AKTIVER TRANSPORT: PRIMÄR- UND SEKUNDÄRTRANSPORT - BIOLOGIE - 2024

Der aktive Transport ist ein Transportzelltyp, bei dem sich gelöste Moleküle über die Zellmembran von einem Bereich mit geringerer Konzentration an gelösten Stoffen zu einem Bereich bewegen, in dem deren Konzentration höher ist.

Was natürlich passiert, ist, dass sich die Moleküle von der Seite, auf der sie stärker konzentriert sind, zu der Seite bewegen, auf der sie weniger konzentriert sind. Es ist das, was spontan geschieht, ohne dass dabei irgendeine Art von Energie angewendet wird. In diesem Fall sollen sich die Moleküle den Konzentrationsgradienten hinunterbewegen.

Im Gegensatz dazu bewegen sich die Partikel beim aktiven Transport gegen den Konzentrationsgradienten und verbrauchen folglich Energie aus der Zelle. Diese Energie stammt normalerweise aus Adenosintriphosphat (ATP).

Gelöste Moleküle haben manchmal eine höhere Konzentration innerhalb der Zelle als außerhalb, aber wenn der Körper sie benötigt, werden diese Moleküle von Trägerproteinen in der Zellmembran nach innen transportiert.

Was ist aktiver Transport?

Um zu verstehen, woraus aktiver Transport besteht, muss verstanden werden, was auf beiden Seiten der Membran geschieht, durch die der Transport stattfindet.

Wenn eine Substanz in unterschiedlichen Konzentrationen auf gegenüberliegenden Seiten einer Membran vorliegt, wird gesagt, dass es einen Konzentrationsgradienten gibt. Da Atome und Moleküle elektrisch geladen werden können, können sich auch elektrische Gradienten zwischen den Kompartimenten auf beiden Seiten der Membran bilden.

Die Ionenbewegung ist aufgrund der Größe der Pore und ihrer Polarisation selektiv für Kationen oder Anionen. Wenn zwei Anionen vom Inneren zum Äußeren der Zelle gelangen, ändert sich das Äußere von +5 auf +3. Quelle: Wikimedia Commons. Autor: Methylisopropylisergamid.

Jedes Mal, wenn eine Nettoladung der Ladungen im Raum vorliegt, gibt es eine elektrische Potentialdifferenz. In der Tat haben lebende Zellen oft ein sogenanntes Membranpotential, dh die Differenz des elektrischen Potentials (Spannung) über der Membran, die durch eine ungleichmäßige Ladungsverteilung verursacht wird.

Gradienten sind in biologischen Membranen häufig, daher ist häufig ein Energieaufwand erforderlich, um bestimmte Moleküle gegen diese Gradienten zu bewegen.

Energie wird verwendet, um diese Verbindungen durch Proteine ​​zu bewegen, die in die Membran eingefügt sind und als Transporter fungieren.

Wenn Proteine ​​Moleküle gegen den Konzentrationsgradienten einfügen, ist dies ein aktiver Transport. Wenn der Transport dieser Moleküle keine Energie benötigt, wird der Transport als passiv bezeichnet. Je nachdem, woher die Energie kommt, kann der aktive Transport primär oder sekundär sein.

Primärer aktiver Transport

Der primäre aktive Transport nutzt direkt eine chemische Energiequelle (z. B. ATP), um Moleküle gegen ihren Gradienten über eine Membran zu bewegen.

Eines der wichtigsten Beispiele in der Biologie zur Veranschaulichung dieses primären aktiven Transportmechanismus ist die Natrium-Kalium-Pumpe, die in tierischen Zellen vorkommt und deren Funktion für diese Zellen wesentlich ist.

Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein Membranprotein, das Natrium aus der Zelle und Kalium in die Zelle transportiert. Um diesen Transport durchzuführen, benötigt die Pumpe Energie von ATP.

Sekundärer aktiver Transport

Der sekundäre aktive Transport ist derjenige, der die in der Zelle gespeicherte Energie nutzt. Diese Energie unterscheidet sich von ATP und unterscheidet sich daher zwischen den beiden Transportarten.

Die vom sekundären aktiven Transport verbrauchte Energie stammt aus den Gradienten, die durch den primären aktiven Transport erzeugt werden, und kann verwendet werden, um andere Moleküle gegen ihren Konzentrationsgradienten zu transportieren.

Zum Beispiel wird durch Erhöhen der Konzentration von Natriumionen im extrazellulären Raum aufgrund des Betriebs der Natrium-Kalium-Pumpe ein elektrochemischer Gradient durch den Unterschied in der Konzentration dieses Ions auf beiden Seiten der Membran erzeugt.

Unter diesen Bedingungen würden sich die Natriumionen dazu neigen, sich entlang ihres Konzentrationsgradienten zu bewegen und würden durch die Transporterproteine ​​in das Innere der Zelle zurückkehren.

Co-Transporter

Diese Energie aus dem elektrochemischen Gradienten von Natrium kann verwendet werden, um andere Substanzen gegen ihre Gradienten zu transportieren. Was passiert, ist ein gemeinsamer Transport und wird von Transporterproteinen ausgeführt, die als Co-Transporter bezeichnet werden (weil sie zwei Elemente gleichzeitig transportieren).

Ein Beispiel für einen wichtigen Co-Transporter ist das Natrium-Glukose-Austauschprotein, das Natriumkationen entlang seines Gradienten transportiert und diese Energie wiederum verwendet, um Glukosemoleküle gegen seinen Gradienten einzutreten. Dies ist der Mechanismus, durch den Glukose in lebende Zellen gelangt.

Im vorherigen Beispiel bewegt das Co-Transporter-Protein die beiden Elemente in die gleiche Richtung (innerhalb der Zelle). Wenn sich beide Elemente in die gleiche Richtung bewegen, wird das Protein, das sie transportiert, als Symporter bezeichnet.

Co-Transporter können Verbindungen jedoch auch in entgegengesetzte Richtungen bewegen; In diesem Fall wird das Trägerprotein als Anti-Träger bezeichnet, obwohl sie auch als Austauscher oder Gegenträger bekannt sind.

Ein Beispiel für einen Antiträger ist der Natrium-Calcium-Austauscher, der einen der wichtigsten zellulären Prozesse bei der Entfernung von Calcium aus Zellen ausführt. Es nutzt die Energie des elektrochemischen Natriumgradienten, um Kalzium außerhalb der Zelle zu mobilisieren: Pro drei eintretende Natriumkationen verbleibt ein Kalziumkation.

Unterschied zwischen Exozytose und aktivem Transport

Die Exozytose ist ein weiterer wichtiger Mechanismus des Zelltransports. Seine Funktion besteht darin, das Restmaterial aus der Zelle in die extrazelluläre Flüssigkeit auszutreiben. Bei der Exozytose wird der Transport durch Vesikel vermittelt.

Der Hauptunterschied zwischen Exozytose und aktivem Transport besteht darin, dass bei der Exositose das zu transportierende Partikel in eine Struktur eingewickelt wird, die von einer Membran (dem Vesikel) umgeben ist, die mit der Zellmembran verschmilzt, um ihren Inhalt nach außen freizusetzen.

Beim aktiven Transport können die zu transportierenden Gegenstände in beide Richtungen nach innen oder außen bewegt werden. Im Gegensatz dazu transportiert die Exozytose ihren Inhalt nur nach außen.

Schließlich beinhaltet der aktive Transport Proteine ​​als Transportmedium, nicht Membranstrukturen wie bei der Exozytose.

Verweise

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