Skillnad mellan aktiv och passiv diffusion

Huvudskillnad - Aktiv vs Passiv diffusion

Membranet i cellen tjänar som en semi-permeabel barriär, som styr rörelsen av molekyler över den för att upprätthålla en konstant cytosolisk miljö. Fosfolipid-dubbelskiktet tillåter att vissa molekyler fritt passerar cellmembranet genom sin koncentrationsgradient och några andra molekyler för att använda speciella strukturer för att passera membranet. Dessa strukturer är transmembrana proteiner. Resten av molekylerna skulle passera cellmembranet genom att använda cellulär energi. Aktiv och passiv diffusion är två metoder som är involverade i transport av molekyler över cellmembranet. De huvudskillnad mellan aktiv och passiv diffusion är det aktiva diffusionspumpar molekyler mot koncentrationsgradienten med användning av ATP energi medan passiv diffusion tillåter molekylerna att passera membranet genom en koncentrationsgradient. Därför utnyttjar passiv diffusion inte cellulär energi för transport av molekyler.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är Active Diffusion
- Definition, Typer av molekyler, transportmekanism
2. Vad är passiv diffusion
- Definition, typer av molekyler, transportmekanism
3. Vad är likheterna mellan aktiv och passiv diffusion
- Översikt över gemensamma funktioner
4. Vad är skillnaden mellan aktiv och passiv diffusion
- Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: ATP, Cellmembran, Elektrokemisk Gradient, Förenklad Diffusion, Osmos, Primär Aktiv Diffusion, Sekundär Aktiv Diffusion, Enkel Diffusion

Vad är Active Diffusion

Aktiv diffusion hänför sig till rörelsen av molekyler eller joner från ett område med lägre koncentration till en högre koncentration med assistenten av bärarproteiner i cellmembranet, med användning av cellulär energi. Celler ackumulerar glukos, aminosyror och joner med hjälp av aktiv diffusion. Primär aktiv diffusion och sekundär aktiv diffusion är de två typerna av aktiva diffusionsmekanismer som används av celler.

Primär Aktiv Diffusion

Primär aktiv diffusion hänför sig till transporten av molekyler mot koncentrationsgradienten genom utnyttjande av cellulär energi i form av ATP. Därför utnyttjar primära aktiva transporter bärarproteinmolekyler som drivs av ATP. Den primära aktiva transporten är mest uppenbar i natrium / kaliumpumpen (Na + / K + ATPase), som upprätthåller cellens vilopunkt. Den energi som frigörs av hydrolysen av ATP används för att pumpa tre natriumjoner ut ur cellen och två kaliumjoner i cellen. Här transporteras natriumjoner från en lägre koncentration av 10 mM till en högre koncentration av 145 mM. Kaliumjoner transporteras från en 140 mM koncentration inuti cellen till en 5 mM koncentration av extracellulär vätska. Verkan av natrium / kaliumpump visas i Figur 1.

Figur 1: Natrium-kaliumpump

Proton / kaliumpumpen (H + / K + ATPase) finns i magen i magen och upprätthåller en sur miljö i magen. Omeprazol är en proton / kaliumpumpshämmare, vilket minskar syreåterflödet i magen. Både oxidativ fosforylering och fotofosforylering av elektrontransportkedjan använder primär aktiv transport för att skapa en reducerande kraft också.

Sekundär aktiv diffusion

Sekundär aktiv diffusion avser transporten av molekyler mot koncentrationsgradienten med den energi som frigörs från en elektrokemisk gradient. Här tillverkas transmembranproteinerna av kanalproteiner (porbildande proteiner). En samtidig rörelse av ett annat ämne mot koncentrationsgradienten observeras med den sekundära aktiva transporten. Följaktligen kan de kanalproteiner som är involverade i sekundär aktiv diffusion identifieras som cotransportörer. De två typerna av cotransportörer är antiporters och symposister. Cotransportörernas verkan visas i figur 2.

Figur 2: Cotransportörer

Särskild jon och lösningsmedlet transporteras i motsatta riktningar av antiporters. Natrium / kalciumväxlare, som möjliggör återställning av kalciumjonkoncentrationen i kardiomyocyt efter åtgärdspotentialen, är det vanligaste exemplet av antiporters. Ioner transporteras genom koncentrationsgradienten medan lösningsmedlet transporteras mot koncentrationsgradienten av sympatörer. Här transporteras båda molekylerna i samma riktning över cellmembranet. SGLT2 är en symporter som transporterar glukos in i cellen tillsammans med natriumjoner.

Vad är passiv diffusion

Passiv diffusion avser rörelsen av joner eller molekyler över cellmembranet genom en koncentrationsgradient utan att utnyttja den cellulära energin. Därför använder passiv diffusion molekylernas naturliga entropi för att passera genom cellmembranet. Molekylernas rörelse uppträder tills deras koncentration blir lika på båda sidor. De fyra huvudtyperna av passiv diffusion är osmos, enkel diffusion, underlättad diffusion och filtrering.

Enkel diffusion

Den enkla rörelsen av molekyler över ett permeabelt membran kallas enkel diffusion. Små, icke-polära molekyler använder enkel diffusion. Diffusionsavståndet bör vara mindre för att bibehålla ett bättre flöde. Enkel diffusion visas i figur 3.

