Разница между осмосом и активным транспортом

0307_Осмоз



Клетка имеет множество требований для роста и размножения, и даже клетки, которые не растут активно или не размножаются, для своего функционирования нуждаются в питательных веществах из окружающей среды. Многие из потребностей клетки - это молекулы, которые можно найти вне клетки, включая воду, сахар, витамины и белки.

Клеточная мембрана выполняет важные защитные и структурные функции и защищает клеточное содержимое от внешней среды. Липидный бислой клеточной мембраны состоит из фосфолипидов, которые имеют гидрофобные (маслорастворимые, «водостойкие») хвосты, которые образуют барьер для многих растворенных веществ и молекул в окружающей среде. Эта особенность клеточной мембраны позволяет внутренней среде клетки отличаться от внешней среды, но также действует как главный барьер для поглощения определенных молекул из окружающей среды и удаления отходов.



Однако липидный бислой не является проблемой для всех молекул. Гидрофобные (или растворимые в масле), неполярные молекулы могут беспрепятственно диффундировать через клеточную мембрану. Этот класс молекул включает такие газы, как кислород (O2), диоксид углерода (CO2) и оксид азота (NO). Более крупные гидрофобные органические молекулы также могут проходить через плазматическую мембрану, включая определенные гормоны (например, эстроген) и витамины (например, витамин D). Небольшие полярные молекулы (включая воду) частично задерживаются липидным бислоем, но все же могут проходить через них.



Для молекул, которые могут свободно проходить через клеточную мембрану, попадут ли они внутрь клетки или из нее, зависит от их концентрации. Тенденция молекул двигаться в соответствии с их градиентом концентрации (то есть от более высокой концентрации к более низкой концентрации) называетсяраспространение. Это означает, что молекулы будут вытекать из клетки, если их больше внутри клетки, чем снаружи. Точно так же, если их больше за пределами клетки, молекулы будут течь в клетку, пока не будет достигнут баланс. Например, рассмотрим мышечную клетку. Во время тренировки клетка превращает O2 в CO2. Когда насыщенная кислородом кровь попадает в мышцы, O2 перемещается от места, где его концентрация выше (в крови), к месту, где она ниже (в мышечных клетках). В то же время CO2 перемещается из мышечных клеток (где он выше) в кровь (где он ниже). Распространение не требует затрат энергии. Диффузии воды дано особое название,осмос.

Для более крупных полярных молекул и любых заряженных молекул вход в клетку и выход из нее более затруднен, поскольку они не могут проходить через липидный бислой. Этот класс молекул включает ионы, сахара, аминокислоты (строительные блоки белков) и многое другое, что необходимо клетке для выживания и функционирования. Чтобы решить эту проблему, в клетке есть транспортные белки, которые позволяют этим молекулам перемещаться в клетку и выходить из нее. Эти транспортные белки составляют 15–30% белков клеточной мембраны.

Транспортные белки бывают разных форм и размеров, но все они проходят через липидный бислой, и каждый транспортный белок имеет определенный тип молекулы, которую он транспортирует. Существуют белки-носители (также известные как переносчики или пермеазы), которые связываются с растворенным веществом или молекулой на одной стороне мембраны и переносят их на другую сторону мембраны. Второй класс транспортных белков включает канальные белки. Белки каналов образуют гидрофильные («любящие воду») отверстия в мембране, через которые проходят полярные или заряженные молекулы. И канальные белки, и белки-носители облегчают транспорт как внутрь, так и из клетки.



Молекулы могут перемещаться через транспортные белки от высокой концентрации к более низкой. Этот процесс называется пассивным переносом или облегченной диффузией. Это похоже на диффузию неполярных молекул или воды непосредственно через липидный бислой, за исключением того, что для этого требуются транспортные белки.

Иногда клетке нужны вещи из окружающей среды, которые присутствуют в очень низкой концентрации за пределами клетки. В качестве альтернативы ячейке может потребоваться чрезвычайно низкая концентрация определенного растворенного вещества внутри ячейки. Хотя диффузия позволит концентрациям внутри и вне клетки двигаться к равновесию, процесс, называемыйактивный транспортпомогает сконцентрировать растворенное вещество или молекулу внутри или вне клетки. Активный транспорт требует затрат энергии на перемещение молекулы против градиента ее концентрации. В эукариотических клетках существует две основные формы активного транспорта. Первый тип - это насосы с приводом от АТФ. Эти насосы используют гидролиз АТФ для транспортировки определенного класса растворенного вещества или молекулы через мембрану, чтобы сконцентрировать их внутри или вне клетки. Второй тип (называемый котранспортерами) сочетает транспорт одной молекулы против градиента ее концентрации (от низкого к высокому) с транспортом второй молекулы вниз по градиенту ее концентрации (от высокого к низкому).

Клетки также используют активный транспорт для поддержания правильной концентрации ионов. Концентрация ионов очень важна для электрических свойств клетки, контролируя количество воды в клетках и другие важные функции ионов. Например, ионы магния (MG2 +) очень важны для многих белков, участвующих в восстановлении и поддержании ДНК. Кальций (Ca2 +) также важен для многих клеточных процессов, а активный транспорт помогает поддерживать градиент кальция 1: 10 000. Транспорт ионов через липидный бислой зависит не только от градиента концентрации, но и от электрических свойств мембраны, где одинаковые заряды отталкиваются. Натрий-калиевая АТФаза или насос Na + -K + поддерживает более высокую концентрацию натрия вне клетки. При этом потребляется почти треть потребности клетки в энергии. Эти огромные затраты энергии на активный транспорт ионов подтверждают важность поддержания баланса молекул для правильного функционирования клеток.

Резюме



ИЛИ ЖЕсмозиспредставляет собой пассивную диффузию воды через клеточную мембрану и не требует транспортных белков.Кактивный транспортпредставляет собой движение молекул против их градиента концентрации (от низкой к высокой концентрации) или против их электрического градиента (в сторону аналогичного заряда) и требует переносчиков белка и дополнительной энергии либо за счет гидролиза АТФ, либо за счет взаимодействия с нисходящим транспортом другого растворенного вещества .

Популярные посты

29 зимних платьев до 100 долларов, которые можно носить круглый год

Покупайте лучшее из зимних платьев до 100 долларов. Вы захотите носить их всю весну, лето и весь год.

Колоритный вопрос: как вы относитесь к своим сиськам?

Девочки, давайте поговорим о наших девочках! Начнем с Долли Партон, которая недавно рассказывала о своей груди в Твиттере ...

25 супер-красивых свадебных платьев - все меньше 300 долларов

Вот 25 потрясающих вариантов с баснословными ценниками.

Различия между пиджаком и спортивной курткой

Есть много разных кардиганов и пуловеров, которые используют люди в разных частях света. Они бывают разного дизайна, материалов, цветов и т. Д.

Фиби Дайневор ответила всем, кто говорит о ее шее на Бриджертоне

Звезда «Бриджертона» Фиби Дайневор знает, что люди заметили, как она играла шеей в популярном шоу Netflix.

Разница между CPI и PPI

ИПЦ против ИЦП ИПЦ означает индекс потребительских цен, а ИЦП означает индекс цен производителей. Хотя ИПЦ и ИЦП являются экономическими показателями, они разные. ИПЦ может