ההבדל העיקרי - דיפוזיה אקטיבית לעומת פסיבית

קרום התא משמש כמחסום חדיר למחצה, השולט בתנועת המולקולות לרוחבו על מנת לשמור על סביבה ציטוזולית קבועה. דו שכבת הפוספוליפידים מאפשרת למולקולות מסוימות לעבור באופן חופשי את קרום התא דרך שיפוע הריכוז שלו וכמה מולקולות אחרות להשתמש במבנים מיוחדים על מנת לעבור את הממברנה. מבנים אלה הם חלבונים טרנסממברניים. שאר המולקולות יעברו את קרום התא על ידי ניצול אנרגיה תאית. דיפוזיה פעילה ופסיבית הן שתי שיטות המעורבות בהובלת מולקולות לרוחב קרום התא. ה ההבדל העיקרי בין דיפוזיה פעילה לפאסיבית זה דיפוזיה פעילה משאבת מולקולות כנגד שיפוע הריכוז באמצעות אנרגיית ATP ואילו דיפוזיה פסיבית מאפשרת למולקולות להעביר את הממברנה דרך שיפוע ריכוז. מכאן שדיפוזיה פסיבית אינה מנצלת אנרגיה תאית להובלת מולקולות.

אזורי מפתח מכוסים

1. מהי דיפוזיה פעילה - הגדרה, סוגי מולקולות, מנגנון תחבורה 2. מהי דיפוזיה פסיבית - הגדרה, סוגי מולקולות, מנגנון תחבורה 3. מה הדמיון בין דיפוזיה פעילה לפסיבית - מתאר תכונות נפוצות 4. מה ההבדל בין דיפוזיה פעילה לפסיבית - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: ATP, ממברנת תאים, שיפוע אלקטרוכימי, דיפוזיה מקלה, אוסמוזה, דיפוזיה פעילה ראשונית, דיפוזיה פעילה משנית, דיפוזיה פשוטה

מהי דיפוזיה פעילה

דיפוזיה פעילה מתייחסת לתנועה של מולקולות או יונים מאזור בריכוז נמוך יותר לריכוז גבוה יותר בעזרת העוזר של חלבוני המוביל בקרום התא, תוך ניצול אנרגיה תאית. תאים צוברים גלוקוז, חומצות אמינו ויונים באמצעות דיפוזיה פעילה. דיפוזיה פעילה ראשונית ודיפוזיה אקטיבית משנית הם שני סוגי מנגנוני הדיפוזיה הפעילה בהם משתמשים התאים.

דיפוזיה פעילה ראשונית

דיפוזיה פעילה ראשית מתייחסת להעברת מולקולות כנגד שיפוע הריכוז על ידי ניצול אנרגיה תאית בצורה של ATP. לכן, הובלה פעילה ראשונית משתמשת במולקולות חלבון נושאות המונעות על ידי ATP. התחבורה הפעילה העיקרית בולטת ביותר במשאבת הנתרן/אשלגן (Na+/K+ ATPase), השומרת על פוטנציאל המנוחה של התא. האנרגיה שמשתחררת מהידרוליזה של ATP משמשת לשאיבת שלושה יוני נתרן מתוך התא ושני יוני אשלגן לתא. כאן, יוני נתרן מועברים מריכוז נמוך יותר של 10 מ"מ לריכוז גבוה יותר של 145 מ"מ. יוני אשלגן מועברים מריכוז של 140 מ"מ בתוך התא לריכוז של 5 מ"מ של הנוזל החוץ -תאי. הפעולה של משאבת נתרן/אשלגן מוצגת באיור 1.

איור 1: משאבת נתרן-אשלגן

משאבת הפרוטון/אשלגן (H+/K+ ATPase) נמצאת בציפוי הקיבה, ושומרת על סביבה חומצית בתוך הקיבה. אומפרזול הוא מעכב משאבת פרוטון/אשלגן, המפחית את ריפלוקס החומצה בתוך הקיבה. זרחון חמצוני ופוטופוספורילציה של שרשרת הובלת האלקטרונים משתמשים בהובלה פעילה ראשית גם ליצירת כוח מפחית.

דיפוזיה פעילה משנית

דיפוזיה פעילה משנית מתייחסת להעברת מולקולות כנגד שיפוע הריכוז על ידי האנרגיה המשתחררת משיפוע אלקטרוכימי. כאן, חלבוני הטרנסממברנה מיוצרים על ידי חלבוני תעלה (חלבונים היוצרים נקבוביות). תנועה בו זמנית של חומר אחר כנגד שיפוע הריכוז נצפתה עם ההובלה הפעילה המשנית. מכאן שניתן לזהות את חלבוני הערוץ המעורבים בדיפוזיה הפעילה המשנית כמטעי טרנספורטר. שני סוגי המובילים הם נוגדי יבוא וסימפורטורים. הפעולה של המובילים מוצגת באיור 2.

