Vận chuyển hoạt động là gì?

Vận chuyển hoạt động là việc bơm các chất hòa tan qua màng sinh học, chống lại nồng độ hoặc độ dốc điện hóa của chúng.Khả năng của các tế bào để duy trì các chất hòa tan nhỏ trong tế bào chất ở nồng độ cao hơn chất lỏng xung quanh là một yếu tố thiết yếu trong sự sống của tế bào.Nhiều tế bào động vật, ví dụ, duy trì nồng độ natri và kali khác nhau đáng kể so với môi trường xung quanh.Vận chuyển hoạt động cho phép các tế bào không chỉ duy trì mức chất tan khả thi mà còn bơm các ion qua một gradient điện hóa.Quá trình này tạo ra một điện áp trên màng có thể được khai thác để cung cấp năng lượng cho công việc di động. Để hiểu vận chuyển hoạt động, trước tiên người ta phải hiểu

vận chuyển thụ động.Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, không có đầu vào năng lượng bổ sung, các hạt sẽ luôn chuyển từ trạng thái trật tự sang trạng thái rối loạn.Trong trường hợp lưu lượng tế bào, điều này có nghĩa là các chất hòa tan nhỏ sẽ tự nhiên di chuyển từ các vùng có trật tự hơn có nồng độ cao sang các vùng ít có trật tự có nồng độ thấp.Điều này được gọi là

khuếch tán xuống một gradient nồng độ.Vận chuyển thụ động là sự chuyển động tự nhiên của các chất hòa tan trên màng xuống độ dốc nồng độ.

Trong quá trình vận chuyển hoạt động, tế bào phải hoạt động chống lại sự khuếch tán tự nhiên của các chất hòa tan.Để làm điều này, các protein vận chuyển chuyên dụng được nhúng trong màng tế bào.Được cung cấp bởi các protein vận chuyển adenosine triphosphate (ATP,) có chọn lọc di chuyển các chất hòa tan cụ thể vào hoặc ra khỏi tế bào.Một cách phổ biến ATP cung cấp năng lượng cho công việc này là tặng nhóm phosphate đầu cuối của nó cho protein vận chuyển, kích hoạt sự thay đổi hình dạng trong phân tử protein.Sự thay đổi về hình dạng làm cho protein di chuyển các chất hòa tan liên kết với bề mặt ngoại bào của nó với bên trong các tế bào và giải phóng chúng.Hầu hết các tế bào động vật có nồng độ kali cao hơn và nồng độ natri thấp hơn, so với những gì được tìm thấy trong môi trường ngoại bào.Vì các ion natri mang điện tích dương và các ion kali mang điện tích âm, sự mất cân bằng này không chỉ đại diện cho độ dốc nồng độ, mà còn là một gradient điện hóa.Bơm natri-potium di chuyển ba ion natri ra khỏi tế bào cho mỗi hai ion kali mà chúng mang vào, dẫn đến một điện tích âm ròng trên toàn bộ tế bào.Sự khác biệt của các điện tích ở mỗi bên của màng tế bào tạo ra điện áp mdash;tiềm năng màng mdash;Điều đó cho phép tế bào hoạt động như một pin và công việc di động. Như đã đề cập, hầu hết các vận chuyển chủ động được cung cấp bởi phân tử ATP.Tuy nhiên, đôi khi, một chất tan có thể di chuyển vào một tế bào bằng cách tận dụng sự khuếch tán của các chất khác.Khi các chất khuếch tán di chuyển vào tế bào dọc theo một gradient trước đây được tạo ra bởi sự vận chuyển hoạt động, các chất hòa tan khác có thể liên kết với chúng và băng qua màng đồng thời.Được biết đến như là vận chuyển thứ cấp

hoặc

Co-transport, đây là hình thức lưu lượng màng chịu trách nhiệm di chuyển sucrose vào tế bào thực vật, cũng như di chuyển canxi và glucose vào tế bào động vật.