Pasivní doprava - Passive transport

Pasivní difúze přes buněčnou membránu .

Pasivní transport je druh membránového transportu , který nevyžaduje energii k pohybu látek přes buněčné membrány . Namísto využívání buněčné energie , jako je aktivní transport , pasivní transport spoléhá na druhý zákon termodynamiky, který řídí pohyb látek přes buněčné membrány. Látky se v zásadě řídí Fickovým prvním zákonem a pohybují se z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací, protože tento pohyb zvyšuje entropii celého systému . Rychlost pasivního transportu závisí na propustnosti buněčné membrány, která zase závisí na organizaci a vlastnostech membránových lipidů a proteinů . Čtyři hlavní druhy pasivního transportu jsou jednoduchá difúze , usnadněná difúze , filtrace a/nebo osmóza . Pasivní transport se řídí Fickovým prvním zákonem a druhým zákonem termodynamiky

Difúze

Pasivní difúze na buněčné membráně.

Difúze je čistý pohyb materiálu z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nižší koncentrací. Rozdíl koncentrace mezi těmito dvěma oblastmi se často označuje jako koncentrační gradient a difúze bude pokračovat, dokud nebude tento gradient odstraněn. Vzhledem k tomu, že difúze přesouvá materiály z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací, je popsána jako pohybující se látky „po koncentračním gradientu“ (ve srovnání s aktivním transportem , který často pohybuje materiálem z oblasti s nízkou koncentrací do oblasti s vyšší koncentrací, a proto se označuje jako pohyb materiálu „proti koncentračnímu gradientu“). V mnoha případech (např. Pasivní transport léčiv) však nelze hnací sílu pasivního transportu zjednodušit na koncentrační gradient. Pokud jsou na obou stranách membrány různá řešení s různou rovnovážnou rozpustností léčiva, rozdíl ve stupni nasycení je hybnou silou pasivního membránového transportu. To platí také pro přesycené roztoky, které jsou stále důležitější kvůli šíření aplikace amorfních pevných disperzí pro zlepšení biologické dostupnosti léčiva.

Jednoduchá difúze a osmóza jsou v některých ohledech podobné. Jednoduchá difúze je pasivní pohyb rozpuštěné látky z vysoké koncentrace na nižší koncentraci, dokud není koncentrace rozpuštěné látky rovnoměrná a nedosáhne rovnováhy. Osmóza je velmi podobná jednoduché difúzi, ale konkrétně popisuje pohyb vody (nikoli rozpuštěné látky) přes selektivně propustnou membránu, dokud není na obou stranách membrány stejná koncentrace vody a rozpuštěné látky. Jednoduchá difúze a osmóza jsou obě formy pasivního transportu a nevyžadují žádnou energii ATP buňky .

Příklad difúze: Výměna plynu

Biologickým příkladem difúze je výměna plynu, ke které dochází během dýchání v lidském těle. Při vdechování se kyslík dostává do plic a rychle difunduje přes membránu alveol a vstupuje do oběhového systému difúzí přes membránu plicních kapilár. Současně se oxid uhličitý pohybuje v opačném směru, difunduje přes membránu kapilár a vstupuje do plicních sklípků, kde může být vydechován. Proces přesunu kyslíku do buněk a vypouštění oxidu uhličitého nastává v důsledku koncentračního gradientu těchto látek, z nichž se každý pohybuje pryč od příslušných oblastí s vyšší koncentrací směrem k oblastem s nižší koncentrací. Buněčné dýchání je příčinou nízké koncentrace kyslíku a vysoké koncentrace oxidu uhličitého v krvi, která vytváří koncentrační gradient. Protože jsou plyny malé a nenabité, jsou schopny projít přímo buněčnou membránou bez speciálních membránových proteinů. Není nutná žádná energie, protože pohyb plynů se řídí Fickovým prvním zákonem a druhým zákonem termodynamiky .

Usnadněná difúze

Znázornění usnadněné difúze.

