מֵידָע

9.4: תחבורה פעילה - ביולוגיה


מטרות למידה

בסוף פרק זה תוכל:

  • להבין כיצד שיפועים אלקטרוכימיים משפיעים על יונים
  • תאר אנדוציטוזה, כולל פגוציטוזיס, פינוציטוזה ואנדוציטוזה בתיווך קולטן.
  • להבין את תהליך האקסוציטוזה

מנגנוני הובלה פעילים דורשים שימוש באנרגיה של התא, בדרך כלל בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP). אם חומר חייב לנוע לתוך התא כנגד שיפוע הריכוז שלו, כלומר, אם ריכוז החומר בתוך התא חייב להיות גדול מהריכוז שלו בנוזל החוץ -תאי, התא חייב להשתמש באנרגיה כדי להזיז את החומר. כמה מנגנוני הובלה פעילים מעבירים חומר בעל משקל מולקולרי קטן, כגון יונים, דרך הממברנה.

בנוסף להובלת יונים ומולקולות קטנות דרך הממברנה, התאים צריכים להסיר ולקלוט מולקולות וחלקיקים גדולים יותר. חלק מהתאים מסוגלים אפילו לבלוע מיקרואורגניזמים חד תאיים שלמים. יתכן שהשערת כי ספיגה ושחרור חלקיקים גדולים על ידי התא דורשת אנרגיה. חלקיק גדול, לעומת זאת, אינו יכול לעבור דרך הממברנה, אפילו עם אנרגיה המסופקת על ידי התא.

שיפוע אלקטרוכימי

דנו במדרגות ריכוז פשוטות - ריכוזים דיפרנציאליים של חומר על פני שטח או ממברנה - אך במערכות חיים שיפועים מורכבים יותר. מכיוון שהתאים מכילים חלבונים, שרובם טעונים שלילית, ומכיוון שיונים נעים לתוך ומחוץ לתאים, יש שיפוע חשמלי, הבדל של מטען, על פני קרום הפלזמה. פנים התאים החיים שלילי מבחינה חשמלית ביחס לנוזל החוץ -תאי בו הם רחוצים; יחד עם זאת, לתאים יש ריכוז גבוה יותר של אשלגן (K+) וריכוזים נמוכים יותר של נתרן (Na+) מאשר הנוזל החוץ -תאי. כך, בתא חי, שיפוע הריכוז ושיפוע החשמלי של Na+ מקדם דיפוזיה של היון לתא, ואת השיפוע החשמלי של Na+ (יון חיובי) נוטה להסיע אותו פנימה אל פנים המטען השלילי. עם זאת, המצב מורכב יותר ביחס לאלמנטים אחרים כגון אשלגן. שיפוע החשמל של K+ מקדם דיפוזיה של היון לְתוֹך התא, אך שיפוע הריכוז של K+ מקדם דיפוזיה הַחוּצָה של התא (איור 1). השיפוע המשולב המשפיע על יון נקרא שיפוע אלקטרוכימי שלו, והוא חשוב במיוחד לתאי השריר והעצב.

נע נגד שיפוע

כדי להזיז חומרים כנגד ריכוז או שיפוע אלקטרוכימי, התא חייב להשתמש באנרגיה. אנרגיה זו נאספת מ- ATP שנוצר באמצעות מטבוליזם תאי. מנגנוני הובלה פעילים, הנקראים ביחד משאבות או חלבוני נשא, פועלים נגד שיפועים אלקטרוכימיים. למעט יונים, חומרים קטנים עוברים ללא הרף דרך ממברנות הפלזמה. הובלה פעילה שומרת על ריכוזי יונים וחומרים אחרים הדרושים לתאים חיים לנוכח שינויים פסיביים אלה. חלק ניכר מהספקת התא של אנרגיה מטבולית עשוי להיות מושקע בשמירה על תהליכים אלה. מכיוון שמנגנוני הובלה פעילים תלויים בחילוף החומרים התאי לאנרגיה, הם רגישים להרעלים מטבוליים רבים המפריעים לאספקת ה- ATP.

קיימים שני מנגנונים להעברת חומרים במשקל מולקולרי קטן ומקרומולקולות. הובלה פעילה ראשונית מעבירה יונים על פני קרום ויוצרת הבדל במטען על פני הממברנה. מערכת ההובלה הפעילה העיקרית משתמשת ב- ATP כדי להעביר חומר, כגון יון, לתא, ולעתים קרובות במקביל, חומר שני מועבר אל מחוץ לתא. משאבת הנתרן-אשלגן, משאבה חשובה בתאי בעלי חיים, מוציאה אנרגיה להעביר יוני אשלגן לתא ומספר שונה של יוני נתרן מתוך התא (איור 2). הפעולה של משאבה זו גורמת להבדל בריכוז ובמטען על פני הממברנה.

הובלה פעילה משנית מתארת ​​את תנועת החומר תוך שימוש באנרגיה של השיפוע האלקטרוכימי שהוקם על ידי הובלה פעילה ראשונית. באמצעות האנרגיה של שיפוע האלקטרוכימי שנוצר על ידי מערכת התחבורה הפעילה העיקרית, ניתן להכניס לתאים תעלות חומרים אחרים כגון חומצות אמינו וגלוקוז באמצעות תעלות ממברנה. ATP עצמו נוצר באמצעות הובלה פעילה משנית באמצעות שיפוע יון מימן במיטוכונדריון.

אנדוציטוזה

אנדוציטוזה היא סוג של הובלה פעילה המעבירה חלקיקים, כגון מולקולות גדולות, חלקי תאים ואפילו תאים שלמים, לתא. ישנן וריאציות שונות של אנדוציטוזה, אך לכולן מאפיין משותף: קרום הפלזמה של התא פולש ויוצר כיס סביב חלקיק המטרה. הכיס צובט, וכתוצאה מכך החלקיק כלול בחלל ריק שנוצר מממברנת הפלזמה.

