Osmoz ve Aktif Ulaşım Arasındaki Fark

Bir hücrenin büyümesi ve çoğalması için birçok gereksinimi vardır ve aktif olarak çoğalmayan veya çoğaltılmayan hücreler bile ortamdan işlev görmesi için besin gerektirir. Hücrenin gereksinimlerinin çoğu, su, şekerler, vitaminler ve proteinler dahil olmak üzere hücrenin dışında bulunabilen moleküllerdir..

Hücre zarı önemli koruyucu ve yapısal fonksiyonlara sahiptir ve hücresel içerikleri dış ortamdan ayrı tutmak için hareket eder. Hücre zarının lipit iki tabakası, ortamdaki birçok çözünen ve moleküle karşı bir bariyer oluşturan hidrofobik (yağda çözünür, “suda korkan”) kuyruklara sahip fosfolipitlerden oluşur. Hücre zarının bu özelliği, hücre iç ortamının dış ortamdan farklı olmasına izin verir, aynı zamanda belirli molekülleri ortamdan almak ve atıkları dışarı atmak için büyük bir engel görevi görür..

Bununla birlikte, lipit iki tabakası tüm moleküller için bir problem oluşturmaz. Hidrofobik (veya yağda çözünür), polar olmayan moleküller engelsiz hücre zarından serbestçe dağılır. Bu molekül sınıfı oksijen (O2), karbon dioksit (CO2) ve nitrik oksit (NO) gibi gazları içerir. Daha büyük hidrofobik organik moleküller, bazı hormonlar (östrojen gibi) ve vitaminler (D vitamini gibi) dahil olmak üzere plazma zarından da geçebilir. Küçük, polar moleküller (su dahil) lipit iki tabakası tarafından kısmen engellenir, ancak yine de içinden geçebilir.

Hücrenin zarından serbestçe geçebilen moleküller için, hücreye girip çıkmalarına bakılmaksızın konsantrasyonlarına bağlıdır. Moleküllerin konsantrasyon gradyanlarına göre hareket etme eğilimi (daha yüksek konsantrasyondan daha düşük konsantrasyona) denir yayılma. Bu, hücrenin içinde dışarıdan daha fazla varsa moleküllerin hücreden dışarı akacağı anlamına gelir. Benzer şekilde, hücrenin dışında daha fazla varsa, moleküller bir denge sağlanana kadar hücreye akacaktır. Örneğin, bir kas hücresini düşünün. Egzersiz sırasında hücre O2'yi CO2'ye dönüştürür. Oksijenli kan kas içine girdiğinde, O2 konsantrasyonun daha yüksek olduğu yerden (kanda) daha düşük olduğu yere (kas hücrelerinde) gider. Aynı zamanda, CO2 kas hücrelerinden (daha yüksek olduğu yerde) kana (daha düşük olduğu yerde) gider. Difüzyon enerji harcaması gerektirmez. Suyun difüzyonuna özel bir isim verilir., ozmos.

Daha büyük polar moleküller ve yüklü moleküller için, hücreye girmek ve çıkmak, lipit iki tabakasından geçemedikleri için daha zordur. Bu molekül sınıfı iyonları, şekerleri, amino asitleri (proteinlerin yapı taşları) ve hücrenin hayatta kalması ve çalışması için ihtiyaç duyduğu birçok şeyi içerir. Bu sorunu çözmek için, hücre, bu moleküllerin hücre içine ve dışına hareket etmesine izin veren taşıma proteinlerine sahiptir. Bu taşıma proteinleri hücre zarındaki proteinlerin% 15-30'unu oluşturur.

