Основное различие - активная и пассивная диффузия

Мембрана клетки служит полупроницаемым барьером, контролирующим движение молекул через нее, чтобы поддерживать постоянную цитозольную среду. Фосфолипидный бислой позволяет некоторым молекулам свободно проходить через клеточную мембрану через градиент концентрации, а некоторым другим молекулам использовать специальные структуры для прохождения через мембрану. Эти структуры являются трансмембранными белками. Остальные молекулы пройдут через клеточную мембрану, используя клеточную энергию. Активная и пассивная диффузия - это два метода, которые участвуют в переносе молекул через клеточную мембрану. В главное отличие между активной и пассивной диффузией заключается в том, что активная диффузия перекачивает молекулы против градиента концентрации за счет использования энергии АТФ в то время как пассивная диффузия позволяет молекулам проходить через мембрану через градиент концентрации. Следовательно, пассивная диффузия не использует клеточную энергию для переноса молекул.

Ключевые области покрыты

1. Что такое активная диффузия - Определение, типы молекул, механизм переноса 2. Что такое пассивная диффузия - Определение, типы молекул, механизм переноса. 3. В чем сходство между активной и пассивной диффузией? - Краткое описание общих черт 4. В чем разница между активной и пассивной диффузией? - Сравнение основных различий

Ключевые термины: АТФ, клеточная мембрана, электрохимический градиент, облегченная диффузия, осмос, первичная активная диффузия, вторичная активная диффузия, простая диффузия.

Что такое активная диффузия

Активная диффузия относится к перемещению молекул или ионов из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией с помощником белков-носителей в клеточной мембране с использованием клеточной энергии. Клетки накапливают глюкозу, аминокислоты и ионы посредством активной диффузии. Первичная активная диффузия и вторичная активная диффузия - это два типа механизмов активной диффузии, используемых клетками.

Первичная активная диффузия

Первичная активная диффузия относится к переносу молекул против градиента концентрации за счет использования клеточной энергии в форме АТФ. Следовательно, первичный активный транспорт использует молекулы белка-носителя, питаемые АТФ. Первичный активный транспорт наиболее очевиден в натриево-калиевом насосе (Na + / K + АТФаза), который поддерживает потенциал покоя клетки. Энергия, выделяемая при гидролизе АТФ, используется для откачки трех ионов натрия из клетки и двух ионов калия в клетку. Здесь ионы натрия переносятся от более низкой концентрации 10 мМ к более высокой концентрации 145 мМ. Ионы калия переносятся от концентрации 140 мМ внутри клетки до концентрации 5 мМ во внеклеточной жидкости. Действие натриево-калиевого насоса показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Натрий-калиевый насос

Протонно-калиевый насос (H + / K + АТФаза) находится в слизистой оболочке желудка, поддерживая кислую среду внутри желудка. Омепразол - ингибитор протонной / калиевой помпы, уменьшающий кислотный рефлюкс в желудке. И окислительное фосфорилирование, и фотофосфорилирование цепи переноса электронов используют первичный активный транспорт для создания восстанавливающей способности.

Вторичная активная диффузия

Вторичная активная диффузия относится к переносу молекул против градиента концентрации за счет энергии, высвобождаемой из электрохимического градиента. Здесь трансмембранные белки образуются канальными белками (порообразующими белками). При вторичном активном транспорте наблюдается одновременное движение другого вещества против градиента концентрации. Следовательно, канальные белки, участвующие во вторичной активной диффузии, можно идентифицировать как котранспортеры. Двумя типами котранспортеров являются антипортеры и симпортеры. Действие котранспортеров показано на рисунке 2.

Рисунок 2: Транспортеры

Определенный ион и растворенное вещество переносятся антипортерами в противоположных направлениях. Обменник натрия / кальция, который позволяет восстанавливать концентрацию ионов кальция в кардиомиоците после потенциала действия, является наиболее распространенным примером антипортеров. Ионы переносятся через градиент концентрации, в то время как растворенное вещество транспортируется против градиента концентрации симпортерами. Здесь обе молекулы транспортируются через клеточную мембрану в одном направлении. SGLT2 - симпортер, который транспортирует глюкозу в клетку вместе с ионами натрия.

Что такое пассивная диффузия

Пассивная диффузия относится к перемещению ионов или молекул через клеточную мембрану через градиент концентрации без использования клеточной энергии. Таким образом, пассивная диффузия использует естественную энтропию молекул, проходящих через клеточную мембрану. Движение молекул происходит до тех пор, пока их концентрация не станет одинаковой с обеих сторон. Четыре основных типа пассивной диффузии - это осмос, простая диффузия, облегченная диффузия и фильтрация.

Простая диффузия

Простое движение молекул через проницаемую мембрану называется простой диффузией. Маленькие неполярные молекулы используют простую диффузию. Расстояние диффузии должно быть меньше, чтобы поддерживать лучший поток. Простая диффузия показана на рисунке 3.

