Ana Fark - Aktif ve Pasif difüzyon

Hücre zarı, sabit bir sitozolik ortamı korumak için moleküllerin hücre içindeki hareketini kontrol eden yarı geçirgen bir bariyer görevi görür. Fosfolipid çift tabakası, bazı moleküllerin kendi konsantrasyon gradyanından hücre zarından serbestçe geçmesine ve diğer bazı moleküllerin zarı geçmek için özel yapılar kullanmasına izin verir. Bu yapılar transmembran proteinlerdir. Moleküllerin geri kalanı, hücresel enerjiyi kullanarak hücre zarını geçecekti. Aktif ve pasif difüzyon, moleküllerin hücre zarı boyunca taşınmasında rol oynayan iki yöntemdir. NS asıl fark aktif ve pasif difüzyon arasındaki aktif difüzyon, ATP enerjisi kullanarak molekülleri konsantrasyon gradyanına karşı pompalar buna karşılık pasif difüzyon, moleküllerin membrandan bir konsantrasyon gradyanından geçmesine izin verir. Bu nedenle, pasif difüzyon, moleküllerin taşınması için hücresel enerjiyi kullanmaz.

Kapsanan Kilit Alanlar

1. Aktif Difüzyon Nedir? - Tanım, Molekül Çeşitleri, Taşıma Mekanizması 2. Pasif Difüzyon Nedir? - Tanımı, Molekül Çeşitleri, Taşıma Mekanizması 3. Aktif ve Pasif Difüzyon Arasındaki Benzerlikler Nelerdir? - Ortak Özelliklerin Anahatları 4. Aktif ve Pasif Difüzyon Arasındaki Fark Nedir? – Temel Farklılıkların Karşılaştırılması

Anahtar Terimler: ATP, Hücre Zarı, Elektrokimyasal Gradyan, Kolaylaştırılmış Difüzyon, Osmoz, Birincil Aktif Difüzyon, İkincil Aktif Difüzyon, Basit Difüzyon

Aktif Difüzyon Nedir?

Aktif difüzyon, moleküllerin veya iyonların hücre enerjisini kullanarak hücre zarındaki taşıyıcı proteinlerin yardımcısı ile daha düşük konsantrasyonlu bir alandan daha yüksek bir konsantrasyona hareketini ifade eder. Hücreler aktif difüzyon yoluyla glikoz, amino asitler ve iyonları biriktirir. Birincil aktif difüzyon ve ikincil aktif difüzyon, hücreler tarafından kullanılan iki tip aktif difüzyon mekanizmasıdır.

Birincil Aktif Difüzyon

Birincil aktif difüzyon, ATP formunda hücresel enerjiyi kullanarak moleküllerin konsantrasyon gradyanına karşı taşınmasını ifade eder. Bu nedenle, birincil aktif taşıma, ATP tarafından desteklenen taşıyıcı protein moleküllerini kullanır. Birincil aktif taşıma, hücrenin dinlenme potansiyelini koruyan sodyum/potasyum pompasında (Na+/K+ ATPaz) en belirgindir. ATP'nin hidrolizi ile açığa çıkan enerji, hücreden üç sodyum iyonunu ve iki potasyum iyonunu hücreye pompalamak için kullanılır. Burada sodyum iyonları, 10 mM'lik daha düşük bir konsantrasyondan 145 mM'lik daha yüksek bir konsantrasyona taşınır. Potasyum iyonları hücre içindeki 140 mM konsantrasyondan hücre dışı sıvının 5 mM konsantrasyonuna taşınır. Sodyum/potasyum pompasının hareketi şekil l'de gösterilmektedir.

Şekil 1: Sodyum-Potasyum Pompası

Proton/potasyum pompası (H+/K+ ATPaz), midenin içinde asidik bir ortam sağlayarak midenin astarında bulunur. Omeprazol, mide içindeki asit geri akışını azaltan bir proton/potasyum pompası inhibitörüdür. Elektron taşıma zincirinin hem oksidatif fosforilasyonu hem de fotofosforilasyonu, bir indirgeme gücü oluşturmak için birincil aktif taşımayı kullanır.