איור 2: מובילים

יון מסוים והמומס מועברים בכיוון ההפוך על ידי נוגדי תעופה. מחליף נתרן/סידן, המאפשר לשחזר את ריכוז יון הסידן בכרדיומיוציט לאחר פוטנציאל הפעולה, הוא הדוגמה הנפוצה ביותר של נוגדי היגוי. יונים מועברים דרך שיפוע הריכוז בעוד המומס מועבר כנגד שיפוע הריכוז על ידי סימפטורים. כאן, שתי המולקולות מועברות באותו כיוון על פני קרום התא. SGLT2 הוא סימפטור המעביר גלוקוז לתא יחד עם יוני הנתרן.

מהי דיפוזיה פסיבית

דיפוזיה פסיבית מתייחסת לתנועה של יונים או מולקולות על פני קרום התא דרך שיפוע ריכוז מבלי לנצל את האנרגיה התאית. לכן, דיפוזיה פסיבית משתמשת באנטרופיה הטבעית של המולקולות כדי לעבור דרך קרום התא. תנועת המולקולות מתרחשת עד שריכוזן הופך שווה משני הצדדים. ארבעת הסוגים העיקריים של דיפוזיה פסיבית הם אוסמוזה, דיפוזיה פשוטה, דיפוזיה קלה וסינון.

דיפוזיה פשוטה

התנועה הפשוטה של ​​מולקולות על פני קרום חדיר נקראת דיפוזיה פשוטה. מולקולות קטנות ולא קוטביות משתמשות בדיפוזיה פשוטה. מרחק הדיפוזיה צריך להיות פחות על מנת לשמור על זרימה טובה יותר. דיפוזיה פשוטה מוצגת באיור 3.

איור 3: דיפוזיה פשוטה

דיפוזיה קלה

מולקולות קוטביות ומולקולות גדולות עוברות דרך קרום התא על ידי דיפוזיה מקלה. שלושת סוגי חלבוני ההובלה המעורבים בדיפוזיה המורחבת הם חלבוני תעלה, אקוופורנינים וחלבוני נשא. חלבוני התעלות יוצרים מנהרות הידרופוביות על פני הממברנה, ומאפשרות למולקולות ההידרופוביות שנבחרו לעבור דרך הממברנה. חלק מחלבוני הערוץ נפתחים בכל עת, וחלקם מגודרים כמו חלבוני תעלות יונים. אקוופורנינים מאפשרים למים לחצות את הממברנה במהירות. חלבונים נושאים משנים את צורתם, מעבירים מולקולות מטרה לרוחב הממברנה. דיפוזיה מקלה מוצגת באיור 4.

איור 4: דיפוזיה מקלה

סִנוּן

סינון הוא תנועה של מומסים יחד עם מים עקב הלחץ ההידרוסטטי שנוצר על ידי מערכת הלב וכלי הדם. הוא מופיע בכמוסה של באומן בכליה. הסינון מוצג באיור 5.

איור 5: סינון

סְפִיגָה

אוסמוזה היא תנועת מים על פני קרום חדיר סלקטיבי. הוא מתרחש מפוטנציאל מים גבוה ועד פוטנציאל מים נמוך. השפעת הלחץ האוסמוטי על כדוריות הדם האדומות מוצגת באיור 6. תאי דם אדומים בתמיסה היפרטונית עלולים לאבד מים מהתאים. תמיסות היפרטוניות מכילות ריכוז מומסים גבוה יותר מהציטופלזמה של כדוריות הדם האדומות. פתרונות איזוטוניים מכילים ריכוז דומה של מומסים כמו בציטופלזמה. אז, תנועת המים נטו פנימה והחוצה מהתא היא אפס. פתרונות היפוטוניים מכילים ריכוזים מומסים נמוכים מהציטופלזמה. תאי דם אדומים מקבלים מים מתמיסות היפוטוניות.

איור 6: לחץ אוסמוטי על תאי דם אדומים

המולקולות המסיסות בשומנים עוברות באופן פסיבי דרך דו שכבת הפוספוליפידים. מולקולות מסיסות במים עוברות דרך קרום התא באמצעות חלבונים טרנסממברניים.

