Ενεργητική και παθητική μεταφορά – Επισκόπηση και διαφορές

Η ενεργητική και η παθητική μεταφορά είναι δύο διαδικασίες για τη μετακίνηση ιόντων και μορίων μέσα και έξω από τα κύτταρα. Η βασική διαφορά μεταξύ τους είναι ότι η ενεργή μεταφορά απαιτεί την εισαγωγή ενέργειας, ενώ η παθητική μεταφορά όχι. Η ενεργή μεταφορά μετακινεί τα ιόντα και τα μόρια ενάντια στη βαθμίδα συγκέντρωσης (από χαμηλότερη σε υψηλότερη συγκέντρωση), ενώ η παθητική μεταφορά μετακινεί τα χημικά από υψηλότερη σε χαμηλότερη συγκέντρωση. Μαζί, αυτές οι διαδικασίες μεταφέρουν οξυγόνο, νερό, ιόντα, θρεπτικά συστατικά και άχρηστα προϊόντα μέσω των πλασματικών μεμβρανών.

Επισκόπηση των διαδικασιών μεταφοράς

Παθητική μεταφορά

Η παθητική μεταφορά μετακινεί τα ιόντα και τα μόρια προς τα κάτω στη βαθμίδα συγκέντρωσης χρησιμοποιώντας τη φυσική κινητική ενέργεια και την εντροπία τους — δεν απαιτείται εισροή ενέργειας από το κύτταρο. Παραδείγματα ειδών που κινούνται μέσω παθητικής μεταφοράς είναι αέρια, νερό, μικρά μόρια και μερικά ιόντα. Οι κύριοι τύποι παθητικής μεταφοράς είναι η διάχυση, η διευκολυνόμενη διάχυση (μερικές φορές ονομάζεται διευκολυνόμενη μεταφορά), η όσμωση και η διήθηση.

Διάχυση είναι η κίνηση των σωματιδίων από υψηλότερη συγκέντρωση σε χαμηλότερη συγκέντρωση. Νερό, αέρια και μικρά μόρια διαχέονται σε μια πλασματική μεμβράνη. Ένα παράδειγμα είναι η κίνηση του διοξειδίου του άνθρακα μέσα ή έξω από ένα κύτταρο.
Διευκολυνόμενη διάχυση ή όσμωση με μεσολάβηση φορέα είναι η κίνηση των μορίων κατά μήκος της μεμβράνης χρησιμοποιώντας ειδικές πρωτεΐνες μεταφοράς ενσωματωμένες στη μεμβράνη. Ένα παράδειγμα είναι η απορρόφηση της γλυκόζης στα κύτταρα. Η γλυκόζη είναι ένα αρκετά μεγάλο μόριο που χρειάζεται ένα κανάλι που βοηθά την είσοδό της στα κύτταρα. (Σημείωση:Ορισμένες μορφές μετακίνησης της γλυκόζης περιλαμβάνουν ενεργή μεταφορά.)
Όσμωση είναι η κίνηση του νερού σε μια ημιπερατή μεμβράνη. Το νερό εισέρχεται και εξέρχεται ελεύθερα από τα κύτταρα μέσω όσμωσης, επομένως η συγκέντρωσή του είναι ίδια και στις δύο πλευρές της μεμβράνης.
Φιλτράρισμα είναι η κίνηση του νερού και των διαλυμένων ουσιών σε μια μεμβράνη μέσω των πόρων. Η υδροστατική πίεση από το καρδιαγγειακό σύστημα βοηθά τα μόρια να διαπεράσουν τη μεμβράνη. Για παράδειγμα, η κάψουλα του Bowman στα νεφρά φιλτράρει τις λευκωματίνες, αλλά οι μεγαλύτερες πρωτεΐνες δεν μπορούν να περάσουν.

Ενεργή μεταφορά

Η ενεργή μεταφορά κινεί τα μόρια ενάντια στη βαθμίδα συγκέντρωσης ή ενάντια στην πολική απώθηση. Οι τύποι χημικών ουσιών που μετακινούνται μέσω ενεργού μεταφοράς περιλαμβάνουν σάκχαρα, αμινοξέα και ιόντα (έναντι της βαθμίδας συγκέντρωσης). Οι κύριοι τύποι ενεργών μεταφορών είναι η κύρια ενεργή μεταφορά, η δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά και η μεταφορά χύδην.

