Vận chuyển chất tan tích cực là một hình thức vận chuyển chất nền qua màng sinh học. Vận chuyển tích cực xảy ra chống lại một tập trung hoặc điện tích gradient và xảy ra dưới sự tiêu thụ năng lượng. Ở ty thể, quá trình này bị suy giảm.
Vận chuyển chất tan tích cực là gì?
Vận chuyển chất tan tích cực là một phương thức vận chuyển chất nền qua màng sinh học. Trong cơ thể con người, các màng sinh học phospholipid và hai lớp phân tách các ngăn tế bào riêng lẻ. Dựa trên các thành phần màng của chúng, các màng sinh học khác nhau đảm nhận vai trò tích cực trong việc chọn lọc khối lượng vận chuyển. Là một lớp ngăn cách giữa một số ngăn, màng sinh học về bản chất là không thấm nước đối với phần lớn tất cả phân tử. Chỉ ưa béo, nhỏ hơn và kỵ nước phân tử khuếch tán tự do qua lớp kép lipid. Loại thấm màng điều chỉnh này còn được gọi là tính thấm chọn lọc. Khuếch tán phân tử bao gồm, ví dụ, khí đốt, rượu và Urê các phân tử. Các ion và các chất có hoạt tính sinh học khác hầu hết đều ưa nước và bị ngăn lại bởi hàng rào của màng sinh học. Để các ion, nước và các hạt lớn hơn như đường để khuếch tán, màng sinh học có chức năng vận chuyển protein. Chúng tham gia tích cực vào quá trình vận chuyển các chất. Vận chuyển qua màng sinh học còn được gọi là vận chuyển qua màng hoặc thông lượng màng, nếu bản thân màng bị dịch chuyển trong quá trình này. Các màng sinh học và tính thấm chọn lọc của chúng duy trì một môi trường tế bào cụ thể bên trong tế bào, thúc đẩy các quá trình chức năng bên trong. Tế bào và các ngăn của nó giao tiếp với môi trường của chúng và tham gia vào khối lượng và trao đổi hạt. Các cơ chế như vận chuyển chất tan tích cực cho phép sự di chuyển có chọn lọc của màng trên cơ sở này. Vận chuyển chất tan tích cực phải được phân biệt với vận chuyển chất tan thụ động và vận chuyển chất tan qua màng.
Chức năng và nhiệm vụ
Sự vận chuyển các chất qua màng sinh học xảy ra một cách chủ động hoặc thụ động. Trong vận chuyển thụ động, các phân tử đi qua màng mà không tiêu thụ năng lượng theo hướng của một tập trung hoặc gradient tiềm năng. Như vậy, vận chuyển thụ động là một hình thức khuếch tán đặc biệt. Do đó, các phân tử lớn hơn thậm chí còn đến được phía bên kia của màng với sự trợ giúp của quá trình vận chuyển màng protein. Mặt khác, vận chuyển tích cực là một quá trình vận chuyển diễn ra với sự tiêu thụ năng lượng so với gradient của một hệ thống sinh học. Do đó, các phân tử khác nhau có thể được vận chuyển một cách chọn lọc qua màng chống lại hóa chất tập trung gradient hoặc gradien điện thế. Điều này đóng một vai trò đặc biệt đối với các hạt mang điện. Ngoài khía cạnh điện tích, khía cạnh nồng độ cũng liên quan đến năng lượng cân bằng trong số này. Sự giảm entropi trong một hệ thống kín dẫn đến sự khuếch đại của gradien nồng độ. Mối quan hệ này đóng một vai trò quan trọng trong năng lượng cân bằng như sự vận chuyển điện tích chống lại điện trường hoặc điện thế màng nghỉ. Mặc dù chúng tôi quan tâm đến điện tích hoặc năng lượng cân bằng trong hệ thống, nồng độ hạt và sự thay đổi của nó phải được xem xét riêng biệt vì màng sinh học có tính thấm chọn lọc. Năng lượng cho quá trình vận chuyển tích cực được cung cấp một mặt dưới dạng năng lượng liên kết hóa học, ví dụ dưới dạng thủy phân ATP. Mặt khác, sự phân hủy của gradient điện tích có thể đóng vai trò như một động lực và do đó tạo ra năng lượng điện. Khả năng cung cấp năng lượng thứ ba là kết quả của sự gia tăng entropi có trong hệ thống truyền thông tương ứng và do đó do sự phân hủy gradien nồng độ ở nơi khác. Sự vận chuyển ngược lại với gradien điện được gọi là điện sinh. Tùy thuộc vào nguồn năng