פגוציטוזיס הוא התהליך שבו חלקיקים גדולים, כגון תאים, נקלטים על ידי תא. לדוגמה, כאשר מיקרואורגניזמים פולשים לגוף האדם, סוג של תאי דם לבנים הנקראים נויטרופילים מסיר את הפולש בתהליך זה, מקיף ומבלע את המיקרואורגניזם, אשר נהרס לאחר מכן על ידי הנויטרופילים (איור 3).

וריאציה של אנדוציטוזה נקראת פינוציטוזה. פירושו המילולי הוא "שתיית תאים" ונקרא בשמו בתקופה שבה ההנחה הייתה שהתא לוקח בכוונה נוזל חוץ -תאי. במציאות, תהליך זה לוקח מומסים הדרושים לתא מהנוזל החוץ -תאי (איור 3).

וריאציה ממוקדת של אנדוציטוזה מעסיקה חלבונים מחייבים בקרום הפלזמה הספציפיים לחומרים מסוימים (איור 3). החלקיקים נקשרים לחלבונים וקרום הפלזמה מפליט, ומכניס את החומר והחלבונים לתא. אם המעבר על פני קרום המטרה של אנדוציטוזה בתיווך קולטן אינו יעיל, היא לא תסולק מנוזלי הרקמה או מהדם. במקום זאת, הוא יישאר בנוזלים אלה ויגדל בריכוז. כמה מחלות אנושיות נגרמות כתוצאה מכשל של אנדוציטוזה בתיווך קולטן. לדוגמה, צורת הכולסטרול המכונה ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה או LDL (המכונה גם כולסטרול "רע") מוסרת מהדם על ידי אנדוציטוזה בתיווך קולטן. במחלה הגנטית האנושית היפרכולסטרולמיה משפחתית, קולטני ה- LDL פגומים או חסרים לחלוטין. לאנשים הסובלים ממצב זה יש רמות מסכנות חיים של כולסטרול בדם, מכיוון שהתאים שלהם אינם יכולים לנקות את הכימיקל מדמם.

אקסוציטוזה

בניגוד לשיטות אלה של העברת חומר לתא הוא תהליך האקסוציטוזה. אקסוציטוזיס הוא ההפך מהתהליכים שנדונו לעיל בכך שמטרתו לגרש חומר מהתא אל הנוזל החוץ -תאי. חלקיק עטוף בקרום מתמזג עם פנים קרום הפלזמה. היתוך זה פותח את המעטפת הקרום אל החלק החיצוני של התא, והחלקיק גורש לחלל החוץ -תאי (איור 4).

סיכום סעיף

השיפוע המשולב המשפיע על יון כולל את שיפוע הריכוז שלו ואת שיפועו החשמלי. תאים חיים זקוקים לחומרים מסוימים בריכוזים גדולים מכפי שהם קיימים בחלל החוץ -תאי. העברת חומרים במעלה השיפועים האלקטרוכימיים שלהם דורשת אנרגיה מהתא. הובלה פעילה משתמשת באנרגיה המאוחסנת ב- ATP כדי לתדלק את ההובלה. הובלה פעילה של חומר בגודל מולקולרי קטן משתמשת בחלבונים אינטגרליים בקרום התא כדי להזיז את החומר-חלבונים אלה מקבילים למשאבות. כמה משאבות, המבצעות הובלה פעילה ראשונית, מתחברות ישירות עם ATP כדי להניע את פעולתן. בתחבורה משנית, ניתן להשתמש באנרגיה מהובלה ראשונית כדי להעביר חומר אחר לתא ולעלות במדרגת הריכוז שלו.

שיטות האנדוציטוזה דורשות שימוש ישיר ב- ATP כדי להניע הובלה של חלקיקים גדולים כגון מקרומולקולות; חלקים של תאים או תאים שלמים יכולים להיבלע על ידי תאים אחרים בתהליך הנקרא פגוציטוזיס. בפגוציטוזיס, חלק מהממברנה פולח וזורם סביב החלקיק, בסופו של דבר צובט ומותיר את החלקיק סגור במלואו במעטפת של קרום פלזמה. Vacuoles מפורקים על ידי התא, כאשר החלקיקים משמשים מזון או נשלחים בדרך אחרת. פינוציטוזיס הוא תהליך דומה בקנה מידה קטן יותר. התא מגרש פסולת וחלקיקים אחרים באמצעות התהליך ההפוך, אקסוציטוזה. פסולת מועברת אל מחוץ לתא, דוחפת שלפוחית ​​קרומית אל קרום הפלזמה, ומאפשרת לשלפוחית ​​להתמזג עם הממברנה ולשלב את עצמה במבנה הממברנה, ולשחרר את תוכנו לחלק החיצוני של התא.

רכיב הערכות פתוחות לא נכלל מגרסה זו של הטקסט. תוכל לצפות בו באינטרנט כאן: pb.libretexts.org/fob2/?p=106

שאלת בדיקה עצמית נוספת

1. מהיכן התא מקבל אנרגיה לתהליכי הובלה פעילים?

תשובה

1. התא קוטף אנרגיה מ- ATP המיוצר על ידי חילוף החומרים שלו בכדי להניע תהליכי הובלה פעילים, כגון משאבות.