Taşıma proteinleri çeşitli şekil ve boyutlarda gelir, ancak hepsi lipit iki tabakası boyunca uzanır ve her taşıma proteininin taşıdığı spesifik bir molekül türü vardır. Membranın bir tarafındaki bir çözünen veya moleküle bağlanan ve zarın diğer tarafına taşıyan taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar veya izinler olarak da bilinir) vardır. İkinci bir taşıma proteini sınıfı, kanal proteinlerini içerir. Kanal proteinleri, polar veya yüklü moleküllerin akmasına izin vermek için membranda hidrofilik ("su seven") açıklıklar oluşturur. Hem kanal proteinleri hem de taşıyıcı proteinler hücre içine ve dışına taşınmayı kolaylaştırır.

Moleküller, taşıma proteinlerinden yüksek konsantrasyondan daha düşük konsantrasyona geçebilir. Bu işleme pasif taşıma veya kolaylaştırılmış difüzyon denir. Taşıma proteinleri gerektirmesi dışında polar olmayan moleküllerin veya suyun doğrudan lipit iki tabakası yoluyla difüzyonuna benzer..

Bazen, bir hücrenin, hücre dışında çok düşük konsantrasyonda bulunan ortamdan şeylere ihtiyacı vardır. Alternatif olarak, bir hücre, hücre içinde belirli bir çözünmüş maddenin son derece düşük konsantrasyonlarını gerektirebilir. Difüzyon hücrenin içindeki ve dışındaki konsantrasyonların dengeye doğru hareket etmesine izin verirken, aktif taşımacılık bir çözünen veya molekülün hücre içinde veya dışında yoğunlaşmasına yardımcı olur. Aktif taşıma, bir molekülü konsantrasyon gradyanına karşı hareket ettirmek için enerji harcaması gerektirir. Ökaryotik hücrelerde iki ana aktif taşıma şekli vardır. İlk tip ATP ile çalışan pompalardan oluşur. Bu pompalar, belirli bir çözünen madde veya molekül sınıfını, hücre içinde veya dışında konsantre etmek üzere zar boyunca taşımak için ATP hidrolizi kullanır. İkinci tip (taşıyıcı-taşıyıcılar olarak adlandırılır), bir molekülün konsantrasyon gradyanına (düşükten yükseğe) taşınmasını, ikinci bir molekülün konsantrasyon gradyanından (yüksekten düşüğe) taşınmasıyla birleştirir.

Hücreler ayrıca uygun iyon konsantrasyonunu korumak için aktif transport kullanır. İyon konsantrasyonu, hücredeki elektriksel özellikler için çok önemlidir, hücrelerdeki su miktarını ve iyonların diğer önemli fonksiyonlarını kontrol eder. Örneğin, Magnezyum iyonları (MG2 +) DNA onarımı ve bakımında yer alan birçok protein için çok önemlidir. Kalsiyum (Ca2 +) ayrıca birçok hücre işleminde önemlidir ve aktif taşıma, 1: 10.000 kalsiyum gradyanının korunmasına yardımcı olur. İyonların lipit iki tabakası boyunca taşınması sadece konsantrasyon gradyanına değil, aynı zamanda yüklerin itildiği membranın elektriksel özelliklerine de bağlıdır. Sodyum-potasyum ATPase veya Na + -K + pompası, hücrenin dışında daha yüksek bir sodyum konsantrasyonu sağlar. Bu çabada hücrenin enerji ihtiyacının neredeyse üçte biri tüketilir. İyonların aktif taşınması için bu büyük enerji harcaması, uygun hücre fonksiyonunda moleküllerin dengesini korumanın önemini doğrulamaktadır.

özet

Ösmosis suyun hücre zarı boyunca pasif difüzyonudur ve taşıma proteinleri gerektirmez. biretkin taşıma moleküllerin konsantrasyon gradyanlarına (düşük ila yüksek konsantrasyona) veya elektrik gradyanlarına karşı (benzer bir yüke doğru) hareketidir ve ATP hidrolizi yoluyla veya başka bir çözünmüş maddenin yokuş aşağı taşınmasına bağlanma yoluyla protein taşıyıcıları ve ilave enerji gerektirir.