Usnadněná difúze, nazývaná také nosičem zprostředkovaná osmóza, je pohyb molekul přes buněčnou membránu prostřednictvím speciálních transportních proteinů, které jsou vloženy do plazmatické membrány aktivním přijímáním nebo vylučováním iontů. Aktivní transport protonů podle H ⁺ ATPasy mění membránový potenciál umožňující snazší pasivní transport určitých iontů, jako je draslík se jejich náboje přechodu přes vysokou afinitou transportérů a kanály.

Příklad usnadněné difúze: GLUT2

Příkladem usnadněné difúze je situace, kdy je glukóza absorbována do buněk prostřednictvím transportéru glukózy 2 (GLUT2) v lidském těle. Existuje mnoho dalších typů proteinů transportu glukózy , některé, které vyžadují energii , a nejsou proto příklady pasivního transportu. Protože je glukóza velká molekula, vyžaduje specifický kanál, který usnadní její vstup přes plazmatické membrány a do buněk. Při difúzi do buňky prostřednictvím GLUT2 je hnací silou, která do buňky přesouvá glukózu, stále koncentrační gradient. Hlavní rozdíl mezi jednoduchou difúzí a usnadněnou difúzí spočívá v tom, že usnadněná difúze vyžaduje transportní protein, který „usnadňuje“ nebo napomáhá látce přes membránu. Po jídle je buňka signalizována k přesunu GLUT2 do membrán buněk lemujících střeva, nazývaných enterocyty . Když je GLUT2 na místě po jídle a relativně vysoká koncentrace glukózy mimo tyto buňky ve srovnání s nimi, koncentrační gradient pohání glukózu přes buněčnou membránu přes GLUT2.

Filtrace

Filtrace.

Filtrace je pohyb molekul vody a rozpuštěných látek přes buněčnou membránu v důsledku hydrostatického tlaku generovaného kardiovaskulárním systémem . V závislosti na velikosti pórů membrány jím mohou procházet pouze rozpuštěné látky určité velikosti. Například membránové póry Bowmanovy kapsle v ledvinách jsou velmi malé a pouze albuminy , nejmenší z proteinů, mají šanci být filtrovány. Na druhé straně jsou membránové póry jaterních buněk extrémně velké, ale nezapomínáme, že buňky jsou extrémně malé, aby umožnily průchod a metabolizaci různých rozpuštěných látek.

Osmóza

Účinek osmózy na krvinky v různých roztocích.

Osmóza je pohyb molekul vody přes selektivně propustnou membránu. Čistý pohyb molekul vody přes částečně propustnou membránu z roztoku vysokého vodního potenciálu do oblasti s nízkým vodním potenciálem. Buňka s méně negativním vodním potenciálem bude čerpat vodu, ale to závisí také na dalších faktorech, jako je rozpuštěný potenciál (tlak v buňce, např. Molekuly rozpuštěné látky) a tlakový potenciál (vnější tlak, např. Buněčná stěna). Existují tři typy roztoků osmózy: izotonický roztok, hypotonický roztok a hypertonický roztok. Izotonický roztok je, když je koncentrace extracelulární rozpuštěné látky vyvážena s koncentrací uvnitř buňky. V izotonickém roztoku se molekuly vody stále pohybují mezi roztoky, ale rychlosti jsou v obou směrech stejné, takže pohyb vody je vyvážený mezi vnitřkem buňky i vně buňky. Hypotonické řešení je, když je koncentrace rozpuštěné látky mimo buňku nižší než koncentrace uvnitř buňky. V hypotonických roztocích se voda přesouvá do buňky po svém koncentračním gradientu (z vyšších do nižších koncentrací vody). To může způsobit, že buňka nabobtná. Buňky, které nemají buněčnou stěnu, jako jsou živočišné buňky, by v tomto roztoku mohly prasknout. Hypertonický roztok nastává, když je koncentrace rozpuštěné látky vyšší (uvažujte hyper - jako vysoká) než koncentrace uvnitř buňky. V hypertonickém roztoku se voda odstěhuje , což způsobí zmenšení buňky.

Viz také

• Aktivní transport
• Transportní jevy

Reference