נסה זאת

מעבר פעיל: שיטת הובלת החומר הדורש אנרגיה

שיפוע אלקטרוכימי: שיפוע המיוצר על ידי הכוחות המשולבים של השיפוע החשמלי והשיפוע הכימי

אנדוציטוזה: סוג של הובלה פעילה המעבירה חומרים, כולל נוזלים וחלקיקים, לתא

אקסוציטוזה: תהליך של העברת חומר מהתא

פגוציטוזיס: תהליך שלוקח מקרומולקולות הדרושות לתא מהנוזל החוץ -תאי; וריאציה של אנדוציטוזה

פינוציטוזה: תהליך שלוקח ממיסים שהתא צריך מהנוזל החוץ -תאי; וריאציה של אנדוציטוזה

אנדוציטוזה בתיווך קולטן: גרסה של אנדוציטוזה הכוללת שימוש בחלבונים מחייבים ספציפיים בקרום הפלזמה עבור מולקולות או חלקיקים ספציפיים


אתה יכול להבחין בפרצופם כי המטוסים הללו (איור 4.8.1) מוציאים אנרגיה רבה בניסיון לדחוף את ההומבי הזה במדרון. הגברים משתתפים בתחרות שבוחנת את כוחם האכזרי מול זו של קבוצות אחרות. משקל ההומווה כ -13 אלף פאונד (כ -5,897 ק"ג), כך שצריך כל גרם של אנרגיה שהם יכולים לגייס כדי להניע אותו בעלייה כנגד כוח הכבידה. הובלה של חומרים מסוימים על פני קרום פלזמה היא קצת כמו דחיפת Humvee במעלה הגבעה - לא ניתן לעשות זאת מבלי להוסיף אנרגיה.

חומרים מסוימים יכולים לעבור לתא או לצאת ממנו על פני קרום הפלזמה ללא כל אנרגיה הנדרשת מכיוון שהם עוברים מאזור בריכוז גבוה יותר לאזור בריכוז נמוך יותר. סוג זה של תחבורה נקרא תחבורה פסיבית . חומרים אחרים דורשים אנרגיה כדי לחצות את קרום הפלזמה, לעתים קרובות מכיוון שהם עוברים מאזור בריכוז נמוך יותר לאזור בריכוז גבוה יותר, מול שיפוע הריכוז. סוג זה של תחבורה נקרא מעבר פעיל . האנרגיה להובלה פעילה מגיעה מהמולקולה נושאת האנרגיה הנקראת ATP (אדנוזין טריפוספט). הובלה פעילה עשויה גם לדרוש חלבונים הנקראים משאבות, המוטבעים בקרום הפלזמה. שני סוגים של הובלה פעילה הם משאבות ממברנה (כגון משאבת הנתרן-אשלגן) והובלת שלפוחית.


ברוך הבא

ברוכים הבאים למשאבי הביולוגיה שלי, שם תוכל לגשת לשפע של משאבים ורעיונות להוראת ביולוגיה ברמת GCSE. ארגון הנושאים באתר עוקב אחר תוכנית הלימודים בביולוגיה של Cambridge IGCSE.

אם אתה מעוניין בגישה לכל גליונות העבודה של GCSE, דפי התשובות, חבילות השאלות ומשאבי הוראה אחרים, אנא לחץ על הלחצן למטה כדי לראות את אפשרויות החברות שלנו.

ניתן לרכוש דפי עבודה גם בנפרד או כחבילות בחנות TES Resources TES עבור נושאים ברמה GCSE ו- A.

או באתר מורים לשלם למורים (TPT).

mtowns אמר: אני משתמשת במשאבים שלך רבות. אני אוהב שהם ברורים והם מושכים ויזואלית ומשתמשים באוצר המילים המרכזי. תודה רבה לך.

סקירה מחנות המקורות שלנו ב- TES

roystonalfie אמר: אוהב את המשאבים האלה. בדיוק מה שחיפשתי. מאוד ברור. תודה על השיתוף

סקירה מחנות המקורות שלנו ב- TES

mrcornellatschool אמר: משאב מבריק.
בשימוש פעמים רבות, התלמידים אוהבים אותו וכך גם אני.
תודה.

סקירה מחנות המקורות שלנו ב- TES

SilverMayFall אמר: הורדתי את ה- GCSE לפני מספר חודשים. השארתי סקירה על כמה הם שווים את זה.
אז כשגיליתי שאני מלמד AS ביולוגיה בפעם הראשונה בספטמבר הקרוב אלה היו חובה!

סקירה מחנות המקורות שלנו ב- TES

AQA GCSE ביולוגיה 9-1 אוסמוזה ותחבורה פעילה amp- חבילת משאבים

Learnfix מספקת חומרי לימוד אינטראקטיביים ואתרי אינטרנט לבתי ספר בבריטניה. כל הכותבים שלנו הם מורים ובוחנים מנוסים. משאבים ב- TES נועדו לתמוך במורים המשתמשים במערכת זו בסביבה בכיתה. Learnfix היא מערכת פעילה, הממקדת את הציונים הגבוהים יותר. הדרכות וידאו אינטראקטיביות, תבניות מפורטות להערות הדרכה, משחקי למידה, חידוני אבחון, שאלות בחינה עם משוב מיידי ואוטומטי וכו '.

שתף זאת

PNG, 151.63 KB pdf, 419.46 KB pdf, 261.74 KB pdf, 117.56 KB pdf, 137.19 KB pdf, 111.84 KB pdf, 226.7 KB pdf, 55.56 KB pdf, 195.09 KB pdf, 1.06 MB

מערך משאבים נרחב המתאים לאוסמוזה של GCSE ביולוגיה 9-1 ותחבורה פעילה. כולל וידאו אינטראקטיבי, תבנית הערות, משחקי למידה, שאלות בסגנון בחינות וכו '.

דפי עבודה (40 עמודים)
תבנית הערות - 6 עמודים

  • פאזל טרסיה - עמוד אחד •
  • תשבץ - 2 עמודים
  • התאמה - 1 עמודים
  • כרטיסי פלאש - 6 עמודים
  • בינגו - 21 עמודים
  • שאלות בסגנון בחינה - 2 עמודים
  • סקירת התקדמות - עמוד אחד
  • קישורים לגרסת התלמידים של הסרטונים

מורים מאומתים מקבלים גם

  • פאוור פוינט לעיון בתשובות בכיתה - 53 שקופיות
  • מדריך מורים עם תשובות, מנות ראשונות, מליאות וכו '-23 עמודים
  • גישה לגרסה האינטראקטיבית (מורים בלבד) של הסרטונים

קבוצה דומה של משאבים בחינם זמינה כעת לשאר הביולוגיה של GCSE.