Рисунок 3: Простая диффузия

Облегченная диффузия

Полярные молекулы и большие молекулы проходят через клеточную мембрану за счет облегченной диффузии. Три типа транспортных белков, участвующих в облегченной диффузии, - это канальные белки, аквапорины и белки-носители. Белки каналов образуют гидрофобные туннели через мембрану, позволяя отобранным гидрофобным молекулам проходить через мембрану. Некоторые канальные белки открыты постоянно, а некоторые закрываются, как белки ионных каналов. Аквапорины позволяют воде быстро проходить через мембрану. Белки-носители изменяют свою форму, транспортируя целевые молекулы через мембрану. Облегченная диффузия показана на рисунке 4.

Рисунок 4: Облегченная диффузия

Фильтрация

Фильтрация - это движение растворенных веществ вместе с водой из-за гидростатического давления, создаваемого сердечно-сосудистой системой. Это происходит в капсуле Боумена в почках. Фильтрация показана на рисунке 5.

Рисунок 5: Фильтрация

Осмос

Осмос - это движение воды через избирательно проницаемую мембрану. Это происходит от высокого водного потенциала до низкого водного потенциала. Влияние осмотического давления на эритроциты показано на рисунке 6. Красные кровяные тельца в гипертоническом растворе могут терять воду из клеток. Гипертонические растворы содержат более высокую концентрацию растворенных веществ, чем цитоплазма эритроцитов. Изотонические растворы содержат такую ​​же концентрацию растворенных веществ, как и в цитоплазме. Таким образом, чистое движение воды внутрь и наружу ячейки равно нулю. Гипотонические растворы содержат более низкие концентрации растворенных веществ, чем цитоплазма. Эритроциты получают воду из гипотонических растворов.

Рисунок 6: Осмотическое давление на эритроциты

Жирорастворимые молекулы пассивно проходят через бислой фосфолипидов. Водорастворимые молекулы проходят через клеточную мембрану с помощью трансмембранных белков.

Сходства между активной и пассивной диффузией

Разница между активной и пассивной диффузией

Определение

Активная диффузия: Активная диффузия - это движение молекул или ионов из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией с помощью белков-носителей в клеточной мембране с использованием клеточной энергии.

Пассивное распространение: Пассивная диффузия - это движение ионов или молекул через клеточную мембрану через градиент концентрации без использования клеточной энергии.

Использование клеточной энергии

Активная диффузия: Активная диффузия использует клеточную энергию для транспортировки молекул через клеточную мембрану.

Пассивное распространение: Пассивная диффузия не использует клеточную энергию.

Тип транспорта

Активная диффузия: Первичная активная диффузия и вторичная активная диффузия - это два типа активной диффузии.

Пассивное распространение: Простая диффузия, облегченная диффузия, фильтрация и осмос - четыре типа пассивной диффузии.

Транспортировка молекул

Активная диффузия: Ионы, крупные белки, сложные сахара, а также клетки переносятся путем активной диффузии.

Пассивное распространение: Водорастворимые молекулы, такие как небольшие моносахариды, липиды, половые гормоны, углекислый газ, кислород и вода, переносятся путем пассивной диффузии.

Роль

Активная диффузия: Активная диффузия позволяет молекулам проходить через клеточную мембрану, нарушая равновесие, установленное диффузией.

Пассивное распространение: Динамическое равновесие воды, питательных веществ, газов и отходов поддерживается за счет пассивной диффузии между цитозолем и внеклеточной средой.

Важность

Активная диффузия: Для проникновения в клетку крупных нерастворимых молекул необходим активный транспорт.

Пассивное распространение: Пассивная диффузия позволяет поддерживать тонкий гомеостаз между цитозолем и внеклеточной жидкостью.

Заключение

Активная диффузия и пассивная диффузия - это два типа мембранных транспортных механизмов, используемых клетками. Оба процесса происходят через клеточную мембрану. Клеточная мембрана служит избирательно проницаемым барьером, позволяя свободно проходить через клеточную мембрану только небольшим незаряженным молекулам. Большие молекулы, а также заряженные ионы проходят через клеточную мембрану посредством активной диффузии. Небольшие незаряженные молекулы проходят через пассивную диффузию. Поскольку активная диффузия происходит против градиента концентрации, она использует клеточную энергию в форме АТФ или электрохимического градиента. Но пассивная диффузия происходит через градиент концентрации и не требует клеточной энергии для транспорта молекул. Основное различие между активной и пассивной диффузией - это тип прохождения молекул и использование клеточной энергии каждым процессом.

Ссылка:

1. Хельменстин, Энн Мари. «Сравните и противопоставьте активный и пассивный транспорт». ThoughtCo, доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Натрий-калиевый насос Blausen 0818», сотрудники Blausen.com (2014 г.). «Медицинская галерея Blausen Medical 2014». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Собственная работа (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia2. «Котранспортеры» Пользователь Викимедиа: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia 3. «Схема простой диффузии в клеточной мембране» Автор LadyofHats Мариана Руис Вильярреал - собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia4. «Blausen 0394 Facilitated Diffusion», сотрудники Blausen.com (2014 г.). «Медицинская галерея Blausen Medical 2014». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Собственная работа (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia5. «Диаграмма фильтрации». Автор LadyofHats Мариана Руис (общественное достояние) через Commons Wikimedia6. «Диаграмма осмотического давления на клетки крови» Автор: LadyofHats (общественное достояние) через Commons Wikimedia