Usafiri tulivu ni nini? Harakati ya transmembrane ya misombo mbalimbali ya macromolecular, vipengele vya seli, chembe za supramolecular ambazo haziwezi kupenya kupitia njia kwenye membrane, hufanyika kwa njia maalum, kwa mfano, kwa kutumia phagocytosis, pinocytosis, exocytosis, uhamisho kupitia nafasi ya intercellular. Hiyo ni, harakati ya vitu kupitia membrane inaweza kutokea kwa kutumia taratibu mbalimbali, ambazo zinagawanywa kulingana na ishara za ushiriki wa flygbolag maalum ndani yao, pamoja na matumizi ya nishati. Wanasayansi hugawanya usafirishaji wa dutu kuwa amilifu na tulivu.
Njia kuu za usafiri
Usafiri wa hali ya hewa ni uhamishaji wa dutu kupitia utando wa kibayolojia kwenye gradient (osmotiki, ukolezi, hidrodynamic na zingine), ambao hauhitaji matumizi ya nishati.
Usafiri amilifu ni uhamishaji wa dutu kwenye utando wa kibaolojia dhidi ya upinde rangi. Ambaponishati hutumiwa. Takriban 30 - 40% ya nishati ambayo hutengenezwa kutokana na athari za kimetaboliki katika mwili wa binadamu hutumiwa katika utekelezaji wa usafiri wa vitu. Ikiwa tutazingatia utendakazi wa figo za binadamu, basi takriban 70 - 80% ya oksijeni inayotumiwa hutumika katika usafirishaji hai.
Usafiri wa kupita kiasi wa dutu
inahusisha uhamishaji wa dutu mbalimbali kupitia utando wa kibayolojia pamoja na aina mbalimbali za gradient. Gradients hizi zinaweza kuwa:
- gradient inayoweza kuwa ya kielektroniki;
- gradient ukolezi wa dutu;
- gradient ya uwanja wa umeme;
- gradient ya shinikizo la kiosmotiki na nyinginezo.
Mchakato wa kutekeleza usafiri tulivu hauhitaji matumizi yoyote ya nishati. Inaweza kutokea kwa uenezi uliowezeshwa na rahisi. Kama tujuavyo, usambaaji ni msogeo wa fujo wa molekuli za dutu katika aina mbalimbali za midia, ambayo ni kutokana na nishati ya mitetemo ya joto ya dutu fulani.
Ikiwa chembe ya dutu haitumiki kwa njia ya kielektroniki, basi mwelekeo ambao usambaaji utatokea hubainishwa na tofauti ya mkusanyiko wa dutu zilizo kwenye media ambazo zimetenganishwa na membrane. Kwa mfano, kati ya vyumba vya seli, ndani ya seli na nje yake. Ikiwa chembe za dutu, ions zake zina malipo ya umeme, basi uenezi hautategemea tu tofauti ya mkusanyiko, lakini pia juu ya ukubwa wa malipo ya dutu iliyotolewa, uwepo na ishara za malipo kwa pande zote za membrane.. Ukubwa wa gradient ya electrochemicalhubainishwa na jumla ya aljebra ya vipenyo vya umeme na mkusanyiko kwenye utando.
Ni nini hutoa usafiri kwenye utando?
Usafirishaji wa membrane passiv unawezekana kwa sababu ya uwepo wa viwango vya mkusanyiko wa dutu, shinikizo la osmotiki linalotokea kati ya pande tofauti za membrane ya seli au chaji ya umeme. Kwa mfano, kiwango cha wastani cha ions Na + kilicho katika plasma ya damu ni kuhusu 140 mM / l, na maudhui yake katika erythrocytes ni karibu mara 12 zaidi. Mteremko kama huo, unaoonyeshwa kama tofauti katika mkusanyiko, unaweza kuunda nguvu inayoendesha ambayo inahakikisha uhamishaji wa molekuli za sodiamu hadi seli nyekundu za damu kutoka kwa plazima ya damu.
Ikumbukwe kwamba kasi ya mpito kama huo ni ya chini sana kutokana na ukweli kwamba membrane ya seli ina sifa ya upenyezaji mdogo wa ioni za dutu hii. Utando huu una upenyezaji mkubwa zaidi kuhusiana na ioni za potasiamu. Nishati ya kimetaboliki ya seli haitumiki kukamilisha mchakato rahisi wa usambaaji.
Kiwango cha mgao
Usafirishaji amilifu na tulivu wa dutu kupitia utando hubainishwa kwa kasi ya usambaaji. Inaweza kuelezewa kwa kutumia mlinganyo wa Fick: dm/dt=-kSΔC/x.
Katika hali hii, dm/dt ni kiasi cha dutu inayotawanyika katika kitengo kimoja cha wakati, na k ni mgawo wa mchakato wa usambaaji, unaobainisha upenyezaji wa biomembrane kwa dutu inayosambaza. S ni sawa na eneo ambalo mtawanyiko hutokea, na ΔC inaonyesha tofautimkusanyiko wa dutu kutoka pande tofauti za utando wa kibiolojia, wakati x inaashiria umbali kati ya nukta za usambaaji.
Ni wazi, vitu hivyo vinavyosambaa kwa wakati mmoja kando ya viwango vya viwango na sehemu za umeme vitasogea kwa urahisi zaidi kwenye utando. Hali muhimu ya usambaaji wa dutu kupitia utando ni sifa halisi za utando yenyewe, upenyezaji wake kwa kila dutu mahususi.
Kwa sababu ya ukweli kwamba bilayer ya utando huundwa na itikadi kali ya hydrocarbon ya phospholipids yenye sifa ya haidrofobu, vitu vya asili ya haidrofobu huenea kwa urahisi kupitia humo. Hasa, hii inatumika kwa vitu ambavyo huyeyuka kwa urahisi katika lipids, kama vile tezi ya tezi na homoni za steroid, pamoja na baadhi ya dutu za narcotic.
