Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

5.11: Birincil Aktif Taşıma
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Primary Active Transport
 
TRANSCRIPT

5.11: Primary Active Transport

5.11: Birincil Aktif Taşıma

In contrast to passive transport, active transport involves a substance being moved through membranes in a direction against its concentration or electrochemical gradient. There are two types of active transport: primary active transport and secondary active transport. Primary active transport utilizes chemical energy from ATP to drive protein pumps that are embedded in the cell membrane. With energy from ATP, the pumps transport ions against their electrochemical gradients—a direction they would not normally travel by diffusion.

Relationship between Concentration, Electrical, and Electrochemical Gradients

To understand the dynamics of active transport, it is important to first understand electrical and concentration gradients. A concentration gradient is a difference in the concentration of a substance across a membrane or space that drives movement from areas of high concentration to areas of low concentration. Similarly, an electrical gradient is the force resulting from the difference between electrochemical potentials on each side of the membrane that leads to the movement of ions across the membrane until the charges are similar on both sides of the membrane. An electrochemical gradient is created when the forces of a chemical concentration gradient and electrical charge gradient are combined.

Sodium-Potassium Pump

One important transporter responsible for maintaining the electrochemical gradient in cells is the sodium-potassium pump. The primary active transport activity of the pump occurs when it is oriented such that it spans the membrane with its extracellular side closed, and its intracellular region open and associated with a molecule of ATP. In this conformation, the transporter has a high affinity for sodium ions normally present in the cell in low concentrations, and three of these ions enter into and attach to the pump. Such binding allows ATP to transfer one of its phosphate groups to the transporter, providing the energy needed to close the pump’s intracellular side and open the extracellular region.

The change in conformation decreases the pump’s affinity for sodium ions—which are released into the extracellular space—but increases its affinity for potassium, allowing it to bind two potassium ions present in low concentration in the extracellular environment. The extracellular side of the pump then closes, and the ATP-derived phosphate group on the transporter detaches. This enables a new ATP molecule to associate with the pump’s intracellular side, which opens and allows the potassium ions to exit into the cell—returning the transporter to its initial shape beginning the cycle again.

Due to the pump’s primary active transport activity, there ends up being an imbalance in the distribution of ions across the membrane. There are more potassium ions inside the cell and more sodium ions outside the cell. Therefore, the inside of the cells ends up being more negative than the outside. An electrochemical gradient is generated as a result of the ion imbalance. The force from the electrochemical gradient then propels the reactions of secondary active transport. Secondary active transport, also known as co-transport, occurs when a substance is transported across a membrane as a result of the electrochemical gradient established by primary active transport without requiring additional ATP.

Pasif taşımanın aksine, aktif taşıma, bir maddenin konsantrasyonuna veya elektrokimyasal degradesine karşı bir yönde membranlardan geçirilmesini içerir. İki tür aktif taşıma vardır: birincil aktif taşıma ve ikincil aktif taşıma. Birincil aktif taşıma hücre zarına gömülü protein pompaları sürücü ATP kimyasal enerji kullanır. ATP'den gelen enerji ile pompalar iyonları elektrokimyasal degradelerine karşı taşırlar ve normalde difüzyonla seyahat etmeyecekleri bir yöne sahip olurlar.

Konsantrasyon, Elektrik ve Elektrokimyasal Degradeler Arasındaki İlişki

Aktif taşımadinamiklerini anlamak için öncelikle elektrik ve konsantrasyon gradyanlarını anlamak önemlidir. Konsantrasyon gradyanı, bir maddenin bir membran veya boşluk taki konsantrasyonundaki bir farktır ve bu da yüksek konsantrasyonlu bölgelerden düşük konsantrasyonlu alanlara doğru hareketi yönlendirir. Benzer şekilde, elektriksel degrade, membranın her iki tarafındaki elektrokimyasal potansiyeller arasındaki farktan kaynaklanan ve membranın her iki tarafında ki yükler benzer olana kadar iyonların membran boyunca hareketine yol açan kuvvettir. Bir elektrokimyasal degrade bir kimyasal konsantrasyon gradyan ve elektrik yükü gradyan kuvvetleri birleştirildiğinde oluşturulur.

Sodyum-Potasyum Pompası

Hücrelerdeki elektrokimyasal gradyan korumakiçin sorumlu önemli bir taşıyıcı sodyum-potasyum pompasıdır. Pompanın birincil aktif taşıma aktivitesi, hücre dışı tarafı kapalı olan membrana yayıltıldığında ve hücre içi bölgesi açık ve ATP molekülüyle ilişkili olduğunda ortaya çıkar. Bu konformasyonda, taşıyıcı normalde düşük konsantrasyonlarda hücrede bulunan sodyum iyonları için yüksek bir yakınlık vardır, ve bu iyonların üç girmek ve pompa yatamak. Bu tür bir bağlama, ATP'nin fosfat gruplarından birini taşıyıcıya aktararak pompanın hücre içi tarafını kapatmak ve hücre dışı bölgeyi açmak için gereken enerjiyi sağlar.

Konformasyondaki değişim, pompanın hücre dışı uzaya salınan sodyum iyonlarına olan yakınlığını azaltır, ancak potasyuma olan yakınlığını artırarak hücre dışı ortamda düşük konsantrasyonda bulunan iki potasyum iyonunu bağlamasına olanak sağlar. Pompanın hücre dışı tarafı kapanır ve taşıyıcı üzerindeki ATP türetilmiş fosfat grubu ayrılır. Bu yeni bir ATP molekülü pompanın hücre içi tarafı ile ilişkilendirmek için izin verir, hangi açılır ve potasyum iyonları hücre içine çıkmak için izin verir-tekrar döngüsü başlayan ilk şekline taşıyıcı dönen.

Pompanın birincil aktif taşıma aktivitesi nedeniyle, membran boyunca iyonların dağılımında bir dengesizlik vardır. Hücre içinde daha fazla potasyum ve hücre dışında daha fazla sodyum iyonları vardır. Bu nedenle, hücrelerin iç dış daha fazla negatif olmak biter. Iyon dengesizliğinin bir sonucu olarak elektrokimyasal degrade oluşur. Elektrokimyasal degradeden gelen kuvvet daha sonra ikincil aktif taşıma reaksiyonlarını iter. İkincil aktif taşıma, aynı zamanda co-transport olarak da bilinir, bir madde ek ATP gerektirmeden birincil aktif taşıma tarafından kurulan elektrokimyasal gradyan sonucu bir membran üzerinde taşınır oluşur.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter