Belangrijkste verschil - Actieve versus passieve diffusie

Het membraan van de cel dient als een semi-permeabele barrière en regelt de beweging van moleculen erdoorheen om een ​​constante cytosolische omgeving te behouden. De fosfolipide dubbellaag zorgt ervoor dat sommige moleculen vrij door het celmembraan kunnen passeren door de concentratiegradiënt en sommige andere moleculen om speciale structuren te gebruiken om het membraan te passeren. Deze structuren zijn transmembraaneiwitten. De rest van de moleculen zou het celmembraan passeren door gebruik te maken van cellulaire energie. Actieve en passieve diffusie zijn twee methoden die betrokken zijn bij het transport van moleculen door het celmembraan. De grootste verschil tussen actieve en passieve diffusie is dat: actieve diffusie pompt moleculen tegen de concentratiegradiënt in door gebruik te maken van ATP-energie terwijl passieve diffusie zorgt ervoor dat de moleculen het membraan door een concentratiegradiënt kunnen passeren. Daarom gebruikt passieve diffusie geen cellulaire energie voor het transport van moleculen.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat is actieve diffusie? - Definitie, soorten moleculen, transportmechanisme 2. Wat is passieve diffusie? - Definitie, soorten moleculen, transportmechanisme 3. Wat zijn de overeenkomsten tussen actieve en passieve diffusie? – Overzicht van gemeenschappelijke functies 4. Wat is het verschil tussen actieve en passieve diffusie? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: ATP, celmembraan, elektrochemische gradiënt, gefaciliteerde diffusie, osmose, primaire actieve diffusie, secundaire actieve diffusie, eenvoudige diffusie

Wat is actieve diffusie?

Actieve diffusie verwijst naar de beweging van moleculen of ionen van een gebied met een lagere concentratie naar een hogere concentratie met de hulp van dragereiwitten in het celmembraan, waarbij gebruik wordt gemaakt van cellulaire energie. Cellen accumuleren glucose, aminozuren en ionen door middel van actieve diffusie. Primaire actieve diffusie en secundaire actieve diffusie zijn de twee soorten actieve diffusiemechanismen die door cellen worden gebruikt.

Primaire actieve diffusie

Primaire actieve diffusie verwijst naar het transport van moleculen tegen de concentratiegradiënt door gebruik te maken van cellulaire energie in de vorm van ATP. Daarom maakt primair actief transport gebruik van dragereiwitmoleculen die worden aangedreven door ATP. Het primaire actieve transport is het duidelijkst in de natrium/kaliumpomp (Na+/K+ ATPase), die het rustpotentieel van de cel in stand houdt. De energie die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP wordt gebruikt om drie natriumionen uit de cel en twee kaliumionen de cel in te pompen. Hier worden natriumionen getransporteerd van een lagere concentratie van 10 mM naar een hogere concentratie van 145 mM. Kaliumionen worden getransporteerd van een 140 mM concentratie in de cel naar een 5 mM concentratie van de extracellulaire vloeistof. De werking van de natrium/kaliumpomp is weergegeven in figuur 1.

Figuur 1: Natrium-kaliumpomp

De proton/kaliumpomp (H+/K+ ATPase) bevindt zich in het slijmvlies van de maag en zorgt voor een zure omgeving in de maag. Omeprazol is een proton/kaliumpompremmer, die de zure terugvloeiing in de maag vermindert. Zowel oxidatieve fosforylering als fotofosforylering van de elektronentransportketen gebruiken primair actief transport om ook een reducerend vermogen te creëren.

Secundaire actieve diffusie

Secundaire actieve diffusie verwijst naar het transport van moleculen tegen de concentratiegradiënt door de energie die vrijkomt uit een elektrochemische gradiënt. Hier worden de transmembraaneiwitten gemaakt door kanaaleiwitten (porievormende eiwitten). Met het secundair actief transport wordt een gelijktijdige beweging van een andere stof tegen de concentratiegradiënt waargenomen. Daarom kunnen de kanaaleiwitten die betrokken zijn bij de secundaire actieve diffusie worden geïdentificeerd als cotransporters. De twee soorten cotransporters zijn antiporters en symporters. De werking van de cotransporters is weergegeven in figuur 2.

Figuur 2: Cotransporters

Een bepaald ion en de opgeloste stof worden door antiporters in tegengestelde richtingen getransporteerd. Natrium/calciumwisselaar, die het herstel van de calciumionenconcentratie in de hartspiercel na de actiepotentiaal mogelijk maakt, is het meest voorkomende voorbeeld van antiporters. Ionen worden door de concentratiegradiënt getransporteerd, terwijl de opgeloste stof door symporters tegen de concentratiegradiënt wordt getransporteerd. Hier worden beide moleculen in dezelfde richting over het celmembraan getransporteerd. SGLT2 is een symporter die glucose samen met de natriumionen de cel in transporteert.

Wat is passieve diffusie?

Passieve diffusie verwijst naar de beweging van ionen of moleculen door het celmembraan door een concentratiegradiënt zonder gebruik te maken van de cellulaire energie. Daarom gebruikt passieve diffusie de natuurlijke entropie van de moleculen om door het celmembraan te gaan. De beweging van moleculen vindt plaats totdat hun concentratie aan beide kanten gelijk wordt. De vier belangrijkste soorten passieve diffusie zijn osmose, eenvoudige diffusie, gefaciliteerde diffusie en filtratie.

Eenvoudige diffusie

De eenvoudige beweging van moleculen door een permeabel membraan wordt eenvoudige diffusie genoemd. Kleine, niet-polaire moleculen gebruiken eenvoudige diffusie. De diffusieafstand moet kleiner zijn om een ​​betere doorstroming te behouden. Eenvoudige diffusie wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3: Eenvoudige diffusie

Gefaciliteerde diffusie

Polaire moleculen en grote moleculen passeren het celmembraan door gefaciliteerde diffusie. De drie soorten transporteiwitten die betrokken zijn bij de gefaciliteerde diffusie zijn kanaaleiwitten, aquaporines en dragereiwitten. Kanaaleiwitten maken hydrofobe tunnels door het membraan, waardoor de geselecteerde hydrofobe moleculen door het membraan kunnen gaan. Sommige kanaaleiwitten zijn te allen tijde geopend en sommige zijn gepoort zoals ionkanaaleiwitten. Aquaporines zorgen ervoor dat water snel het membraan kan passeren. Dragereiwitten veranderen van vorm en transporteren doelmoleculen door het membraan. Gefaciliteerde diffusie wordt getoond in figuur 4.

Figuur 4: Gefaciliteerde diffusie

Filtratie

Filtratie is de beweging van opgeloste stoffen samen met water als gevolg van de hydrostatische druk die wordt gegenereerd door het cardiovasculaire systeem. Het komt voor in het kapsel van Bowman in de nier. Filtratie wordt getoond in figuur 5.

Afbeelding 5: Filtratie

Osmose

Osmose is de beweging van water door een selectief permeabel membraan. Het komt voor van een hoog waterpotentieel naar een laag waterpotentieel. Het effect van de osmotische druk op de rode bloedcellen is weergegeven in figuur 6. Rode bloedcellen in een hypertone oplossing kunnen water uit cellen verliezen. Hypertone oplossingen bevatten een hogere concentratie opgeloste stoffen dan het cytoplasma van rode bloedcellen. Isotone oplossingen bevatten een vergelijkbare concentratie opgeloste stoffen als in het cytoplasma. De netto beweging van water in en uit de cel is dus nul. Hypotone oplossingen bevatten lagere concentraties opgeloste stoffen dan het cytoplasma. Rode bloedcellen krijgen water uit hypotone oplossingen.

