Perbezaan antara osmosis dan pengangkutan aktif

Sel mempunyai banyak keperluan untuk berkembang dan meniru, dan juga sel -sel yang tidak aktif berkembang atau mereplikasi memerlukan nutrien dari alam sekitar berfungsi. Banyak keperluan sel adalah molekul yang boleh didapati di luar sel, termasuk air, gula, vitamin dan protein.

Membran sel mempunyai fungsi pelindung dan struktur yang penting, dan ia bertindak untuk memastikan kandungan selular terpisah dari persekitaran luaran. Bilayer lipid membran sel terdiri daripada fosfolipid, yang mempunyai ekor hidrofobik (minyak larut, "mengaitkan air") yang membentuk halangan kepada banyak larutan dan molekul dalam alam sekitar. Ciri -ciri membran sel ini membolehkan persekitaran dalaman sel berbeza dari persekitaran luaran, tetapi juga bertindak sebagai penghalang utama untuk mengambil molekul tertentu dari persekitaran dan mengusir sisa.

Bilayer lipid tidak menimbulkan masalah untuk semua molekul. Hidrofobik (atau larut minyak), molekul nonpolar boleh meresap dengan bebas melalui membran sel. Kelas molekul ini termasuk gas seperti oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), dan nitrik oksida (NO). Molekul organik hidrofobik yang lebih besar juga boleh melalui membran plasma, termasuk hormon tertentu (seperti estrogen) dan vitamin (seperti vitamin D). Molekul kecil, kutub (termasuk air) sebahagiannya dihalang oleh lipid bilayer tetapi masih boleh melalui.

Untuk molekul yang boleh melalui membran sel secara bebas, sama ada mereka pergi ke atau keluar dari sel bergantung kepada kepekatan mereka. Kecenderungan molekul untuk bergerak mengikut kecerunan tumpuan mereka (yang dari kepekatan yang lebih tinggi hingga kepekatan yang lebih rendah) dipanggil penyebaran. Ini bermaksud bahawa molekul akan mengalir keluar dari sel jika terdapat lebih banyak di dalam sel daripada luar. Begitu juga, jika terdapat lebih banyak di luar sel, molekul akan mengalir ke dalam sel sehingga baki dipenuhi. Sebagai contoh, pertimbangkan sel otot. Semasa bersenam, sel menukarkan O2 ke CO2. Apabila darah oksigen memasuki otot, O2 bergerak dari mana kepekatan lebih tinggi (dalam darah) ke mana ia lebih rendah (dalam sel -sel otot). Pada masa yang sama, CO2 bergerak keluar dari sel -sel otot (di mana ia lebih tinggi) ke darah (di mana ia lebih rendah). Penyebaran tidak memerlukan perbelanjaan tenaga. Penyebaran air diberi nama khas, osmosis.

Untuk molekul kutub yang lebih besar dan mana -mana molekul yang dikenakan, memasuki dan meninggalkan sel lebih sukar kerana mereka tidak dapat melalui lipid bilayer. Kelas molekul ini termasuk ion, gula, asid amino (blok bangunan protein) dan banyak lagi perkara yang diperlukan sel untuk bertahan dan berfungsi. Untuk menyelesaikan masalah ini, sel mempunyai protein pengangkutan yang membolehkan molekul ini masuk dan keluar dari sel. Protein pengangkutan ini membentuk 15-30% protein dalam membran sel.

Protein pengangkutan datang dalam beberapa bentuk dan saiz, tetapi semuanya meliputi lipid bilayer, dan setiap protein pengangkutan mempunyai jenis molekul tertentu yang mengangkut. Terdapat protein pembawa (yang juga dikenali sebagai pengangkutan atau permeasis), yang mengikat larut atau molekul di satu sisi membran dan mengangkutnya ke sisi lain membran. Kelas kedua protein pengangkutan termasuk protein saluran. Protein saluran membentuk bukaan hidrofilik ("penyayang air") dalam membran untuk membolehkan molekul kutub atau caj mengalir melalui. Kedua -dua protein saluran dan protein pembawa memudahkan pengangkutan ke dalam dan di luar sel.

Molekul boleh bergerak melalui protein pengangkutan dari kepekatan tinggi ke kepekatan yang lebih rendah. Proses ini dipanggil pengangkutan pasif atau penyebaran yang difasilitasi. Ia serupa dengan penyebaran molekul bukan pololar atau air secara langsung melalui lipid bilayer, kecuali ia memerlukan protein pengangkutan.

Kadang -kadang, sel memerlukan sesuatu dari persekitaran yang terdapat dalam kepekatan yang sangat rendah di luar sel. Sebagai alternatif, sel mungkin memerlukan kepekatan yang sangat rendah dari larutan tertentu di dalam sel. Walaupun penyebaran akan membolehkan kepekatan di dalam dan di luar sel bergerak ke arah keseimbangan, proses yang dipanggil Pengangkutan aktif Membantu menumpukan larutan atau molekul sama ada di dalam atau di luar sel. Pengangkutan aktif memerlukan perbelanjaan tenaga untuk menggerakkan molekul terhadap kecerunan tumpuannya. Terdapat dua bentuk utama pengangkutan aktif dalam sel eukariotik. Jenis pertama terdiri daripada pam yang didorong oleh ATP. Pam ini menggunakan hidrolisis ATP untuk mengangkut kelas tertentu larut atau molekul merentasi membran untuk menumpukannya sama ada di dalam atau di luar sel. Jenis kedua (dipanggil cotransporters) pasangan pengangkutan satu molekul terhadap kecerunan kepekatannya (dari rendah ke tinggi) dengan pengangkutan molekul kedua ke bawah kecerunan kepekatannya (dari tinggi ke rendah).

Sel juga menggunakan pengangkutan aktif untuk mengekalkan kepekatan ion yang betul. Kepekatan ion sangat penting untuk sifat elektrik sel, mengawal jumlah air dalam sel dan fungsi penting lain ion. Contohnya, ion magnesium (mg2+) sangat penting bagi banyak protein yang terlibat dalam pembaikan dan penyelenggaraan DNA. Kalsium (Ca2+) juga penting dalam banyak proses sel, dan pengangkutan aktif membantu mengekalkan kecerunan kalsium 1: 10,000. Pengangkutan ion di seluruh lipid bilayer bergantung bukan sahaja pada kecerunan tumpuan, tetapi juga pada sifat elektrik membran, di mana seperti caj yang ditolak. ATPase natrium-potassium atau pam Na+ -k+ mengekalkan kepekatan natrium yang lebih tinggi di luar sel. Hampir satu pertiga daripada keperluan tenaga sel dimakan dalam usaha ini. Perbelanjaan tenaga yang besar ini untuk pengangkutan aktif ion menyokong kepentingan mengekalkan keseimbangan molekul dalam fungsi sel yang betul.

Ringkasan

Osmosis adalah penyebaran air pasif di seluruh membran sel dan tidak memerlukan protein pengangkutan. APengangkutan Ctive adalah pergerakan molekul terhadap kecerunan kepekatan mereka (dari kepekatan rendah hingga tinggi) atau terhadap kecerunan elektrik mereka (ke arah caj seperti) dan memerlukan pengangkut protein dan tenaga tambahan, sama ada melalui hidrolisis ATP atau melalui gandingan ke pengangkutan menurun yang lain larut.