Κύρια έναντι Δευτερεύουσας Ενεργής Μεταφορά
Η ενεργή μεταφορά είναι μια μέθοδος που μεταφέρει πολλές ουσίες μέσω βιολογικών μεμβρανών, έναντι των βαθμίδων συγκέντρωσής τους. Προκειμένου να ωθηθούν τα μόρια σε μια κλίση συγκέντρωσης δαπανάται ελεύθερη ενέργεια. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, αυτό συμβαίνει στην πλασματική μεμβράνη του κυττάρου και στις μεμβράνες εξειδικευμένων οργανιδίων όπως μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες κ.λπ. ως εκ τούτου αναφέρεται ως «αντλίες». Οι κύριοι ρόλοι της ενεργού μεταφοράς περιλαμβάνουν την πρόληψη της κυτταρικής λύσης, τη διατήρηση άνισων συγκεντρώσεων διαφορετικών ιόντων και στις δύο πλευρές της κυτταρικής μεμβράνης και τη διατήρηση της ηλεκτροχημικής ισορροπίας σε όλη την κυτταρική μεμβράνη. Η ενεργή μεταφορά μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους, δηλαδή την κύρια ενεργή μεταφορά και τη δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά.
Τι είναι η κύρια ενεργή μεταφορά;
Στην πρωτογενή ενεργή μεταφορά, θετικά φορτισμένα ιόντα (H+, Ca2+, Na+ και K+) μετακινούνται στις μεμβράνες μέσω πρωτεϊνών μεταφοράς. Οι κύριες αντλίες ενεργού μεταφοράς όπως η αντλία φωτονίων, η αντλία ασβεστίου και η αντλία νατρίου-καλίου είναι πολύ σημαντικές για τη διατήρηση της κυτταρικής ζωής. Για παράδειγμα, η αντλία ασβεστίου διατηρεί τη βαθμίδα Ca2+ σε όλη τη μεμβράνη και αυτή η κλίση είναι σημαντική για τη ρύθμιση των κυτταρικών δραστηριοτήτων όπως η έκκριση, η συγκρότηση μικροσωληνίσκων και η συστολή των μυών. Επίσης, η αντλία Na+/K+ διατηρεί το δυναμικό της μεμβράνης σε όλη την πλασματική μεμβράνη.
Τι είναι η δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά;
Η πηγή ενέργειας των δευτερευουσών ενεργών αντλιών μεταφοράς είναι η βαθμίδα συγκέντρωσης ενός ιόντος που καθορίζεται από τις αντλίες πρωτογενούς ενέργειας. Επομένως, οι ουσίες μεταφοράς συνδέονται πάντα με ιόντα μεταφοράς που είναι υπεύθυνα για την κινητήρια δύναμη. Στα περισσότερα ζωικά κύτταρα, η κινητήρια δύναμη για τη δευτερογενή ενεργό μεταφορά είναι η βαθμίδα συγκέντρωσης του Na+/K+. Η δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά λαμβάνει χώρα με δύο μηχανισμούς που ονομάζονται antiport (διάχυση ανταλλαγής) και symport (cotransport). Στο antiport, τα ιόντα κίνησης και τα μόρια μεταφοράς κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Τα περισσότερα ιόντα ανταλλάσσονται με αυτόν τον μηχανισμό. Για παράδειγμα, η συζευγμένη κίνηση χλωριούχων και διττανθρακικών ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης ξεκινά με αυτόν τον μηχανισμό. Συμπτωματικά, η διαλυμένη ουσία και τα ιόντα οδήγησης κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση. Για παράδειγμα, σάκχαρα όπως η γλυκόζη και τα αμινοξέα μεταφέρονται μέσω της κυτταρικής μεμβράνης με αυτόν τον μηχανισμό.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της κύριας και της δευτερεύουσας ενεργής μεταφοράς;
• Στην πρωτογενή ενεργή μεταφορά, οι πρωτεΐνες υδρολύουν το ATP για να τροφοδοτήσουν άμεσα τη μεταφορά ενώ, στη δευτερογενή ενεργή μεταφορά, η υδρόλυση ATP γίνεται έμμεσα για να τροφοδοτήσει τη μεταφορά.
• Σε αντίθεση με τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην πρωτογενή ενεργό μεταφορά, οι πρωτεΐνες μεταφοράς που εμπλέκονται στη δευτερογενή ενεργή μεταφορά δεν διασπούν τα μόρια του ATP.
• Η κινητήρια δύναμη για τις δευτερεύουσες ενεργές αντλίες λαμβάνεται από τις αντλίες ιόντων που προκύπτουν από τις κύριες ενεργές αντλίες μεταφοράς.
• Ιόντα όπως H+, Ca2+, Na+ και K+ μεταφέρονται μέσω της μεμβράνης μέσω πρωτογενών ενεργών αντλιών, ενώ η γλυκόζη, τα αμινοξέα και ιόντα όπως το διττανθρακικό και το χλώριο μεταφέρονται μέσω δευτερογενούς ενεργού μεταφοράς.
• Σε αντίθεση με τη δευτερεύουσα ενεργή μεταφορά, η πρωτογενής ενεργή μεταφορά διατηρεί την ηλεκτροχημική βαθμίδα κατά μήκος της πλασματικής μεμβράνης.