Ioni za madini na dutu zenye uzito wa chini wa molekuli ambazo ni haidrofili kwa asili huenea kupitia njia za ioni za utando tulivu, ambazo huundwa kutoka kwa molekuli za protini zinazotengeneza chaneli, na wakati mwingine kupitia kasoro za upakiaji wa membrane za molekuli za phospholipid zinazotokea kwenye membrane ya seli kama matokeo ya mabadiliko ya joto.
Usafiri wa kupita kwenye utando ni mchakato unaovutia sana. Ikiwa hali ni ya kawaida, basi kiasi kikubwa cha dutu kinaweza kupenya utando wa bilayer tu ikiwa sio polar na kuwa na ukubwa mdogo. Vinginevyo, uhamisho hutokea kwa njia ya protini za carrier. Michakato inayofanana inayohusishaprotini ya kibebea haiitwa mtawanyiko, lakini uhamishaji wa dutu kupitia utando.
Usambazaji uliowezeshwa
Utawanyiko uliowezeshwa, kama vile usambaaji rahisi, hutokea kando ya viwango vya mkusanyiko wa dutu. Tofauti kuu ni kwamba molekuli maalum ya protini, inayoitwa carrier, inashiriki katika mchakato wa kuhamisha dutu.
Uenezaji unaowezeshwa ni aina ya uhamishaji tulivu wa molekuli za dutu kupitia biomembranes, unaofanywa kando ya kipenyo cha ukolezi kwa kutumia mtoa huduma.
Hamisha hali ya protini
Protini ya mtoa huduma inaweza kuwa katika hali mbili za kufanana. Kwa mfano, katika hali A, protini hii inaweza kuwa na mshikamano wa dutu inayobeba, maeneo yake ya kuunganisha kwa dutu hii huelekezwa ndani, kutokana na ambayo pore huundwa ambayo imefunguliwa kwa upande mmoja wa membrane.
Baada ya protini kujifunga kwa dutu iliyohamishwa, mfuatano wake hubadilika na kupita katika hali B. Kwa mageuzi haya, mtoa huduma hupoteza mshikamano wake wa dutu hii. Kutoka kwa uhusiano na carrier, hutolewa na kuhamia kwenye pore tayari upande wa pili wa membrane. Baada ya dutu hii kuhamishwa, protini ya mtoa huduma hubadilisha mwonekano wake tena, na kurejea katika hali A. Usafirishaji huu wa dutu katika utando huitwa uniport.
Iliwezesha Kasi ya Usambazaji
Vitu vidogo vya uzito wa molekuli kama vile glukosi vinaweza kusafirishwa kupitiautando kwa njia ya uenezi uliowezeshwa. Usafiri huo unaweza kutokea kutoka kwa damu hadi kwa ubongo, kwa seli kutoka kwa nafasi za kati. Kasi ya uhamishaji wa mada kwa aina hii ya usambaaji inaweza kufikia hadi chembe 108 kupitia chaneli kwa sekunde moja.
Kama tunavyojua tayari, kasi ya usafirishaji amilifu na tulivu wa dutu katika usambaaji rahisi ni sawia na tofauti katika viwango vya dutu katika pande zote za utando. Katika kesi ya uenezaji uliowezeshwa, kiwango hiki huongezeka kwa uwiano wa tofauti inayoongezeka katika mkusanyiko wa dutu hadi thamani fulani ya juu. Zaidi ya thamani hii, kasi haiongezeki, ingawa tofauti ya viwango kutoka pande tofauti za membrane inaendelea kuongezeka. Mafanikio ya kiwango cha juu kama hicho katika mchakato wa uenezaji uliowezeshwa yanaweza kuelezewa na ukweli kwamba kiwango cha juu kinamaanisha kuhusika kwa protini zote za mtoa huduma katika mchakato wa uhamisho.
Ni dhana gani nyingine ambayo usafiri amilifu na tulivu kwenye utando hujumuisha?
Mgawanyiko wa kubadilishana
Aina hii ya usafirishaji wa molekuli za dutu kupitia utando wa seli hubainishwa na ukweli kwamba molekuli za dutu moja ambazo ziko kwenye pande tofauti za utando wa kibiolojia hushiriki katika kubadilishana. Ikumbukwe kwamba kwa usafiri huo wa dutu, mkusanyiko wa molekuli pande zote mbili za membrane haibadilika hata kidogo.
Aina ya upanuzi wa kubadilishana
Mojawapo ya aina za uenezaji wa ubadilishanaji ni ubadilishanaji ambaomolekuli ya dutu moja hubadilishwa kwa molekuli mbili au zaidi za dutu nyingine. Kwa mfano, mojawapo ya njia ambazo ioni za kalsiamu chanya huondolewa kutoka kwa seli za misuli ya laini ya bronchi na vyombo kutoka kwa myocytes ya contractile ya moyo ni kubadilishana kwao kwa ioni za sodiamu ziko nje ya seli. Ioni moja ya sodiamu katika kesi hii inabadilishwa kwa ioni tatu za kalsiamu. Kwa hivyo, kuna harakati ya sodiamu na kalsiamu kupitia membrane, ambayo inategemeana. Aina hii ya usafiri wa kupita kwenye membrane ya seli inaitwa antiport. Ni kwa njia hii kwamba kiini kinaweza kuondokana na ioni za kalsiamu, ambazo zipo kwa ziada. Utaratibu huu ni muhimu kwa miyositi laini na cardiomyocytes kupumzika.
Makala haya yalichunguza uhamishaji amilifu na tulivu wa dutu kupitia utando.
