Sự khác biệt chính - Khuếch tán chủ động và bị động

Màng tế bào đóng vai trò như một hàng rào bán thấm, kiểm soát sự di chuyển của các phân tử qua nó để duy trì một môi trường tế bào ổn định. Lớp kép phospholipid cho phép một số phân tử tự do đi qua màng tế bào thông qua gradient nồng độ của nó và một số phân tử khác sử dụng các cấu trúc đặc biệt để đi qua màng. Các cấu trúc này là các protein xuyên màng. Phần còn lại của các phân tử sẽ đi qua màng tế bào bằng cách sử dụng năng lượng tế bào. Khuếch tán chủ động và thụ động là hai phương pháp liên quan đến việc vận chuyển các phân tử qua màng tế bào. Các Sự khác biệt chính giữa khuếch tán chủ động và thụ động là khuếch tán tích cực bơm các phân tử chống lại gradient nồng độ bằng cách sử dụng năng lượng ATP nhưng trái lại sự khuếch tán thụ động cho phép các phân tử đi qua màng nhờ một gradient nồng độ. Do đó, sự khuếch tán thụ động không sử dụng năng lượng tế bào để vận chuyển các phân tử.

Các lĩnh vực chính được bao phủ

1. Khuếch tán hoạt động là gì - Định nghĩa, Các loại phân tử, Cơ chế vận chuyển 2. Khuếch tán thụ động là gì - Định nghĩa, Các loại phân tử, Cơ chế vận chuyển 3. Điểm giống nhau giữa Khuếch tán Chủ động và Bị động - Sơ lược các tính năng chung 4. Sự khác biệt giữa Khuếch tán Chủ động và Bị động - So sánh các điểm khác biệt chính

Thuật ngữ chính: ATP, Màng tế bào, Gradient điện hóa, Khuếch tán được tạo điều kiện, Thẩm thấu, Khuếch tán hoạt động sơ cấp, Khuếch tán hoạt động thứ cấp, Khuếch tán đơn giản

Khuếch tán hoạt động là gì

Khuếch tán tích cực đề cập đến sự di chuyển của các phân tử hoặc ion từ khu vực có nồng độ thấp hơn đến nơi có nồng độ cao hơn với sự hỗ trợ của các protein mang trong màng tế bào, sử dụng năng lượng tế bào. Tế bào tích lũy glucose, axit amin và ion bằng cách khuếch tán tích cực. Khuếch tán tích cực sơ cấp và khuếch tán tích cực thứ cấp là hai loại cơ chế khuếch tán tích cực được tế bào sử dụng.

Khuếch tán hoạt động chính

Khuếch tán hoạt động sơ cấp đề cập đến việc vận chuyển các phân tử chống lại gradien nồng độ bằng cách sử dụng năng lượng tế bào dưới dạng ATP. Do đó, vận chuyển tích cực sơ cấp sử dụng các phân tử protein mang được cung cấp bởi ATP. Sự vận chuyển tích cực chính thể hiện rõ nhất ở bơm natri / kali (Na + / K + ATPase), nó duy trì điện thế nghỉ của tế bào. Năng lượng được giải phóng từ quá trình thủy phân ATP được sử dụng để bơm ba ion natri ra khỏi tế bào và hai ion kali vào tế bào. Tại đây, các ion natri được vận chuyển từ nơi có nồng độ thấp hơn 10 mM đến nơi có nồng độ cao hơn là 145 mM. Các ion kali được vận chuyển từ nồng độ 140 mM bên trong tế bào đến nồng độ 5 mM của dịch ngoại bào. Hoạt động của bơm natri / kali được thể hiện trong hình 1.

Hình 1: Bơm Natri-Kali

Bơm proton / kali (H + / K + ATPase) được tìm thấy trong niêm mạc dạ dày, duy trì môi trường axit bên trong dạ dày. Omeprazole là một chất ức chế bơm proton / kali, làm giảm trào ngược axit bên trong dạ dày. Cả quá trình phosphoryl hóa oxy hóa và photophosphoryl hóa của chuỗi vận chuyển điện tử đều sử dụng sự vận chuyển tích cực chính để tạo ra sức mạnh khử.

Khuếch tán hoạt động thứ cấp

Khuếch tán hoạt động thứ cấp đề cập đến sự vận chuyển của các phân tử chống lại gradient nồng độ bằng năng lượng giải phóng từ một gradient điện hóa. Tại đây, các protein xuyên màng được tạo ra bởi các protein kênh (protein tạo lỗ). Sự chuyển động đồng thời của một chất khác so với gradient nồng độ được quan sát với sự vận chuyển tích cực thứ cấp. Do đó, các protein kênh liên quan đến sự khuếch tán hoạt động thứ cấp có thể được xác định là các chất vận chuyển. Hai loại cotransporters là antiporters và giao hưởng. Hoạt động của các vận tải cơ được thể hiện trong hình 2.

