Hovedforskel - Aktiv vs Passiv diffusion

Cellens membran fungerer som en halvgennemtrængelig barriere, der styrer molekylernes bevægelse hen over den for at opretholde et konstant cytosolisk miljø. Fosfolipid -dobbeltlaget tillader nogle molekyler frit at passere cellemembranen gennem dens koncentrationsgradient og nogle andre molekyler til at bruge specielle strukturer for at passere membranen. Disse strukturer er transmembrane proteiner. Resten af ​​molekylerne ville passere cellemembranen ved at udnytte cellulær energi. Aktiv og passiv diffusion er to metoder, der er involveret i transport af molekyler hen over cellemembranen. Det hovedforskel mellem aktiv og passiv diffusion er det aktiv diffusion pumper molekyler mod koncentrationsgradienten ved hjælp af ATP -energi hvorimod passiv diffusion gør det muligt for molekylerne at passere membranen gennem en koncentrationsgradient. Derfor udnytter passiv diffusion ikke cellulær energi til transport af molekyler.

Nøgleområder omfattet

1. Hvad er Active Diffusion - Definition, Molekyltyper, Transportmekanisme 2. Hvad er passiv spredning - Definition, typer af molekyler, transportmekanisme 3. Hvad er lighederne mellem aktiv og passiv spredning - Oversigt over fælles funktioner 4. Hvad er forskellen mellem aktiv og passiv spredning - Sammenligning af vigtige forskelle

Nøglebetingelser: ATP, cellemembran, elektrokemisk gradient, lettere diffusion, osmose, primær aktiv diffusion, sekundær aktiv diffusion, enkel diffusion

Hvad er Active Diffusion

Aktiv diffusion refererer til bevægelse af molekyler eller ioner fra et område med lavere koncentration til en højere koncentration med assistent af bærerproteiner i cellemembranen ved hjælp af cellulær energi. Celler akkumulerer glucose, aminosyrer og ioner ved hjælp af aktiv diffusion. Primær aktiv diffusion og sekundær aktiv diffusion er de to typer aktive diffusionsmekanismer, der bruges af celler.

Primær aktiv spredning

Primær aktiv diffusion henviser til transport af molekyler mod koncentrationsgradienten ved at udnytte cellulær energi i form af ATP. Derfor anvender primær aktiv transport bærerproteinmolekyler drevet af ATP. Den primære aktive transport er mest tydelig i natrium/kaliumpumpen (Na+/K+ ATPase), som bevarer cellens hvilepotentiale. Energien frigivet ved hydrolyse af ATP bruges til at pumpe tre natriumioner ud af cellen og to kaliumioner ind i cellen. Her transporteres natriumioner fra en lavere koncentration på 10 mM til en højere koncentration på 145 mM. Kaliumioner transporteres fra en 140 mM koncentration inde i cellen til en 5 mM koncentration af den ekstracellulære væske. Virkningen af ​​natrium/kaliumpumpe er vist i figur 1.

Figur 1: Natrium-Kaliumpumpe

Proton/kaliumpumpen (H+/K+ ATPase) findes i slimhinden i maven og opretholder et surt miljø inde i maven. Omeprazol er en proton/kaliumpumpehæmmer, der reducerer sure opstød inde i maven. Både oxidativ fosforylering og fotofosforylering af elektrontransportkæder bruger primær aktiv transport til også at skabe en reducerende effekt.

Sekundær aktiv diffusion

Sekundær aktiv diffusion henviser til transport af molekyler mod koncentrationsgradienten af ​​energien frigivet fra en elektrokemisk gradient. Her fremstilles transmembranproteinerne af kanalproteiner (poredannende proteiner). En samtidig bevægelse af et andet stof mod koncentrationsgradienten observeres med den sekundære aktive transport. Derfor kan kanalproteinerne involveret i den sekundære aktive diffusion identificeres som cotransportere. De to typer cotransporters er antiporters og symporters. Cotransporternes virkning er vist i figur 2.

Figur 2: Cotransporters

Særlig ion og det opløste stof transporteres i modsatte retninger af antiportere. Natrium/calciumveksler, som tillader genoprettelse af calciumionkoncentrationen i kardiomyocytten efter aktionspotentialet, er det mest almindelige eksempel på antiportere. Ioner transporteres gennem koncentrationsgradienten, mens opløst stof transporteres mod koncentrationsgradienten af ​​symportere. Her transporteres begge molekyler i samme retning hen over cellemembranen. SGLT2 er en symporter, der transporterer glukose ind i cellen sammen med natriumionerne.

Hvad er passiv diffusion

Passiv diffusion refererer til bevægelse af ioner eller molekyler hen over cellemembranen gennem en koncentrationsgradient uden at udnytte den cellulære energi. Derfor bruger passiv diffusion molekylernes naturlige entropi til at passere gennem cellemembranen. Molekylernes bevægelse sker, indtil deres koncentration bliver ens på begge sider. De fire hovedtyper af passiv diffusion er osmose, simpel diffusion, lettere diffusion og filtrering.

Enkel diffusion

Den simple bevægelse af molekyler hen over en permeabel membran kaldes simpel diffusion. Små, upolare molekyler bruger simpel diffusion. Diffusionsafstanden bør være mindre for at opretholde et bedre flow. Enkel diffusion er vist i figur 3.

