Pasif taşıma nedir? Çeşitli makromoleküler bileşiklerin, hücresel bileşenlerin, membrandaki kanallardan geçemeyen supramoleküler parçacıkların transmembran hareketi, örneğin fagositoz, pinositoz, ekzositoz, hücreler arası boşluktan transfer kullanılarak özel mekanizmalarla gerçekleştirilir. Yani, maddelerin zardan hareketi, belirli taşıyıcıların bunlara katılım belirtilerine ve ayrıca enerji tüketimine göre bölünmüş çeşitli mekanizmalar kullanılarak gerçekleşebilir. Bilim adamları, maddelerin taşınmasını aktif ve pasif olarak ayırıyor.
Ana ulaşım modları
Pasif taşıma, bir maddenin biyolojik bir zardan enerji tüketimi gerektirmeyen bir gradyan (ozmotik, konsantrasyon, hidrodinamik ve diğerleri) boyunca aktarılmasıdır.
Aktif taşıma, bir maddenin biyolojik bir zardan bir eğime karşı aktarılmasıdır. neredeenerji tüketilir. İnsan vücudunda metabolik reaksiyonlar sonucunda oluşan enerjinin yaklaşık %30-40'ı maddelerin aktif taşınmasının uygulanmasına harcanmaktadır. İnsan böbreklerinin işleyişini düşünürsek, tüketilen oksijenin yaklaşık %70 - 80'i aktif taşıma için harcanır.
Maddelerin pasif taşınması
çeşitli maddelerin biyolojik zarlardan çeşitli gradyanlar boyunca transferini içerir. Bu gradyanlar şunlar olabilir:
- elektrokimyasal potansiyel gradyanı;
- madde konsantrasyonu gradyanı;
- elektrik alan gradyanı;
- ozmotik basınç gradyanı ve diğerleri.
Pasif taşımayı uygulama süreci herhangi bir enerji tüketimi gerektirmez. Kolaylaştırılmış ve basit difüzyonla oluşabilir. Bildiğimiz gibi, difüzyon, bir maddenin moleküllerinin çeşitli ortamlardaki, bir maddenin termal titreşimlerinin enerjisinden kaynaklanan kaotik bir hareketidir.
Bir maddenin parçacığı elektriksel olarak nötr ise, difüzyonun gerçekleşeceği yön, zar tarafından ayrılan ortamda bulunan maddelerin konsantrasyonundaki fark tarafından belirlenir. Örneğin hücrenin bölmeleri arasında, hücrenin içinde ve dışında. Bir maddenin parçacıkları, iyonları bir elektrik yüküne sahipse, o zaman difüzyon sadece konsantrasyon farkına değil, aynı zamanda verilen maddenin yükünün büyüklüğüne, zarın her iki tarafındaki yük varlığına ve belirtilerine de bağlı olacaktır.. Elektrokimyasal gradyanın büyüklüğüzar boyunca elektrik ve konsantrasyon gradyanlarının cebirsel toplamı tarafından belirlenir.
Zardan geçişi ne sağlar?
Pasif zar taşınması, madde konsantrasyon gradyanlarının, hücre zarının farklı tarafları arasında ortaya çıkan ozmotik basıncın veya elektrik yükünün varlığından dolayı mümkündür. Örneğin, kan plazmasında bulunan ortalama Na+ iyonu seviyesi yaklaşık 140 mM/l'dir ve eritrositlerdeki içeriği yaklaşık 12 kat daha fazladır. Konsantrasyon farkı olarak ifade edilen böyle bir gradyan, sodyum moleküllerinin kan plazmasından kırmızı kan hücrelerine transferini sağlayan bir itici güç yaratabilir.
Hücre zarının bu maddenin iyonları için düşük geçirgenlik ile karakterize olması nedeniyle böyle bir geçiş hızının çok düşük olduğuna dikkat edilmelidir. Bu zar potasyum iyonlarına göre çok daha fazla geçirgenliğe sahiptir. Hücresel metabolizmanın enerjisi, basit difüzyon sürecini tamamlamak için kullanılmaz.
Difüzyon hızı
Maddelerin zardan aktif ve pasif taşınması, difüzyon hızı ile karakterize edilir. Fick denklemi kullanılarak tanımlanabilir: dm/dt=-kSΔC/x.
Bu durumda, dm/dt bir birim zamanda yayılan maddenin miktarıdır ve k, biyomembranın yayılan madde için geçirgenliğini karakterize eden difüzyon sürecinin katsayısıdır. S, difüzyonun meydana geldiği alana eşittir ve ΔC farkı ifade ederbiyolojik zarın farklı taraflarındaki maddelerin konsantrasyonu, x ise difüzyon noktaları arasındaki mesafeyi karakterize eder.
Açıkçası, konsantrasyonların ve elektrik alanlarının gradyanları boyunca aynı anda yayılan maddeler zardan en kolay şekilde hareket edeceklerdir. Bir maddenin bir zardan difüzyonu için önemli bir koşul, zarın kendisinin fiziksel özellikleri, her bir özel madde için geçirgenliğidir.
