresap melaluinya. Khususnya, ini terpakai kepada bahan yang mudah larut dalam lipid, seperti hormon tiroid dan steroid, serta beberapa bahan narkotik.
Ion mineral dan bahan berat molekul rendah yang bersifat hidrofilik meresap melalui saluran ion membran pasif, yang terbentuk daripada molekul protein pembentuk saluran, dan kadangkala melalui kecacatan pembungkusan membran molekul fosfolipid yang timbul dalam membran sel sebagai hasil daripada turun naik haba.
Pengangkutan pasif merentasi membran adalah proses yang sangat menarik. Jika keadaannya normal, maka sejumlah besar bahan boleh menembusi membran dwilapisan hanya jika ia bukan kutub dan mempunyai saiz yang kecil. Jika tidak, pemindahan berlaku melalui protein pembawa. Proses yang sama melibatkanprotein pembawa tidak dipanggil resapan, tetapi pengangkutan bahan melalui membran.
Penyebaran dipermudah
Resapan termudah, seperti resapan ringkas, berlaku sepanjang kecerunan kepekatan sesuatu bahan. Perbezaan utama ialah molekul protein khas, dipanggil pembawa, mengambil bahagian dalam proses pemindahan bahan.
Resapan termudah ialah sejenis pemindahan pasif molekul sesuatu bahan melalui biomembran, dijalankan sepanjang kecerunan kepekatan menggunakan pembawa.
Pemindahan keadaan protein
Protein pembawa boleh berada dalam dua keadaan konformasi. Sebagai contoh, dalam keadaan A, protein ini mungkin mempunyai pertalian dengan bahan yang dibawanya, tapak pengikatnya untuk bahan itu dipusingkan ke dalam, yang menyebabkan liang terbentuk yang terbuka kepada satu sisi membran.
Selepas protein terikat pada bahan yang dipindahkan, konformasinya berubah dan ia beralih ke keadaan B. Dengan perubahan ini, pembawa kehilangan pertalian dengan bahan tersebut. Dari sambungan dengan pembawa, ia dilepaskan dan bergerak ke liang yang sudah ada di sisi lain membran. Selepas bahan dipindahkan, protein pembawa mengubah bentuknya semula, kembali ke keadaan A. Pengangkutan bahan merentasi membran ini dipanggil uniport.
Halaju Resapan Dipermudah
Bahan berat molekul kecil seperti glukosa boleh diangkut melaluinyamembran melalui resapan termudah. Pengangkutan sedemikian boleh berlaku dari darah ke otak, ke sel dari ruang interstisial. Kadar pemindahan jirim dengan jenis resapan ini boleh mencapai sehingga 108 zarah melalui saluran dalam satu saat.
Seperti yang kita sedia maklum, kadar pengangkutan aktif dan pasif bahan dalam resapan mudah adalah berkadar dengan perbezaan kepekatan bahan pada kedua-dua belah membran. Dalam kes resapan termudah, kadar ini meningkat mengikut kadar peningkatan perbezaan dalam kepekatan bahan sehingga nilai maksimum tertentu. Di atas nilai ini, kadar tidak meningkat, walaupun perbezaan kepekatan dari sisi membran yang berbeza terus meningkat. Pencapaian titik kadar maksimum sedemikian dalam proses penyebaran termudah boleh dijelaskan oleh fakta bahawa kadar maksimum membayangkan penglibatan semua protein pembawa yang ada dalam proses pemindahan.
Apakah konsep lain yang termasuk pengangkutan aktif dan pasif merentas membran?
Resapan pertukaran
Jenis pengangkutan molekul bahan ini melalui membran sel dicirikan oleh fakta bahawa molekul bahan yang sama yang terletak di sisi berbeza membran biologi mengambil bahagian dalam pertukaran. Perlu diingat bahawa dengan pengangkutan bahan sedemikian, kepekatan molekul pada kedua-dua belah membran tidak berubah sama sekali.
Sejenis resapan pertukaran
Salah satu jenis resapan pertukaran ialah pertukaran di manamolekul satu bahan ditukar dengan dua atau lebih molekul bahan lain. Sebagai contoh, salah satu cara di mana ion kalsium positif dikeluarkan daripada sel otot licin bronkus dan saluran daripada miosit kontraktil jantung ialah pertukarannya dengan ion natrium yang terletak di luar sel. Satu ion natrium dalam kes ini ditukar dengan tiga ion kalsium. Oleh itu, terdapat pergerakan natrium dan kalsium melalui membran, yang saling bergantung. Jenis pengangkutan pasif ini merentasi membran sel dipanggil antiport. Dengan cara ini sel dapat menyingkirkan ion kalsium, yang terdapat secara berlebihan. Proses ini diperlukan untuk miosit dan kardiomiosit licin untuk berehat.
Artikel ini mengkaji pengangkutan bahan aktif dan pasif melalui membran.