İkincil Aktif Difüzyon

İkincil aktif difüzyon, bir elektrokimyasal gradyandan salınan enerji ile konsantrasyon gradyanına karşı moleküllerin taşınmasını ifade eder. Burada, transmembran proteinleri kanal proteinleri (gözenek oluşturucu proteinler) tarafından yapılır. İkincil aktif taşıma ile başka bir maddenin konsantrasyon gradyanına karşı eşzamanlı hareketi gözlenir. Bu nedenle, ikincil aktif difüzyonda yer alan kanal proteinleri, ortak taşıyıcılar olarak tanımlanabilir. İki tür kotransporter, antiporters ve symporter'dır. Yardımcı taşıyıcıların eylemi, şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2: Yardımcı taşıyıcılar

Belirli iyon ve çözünen antiporterler tarafından zıt yönlerde taşınır. Aksiyon potansiyelinden sonra kardiyomiyositteki kalsiyum iyonu konsantrasyonunun eski haline gelmesini sağlayan sodyum/kalsiyum değiştirici antiporterlerin en yaygın örneğidir. İyonlar konsantrasyon gradyanı boyunca taşınırken, çözünen madde simporterler tarafından konsantrasyon gradyanına karşı taşınır. Burada, her iki molekül de hücre zarı boyunca aynı yönde taşınır. SGLT2, glikozu sodyum iyonlarıyla birlikte hücreye taşıyan bir simporterdir.

Pasif Difüzyon Nedir?

Pasif difüzyon, iyonların veya moleküllerin hücresel enerjiyi kullanmadan bir konsantrasyon gradyanı boyunca hücre zarı boyunca hareketini ifade eder. Bu nedenle, pasif difüzyon, hücre zarından geçmek için moleküllerin doğal entropisini kullanır. Moleküllerin hareketi, konsantrasyonları her iki tarafta eşit olana kadar gerçekleşir. Dört ana pasif difüzyon türü, ozmoz, basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve filtrasyondur.

Basit difüzyon

Moleküllerin geçirgen bir zar boyunca basit hareketine basit difüzyon denir. Küçük, polar olmayan moleküller basit difüzyon kullanır. Daha iyi bir akış sağlamak için difüzyon mesafesi daha az olmalıdır. Basit difüzyon şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3: Basit Difüzyon

Kolaylaştırılmış difüzyon

Polar moleküller ve büyük moleküller hücre zarından kolaylaştırılmış difüzyonla geçerler. Kolaylaştırılmış difüzyonda yer alan üç tip taşıma proteini, kanal proteinleri, aquaporinler ve taşıyıcı proteinlerdir. Kanal proteinleri, zar boyunca hidrofobik tüneller oluşturarak seçilen hidrofobik moleküllerin zardan geçmesine izin verir. Bazı kanal proteinleri her zaman açıktır ve bazıları iyon kanalı proteinleri gibi kapılıdır. Aquaporinler, suyun zardan hızlı bir şekilde geçmesine izin verir. Taşıyıcı proteinler şekillerini değiştirerek hedef molekülleri zardan geçirirler. Kolaylaştırılmış difüzyon şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4: Kolaylaştırılmış Difüzyon

filtreleme

Filtrasyon, kardiyovasküler sistem tarafından üretilen hidrostatik basınç nedeniyle çözünen maddelerin su ile birlikte hareketidir. Böbrekte Bowman kapsülünde oluşur. Filtreleme şekil 5'te gösterilmiştir.

Şekil 5: Filtreleme

ozmoz

Osmoz, suyun seçici geçirgen bir zar boyunca hareketidir. Yüksek su potansiyelinden düşük su potansiyeline doğru oluşur. Ozmotik basıncın kırmızı kan hücreleri üzerindeki etkisi şekil 6'da gösterilmektedir. Hipertonik bir çözeltideki kırmızı kan hücreleri, hücrelerden su kaybedebilir. Hipertonik çözeltiler, kırmızı kan hücrelerinin sitoplazmasından daha yüksek konsantrasyonda çözünen içerir. İzotonik çözeltiler, sitoplazmada olduğu gibi benzer bir konsantrasyonda çözünen içerir. Bu nedenle, suyun hücre içindeki ve dışındaki net hareketi sıfırdır. Hipotonik çözeltiler, sitoplazmadan daha düşük çözünen konsantrasyonları içerir. Kırmızı kan hücreleri hipotonik çözeltilerden su alır.

Şekil 6: Kırmızı Kan Hücreleri Üzerindeki Ozmotik Basınç

Yağda çözünen moleküller, fosfolipid çift tabakasından pasif olarak geçer. Suda çözünen moleküller, hücre zarından transmembran proteinler vasıtasıyla geçerler.