משאבים עבור 4.1.1 ביולוגיה של תאים הינם ללא תשלום.
Learnfix.com ואתרי האינטרנט השונים שלה הם בעיקר משאב מקוון, המיועד לכיתות מתהפכות, עבודות כיסוי ועבודות הדבקה לאחר היעדרות. משאבים אלה נועדו לשפר את השימוש בגרסה החינמית של Learnfix בסביבה בכיתה.

ביקורות

הדירוג שלך נדרש כדי לשקף את האושר שלך.

טוב להשאיר קצת משוב.

משהו השתבש. נסה שוב מאוחר יותר.

משאב זה עדיין לא נבדק

כדי להבטיח את איכות הביקורות שלנו, רק לקוחות שהורידו את המשאב הזה יכולים לבדוק אותו

דווח על משאבים אלה כדי ליידע אותנו אם הוא מפר את התנאים וההגבלות שלנו.
צוות שירות הלקוחות שלנו יבדוק את הדוח שלך ויהיה בקשר.


הובלה פעילה | הגדרה, סוגים & דוגמאות

כדי לקיים חיים, יש לחייב מספר חומרים להעביר אותם לתאים, החוצה ובין תאים. במקרים מסוימים, ניתן להשיג זאת באמצעות הובלה, שאינה משתמשת באנרגיה. אולם בכמה מקרים, התא צריך להעביר כל דבר כנגד שיפוע הריכוז שלו. במקרים אלה יש צורך בהובלה פעילה.

תחבורה אקטיבית ראשונית זקוקה לאנרגיה. זה בדרך כלל מושג על ידי כמה מקרומולקולות תחבורה שמשנות צורה גם כשהוא נקשר לדלק התא, מולקולה המכונה אדנוזין טרי פוספט (ATP).

ביולוגיה תחבורתית פעילה

סוג אחד של ערוץ הובלה פעיל יוכל להיקשר למשהו שהוא מתכוון להעביר, למשל, חלקיק יון נתרן (Na) and ולהחזיק בו עד שמולקולה של ATP מגיעה ונקשרת לחלבוני המקרומולקולה. האנרגיה נשמרת בחנות ב- ATP ואז מאפשרת לערוץ לשנות את המבנה, לירוק את יון הנא החוצה על הצד השני של קרום הפלזמה.

הובלה פעילה משנית

סוג אחר של הובלה פעילה הוא הובלה פעילה שניה. במהלך צורת הובלה זו, משאבת המקרומולקולה אינה משתמשת ב- ATP עצמה, אולם התא צריך לשלם את ה- ATP כדי להמשיך ולתפקד. ניתן להסביר זאת לעומק נוסף בסעיף משאבות סימפורט להלן. לבסוף, הובלה פעילה עשויה להתבצע באמצעות תהליכים המכונים אנדוציטוזה ואקסוציטוזה.

באקסוציטוזה, תא מזיז כל דבר מחוץ לעצמו בכמויות אדירות על ידי עטיפתו בממברנה הידועה בשם שק ו"ירוק החוצה "את השלפוחית. באנדוציטוזה, תא "אוכל" כל דבר על ידי עטיפה ויצירה מחדש של הממברנה שלו סביב החומר או הפריט.

תחבורה פעילה המתוארת להלן:

סוגי הובלה פעילה

להלן סוגי התחבורה הפעילה:

משאבות נגד נמל

  • משאבות נגד יציאה הן משאבות המובילות חומר אחד בכיוון אחד, ואילו הן מעבירות חומר אחר בכיוון ההפוך.
  • משאבות אלה חסכוניות מאוד בגלל זה כמה מהן ישתמשו במולקולת ATP אחת כדי לנסות את שתי המשימות השונות לגמרי.
  • סוג אחד הכרחי של משאבת נוגדי נמל היא משאבת הנתרן-אשלגן.

משאבות סימפורט

  • משאבות Symport עושות את שיפועי הדיפוזיה הגדולים ביותר - שינויי ריכוז הגורמים לחומרים לנוע באופן טבעי מאזורים בריכוז גבוה לנמוך - לחומרים להובלה.
  • במקרה של משאבה סימפורט, חומר ש"צריך "להעביר מאזור בריכוז גבוה לריכוז נמוך מופעל כדי" לשאת "חומר אחר כנגד שיפוע הריכוז שלו.
  • דוגמה אחת למשאבת סימפורט-זו של מקרומולקולות הסודיום-גלוקוז.

אנדוציטוזה

  • בצורת ההובלה השלישית, דברים מאסיביים, או כמויות ענק של נוזל גופני, נלקחים גם לתא באמצעות שיטת האנדוציטוזה.
  • באנדוציטוזה, התא משתמש בחלבונים בקרום שלו כדי לקפל את הממברנה לצורת כיס.
  • כיס זה גדל עד שהוא נצבט, יוצר מחדש את קרום הפלזמה סביבו ולוכד את הכיס ואת תוכנו בתוך התא.
  • כיסי קרום אלה, המשמשים לנשיאת חומרים בתוך או בין התאים, ידועים בשם "כלי רכב"
  • הקיפול הוא שיטה זהה מיומנת כמו הובלת Antiport של יוני ו- Na. מולקולות של ATP נקשרות לחלבונים בתוך קרום הפלזמה, וגורמות להן לשנות את המבנה שלהן.
  • השינוי בצורות החלבונים הרבים יחד משנה את צורת קרום הפלזמה עד להיווצרות שק.
  • באנדוציטוזה בתיווך קולטן, קולטן התא יכול לזהות מולקולה מסוימת שהתא רוצה לקחת ולייצר שק סביב האזור בכל מקום שהוא מזהה את המולקולה.
  • בצורות חלופיות של אנדוציטוזה, התא עשוי להשתמש ברמזים שונים כדי ליידע מתי הוא 'רוצה' להכניס משהו.