Membranın çift tabakası, hidrofobik özelliklere sahip fosfolipitlerin hidrokarbon radikalleri tarafından oluşturulduğundan, hidrofobik nitelikteki maddeler kolayca içinden difüze olur. Bu özellikle tiroid ve steroid hormonları gibi lipidlerde kolayca çözünen maddeler ile bazı narkotik maddeler için geçerlidir.
Doğası gereği hidrofilik olan mineral iyonları ve düşük moleküler ağırlıklı maddeler, kanal oluşturan protein moleküllerinden oluşan pasif membran iyon kanalları ve bazen hücre zarında meydana gelen fosfolipid moleküllerinin zar paketleme kusurları yoluyla difüze olurlar. termal dalgalanmanın bir sonucu.
Zar boyunca pasif taşıma çok ilginç bir süreçtir. Koşullar normalse, önemli miktarda bir madde, ancak polar olmayan ve küçük bir boyuta sahip olduklarında iki katmanlı zardan geçebilir. Aksi halde transfer, taşıyıcı proteinler aracılığıyla gerçekleşir. içeren benzer süreçlertaşıyıcı proteine difüzyon değil, bir maddenin zardan taşınması denir.
Kolaylaştırılmış difüzyon
Kolaylaştırılmış difüzyon, basit difüzyon gibi, bir maddenin konsantrasyon gradyanı boyunca meydana gelir. Temel fark, madde transferi sürecinde taşıyıcı olarak adlandırılan özel bir protein molekülünün yer almasıdır.
Kolaylaştırılmış difüzyon, bir maddenin moleküllerinin biyomembranlar yoluyla, bir taşıyıcı kullanılarak bir konsantrasyon gradyanı boyunca gerçekleştirilen bir tür pasif transfer türüdür.
Transfer protein durumları
Taşıyıcı protein iki konformasyonel durumda olabilir. Örneğin, A durumunda, bu protein, taşıdığı madde için bir afiniteye sahip olabilir, madde için bağlanma bölgeleri içe doğru çevrilir, bu nedenle zarın bir tarafında açık olan bir gözenek oluşur.
Protein aktarılan maddeye bağlandıktan sonra konformasyonu değişir ve B durumuna geçer. Bu dönüşüm ile taşıyıcı maddeye olan afinitesini kaybeder. Taşıyıcı ile olan bağlantıdan serbest bırakılır ve membranın diğer tarafında bulunan gözeneklere doğru hareket eder. Madde transfer edildikten sonra, taşıyıcı protein tekrar konformasyonunu değiştirir ve A durumuna döner. Maddenin zar boyunca bu taşınmasına uniport denir.
Kolaylaştırılmış Difüzyon Hızı
Glikoz gibi küçük moleküler ağırlıklı maddeler,kolaylaştırılmış difüzyon yoluyla membran. Bu tür taşıma, kandan beyne, hücreler arası boşluklardan hücrelere gerçekleşebilir. Bu tür difüzyonla maddenin aktarım hızı kanaldan bir saniyede 108 taneciklere ulaşabilir.
Zaten bildiğimiz gibi, basit difüzyonda maddelerin aktif ve pasif taşınma hızı, zarın her iki tarafındaki maddenin konsantrasyonları arasındaki farkla orantılıdır. Kolaylaştırılmış difüzyon durumunda, belirli bir maksimum değere kadar maddenin konsantrasyonundaki artan farkla orantılı olarak bu oran artar. Bu değerin üzerinde, zarın farklı taraflarından gelen konsantrasyonlardaki fark artmaya devam etse de oran artmaz. Kolaylaştırılmış difüzyon sürecinde böyle bir maksimum hız noktasının elde edilmesi, maksimum hızın transfer sürecinde mevcut tüm taşıyıcı proteinlerin katılımını ima etmesi gerçeğiyle açıklanabilir.
Zarlar arasında aktif ve pasif taşıma başka hangi kavramları içerir?
Değişim difüzyonu
Hücre zarından madde moleküllerinin bu şekilde taşınmasının özelliği, biyolojik zarın farklı taraflarında bulunan aynı maddenin moleküllerinin değiş tokuşa katılmasıdır. Bu tür maddelerin taşınmasıyla, zarın her iki tarafındaki molekül konsantrasyonunun hiç değişmediğine dikkat edilmelidir.
Bir tür değişim difüzyonu
Değişim yayılımının çeşitlerinden biri,bir maddenin molekülü, başka bir maddenin iki veya daha fazla molekülü ile değiştirilir. Örneğin, pozitif kalsiyum iyonlarının bronşların düz kas hücrelerinden ve damarların kalbin kontraktil miyositlerinden uzaklaştırılmasının yollarından biri, hücre dışında bulunan sodyum iyonlarının değişimidir. Bu durumda bir sodyum iyonu, üç kalsiyum iyonu ile değiştirilir. Böylece, zardan birbirine bağımlı bir sodyum ve kalsiyum hareketi vardır. Hücre zarı boyunca bu tür pasif taşımaya antiport denir. Bu şekilde hücre, fazla miktarda bulunan kalsiyum iyonlarından kurtulabilir. Bu işlem, pürüzsüz miyositlerin ve kardiyomiyositlerin gevşemesi için gereklidir.
Bu makale, maddelerin zardan aktif ve pasif taşınmasını incelemiştir.