Aktif ve Pasif Difüzyon Arasındaki Benzerlikler

Aktif ve Pasif Difüzyon Arasındaki Fark

Tanım

Aktif Difüzyon: Aktif difüzyon, moleküllerin veya iyonların hücre enerjisini kullanarak hücre zarındaki taşıyıcı proteinlerin yardımcısı ile daha düşük konsantrasyonlu bir alandan daha yüksek bir konsantrasyona hareketidir.

Pasif difüzyon: Pasif difüzyon, iyonların veya moleküllerin hücresel enerjiyi kullanmadan bir konsantrasyon gradyanı boyunca hücre zarı boyunca hareketidir.

Hücresel Enerji Kullanımı

Aktif Difüzyon: Aktif difüzyon, molekülleri hücre zarı boyunca taşımak için hücresel enerjiyi kullanır.

Pasif difüzyon: Pasif difüzyon hücresel enerjiyi kullanmaz.

Taşıma tipi

Aktif Difüzyon: Birincil aktif difüzyon ve ikincil aktif difüzyon, iki tür aktif difüzyondur.

Pasif difüzyon: Basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon, filtrasyon ve ozmoz, pasif difüzyonun dört tipidir.

Moleküllerin Taşınması

Aktif Difüzyon: İyonlar, büyük proteinler, kompleks şekerler ve hücreler aktif difüzyonla taşınır.

Pasif difüzyon: Küçük monosakkaritler, lipidler, seks hormonları, karbondioksit, oksijen ve su gibi suda çözünür moleküller pasif difüzyonla taşınır.

rol

Aktif Difüzyon: Aktif difüzyon, moleküllerin hücre zarından geçmesine izin vererek difüzyon tarafından kurulan dengeyi bozar.

Pasif difüzyon: Su, besinler, gazlar ve atıkların dinamik dengesi, sitozol ve hücre dışı ortam arasındaki pasif difüzyonla sağlanır.

Önem

Aktif Difüzyon: Büyük, çözünmeyen moleküllerin hücreye girişi için aktif taşıma gereklidir.

Pasif difüzyon: Pasif difüzyon, sitozol ve hücre dışı sıvı arasında hassas bir homeostazın korunmasına izin verir.

Çözüm

Aktif difüzyon ve pasif difüzyon, hücreler tarafından kullanılan iki tür zar taşıma mekanizmasıdır. Her iki işlem de hücre zarından gerçekleşir. Hücre zarı, yalnızca küçük, yüksüz moleküllerin hücre zarından serbestçe geçmesine izin veren seçici geçirgen bir bariyer görevi görür. Büyük moleküller ve yüklü iyonlar, aktif difüzyon yoluyla hücre zarından geçirilir. Küçük, yüksüz moleküller pasif difüzyondan geçer. Aktif difüzyon, konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleştiğinden, hücresel enerjiyi ATP veya elektrokimyasal gradyan şeklinde kullanır. Ancak pasif difüzyon, bir konsantrasyon gradyanı yoluyla gerçekleşir ve moleküllerin taşınması için hücresel enerji gerektirmez. Aktif ve pasif difüzyon arasındaki temel fark, geçen moleküllerin türü ve her işlem tarafından hücresel enerjinin kullanılmasıdır.

Referans:

1. Helmenstine, Anne Marie. “Aktif ve Pasif Taşımayı Karşılaştırın ve Karşılaştırın.” ThoughtCo, Burada mevcut.

Görünüm inceliği:

1. “Blausen 0818 Sodyum-Potasyum Pompası” Blausen.com personeli tarafından (2014). "Blausen Medical 2014'ün tıbbi galerisi". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Commons Wikimedia2 aracılığıyla kendi çalışmanız (CC BY 3.0). “Ortak Taşıyıcılar” Wikimedia kullanıcısı tarafından: Lupask – Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia üzerinden 3. “Hücre zarında basit difüzyon şeması” LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal tarafından – Commons Wikimedia4 aracılığıyla kendi çalışmanız (Public Domain). “Blausen 0394 Kolaylaştırılmış Difüzyon” Blausen.com personeli tarafından (2014). "Blausen Medical 2014'ün tıbbi galerisi". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Commons Wikimedia5 aracılığıyla kendi çalışmanız (CC BY 3.0). Commons Wikimedia6 aracılığıyla LadyofHats Mariana Ruiz (Public Domain) tarafından "Filtrasyon şeması". "Kan hücreleri diyagramındaki ozmotik basınç" Commons Wikimedia aracılığıyla LadyofHats (Public Domain) tarafından