אקסוציטוזה

  • אקסוציטוזה היא ההפך מאנדוציטוזה. באקסוציטוזה, התא יוצר שק כדי להקיף משהו שבתוכו, במטרה להזיז אותו החוצה.
  • זה קורה בדרך כלל כאשר תא צריך "לייצא" מוצר מכריע, כמו תאים היוצרים אנזימים, הורמונים ונוגדנים הנדרשים בכל הגוף.
  • בתאים אוקריוטים, מוצרי מקרומולקולות חלבון נוצרים בתוך הרשתית האנדופלסמית. הם בדרך כלל ארוזים על ידי הרשתית האנדופלזמית לתוך שלפוחיות ונשלחים למתחם גולגי.
  • אפשר לחשוב על מנגנון הגולגי בדיוק כמו במשרד הדואר הסלולרי. הוא מקבל חבילות מהרקת האנדופלזמית, מעבד אותן ו"עובר אותן "על ידי הוספת מולקולות שיזוהו על ידי קולטנים בקרום התא שאמור לקבל. המוצר.
  • מכשיר הגולגי אוסר לאחר מכן את התוצר המוגמר לתוך שלפוחית ​​משלו, הנעים לעבר קרום הפלזמה בכל מקום שהם עוגנים ומתמזגים איתו.
  • בשיטת האיחוי, קרום השק הופך לחלק מממברנת הפלזמה, וגם תוכן השלפוחית ​​נשפך לאזורים חוץ -תאיים.

דוגמאות לתחבורה פעילה

דוגמאות להובלה פעילה מתוארות להלן:

3 דוגמאות לתחבורה פעילה

משאבת אשלגן הנתרן

משאבת ההובלה הדרושה ללא ספק בבעלי חיים היא משאבת הנתרן-אשלגן. כבעלי חיים, מערכת העצבים שלנו מתפקדת על ידי שמירה על הבחנה בריכוז החלקיקים בין החלק החיצוני של תאי העצב.

שיפוע זה הוא שמאפשר לתאי העצב שלנו להגיע לאח, ועושה התכווצויות שרירים, תחושות ואפילו מחשבות. אפילו שריר הלב שלנו תלוי במדרגי היונים האלה להתכווץ!

יכולתה של משאבת נא-אשלגן להעביר K לתאים ואילו הובלת הנתרן מהתאים היא כה הכרחית עד כמה ההערכות שאנו משלמים בסך הכל 20-25% מכל האנרגיה שאנו מקבלים מהמזון רק על ידי משימה אחת זו!

חלבון ההובלה של נתרן-גלוקוז

דוגמה בולטת של משאבת סימפורט היא זו של משאבת החלבון נתרן-גלוקוז. חלבון מקרו -מולקולה זה נקשר לשני יוני נתרן, המעבירים לתא, ומולקולת גלוקוז אחת, שנותרו מחוץ לתא.

דיפוזיה של יון הנא לתא מאפשרת אפילו שהגלוקוז נישא לתא מבלי להוציא את ה- ATP בחלבון הובלה.

עם זאת, ATP צריכה להיות מוציאה על ידי משאבת Na-Potassium במקומות אחרים בתוך התא כדי להישאר במעלה שיפוע הנתרן המאפשר לבצע משאבת חלבון מקרומולקולה נתרן-גלוקוז.

תאי דם לבנים התוקפים חיידקים

דוגמה חשובה לאנדוציטוזה היא שהשיטה לפיה תאי הדם הלבנים אוכלים פתוגנים. ברגע שתאי הדם הלבנים מכירים בכל דבר שאינו מתאר לעצמו להיות שם, כמו כמה חיידקים, הם מקפלים את קרום הפלזמה שלהם סביבו כדי להכניס אותו לפרוטופלזם שלהם.

לאחר מכן הם עשויים למזג את השק המכיל את חיידק החודר עם א ליזוזום זהו שלפוחית ​​המכילה כימיקלים ואנזימים חזקים אשר יתפרקו ויעכלו חומר אורגני.


מעבר פעיל

מעבר פעיל מנגנונים דורשים שימוש באנרגיה של התא, בדרך כלל בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP). אם חומר חייב לנוע לתוך התא כנגד שיפוע הריכוז שלו, כלומר, אם ריכוז החומר בתוך התא חייב להיות גדול מהריכוז שלו בנוזל החוץ -תאי, התא חייב להשתמש באנרגיה כדי להזיז את החומר. כמה מנגנוני הובלה פעילים מעבירים חומר בעל משקל מולקולרי קטן, כגון יונים, דרך הממברנה.

בנוסף להובלת יונים ומולקולות קטנות דרך הממברנה, התאים צריכים להסיר ולקלוט מולקולות וחלקיקים גדולים יותר. חלק מהתאים מסוגלים אפילו לבלוע מיקרואורגניזמים חד תאיים שלמים. יתכן שהשערת כי ספיגה ושחרור חלקיקים גדולים על ידי התא דורשת אנרגיה. חלקיק גדול, לעומת זאת, אינו יכול לעבור דרך הממברנה, אפילו עם אנרגיה המסופקת על ידי התא.