Hình 2: Các đơn vị vận tải

Các ion đặc biệt và chất tan được vận chuyển theo các hướng ngược lại bởi các chất phản ứng. Chất trao đổi natri / canxi, cho phép khôi phục nồng độ ion canxi trong tế bào cơ tim sau khi có điện thế hoạt động, là ví dụ phổ biến nhất của chất chống phản ứng. Các ion được vận chuyển qua gradien nồng độ trong khi chất tan được vận chuyển ngược lại với gradien nồng độ bởi các máy vận chuyển. Tại đây, cả hai phân tử đều được vận chuyển theo cùng một hướng qua màng tế bào. SGLT2 là chất vận chuyển glucose vào tế bào cùng với các ion natri.

Khuếch tán thụ động là gì

Khuếch tán thụ động đề cập đến sự di chuyển của các ion hoặc phân tử qua màng tế bào thông qua một gradient nồng độ mà không sử dụng năng lượng tế bào. Do đó, khuếch tán thụ động sử dụng entropy tự nhiên của các phân tử để đi qua màng tế bào. Chuyển động của các phân tử xảy ra cho đến khi nồng độ của chúng trở nên bằng nhau ở cả hai phía. Bốn loại khuếch tán thụ động chính là thẩm thấu, khuếch tán đơn giản, khuếch tán thuận lợi và lọc.

Khuếch tán đơn giản

Sự chuyển động đơn giản của các phân tử qua màng thấm được gọi là sự khuếch tán đơn giản. Các phân tử nhỏ, không phân cực sử dụng sự khuếch tán đơn giản. Khoảng cách khuếch tán nên nhỏ hơn để duy trì dòng chảy tốt hơn. Sự khuếch tán đơn giản được thể hiện trong hình 3.

Hình 3: Khuếch tán đơn giản

Khuếch tán được tạo điều kiện

Các phân tử phân cực và phân tử lớn đi qua màng tế bào bằng cách khuếch tán thuận lợi. Ba loại protein vận chuyển tham gia vào quá trình khuếch tán được tạo điều kiện là protein kênh, aquaporin và protein mang. Các protein kênh tạo ra các đường hầm kỵ nước qua màng, cho phép các phân tử kỵ nước đã chọn đi qua màng. Một số protein kênh được mở mọi lúc, và một số được tạo ra giống như protein kênh ion. Aquaporin cho phép nước đi qua màng nhanh chóng. Các protein mang thay đổi hình dạng của chúng, vận chuyển các phân tử mục tiêu qua màng. Sự khuếch tán thuận lợi được thể hiện trong hình 4.

Hình 4: Khuếch tán thuận lợi

Lọc

Quá trình lọc là sự di chuyển của các chất hòa tan cùng với nước do áp suất thủy tĩnh do hệ tim mạch tạo ra. Nó xảy ra trong viên nang Bowman trong thận. Quá trình lọc được thể hiện trong hình 5.

Hình 5: Lọc

Thẩm thấu

Thẩm thấu là sự di chuyển của nước qua một màng thấm có chọn lọc. Nó xảy ra từ tiềm năng nước cao đến tiềm năng nước thấp. Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu lên tế bào hồng cầu được thể hiện trên hình 6. Các tế bào hồng cầu trong dung dịch ưu trương có thể bị mất nước khỏi tế bào. Các dung dịch ưu trương chứa một nồng độ chất tan cao hơn so với tế bào chất của hồng cầu. Các dung dịch đẳng trương chứa một nồng độ chất tan tương tự như trong tế bào chất. Vì vậy, chuyển động ròng của nước vào và ra khỏi tế bào bằng không. Dung dịch nhược trương chứa nồng độ chất tan thấp hơn so với tế bào chất. Các tế bào hồng cầu nhận nước từ các dung dịch giảm trương lực.

Hình 6: Áp suất thẩm thấu trên các tế bào hồng cầu

Các phân tử hòa tan trong lipid đi qua lớp kép phospholipid một cách thụ động. Các phân tử hòa tan trong nước đi qua màng tế bào nhờ các protein xuyên màng.

Điểm giống nhau giữa Khuếch tán Chủ động và Bị động

Sự khác biệt giữa Khuếch tán Chủ động và Bị động

Sự định nghĩa

Khuếch tán hoạt động: Khuếch tán tích cực là sự di chuyển của các phân tử hoặc ion từ khu vực có nồng độ thấp hơn đến nơi có nồng độ cao hơn với sự hỗ trợ của các protein mang trong màng tế bào, sử dụng năng lượng tế bào.