Figur 3: Enkel diffusion

Underlättad diffusion

Polära molekyler och stora molekyler passerar genom cellmembranet genom underlättad diffusion. De tre typerna av transportproteiner som är inblandade i den underlättade diffusionen är kanalproteiner, aquaporiner och bärarproteiner. Kanalproteiner gör hydrofoba tunnlar över membranet, vilket medger att de valda hydrofoba molekylerna passerar genom membranet. Vissa kanalproteiner öppnas hela tiden, och vissa är gated som jonkanalproteiner. Aquaporins tillåter vatten att snabbt korsa membranet. Carrierproteiner förändrar sin form, transporterar målmolekyler över membranet. Förenklad diffusion visas i figur 4.

Figur 4: Förenklad diffusion

Filtrering

Filtrering är rörelsen för lösta ämnen tillsammans med vatten på grund av det hydrostatiska trycket som genereras av hjärt-kärlsystemet. Det förekommer i Bowmans kapsel i njurarna. Filtrering visas i figur 5.

Figur 5: Filtrering

Osmos

Osmos är rörelsen av vatten över ett selektivt permeabelt membran. Det uppstår från en högvattenpotential till en låg vattenpotential. Effekten av det osmotiska trycket på röda blodkroppar visas i figur 6. Röda blodkroppar i en hypertonisk lösning kan förlora vatten från celler. Hypertona lösningar innehåller en högre koncentration av lösta ämnen än cytoplasma av röda blodkroppar. Isotoniska lösningar innehåller en liknande koncentration av lösta ämnen som i cytoplasman. Så är netförflyttningen av vatten in och ut ur cellen noll. Hypotoniska lösningar innehåller låga koncentrationer av lösningen än cytoplasman. Röda blodkroppar tar emot vatten från hypotoniska lösningar.

Figur 6: Osmotiskt tryck på röda blodceller

De lipidlösliga molekylerna passerar passivt genom fosfolipid-dubbelskiktet. Vattenlösliga molekyler passerar genom cellmembranet med hjälp av transmembranproteiner.

Likheter mellan aktiv och passiv diffusion

Både aktiv och passiv diffusion är involverad i transport av molekyler genom cellmembranet.
Både aktiv och passiv diffusion använder transmembranproteiner för transport av molekyler.

Skillnad mellan aktiv och passiv diffusion

Definition

Aktiv diffusion: Aktiv diffusion är rörelsen av molekyler eller joner från ett område med lägre koncentration till en högre koncentration med assistenten av bärarproteiner i cellmembranet, utnyttjande av cellulär energi.

Passiv diffusion: Passiv diffusion är rörelsen av joner eller molekyler över cellmembranet genom en koncentrationsgradient utan att utnyttja den cellulära energin.

Användning av cellulär energi

Aktiv diffusion: Aktiv diffusion utnyttjar cellulär energi för att transportera molekyler över cellmembranet.

Passiv diffusion: Passiv diffusion utnyttjar inte cellulär energi.

Typ av transport

Aktiv diffusion: Primär aktiv diffusion och sekundär aktiv diffusion är de två typerna av aktiv diffusion.

Passiv diffusion: Enkel diffusion, underlättad diffusion, filtrering och osmos är de fyra typerna av passiv diffusion.

Transport av molekyler

Aktiv diffusion: Ioner, stora proteiner, komplexa sockerarter såväl som celler transporteras genom aktiv diffusion.

Passiv diffusion: Vattenlösliga molekyler som små monosackarider, lipider, könshormoner, koldioxid, syre och vatten transporteras genom passiv diffusion.

Roll

Aktiv diffusion: Aktiv diffusion tillåter molekyler att passera cellmembranet, störande jämvikten etablerad genom diffusionen.

Passiv diffusion: En dynamisk jämvikt av vatten, näringsämnen, gaser och avfall upprätthålls genom passiv diffusion mellan cytosol och extracellulär miljö.

Betydelse

Aktiv diffusion: Aktiv transport krävs för ingången till stora olösliga molekyler i cellen.

Passiv diffusion: Passiv diffusion möjliggör underhåll av en känslig homeostas mellan cytosol och extracellulär vätska.

Slutsats

Aktiv diffusion och passiv diffusion är de två typerna av membrantransportmekanismer som används av celler. Båda processerna sker genom cellmembranet. Cellmembran tjänar som en selektivt permeabel barriär, som endast tillåter små, oladdade molekyler att passera genom cellmembranet fritt. Stora molekyler, såväl som laddade joner, passerar genom cellmembranet genom aktiv diffusion. Små, oladdade molekyler passerar genom passiv diffusion. Eftersom aktiv diffusion sker mot koncentrationsgradienten använder den cellulär energi i form av ATP eller elektrokemisk gradient. Men passiv diffusion sker genom en koncentrationsgradient och kräver inte cellulär energi för transport av molekyler. Huvudskillnaden mellan aktiv och passiv diffusion är typen av molekyler som passerar och användningen av cellulär energi genom varje process.

Referens:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Jämför och kontrast aktiv och passiv transport." ThoughtCo, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Blausen 0818 Sodium-PotassiumPump" Av Blausen.com-personal (2014). "Medical Gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Egent arbete (CC BY 3.0) via Wikimedia Commons
2. "Cotransporters" Av Wikimedia-användare: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. "Ordna enkel diffusion i cellmembran-en" Av LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia
4. "Blausen 0394 Facilitated Diffusion" Av Blausen.com personal (2014). "Medical Gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Egent arbete (CC BY 3.0) via Wikimedia Commons
5. "Filtreringsschema" Av LadyofHats Mariana Ruiz (Public Domain) via Commons Wikimedia
6. "Osmotiskt tryck på blodceller diagram" Av LadyofHats (Public Domain) via Commons Wikimedia

Vetenskap