שיפוע אלקטרוכימי

דנו במדרגות ריכוז פשוטות - ריכוזים דיפרנציאליים של חומר על פני שטח או ממברנה - אך במערכות חיים שיפועים מורכבים יותר. מכיוון שהתאים מכילים חלבונים, שרובם טעונים שלילית, ומכיוון שיונים נעים לתוך ומחוץ לתאים, יש שיפוע חשמלי, הבדל של מטען, על פני קרום הפלזמה. פנים התאים החיים שלילי מבחינה חשמלית ביחס לנוזל החוץ -תאי בו הם נרחצים במקביל, לתאים יש ריכוז אשלגן גבוה יותר (K +) וריכוז נתרן נמוך יותר (Na +) מאשר לנוזל החוץ -תאי. כך, בתא חי, שיפוע הריכוז ושיפוע החשמלי של Na + מקדם דיפוזיה של היון לתא, ושיפוע החשמלי של Na + (יון חיובי) נוטה להסיע אותו פנימה אל פנים הטעינה השלילית. עם זאת, המצב מורכב יותר ביחס לאלמנטים אחרים כגון אשלגן. השיפוע החשמלי של K + מקדם דיפוזיה של היון לְתוֹך התא, אך שיפוע הריכוז של K + מקדם דיפוזיה הַחוּצָה של התא ([קישור]). השיפוע המשולב המשפיע על יון נקרא שלו שיפוע אלקטרוכימי, והוא חשוב במיוחד לתאי השריר והעצב.

נע נגד שיפוע

כדי להזיז חומרים כנגד ריכוז או שיפוע אלקטרוכימי, התא חייב להשתמש באנרגיה. אנרגיה זו נאספת מ- ATP שנוצר באמצעות מטבוליזם תאי. מנגנוני הובלה פעילים, הנקראים ביחד משאבות או חלבוני נשא, פועלים נגד שיפועים אלקטרוכימיים. למעט יונים, חומרים קטנים עוברים ללא הרף דרך ממברנות הפלזמה. הובלה פעילה שומרת על ריכוזי יונים וחומרים אחרים הדרושים לתאים חיים לנוכח שינויים פסיביים אלה. חלק ניכר מהספקת התא של אנרגיה מטבולית עשוי להיות מושקע בשמירה על תהליכים אלה. מכיוון שמנגנוני הובלה פעילים תלויים בחילוף החומרים התאי לאנרגיה, הם רגישים להרעלים מטבוליים רבים המפריעים לאספקת ה- ATP.

קיימים שני מנגנונים להעברת חומרים במשקל מולקולרי קטן ומקרומולקולות. הובלה פעילה ראשונית מעבירה יונים על פני קרום ויוצרת הבדל במטען על פני הממברנה. מערכת ההובלה הפעילה העיקרית משתמשת ב- ATP כדי להעביר חומר, כגון יון, לתא, ולעתים קרובות במקביל, חומר שני מועבר אל מחוץ לתא. משאבת הנתרן-אשלגן, משאבה חשובה בתאי בעלי חיים, מוציאה אנרגיה להעביר יוני אשלגן לתא ומספר שונה של יוני נתרן מחוץ לתא ([קישור]). הפעולה של משאבה זו מביאה להבדל בריכוז ובמטען על פני הממברנה.

הובלה פעילה משנית מתארת ​​את תנועת החומר תוך שימוש באנרגיה של שיפוע האלקטרוכימי שהוקם על ידי הובלה פעילה ראשונית. באמצעות האנרגיה של השיפוע האלקטרוכימי שנוצר על ידי מערכת התחבורה הפעילה העיקרית, ניתן להכניס לתאים תעלות חומרים אחרים כגון חומצות אמינו וגלוקוז באמצעות תעלות ממברנה. ATP עצמו נוצר באמצעות הובלה פעילה משנית באמצעות שיפוע יון מימן במיטוכונדריון.

אנדוציטוזה

אנדוציטוזה הוא סוג של הובלה פעילה המעבירה חלקיקים, כגון מולקולות גדולות, חלקי תאים ואפילו תאים שלמים, לתא. ישנן וריאציות שונות של אנדוציטוזה, אך לכולן מאפיין משותף: קרום הפלזמה של התא פולש ויוצר כיס סביב חלקיק המטרה. הכיס צובט, וכתוצאה מכך החלקיק כלול בחלל ריק שנוצר מממברנת הפלזמה.

פגוציטוזיס הוא התהליך שבו חלקיקים גדולים, כגון תאים, נקלטים על ידי תא. לדוגמה, כאשר מיקרואורגניזמים פולשים לגוף האדם, סוג של תא דם לבן הנקרא נויטרופיל מסיר את הפולש בתהליך זה, מקיף ומבלע את המיקרואורגניזם, אשר נהרס לאחר מכן על ידי הנויטרופיל ([קישור]).

וריאציה של אנדוציטוזה נקראת פינוציטוזיס. פירושו המילולי הוא "שתיית תאים" ונקרא בשמו בתקופה שבה ההנחה הייתה שהתא לוקח בכוונה נוזל חוץ -תאי. במציאות, תהליך זה לוקח מומסים הדרושים לתא מהנוזל החוץ -תאי ([קישור]).

וריאציה ממוקדת של אנדוציטוזיס מעסיקה חלבונים מחייבים בקרום הפלזמה הספציפיים לחומרים מסוימים ([קישור]). החלקיקים נקשרים לחלבונים וקרום הפלזמה מפליט, ומכניס את החומר והחלבונים לתא. אם מעבר לרוחב הממברנה של היעד של אנדוציטוזה בתיווך קולטן אינו יעיל, הוא לא יוסר מנוזלי הרקמה או מהדם. במקום זאת, הוא יישאר בנוזלים אלה ויגדל בריכוז. כמה מחלות אנושיות נגרמות כתוצאה מכשל של אנדוציטוזה בתיווך קולטן. לדוגמה, צורת הכולסטרול המכונה ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה או LDL (המכונה גם כולסטרול "רע") מוסרת מהדם על ידי אנדוציטוזה בתיווך קולטן. במחלה הגנטית האנושית היפרכולסטרולמיה משפחתית, קולטני ה- LDL פגומים או חסרים לחלוטין. לאנשים הסובלים ממצב זה יש רמות מסכנות חיים של כולסטרול בדם, מכיוון שהתאים שלהם אינם יכולים לנקות את הכימיקל מדמם.