Figur 3: Enkel diffusion

Lettere diffusion

Polare molekyler og store molekyler passerer gennem cellemembranen ved lettere diffusion. De tre typer transportproteiner, der er involveret i den lette diffusion, er kanalproteiner, aquaporiner og bærerproteiner. Kanalproteiner laver hydrofobe tunneler hen over membranen, så de udvalgte hydrofobe molekyler kan passere gennem membranen. Nogle kanalproteiner åbnes hele tiden, og nogle er lukket som ionkanalproteiner. Aquaporiner tillader vand at krydse membranen hurtigt. Bæreproteiner ændrer deres form og transporterer målmolekyler over membranen. Lettere diffusion er vist i figur 4.

Figur 4: lettere diffusion

Filtrering

Filtrering er bevægelse af opløste stoffer sammen med vand på grund af det hydrostatiske tryk, der genereres af det kardiovaskulære system. Det forekommer i Bowmans kapsel i nyrerne. Filtrering er vist i figur 5.

Figur 5: Filtrering

Osmose

Osmose er vandets bevægelse hen over en selektivt permeabel membran. Det sker fra et højt vandpotentiale til et lavt vandpotentiale. Effekten af ​​det osmotiske tryk på røde blodlegemer er vist i figur 6. Røde blodlegemer i en hypertonisk opløsning kan miste vand fra celler. Hypertoniske opløsninger indeholder en højere koncentration af opløste stoffer end cytoplasmaet af røde blodlegemer. Isotoniske opløsninger indeholder en lignende koncentration af opløste stoffer som i cytoplasmaet. Så vandets nettobevægelse ind og ud af cellen er nul. Hypotoniske opløsninger indeholder lave koncentrationer af opløste stoffer end cytoplasmaet. Røde blodlegemer modtager vand fra hypotoniske opløsninger.

Figur 6: Osmotisk tryk på røde blodlegemer

De lipidopløselige molekyler passerer passivt gennem phospholipid -dobbeltlaget. Vandopløselige molekyler passerer gennem cellemembranen ved hjælp af transmembrane proteiner.

Ligheder mellem aktiv og passiv spredning

Forskellen mellem aktiv og passiv spredning

Definition

Aktiv spredning: Aktiv diffusion er bevægelse af molekyler eller ioner fra et område med lavere koncentration til en højere koncentration med assistenten af ​​bærerproteiner i cellemembranen ved hjælp af cellulær energi.

Passiv spredning: Passiv diffusion er bevægelse af ioner eller molekyler hen over cellemembranen gennem en koncentrationsgradient uden at udnytte den cellulære energi.

Brug af mobil energi

Aktiv spredning: Aktiv diffusion udnytter cellulær energi til at transportere molekyler hen over cellemembranen.

Passiv spredning: Passiv diffusion udnytter ikke cellulær energi.

Transporttype

Aktiv spredning: Primær aktiv diffusion og sekundær aktiv diffusion er de to typer aktiv diffusion.

Passiv spredning: Enkel diffusion, lettere diffusion, filtrering og osmose er de fire typer passiv diffusion.

Transport af molekyler

Aktiv spredning: Ioner, store proteiner, komplekse sukkerarter samt celler transporteres ved aktiv diffusion.

Passiv spredning: Vandopløselige molekyler som små monosaccharider, lipider, kønshormoner, kuldioxid, ilt og vand transporteres ved passiv diffusion.

Rolle

Aktiv spredning: Aktiv diffusion tillader molekyler at passere cellemembranen og forstyrre ligevægten, der er etableret ved diffusionen.

Passiv spredning: En dynamisk ligevægt mellem vand, næringsstoffer, gasser og affald opretholdes ved passiv diffusion mellem cytosol og ekstracellulært miljø.

Betydning

Aktiv spredning: Aktiv transport er påkrævet for indgang af store, uopløselige molekyler i cellen.

Passiv spredning: Passiv diffusion muliggør opretholdelse af en delikat homeostase mellem cytosol og ekstracellulær væske.

Konklusion

Aktiv diffusion og passiv diffusion er de to typer membrantransportmekanismer, der bruges af celler. Begge processer sker gennem cellemembranen. Cellemembran fungerer som en selektivt permeabel barriere, der kun tillader små, uladede molekyler frit at passere gennem cellemembranen. Store molekyler, såvel som ladede ioner, ledes gennem cellemembranen gennem aktiv diffusion. Små, uladede molekyler passerer gennem den passive diffusion. Da aktiv diffusion forekommer mod koncentrationsgradienten, bruger den cellulær energi i form af ATP eller elektrokemisk gradient. Men passiv diffusion sker gennem en koncentrationsgradient og kræver ikke cellulær energi til transport af molekyler. Hovedforskellen mellem aktiv og passiv diffusion er typen af ​​molekyler, der passerer og udnyttelsen af ​​cellulær energi ved hver proces.

Reference:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Sammenlign og kontrast aktiv og passiv transport." ThoughtCo, tilgængelig her.

Billede høflighed:

1. “Blausen 0818 Sodium-KaliumPump” Af Blausen.com-personale (2014). “Medicinsk galleri af Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. - Eget arbejde (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia2. "Cotransporters" Af Wikimedia-bruger: Lupask-Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. "Scheme simple diffusion in cell membrane-en" Af LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal-Eget arbejde (Public Domain) via Commons Wikimedia4. “Blausen 0394 Facilitated Diffusion” Af Blausen.com -personale (2014). “Medicinsk galleri af Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. - Eget arbejde (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia5. “Filtreringsdiagram” Af LadyofHats Mariana Ruiz (Public Domain) via Commons Wikimedia6. "Osmotisk tryk på blodlegemediagram" Af LadyofHats (Public Domain) via Commons Wikimedia