קווי דמיון בין דיפוזיה פעילה לפסיבית

ההבדל בין דיפוזיה פעילה לפסיבית

הַגדָרָה

דיפוזיה פעילה: דיפוזיה פעילה היא תנועה של מולקולות או יונים מאזור בריכוז נמוך יותר לריכוז גבוה יותר בעזרת העוזר של חלבוני המוביל בקרום התא, תוך ניצול אנרגיה תאית.

דיפוזיה פסיבית: דיפוזיה פסיבית היא תנועת יונים או מולקולות על פני קרום התא דרך שיפוע ריכוז מבלי לנצל את האנרגיה התאית.

שימוש באנרגיה סלולרית

דיפוזיה פעילה: דיפוזיה פעילה מנצלת אנרגיה תאית להובלת מולקולות על פני קרום התא.

דיפוזיה פסיבית: דיפוזיה פסיבית אינה מנצלת אנרגיה סלולרית.

סוג הובלה

דיפוזיה פעילה: דיפוזיה פעילה ראשונית ודיפוזיה פעילה משנית הם שני סוגי הדיפוזיה הפעילה.

דיפוזיה פסיבית: דיפוזיה פשוטה, דיפוזיה קלה, סינון ואוסמוזה הם ארבעת סוגי הדיפוזיה הפסיבית.

הובלת מולקולות

דיפוזיה פעילה: יונים, חלבונים גדולים, סוכרים מורכבים כמו גם תאים מועברים באמצעות דיפוזיה פעילה.

דיפוזיה פסיבית: מולקולות מסיסות במים כמו חד סוכרים קטנים, שומנים, הורמוני מין, פחמן דו חמצני, חמצן ומים מועברים באמצעות דיפוזיה פסיבית.

תַפְקִיד

דיפוזיה פעילה: דיפוזיה פעילה מאפשרת למולקולות לעבור את קרום התא, ומשבשת את שיווי המשקל שנוצר על ידי הדיפוזיה.

דיפוזיה פסיבית: שיווי משקל דינאמי של מים, חומרים מזינים, גזים ופסולת נשמר על ידי דיפוזיה פסיבית בין ציטוזול לסביבה חוץ -תאית.

חֲשִׁיבוּת

דיפוזיה פעילה: הובלה פעילה נדרשת לכניסת מולקולות גדולות ובלתי מסיסות לתא.

דיפוזיה פסיבית: דיפוזיה פסיבית מאפשרת שמירה על הומאוסטזיס עדין בין הציטוזול לנוזל החוץ -תאי.

סיכום

דיפוזיה פעילה ודיפוזיה פסיבית הם שני סוגי מנגנוני הובלת הממברנה בהם משתמשים התאים. שני התהליכים מתרחשים דרך קרום התא. קרום התא משמש כמחסום חדיר סלקטיבי, המאפשר למולקולות קטנות ונטענות לעבור דרך קרום התא בחופשיות. מולקולות גדולות, כמו גם יונים טעונים, מועברים דרך קרום התא באמצעות דיפוזיה פעילה. מולקולות קטנות ולא טעונות עוברות דרך הדיפוזיה הפסיבית. מכיוון שהתפשטות פעילה מתרחשת כנגד שיפוע הריכוז, היא משתמשת באנרגיה סלולרית בצורה של ATP או שיפוע אלקטרוכימי. אבל, דיפוזיה פסיבית מתרחשת דרך שיפוע ריכוז ואינה דורשת אנרגיה תאית לצורך הובלת מולקולות. ההבדל העיקרי בין דיפוזיה פעילה לפסיבית הוא סוג המולקולות החולפות וניצול האנרגיה התאית על ידי כל תהליך.

התייחסות:

1. הלמנסטיין, אן מארי. "השווה והתנגד לתחבורה פעילה ופסיבית." ThoughtCo, זמין כאן.

באדיבות התמונה:

1. "Blausen 0818 משאבת נתרן-אשלגן" מאת צוות Blausen.com (2014). "הגלריה הרפואית של Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. - עבודה משלך (CC BY 3.0) באמצעות Commons Wikimedia2. "Cotransporters" מאת משתמש ויקימדיה: Lupask-Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 3. "תוכנית דיפוזיה פשוטה בממברנת התא" מאת LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal-יצירה משלו (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia4. "Blausen 0394 דיפוזיה קלה" מאת צוות Blausen.com (2014). "הגלריה הרפואית של Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. - עבודה משלך (CC BY 3.0) באמצעות Commons Wikimedia5. "דיאגרמת סינון" מאת LadyofHats מריאנה רואיז (דומיין ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia6. "לחץ אוסמוטי על דיאגרמת תאי הדם" מאת LadyofHats (Public Domain) באמצעות Commons Wikimedia