ראה הנפשת אנדוציטוזה בתיווך קולטן בפעולה.

אקסוציטוזה

בניגוד לשיטות אלה של העברת חומר לתא הוא תהליך האקסוציטוזה. אקסוציטוזה הוא ההפך מהתהליכים שנדונו לעיל בכך שמטרתו לגרש חומר מהתא אל הנוזל החוץ -תאי. חלקיק עטוף בקרום מתמזג עם פנים קרום הפלזמה. היתוך זה פותח את המעטפת הקרום אל החלק החיצוני של התא, והחלקיק גורש לחלל החוץ -תאי ([קישור]).

סיכום סעיף

השיפוע המשולב המשפיע על יון כולל את שיפוע הריכוז שלו ואת שיפועו החשמלי. תאים חיים זקוקים לחומרים מסוימים בריכוזים גדולים מכפי שהם קיימים בחלל החוץ -תאי. העברת חומרים במעלה השיפועים האלקטרוכימיים שלהם דורשת אנרגיה מהתא. הובלה פעילה משתמשת באנרגיה המאוחסנת ב- ATP כדי לתדלק את ההובלה. הובלה פעילה של חומר בגודל מולקולרי קטן משתמשת בחלבונים אינטגרליים בקרום התא כדי להזיז את החומר-חלבונים אלה מקבילים למשאבות. כמה משאבות, המבצעות הובלה פעילה ראשונית, מתחברות ישירות עם ATP כדי להניע את פעולתן. בתחבורה משנית, ניתן להשתמש באנרגיה מהובלה ראשונית כדי להעביר חומר אחר לתא ולעלות במדרגת הריכוז שלו.

שיטות אנדוציטוזיס דורשות שימוש ישיר ב- ATP כדי להניע את הובלת חלקיקים גדולים כמו מקרו -מולקולות חלקים של תאים או תאים שלמים יכולים להיבלע על ידי תאים אחרים בתהליך הנקרא פגוציטוזיס. בפגוציטוזיס, חלק מהממברנה פולח וזורם סביב החלקיק, ובסופו של דבר צובט ומותיר את החלקיק לגמרי במעטפת של קרום פלזמה. Vacuoles מפורקים על ידי התא, כאשר החלקיקים משמשים מזון או נשלחים בדרך אחרת. פינוציטוזיס הוא תהליך דומה בקנה מידה קטן יותר. התא מגרש פסולת וחלקיקים אחרים באמצעות התהליך ההפוך, אקסוציטוזה. פסולת מועברת אל מחוץ לתא, דוחפת שלפוחית ​​קרומית אל קרום הפלזמה, ומאפשרת לשלפוחית ​​להתמזג עם הממברנה ולשלב את עצמה במבנה הממברנה, ולשחרר את תוכנו לחלק החיצוני של התא.


עובדות מהנות על תחבורה פעילה

  • העברת מולקולות דרך קרום התא מעבירה אותן דרך כל אחת משלוש יציאות החלבון העיקריות. הנמלים הללו הם: יוניברטורים, סימפטורים ואנטי -יבואנים.
  • הזכרנו על סוג של תחבורה פעילה, אבל למעשה יש עוד שתיים אחרות. בנוסף ל
  • משאבת נתרן-אשלגן, יש את האקסוציטוזה והאנדוציטוזה.
  • דוגמה לאנרגיה שנרתמת בתנועה ניתן לראות במצבנו האמיתי בו מים זזים דרך סכר. התנועה יוצרת אנרגיה שניתן להפוך לחשמל שמניע את בתינו. במקרה של תאים, הממברנות יכולות לפעול כמעין סכר.
  • כל האברונים המוקפים בממברנות חייבים להיות מעורבים בריכוז חלק מהמולקולות שלהם כנגד שיפוע הריכוז שלהם.
  • ליונים יש מטען חשמלי ובשל כך הם לא פשוטים להובלה על פני קרומים. רוב האנרגיה שתא מרחיב בתעבורה פעילה היא בשאיבת יונים מתוך התא ואל פני קרום הפלזמה.
  • ישנם מובילים סלקטיביים מאוד הקיימים בממברנות המתמקדות ביונים מסוימים ומתעלמים מיונים אחרים.

יוני מינרלים בצמחים: הבנה בדרגה 9 לביולוגיה IGCSE 2.22

פוסטים אלה מתייחסים לאחת התפיסות השגויות הנפוצות ביותר בהן אתה נתקל כמורה לביולוגיה והיא נוגעת לאמונה מוטעית לגבי תפקוד שורשי הצמח.

השורשים עוגנים את הצמח באדמה וכך מונעים ממנו להתהפך בגלל הרוח. אך תפקידם העיקרי הוא לעסוק בספיגת חומרים מהאדמה לתאי הצמח. השאלה היא מה בדיוק נלקח בשורשים?

ובכן רוב האנשים זוכרים את זה מים נספג בשורשים על ידי סְפִיגָה. המועמדים הטובים ביותר יזכרו את המיקרוסקופי תאי שיער שורש בשורש שמגדילים באופן מאסיבי את שטח הפנים לספיגת מים. מים נקלטים אלה מועברים לרקמת האקסילם במרכז השורש ולאחר מכן עולים במעלה הצמח אל העלים על ידי משיכת טרנספרציה.

שורשים גם סופגים יוני מינרליים מהאדמה על ידי מעבר פעיל. הובלה פעילה היא התהליך שבו אנרגיה מהנשימה בתא משמשת לשאיבת חומר על פני קרום התא כנגד שיפוע הריכוז. יונים מינרליים שנספגים כלולים חַנְקָה יונים (נחוצים לייצור חומצות אמינו וחלבונים), מגנזיום יונים (יש צורך בייצור כלורופיל) ו פוֹספָט יונים (יש צורך לייצר DNA)

אז היכן הטעות הנפוצה? כל זה נראה הגיוני ופשוט למדי. שורשים סופגים מים על ידי אוסמוזה ויונים מינרליים באמצעות הובלה פעילה.