Khuếch tán thụ động: Khuếch tán thụ động là sự di chuyển của các ion hoặc phân tử qua màng tế bào thông qua một gradient nồng độ mà không sử dụng năng lượng tế bào.

Sử dụng năng lượng di động

Khuếch tán hoạt động: Khuếch tán tích cực sử dụng năng lượng tế bào để vận chuyển các phân tử qua màng tế bào.

Khuếch tán thụ động: Khuếch tán thụ động không sử dụng năng lượng tế bào.

Loại phương tiện giao thông

Khuếch tán hoạt động: Khuếch tán tích cực sơ cấp và khuếch tán tích cực thứ cấp là hai loại khuếch tán tích cực.

Khuếch tán thụ động: Khuếch tán đơn giản, khuếch tán thuận lợi, lọc và thẩm thấu là bốn loại khuếch tán thụ động.

Vận chuyển các phân tử

Khuếch tán hoạt động: Các ion, protein lớn, đường phức cũng như tế bào được vận chuyển bằng cách khuếch tán tích cực.

Khuếch tán thụ động: Các phân tử hòa tan trong nước như monosaccharide nhỏ, lipid, hormone sinh dục, carbon dioxide, oxy và nước được vận chuyển bằng cách khuếch tán thụ động.

Vai diễn

Khuếch tán hoạt động: Khuếch tán tích cực cho phép các phân tử đi qua màng tế bào, phá vỡ trạng thái cân bằng được thiết lập bởi sự khuếch tán.

Khuếch tán thụ động: Trạng thái cân bằng động của nước, chất dinh dưỡng, khí và chất thải được duy trì bằng sự khuếch tán thụ động giữa tế bào và môi trường ngoại bào.

Tầm quan trọng

Khuếch tán hoạt động: Vận chuyển tích cực là cần thiết cho sự xâm nhập của các phân tử lớn, không hòa tan vào tế bào.

Khuếch tán thụ động: Khuếch tán thụ động cho phép duy trì cân bằng nội môi tinh vi giữa dịch bào và dịch ngoại bào.

Phần kết luận

Khuếch tán chủ động và khuếch tán thụ động là hai loại cơ chế vận chuyển màng được tế bào sử dụng. Cả hai quá trình đều xảy ra qua màng tế bào. Màng tế bào đóng vai trò như một hàng rào thấm có chọn lọc, chỉ cho phép các phân tử nhỏ, chưa tích điện đi qua màng tế bào một cách tự do. Các phân tử lớn, cũng như các ion tích điện, được đi qua màng tế bào thông qua sự khuếch tán tích cực. Các phân tử nhỏ, không tích điện sẽ đi qua sự khuếch tán thụ động. Vì sự khuếch tán tích cực xảy ra chống lại gradien nồng độ, nó sử dụng năng lượng tế bào dưới dạng ATP hoặc gradien điện hóa. Tuy nhiên, sự khuếch tán thụ động xảy ra thông qua một gradient nồng độ và không cần năng lượng tế bào để vận chuyển các phân tử. Sự khác biệt chính giữa khuếch tán chủ động và thụ động là loại phân tử đi qua và việc sử dụng năng lượng tế bào của mỗi quá trình.

Thẩm quyền giải quyết:

1. Helmenstine, Anne Marie. “So sánh và tương phản Vận chuyển chủ động và thụ động.” ThoughtCo, có sẵn tại đây.

Hình ảnh lịch sự:

1. “Blausen 0818 Sodium-PotassiumPump” của nhân viên Blausen.com (2014). “Phòng trưng bày y tế của Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Làm việc riêng (CC BY 3.0) qua Commons Wikimedia2. “Cotransporters” Bởi người dùng Wikimedia: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia 3. “Đề án khuếch tán đơn giản trong màng tế bào-en” Tác giả LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Tác phẩm riêng (Public Domain) qua Commons Wikimedia4. “Blausen 0394 Tạo điều kiện khuếch tán” bởi nhân viên Blausen.com (2014). “Phòng trưng bày y tế của Blausen Medical 2014”. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Làm việc riêng (CC BY 3.0) qua Commons Wikimedia5. “Sơ đồ lọc” của LadyofHats Mariana Ruiz (Public Domain) qua Commons Wikimedia6. “Áp suất thẩm thấu trên sơ đồ tế bào máu” của LadyofHats (Public Domain) qua Commons Wikimedia