lượng và loại công việc, sự phân biệt giữa vận chuyển tích cực sơ cấp, thứ cấp và thứ ba. Chuyển nhóm là một hình thức vận chuyển tích cực đặc biệt. Vận chuyển tích cực sơ cấp xảy ra khi ATP được tiêu thụ và các ion và proton vô cơ được vận chuyển ra khỏi tế bào qua màng sinh chất nhờ các ATPase vận chuyển. Do đó, một ion được bơm, với sự trợ giúp của máy bơm ion, ví dụ, từ phía có nồng độ thấp hơn đến phía có nồng độ cao hơn. Các natri–kali máy bơm là ứng dụng quan trọng nhất của quá trình này trong cơ thể con người. Nó bơm ra tích điện dương natri các ion dưới sự tiêu thụ ATP và đồng thời bơm tích điện dương kali ion vào tế bào Do đó, điện thế nghỉ của tế bào thần kinh không đổi và điện thế hoạt động có thể được tạo ra và truyền đi. Trong vận chuyển tích cực thứ cấp, các hạt được vận chuyển dọc theo gradien điện hóa. Thế năng của gradien đóng vai trò như một động lực để vận chuyển chất nền thứ hai theo cùng một hướng so với gradien điện hoặc gradien nồng độ. Hoạt động vận chuyển tích cực này đóng một vai trò cụ thể trong natri–glucose giao hưởng trong ruột non. Nếu chất nền thứ hai được vận chuyển theo hướng ngược lại, sự vận chuyển tích cực thứ cấp cũng có thể có mặt, ví dụ, trong natri-canxi antiport sử dụng chất trao đổi natri-canxi. Vận chuyển tích cực cấp ba sử dụng một gradien nồng độ được thiết lập bởi vận chuyển tích cực thứ cấp dựa trên vận chuyển tích cực sơ cấp. Loại vận chuyển này đóng một vai trò chủ yếu đối với vận chuyển di- và tripeptit trong ruột non, được thực hiện bởi chất vận chuyển peptit 1. Vận chuyển chuyển vị nhóm monosaccharid or đường rượu như một hình thức vận chuyển tích cực đặc biệt, biến đổi hóa học các chất vận chuyển bằng cách phosphoryl hóa. Hệ thống phosphoenolpyruvic acid phosphotransferase là ví dụ quan trọng nhất của loại hình vận chuyển này.
Bệnh tật và rối loạn
Sự chuyển hoá năng lượng cũng như đơn vị vận chuyển cụ thể enzyme và người vận chuyển protein có vai trò vận chuyển trao đổi chất tích cực. Nếu protein vận chuyển hoặc enzyme nghi vấn, do đột biến hoặc sai sót trong quá trình phiên mã của vật liệu di truyền, không hiện diện ở dạng dự kiến sinh lý ban đầu của chúng, khi đó quá trình vận chuyển trao đổi chất tích cực chỉ có thể thực hiện được một cách khó khăn hoặc trong những trường hợp nghiêm trọng thì hoàn toàn không. Một số bệnh của ruột non, chẳng hạn, có liên quan đến hiện tượng này. Các bệnh có nguồn cung cấp ATP bị rối loạn cũng có thể có tác động tàn phá đến việc vận chuyển và gây ra các hoạt chất rối loạn chức năng của các cơ quan khác nhau. Chỉ trong một số ít trường hợp các bệnh như vậy chỉ bị ảnh hưởng một cơ quan duy nhất. Trong hầu hết các trường hợp, sự chuyển hoá năng lượng rối loạn là bệnh đa cơ quan thường có cơ sở di truyền. Ví dụ, trong tất cả các ty thể, hệ thống enzyme liên quan đến sản xuất năng lượng bằng cách phosphoryl hóa oxy hóa bị ảnh hưởng. Đặc biệt, những rối loạn này bao gồm sự gián đoạn của ATP synthase. Enzyme này là một trong những protein xuyên màng quan trọng nhất và do đó nó xuất hiện, ví dụ, xuất hiện trong bơm proton như một loại enzyme vận chuyển. Nhiệm vụ chính của enzym là xúc tác cho quá trình tổng hợp ATP. Để cung cấp năng lượng, ATP synthase liên kết chéo vận chuyển proton có lợi về mặt năng lượng với sự hình thành ATP dọc theo gradient proton. Vì vậy, ATP synthase là một trong những bộ chuyển đổi năng lượng quan trọng nhất trong cơ thể con người và có thể chuyển đổi một dạng năng lượng này thành các dạng năng lượng khác. Ti thể là sự trục trặc của quá trình trao đổi chất trong ty thể và dẫn đến giảm hiệu suất của cơ thể do giảm tổng hợp ATP.