בכל פעם שתפקוד השורש נבדק בבחינות, מועמדים רבים נכנסים למלפפון כשהם מבלבלים יוני מינרליים (חנקתי, פוספט, מגנזיום, אשלגן) עם מולקולות מזון. צמחים כן לֹא לספוג מולקולות מזון דרך השורשים. יש מעט מאוד מולקולות מזון כגון גלוקוז, חומצות אמינו ושומנים באדמה. אם היו כאלה, בעלי חיים נוספים היו אוכלים אדמה כמקור תזונה וצמחים אינם צריכים לספוג מולקולות מזון כמובן: הרעיון הגדול שאתה לומד הוא שצמחים יכולים לייצר מולקולות מזון משלהם בעלים בתהליך של פוטוסינתזה.

אז בבחינה שלך, אם אי פעם תמצא את עצמך כותב משהו שמרמז על כך שצמחים לוקחים מזון דרך השורשים שלהם, עוצרים, נושמים עמוק, חוצים הכל וסופרים את עצמך בר מזל שמנעת מעצמך לפחות תשובה אימה אחת!


תחבורה פעילה - מאמר מחקר מעולם הביולוגיה

הובלה פעילה היא תנועה של מולקולות על פני קרום התא או קרום של אברון התא, מאזור בריכוז נמוך לאזור בריכוז גבוה. מכיוון שמולקולות אלה נעות כנגד שיפוע ריכוז, נדרשת אנרגיה תאית להובלה פעילה. הובלה פעילה מאפשרת לתא לשמור על תנאים שונים מהסביבה הסובבת.

There are two main types of active transport movement directly across the cell membrane with assistance from transport proteins, and endocytosis, the "engulfing" of materials into a cell using the processes of pinocytosis, phagocytosis, or receptor-mediated endocytosis.

Transport proteins found within the phospholipid bilayer of the cell membrane can move substances directly across the cell membrane, molecule by molecule. The sodium-potassium pump, which is found in many cells and helps nerve cells to pass their signals in the form of electrical impulses, is a well-studied example of active transport using transport proteins. The transport proteins that are an essential part of the sodium-potassium pump maintain a higher concentration of potassium ions inside the cells compared to outside, and a higher concentration of sodium ions outside of cells compared to inside. In order to carry the ions across the cell membrane and against the concentration gradient, the transport proteins have very specific shapes, which only fit sodium and potassium ions. Because the transport of these ions is against the concentration gradient, it requires a significant amount of energy. It has been estimated that a full one third of the ATP used by a resting animal is used by the sodium-potassium pump.

Endocytosis is an infolding and then pinching in of the cell membrane so that materials are engulfed into a vacuole or vesicle within the cell. Pinocytosis is the process in which cells engulf liquids. The liquids may or may not contain dissolved materials. Phagocytosis is the process in which the materials that are taken into the cell are solid particles. With receptor-mediated endocytosis the substances which are to be transported into the cell first bind to specific sites or receptor proteins on the outside of the cell. The substances can then be engulfed into the cell. As the materials are being carried into the cell, the cell membrane pinches in forming a vacuole or other vesicle. The materials can then be used inside the cell. Since all types of endocytosis use energy, they are considered active transport.


Nanometric Biopolymer Devices for Oral Delivery of Macromolecules with Clinical Significance

2.2 Paracellular Pathway

Paracellular transport is a passive transport process that results in the transport of substances across an epithelium by passing through the intercellular spaces in between epithelial cells. There is a large body of evidences suggesting that tight junctions play a pivotal role in the paracellular transport of macromolecules across the epithelium. It is the major rate-limiting pathway for the permeation of particles across paracellular route ( Madara, 1998 ). The tight junctions are composed of a complex combination of transmembrane integral proteins, including claudins, occludin, and junctional adhesion molecules, along with several intracellular plaque proteins, and several regulatory proteins that bind the transmembrane proteins to the actin cytoskeleton ( Tsukita et al., 2001 ). The capability to increase the permeability of tight junctions may accelerate the passage of particles via these routes. It may be noted that the absorption of large hydrophilic macromolecules is mainly limited to the paracellular absorption pathway ( Lee et al., 1991 ).

The paracellular transport is not suitable for the transport of large macromolecules and is generally restricted to the compounds of molecular radii less than 11Å. Several peptide drugs, such as octreotide, vasopressin analog desmopressin, and thyrotropin-releasing hormone are believed to absorb by this route ( Pauletti et al., 1996 ). Recent investigations exploited the utilization of several permeation enhancers to modulate the opening of the tight junctions for the oral delivery of large molecules and ions. These permeation enhancers interact with membrane lipid and protein, leading to membrane perturbation followed by an increase in permeability, for example, naturally occurring bile acids and its derivatives, salicylates, medium-chain glycerides, surfactants, middle-chain fatty acids, and acyl carnitine ( Bai, 1994 Yamamoto et al., 1990 ). In the case of calcium chelators, the depletion of Ca 2+ ions causes disruption of actin filaments, adherent junctions and diminishes cell adhesion ( Citi, 1992 ). In the case of surfactants, the potential lytic nature of these agents may cause exfoliation of the intestinal epithelium, irreversibly compromising its barrier functions ( Hochman and Artursson, 1994 ). The absorption enhancers must have desired properties, such as suitable physicochemical properties, nontoxicity, peptide-compatibility, reversible effect on intestinal mucosa, permeability enhancement effect, and appropriate mechanism of action.


צפו בסרטון: דיפוזיה ואוסמוזה (יָנוּאָר 2022).