AKTIVNÍ DOPRAVA: PRIMÁRNÍ A SEKUNDÁRNÍ DOPRAVA - BIOLOGIE - 2025

Aktivní transport je přeprava typu buňky, kterou rozpuštěné molekuly pohybují přes buněčnou membránu, od oblasti s nižší koncentrací rozpuštěných látek do oblasti, kde je koncentrace z nich je vyšší.

Přirozeně se stává, že se molekuly pohybují ze strany, kde jsou koncentrovanější, na stranu, kde jsou méně koncentrované; To je to, co se děje spontánně, aniž by byl do procesu aplikován jakýkoli druh energie. V tomto případě se říká, že molekuly se pohybují dolů koncentračním gradientem.

Naproti tomu v aktivním transportu se částice pohybují proti koncentračnímu gradientu a následně spotřebovávají energii z buňky. Tato energie obvykle pochází z adenosintrifosfátu (ATP).

Rozpuštěné molekuly mají někdy vyšší koncentraci uvnitř buňky než venku, ale pokud je tělo potřebuje, jsou tyto molekuly uvnitř transportovány proteinovými nosiči, které se nacházejí v buněčné membráně.

Co je aktivní transport?

Abychom pochopili, z čeho aktivní transport sestává, je nutné pochopit, co se děje na obou stranách membrány, skrz kterou transport probíhá.

Když je látka v různých koncentracích na opačných stranách membrány, říká se, že existuje koncentrační gradient. Protože atomy a molekuly mohou být elektricky nabity, mohou se mezi kompartmenty na obou stranách membrány vytvářet také elektrické gradienty.

Iontový pohyb je selektivní pro kationty nebo anionty kvůli velikosti pórů a jejich polarizaci. Jak dva anionty procházejí z vnitřku do vnějšku buňky, mění se vnější z +5 na +3. Zdroj: Wikimedia commons. Autor: Methylisopropylisergamide.

Pokaždé, když dojde k síťovému oddělení nábojů v prostoru, dojde k rozdílu elektrického potenciálu. Ve skutečnosti živé buňky mají často to, co se nazývá membránový potenciál, což je rozdíl v elektrickém potenciálu (napětí) napříč membránou, který je způsoben nerovnoměrným rozložením nábojů.

Gradienty jsou běžné v biologických membránách, takže je často nutné vynaložit energii, aby se určité molekuly posunuly proti těmto gradientům.

Energie se používá k pohybu těchto sloučenin proteiny, které jsou vloženy do membrány a které fungují jako transportéry.

Pokud proteiny vkládají molekuly do koncentračního gradientu, jedná se o aktivní transport. Pokud transport těchto molekul nevyžaduje energii, je tento transport považován za pasivní. V závislosti na tom, odkud energie pochází, může být aktivní transport primární nebo sekundární.

Primární aktivní transport

Primární aktivní transport je ten, který přímo používá zdroj chemické energie (např. ATP) k pohybu molekul přes membránu proti jeho gradientu.

Jedním z nejdůležitějších příkladů v biologii pro ilustraci tohoto primárního aktivního transportního mechanismu je sodno-draselná pumpa, která se nachází v živočišných buňkách a jejíž funkce je pro tyto buňky nezbytná.

Pumpa sodík-draslík je membránový protein, který transportuje sodík z buňky a draslík do buňky. K provedení této přepravy vyžaduje čerpadlo energii z ATP.

Sekundární aktivní transport

Sekundární aktivní transport je ten, který využívá energii uloženou v buňce, tato energie je odlišná od ATP, a proto se rozlišuje mezi dvěma typy transportu.

Energie použitá sekundárním aktivním transportem pochází z gradientů generovaných primárním aktivním transportem a může být použita k transportu jiných molekul proti jejich koncentračnímu gradientu.

Například zvýšením koncentrace sodných iontů v extracelulárním prostoru v důsledku činnosti sodík-draselné čerpadlo se vytvoří elektrochemický gradient rozdílem koncentrace tohoto iontu na obou stranách membrány.

Za těchto podmínek by sodné ionty měly tendenci se pohybovat podél svého koncentračního gradientu a vracely se dovnitř buňky přes transportní proteiny.

Spolu-dopravci

Tuto energii z elektrochemického gradientu sodíku lze použít k transportu jiných látek proti jejich gradientům. Stává se sdílený transport a je prováděn transportními proteiny zvanými ko-transportéry (protože transportují dva prvky současně).

Příkladem důležitého pomocného transportéru je výměnný protein sodík-glukóza, který transportuje kationty sodíku po jeho gradientu a následně tuto energii používá k vstupu glukózových molekul proti jeho gradientu. Toto je mechanismus, kterým glukóza vstupuje do živých buněk.

V předchozím příkladu ko-transportní protein pohybuje dvěma elementy ve stejném směru (uvnitř buňky). Když se oba prvky pohybují stejným směrem, protein, který je transportuje, se nazývá symporter.

Společné transportéry však mohou také pohybovat sloučeninami v opačných směrech; v tomto případě se transportní protein nazývá anti-nosič, ačkoli jsou také známé jako výměníky nebo proti-transportéry.

Příkladem anti-nosiče je měnič sodíku a vápníku, který provádí jeden z nejdůležitějších buněčných procesů při odstraňování vápníku z buněk. Využívá energii elektrochemického gradientu sodíku k mobilizaci vápníku mimo buňku: jeden vápníkový kation ponechává pro každé tři sodné kationty, které vstupují.

Rozdíl mezi exocytózou a aktivním transportem

Exocytóza je dalším důležitým mechanismem buněčného transportu. Jeho funkcí je vytlačit zbytkový materiál z buňky do extracelulární tekutiny. Při exocytóze je transport zprostředkován vesikuly.

Hlavní rozdíl mezi exocytózou a aktivním transportem spočívá v tom, že při exositóze je částice, která má být transportována, obalena strukturou obklopenou membránou (vezikula), která se fúzuje s buněčnou membránou a uvolňuje svůj obsah ven.

Při aktivní přepravě lze přepravované předměty pohybovat v obou směrech, dovnitř nebo ven. Naproti tomu exocytóza přenáší svůj obsah pouze na vnější stranu.

Nakonec aktivní transport zahrnuje proteiny jako transportní médium, nikoli membránové struktury jako v exocytóze.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekulární biologie buňky (6. vydání). Věnec věnec.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biology (2nd ed.) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. ed.). WH Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Život: věda o biologii (7. vydání). Sinauer Associates a WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologie (7. vydání) Cengage Learning.