Verschil tussen actieve en passieve diffusie

Belangrijkste verschil - Actieve versus passieve diffusie

Het membraan van de cel dient als een semi-permeabele barrière en regelt de beweging van moleculen eroverheen om een ​​constante cytosolische omgeving te behouden. De fosfolipide dubbellaag maakt het mogelijk dat sommige moleculen vrijelijk het celmembraan door de concentratiegradiënt en enkele andere moleculen passeren om speciale structuren te gebruiken om het membraan te passeren. Deze structuren zijn transmembraaneiwitten. De rest van de moleculen zou het celmembraan passeren door cellulaire energie te gebruiken. 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 diffusiepompen moleculen tegen de concentratiegradiënt door gebruik ATP energie terwijl passieve diffusie laat de moleculen het membraan door een concentratiegradiënt passeren. Vandaar dat passieve diffusie geen cellulaire energie gebruikt voor het transport van moleculen.

Key Areas Covered

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 belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: ATP, celmembraan, elektrochemisch verloop, 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 assistent van dragereiwitten in het celmembraan, gebruikmakend 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 ligt het meest voor de hand in de natrium / kaliumpomp (Na + / K + ATPase), die het rustpotentieel van de cel handhaaft. De energie afgegeven door de hydrolyse van ATP wordt gebruikt om drie natriumionen uit de cel en twee kaliumionen in de cel 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 concentratie van 140 mM 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 de maagwand en houdt een zure omgeving in de maag in stand. Omeprazol is een proton / kaliumpompremmer die de zure reflux in de maag vermindert. Zowel oxidatieve fosforylatie als fotofosforylatie van elektronentransportketens maken gebruik van 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). Een gelijktijdige beweging van een andere stof tegen de concentratiegradiënt wordt waargenomen met het secundaire actieve transport. Derhalve kunnen de kanaaleiwitten die betrokken zijn bij de secundaire actieve diffusie worden geïdentificeerd als cotransporters. De twee soorten cotransporters zijn antiporters en symporters. De actie van de cotransporters wordt getoond in Figuur 2.

Figuur 2: Cotransporters

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

Wat is passieve diffusie

Passieve diffusie verwijst naar de beweging van ionen of moleculen over 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 zijden gelijk wordt. De vier hoofdsoorten passieve diffusie zijn osmose, eenvoudige diffusie, gefaciliteerde diffusie en filtratie.

Eenvoudige verspreiding

De eenvoudige beweging van moleculen over 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, aquaporinen en dragereiwitten. Kanaaleiwitten maken hydrofobe tunnels over het membraan, waardoor de geselecteerde hydrofobe moleculen door het membraan kunnen gaan. Sommige kanaalproteïnen worden te allen tijde geopend en sommige worden gepoort zoals ionkanaaleiwitten. Aquaporinen zorgen ervoor dat water het membraan snel kan passeren. Carriereiwitten veranderen van vorm en transporteren doelmoleculen over het membraan. Gemakkelijke diffusie is te zien 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 de capsule van Bowman in de nier. Filtratie wordt getoond in figuur 5.

Figuur 5: Filtratie

Osmose

Osmose is de beweging van water over een selectief doorlaatbaar membraan. Het komt van een hoog waterpotentieel tot een laag waterpotentieel. Het effect van de osmotische druk op rode bloedcellen wordt weergegeven in figuur 6. Rode bloedcellen in een hypertone oplossing kunnen water uit cellen verliezen. Hypertonische oplossingen bevatten een hogere concentratie opgeloste stoffen dan het cytoplasma van rode bloedcellen. Isotone oplossingen bevatten een vergelijkbare concentratie van opgeloste stoffen als in het cytoplasma. Dus de netto beweging van water in en uit de cel is nul. Hypotonische oplossingen bevatten lage concentraties opgeloste stoffen dan het cytoplasma. Rode bloedcellen ontvangen water van hypotonische oplossingen.

Figuur 6: Osmotische druk op rode bloedcellen

De lipide-oplosbare moleculen passeren passief door de fosfolipide dubbellaag. Wateroplosbare moleculen passeren door het celmembraan door middel van transmembraaneiwitten.

Overeenkomsten tussen actieve en passieve diffusie

• Zowel actieve als passieve diffusie zijn betrokken bij het transport van moleculen door het celmembraan.
• Zowel actieve als passieve diffusie maken gebruik van transmembraaneiwitten om moleculen te transporteren.

Verschil tussen actieve en passieve diffusie

Definitie

Actieve diffusie: Actieve diffusie is de beweging van moleculen of ionen van een gebied met een lagere concentratie naar een hogere concentratie met de assistent van dragereiwitten in het celmembraan, gebruikmakend van cellulaire energie.

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

Cellular Energy Usage

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

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

Soort vervoer

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

Passieve diffusie: Wateroplosbare moleculen zoals kleine monosacchariden, lipiden, geslachtshormonen, koolstofdioxide, zuurstof en water worden getransporteerd door passieve diffusie.

Rol

Actieve diffusie: Actieve diffusie maakt het mogelijk dat moleculen het celmembraan passeren, waardoor het door de diffusie gecreëerde evenwicht wordt verstoord.

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

Belang

Actieve diffusie: Actief transport is vereist voor de toegang van grote, onoplosbare moleculen in de cel.

Passieve diffusie: Passieve diffusie maakt het handhaven van een delicate homeostase tussen het cytosol en 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 doorlatende barrière, waardoor alleen kleine, ongeladen moleculen vrij door het celmembraan kunnen stromen. Grote moleculen, evenals geladen ionen, worden door actieve diffusie door het celmembraan gepasseerd. Kleine, ongeladen moleculen passeren de passieve diffusie. Omdat actieve diffusie plaatsvindt tegen de concentratiegradiënt, 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 passeren en het gebruik van cellulaire energie door elk proces. 

Referentie:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Vergelijk en contrasteer actief en passief transport." ThoughtCo, Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

1. "Blausen 0818 Sodium-PotassiumPump" door personeel van Blausen.com (2014). "Medische galerij van Blausen Medical 2014". WikiJournaal voor geneeskunde 1 (2) DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Cotransporters" door Wikimedia gebruiker: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. "Schema eenvoudige diffusie in celmembraan-nl" door LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia
4. "Blausen 0394 Facilitated Diffusion" door medewerkers van Blausen.com (2014). "Medische galerij van Blausen Medical 2014". WikiJournaal voor geneeskunde 1 (2) DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
5. "Filtratiediagram" door LadyofHats Mariana Ruiz (Public Domain) via Commons Wikimedia
6. "Osmotische druk op bloedcellen diagram" door LadyofHats (Public Domain) via Commons Wikimedia