Figuur 6: Osmotische druk op rode bloedcellen

De in vet oplosbare moleculen passeren passief de fosfolipide dubbellaag. In water oplosbare moleculen passeren het celmembraan door middel van transmembraaneiwitten.

Overeenkomsten tussen actieve en passieve diffusie

Verschil tussen actieve en passieve diffusie

Definitie

Actieve verspreiding: Actieve diffusie is de beweging van moleculen of ionen van een gebied met een lagere concentratie naar een hogere concentratie met de hulp van dragereiwitten in het celmembraan, waarbij gebruik wordt gemaakt van cellulaire energie.

Passieve diffusie: Passieve diffusie is de beweging van ionen of moleculen door het celmembraan door een concentratiegradiënt zonder gebruik te maken van de cellulaire energie.

Mobiel energieverbruik

Actieve verspreiding: Actieve diffusie maakt gebruik van cellulaire energie om moleculen door het celmembraan te transporteren.

Passieve diffusie: Passieve diffusie maakt geen gebruik van cellulaire energie.

Type vervoer

Actieve verspreiding: Primaire actieve diffusie en secundaire actieve diffusie zijn de twee soorten actieve diffusie.

Passieve diffusie: Eenvoudige diffusie, gefaciliteerde diffusie, filtratie en osmose zijn de vier soorten passieve diffusie.

Moleculen vervoeren

Actieve verspreiding: Ionen, grote eiwitten, complexe suikers en cellen worden getransporteerd door actieve diffusie.

Passieve diffusie: In water oplosbare moleculen zoals kleine monosachariden, lipiden, geslachtshormonen, koolstofdioxide, zuurstof en water worden getransporteerd door passieve diffusie.

Rol

Actieve verspreiding: Door actieve diffusie kunnen moleculen het celmembraan passeren, waardoor het door diffusie tot stand gebrachte evenwicht wordt verstoord.

Passieve diffusie: Een dynamisch evenwicht van water, voedingsstoffen, gassen en afvalstoffen wordt gehandhaafd door passieve diffusie tussen cytosol en extracellulaire omgeving.

Belang

Actieve verspreiding: Actief transport is vereist voor het binnenkomen van grote, onoplosbare moleculen in de cel.

Passieve diffusie: Passieve diffusie maakt het behoud van een delicate homeostase tussen het cytosol en de extracellulaire vloeistof mogelijk.

Conclusie

Actieve diffusie en passieve diffusie zijn de twee soorten membraantransportmechanismen die door cellen worden gebruikt. Beide processen vinden plaats via het celmembraan. Celmembraan dient als een selectief permeabele barrière, waardoor alleen kleine, ongeladen moleculen vrij door het celmembraan kunnen gaan. Grote moleculen, evenals geladen ionen, worden door actieve diffusie door het celmembraan geleid. Kleine, ongeladen moleculen passeren de passieve diffusie. Omdat actieve diffusie plaatsvindt tegen de concentratiegradiënt in, gebruikt het cellulaire energie in de vorm van ATP of elektrochemische gradiënt. Maar passieve diffusie vindt plaats via een concentratiegradiënt en vereist geen cellulaire energie voor het transport van moleculen. Het belangrijkste verschil tussen actieve en passieve diffusie is het type moleculen dat passeert en het gebruik van cellulaire energie door elk proces.

Verwijzing:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Vergelijk en contrasteer actief en passief transport." ThoughtCo, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Blausen 0818 natrium-kaliumpomp" door personeel van Blausen.com (2014). "Medische galerij van Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia2. "Cotransporters" door Wikimedia-gebruiker: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. "Schema eenvoudige diffusie in celmembraan-en" door LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia4. "Blausen 0394 Facilitated Diffusion" door medewerkers van Blausen.com (2014). "Medische galerij van Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. – Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia5. "Filtratiediagram" door LadyofHats Mariana Ruiz (Public Domain) via Commons Wikimedia6. "Osmotische druk op bloedcellen diagram" door LadyofHats (Public Domain) via Commons Wikimedia