Κύρια ενεργή μεταφορά ή άμεση ενεργή μεταφορά χρησιμοποιεί κυρίως υδρόλυση ATP ή αναγωγή NADH για τη μεταφορά ιόντων και μορίων μέσω μιας μεμβράνης. Τα ιόντα μετάλλων (Na, K, Mg, Ca) χρειάζονται αντλίες ιόντων ή κανάλια για τη διέλευση των μεμβρανών.
Δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά ή συνδεδεμένη μεταφορά (συμμεταφορά ) χρησιμοποιεί ενέργεια για τη μεταφορά μορίων, εκτός από το ότι η διαδικασία δεν συνδέεται άμεσα με το ATP. Η ενέργεια προέρχεται από τη διαφορά δυναμικού που επιτυγχάνεται με την άντληση ιόντων μέσα ή έξω από το κύτταρο. Υπάρχουν δύο τύποι συμμεταφορέων. Symporters αντλεί δύο χημικά είδη προς την ίδια κατεύθυνση κατά μήκος μιας μεμβράνης. Ένα είδος κινείται με την κλίση συγκέντρωσης, παρέχοντας ενέργεια για να κινήσει το άλλο είδος. Αντιμεταφορικά αντλεί δύο είδη ιόντων ή διαλυμένων ουσιών σε αντίθετες κατευθύνσεις κατά μήκος της μεμβράνης. Η ενέργεια του ενός μορίου που κινείται από υψηλή σε χαμηλή συγκέντρωση μεταφέρει την κίνηση του άλλου είδους ενάντια στη βαθμίδα.
Η μαζική μεταφορά μετακινεί υλικά μέσα και έξω από τα κύτταρα χρησιμοποιώντας κυστίδια. Η ενδοκυττάρωση και η εξωκυττάρωση είναι μορφές μεταφοράς χύδην. Ενδοκυττάρωση περιβάλλει τα υλικά με ένα κυστίδιο και φέρνει το κυστίδιο μέσα στο κύτταρο. Εξωκυττάρωση , αντίθετα, απελευθερώνει κλειστά υλικά στο εξωτερικό του κυττάρου. Οι δύο κύριοι τύποι ενδοκυττάρωσης είναι η πινοκύττωση («πίεση κυττάρων», που περιλαμβάνει υγρά και φαγοκυττάρωση ("φαγία κυττάρων"), που καταπίνει στερεά.

Διαφορά μεταξύ ενεργητικής και παθητικής μεταφοράς

Αυτός ο πίνακας συνοψίζει τα βασικά σημεία σχετικά με την ενεργητική και την παθητική μεταφορά και τις διαφορές μεταξύ τους.

	Ενεργή μεταφορά	Παθητική μεταφορά
Ορισμός	Η ενεργή μεταφορά μετακινεί τα μόρια από χαμηλή σε υψηλή συγκέντρωση, απαιτώντας ενέργεια (ATP).	Η παθητική μεταφορά μετακινεί τα μόρια από υψηλή σε χαμηλή συγκέντρωση και δεν απαιτεί ενέργεια.
Τύποι	Ενδοκυττάρωση, εξωκυττάρωση, αντλίες ιόντων και πρωτεϊνών	διάχυση, διευκολυνόμενη διάχυση, όσμωση, διήθηση
Μόρια που μεταφέρονται	πρωτεΐνες, ιόντα, σύνθετα σάκχαρα, άλλα μεγάλα μόρια, κύτταρα	νερό, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, λιποδιαλυτά μόρια, μικρά σάκχαρα
Λειτουργίες	Μεταφέρει μόρια έτσι ώστε να υπάρχουν περισσότερα μέσα στο κύτταρο παρά έξω	Διατηρεί δυναμική ισορροπία νερού, αερίων, θρεπτικών ουσιών και αποβλήτων
Παραδείγματα	φαγοκυττάρωση, πινοκύττωση, αντλία νατρίου-καλίου	διάχυση οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα, διευκόλυνση της διάχυσης ορμονών
Σημασία	Παρέχει έγκαιρα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένων αμινοξέων, σακχάρων και μεγάλων λιπιδίων	Διατηρεί την ισορροπία εντός του κυττάρου και επιτρέπει την ελεύθερη μεταφορά οξυγόνου, νερού και διοξειδίου του άνθρακα.

Φύλλο εργασίας για ενεργή και παθητική μεταφορά

Δοκιμάστε την κατανόησή σας για την ενεργητική και παθητική μεταφορά με αυτά τα φύλλα εργασίας. Κατεβάστε και εκτυπώστε τα φύλλα εργασίας για προσωπική χρήση ή ως εργασίες τάξης.

Φύλλο εργασίας μεταφοράς μεμβράνης #1

Φύλλο εργασίας PDF

Κλειδί απάντησης PDF

Φύλλο εργασίας Παρουσιάσεων Google

Φύλλο εργασίας μεταφοράς μεμβράνης #2