Molekyylit kulkevat soluista sisään ja ulos solukalvojen kautta. Solumembraani on selektiivisesti läpäisevä kalvo, joka ohjaa molekyylien liikettä. Molekyylit siirtyvät luonnollisesti korkeammasta konsentraatiosta alempaan konsentraatioon pitoisuusgradienttia pitkin. Se tapahtuu passiivisesti ilman energiansyöttöä. On kuitenkin myös joitain tilanteita, joissa molekyylit kulkevat kalvon läpi pitoisuusgradienttia vasten, pienemmästä konsentraatiosta korkeampaan konsentraatioon. Tämä prosessi vaatii energiansyötön, joka tunnetaan aktiivisena kuljetuksena. Ryhmäsiirto on toinen aktiivisen kuljetuksen muoto, jossa tietyt molekyylit kuljetetaan soluihin käyttämällä fosforyloinnista saatua energiaa. Keskeinen ero aktiivisen kuljetuksen ja ryhmäsiirtojen välillä on se aktiivisessa kuljetuksessa, aineita ei muuteta kemiallisesti kalvon läpi tapahtuvan liikkeen aikana sillä aikaa, ryhmässä translokaatioaineet modifioidaan kemiallisesti.
SISÄLLYS
1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on aktiivinen kuljetus
3. Mikä on ryhmäsiirto
4. Vertailu rinnakkain - aktiivinen kuljetus vs. ryhmän siirtäminen
5. Yhteenveto
Aktiivinen kuljetus on menetelmä molekyylien kuljettamiseksi puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia tai sähkökemiallista gradienttia vastaan hyödyntämällä ATP-hydrolyysistä vapautunutta energiaa. On olemassa lukuisia tilanteita, joissa solut tarvitsevat tiettyjä aineita, kuten ioneja, glukoosia, aminohappoja jne. Korkeammissa tai oikeissa pitoisuuksissa. Näissä tapauksissa aktiivinen kuljetus kuljettaa aineita pienemmästä konsentraatiosta korkeampaan konsentraatioon konsentraatiogradienttia vastaan energiaa hyödyntäen ja kertyy solujen sisälle. Siksi tämä prosessi liittyy aina spontaaniin eksergoniseen reaktioon, kuten ATP-hydrolyysiin, joka tarjoaa energian toimimaan kuljetusprosessin positiivista Gibbs-energiaa vastaan.
Aktiivinen kuljetus voidaan jakaa kahteen muotoon: ensisijainen aktiivinen kuljetus ja toissijainen aktiivinen kuljetus. Primääristä aktiivista kuljetusta ohjataan käyttämällä ATP: stä johdettua kemiallista energiaa. Sekundäärinen aktiivinen kuljetus käyttää potentiaalienergiaa, joka on johdettu sähkökemiallisesta gradientista.
Spesifiset transmembraaniset kantajaproteiinit ja kanavaproteiinit helpottavat aktiivista kuljetusta. Aktiivinen kuljetusprosessi riippuu kalvon kantaja- tai huokosproteiinien konformaatiomuutoksista. Esimerkiksi natriumkaliumionipumppu näyttää toistuvat konformaatiomuutokset, kun kaliumioneja ja natriumioneja kuljetetaan vastaavasti soluun ja ulos solusta aktiivisella kuljetuksella.
Solumembraaneissa on paljon primaarisia ja sekundaarisia aktiivisia kuljettajia. Niistä natrium-kaliumpumppu, kalsiumpumppu, protonipumppu, ABC-kuljettaja ja glukoosin symportteri ovat joitain esimerkkejä.
Kuva 01: Aktiivinen kuljetus natrium-kaliumpumpun kautta
Ryhmäsiirto on toinen aktiivisen kuljetuksen muoto, jossa aineille tehdään kovalenttisia muutoksia kalvon läpi tapahtuvan liikkeen aikana. Fosforylaatio on kuljetettavien aineiden tärkein muutos. Fosforyloinnin aikana fosfaattiryhmä siirretään yhdestä molekyylistä toiseen. Fosfaattiryhmiä yhdistävät korkean energian sidokset. Siksi, kun fosfaattisidos katkeaa, vapautuu suhteellisen suuri määrä energiaa ja sitä käytetään aktiiviseen kuljetukseen. Fosfaattiryhmiä lisätään molekyyleihin, jotka tulevat soluun. Kun ne ylittävät solukalvon, ne palautetaan modifioimattomaan muotoon.
PEP-fosfotransferaasijärjestelmä on hyvä esimerkki ryhmän translokaatiolle, jonka bakteerit ovat osoittaneet sokerin imeytymistä varten. Tällä järjestelmällä sokerimolekyylit, kuten glukoosi, mannoosi ja fruktoosi, kuljetetaan soluun kemiallisesti modifioituna. Sokerimolekyylit fosforyloituvat soluun saapuessaan. Energian ja fosforyyliryhmän tuottaa PEP.
Kuvio 02: PEP-fosfotransferaasijärjestelmä
Aktiivinen kuljetus vs. ryhmänsiirto | |
Aktiivinen kuljetus on ionien tai molekyylien liikettä puoliläpäisevän kalvon läpi pienemmästä konsentraatiosta korkeampaan konsentraatioon, joka kuluttaa energiaa. | Ryhmäsiirto on aktiivinen kuljetusmekanismi, jossa molekyylit modifioidaan kemiallisesti kalvon läpi tapahtuvan liikkeen aikana. |
Kemiallinen muokkaus | |
Molekyylejä ei yleensä muuteta kuljetuksen aikana. | Molekyylit fosforyloidaan ja modifioidaan kemiallisesti ryhmäsiirtojen aikana. |
esimerkit | |
Natrium-kaliumionipumppu on hyvä esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta. | Bakteerien PEP-fosfotransferaasijärjestelmä on hyvä esimerkki ryhmäsiirtoon. |
Solumembraani on selektiivisesti läpäisevä este, joka helpottaa ionien ja molekyylien läpikulkua. Molekyylit siirtyvät korkeasta konsentraatiosta matalaan konsentraatioon pitoisuusgradienttia pitkin. Kun molekyylejä vaaditaan kulkemaan pienemmästä konsentraatiosta korkeampaan konsentraatioon pitoisuusgradienttia vasten, on välttämätöntä antaa energiansyöttö. Ionien tai molekyylien liikkuminen puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia vastaan proteiinien ja energian avulla tunnetaan aktiivisena kuljetuksena. Ryhmäsiirto on eräänlainen aktiivinen kuljetus, joka kuljettaa molekyylejä sen jälkeen, kun se on kemiallisesti muunnettu. Tämä on ero aktiivisen kuljetuksen ja ryhmäsiirtojen välillä.
Viite:
1. Metzler, David E. ja Carol M. Metzler. "Biokemia." Google-kirjat. N.p., n.d. Web. 17. toukokuuta 2017.
2. ”Aktiivinen kuljetus”. Wikipedia. Wikimedia-säätiö, 14. toukokuuta 2017. Web. 18. toukokuuta 2017. .
3. ”Ryhmäsiirto - PEP: PTS.” Biotieteiden tietosanakirja. N.p., n.d. Web. 18. toukokuuta 2017. .
Kuvan kohteliaisuus:
1. ”Kaavio natrium-kaliumpumppu-en”, kirjoittanut LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Oma työ (Public Domain) Commons Wikimedian kautta
2. ”Fosfotransferaasijärjestelmä” Yikrazuul - Oma työ; ISBN 978-3-13-444608-1; S. 505 (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta