Differenza tra diffusione attiva e passiva
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Main Difference - Diffusione attiva vs passiva
La membrana della cellula funge da barriera semi-permeabile, controllando il movimento delle molecole attraverso di essa al fine di mantenere un ambiente citosolico costante. Il doppio strato fosfolipidico consente ad alcune molecole di passare liberamente attraverso la membrana cellulare attraverso il suo gradiente di concentrazione e alcune altre molecole per utilizzare strutture speciali per passare la membrana. Queste strutture sono proteine transmembrana. Il resto delle molecole passerebbe attraverso la membrana cellulare utilizzando l'energia cellulare. Diffusione attiva e passiva sono due metodi che sono coinvolti nel trasporto di molecole attraverso la membrana cellulare. Il differenza principale tra la diffusione attiva e passiva è quella utilizzando le pompe a diffusione attiva molecole contro il gradiente di concentrazione ATP energia mentre la diffusione passiva consente alle molecole di passare attraverso la membrana attraverso un gradiente di concentrazione. Quindi, la diffusione passiva non utilizza l'energia cellulare per il trasporto di molecole.
Aree chiave coperte
1. Cos'è la diffusione attiva
- Definizione, tipi di molecole, meccanismo di trasporto
2. Cos'è la diffusione passiva
- Definizione, tipi di molecole, meccanismo di trasporto
3. Quali sono le somiglianze tra diffusione attiva e passiva
- Profilo delle caratteristiche comuni
4. Qual è la differenza tra diffusione attiva e passiva
- Confronto tra le principali differenze
Termini chiave: ATP, membrana cellulare, gradiente elettrochimico, diffusione facilitata, osmosi, diffusione attiva primaria, diffusione attiva secondaria, diffusione semplice
Cos'è la diffusione attiva
La diffusione attiva si riferisce al movimento di molecole o ioni da un'area di concentrazione inferiore a una concentrazione più elevata con l'assistente di proteine portatrici nella membrana cellulare, utilizzando l'energia cellulare. Le cellule accumulano glucosio, amminoacidi e ioni mediante diffusione attiva. Diffusione attiva primaria e diffusione attiva secondaria sono i due tipi di meccanismi di diffusione attivi utilizzati dalle cellule.
Diffusione attiva primaria
La diffusione attiva primaria si riferisce al trasporto di molecole contro il gradiente di concentrazione utilizzando l'energia cellulare sotto forma di ATP. Pertanto, il trasporto attivo primario utilizza molecole proteiche carrier alimentate da ATP. Il trasporto attivo primario è più evidente nella pompa di sodio / potassio (Na + / K + ATPasi), che mantiene il potenziale di riposo della cellula. L'energia rilasciata dall'idrolisi dell'ATP viene utilizzata per pompare tre ioni di sodio fuori dalla cellula e due ioni di potassio nella cellula. Qui, gli ioni di sodio vengono trasportati da una concentrazione inferiore di 10 mM a una più alta concentrazione di 145 mM. Gli ioni di potassio vengono trasportati da una concentrazione di 140 mM all'interno della cellula a una concentrazione di 5 mM del fluido extracellulare. L'azione della pompa di sodio / potassio è mostrata in Figura 1.
Figura 1: pompa di sodio-potassio
La pompa protonica / di potassio (H + / K + ATPasi) si trova nel rivestimento dello stomaco, mantenendo un ambiente acido all'interno dello stomaco. Omeprazolo è un inibitore della pompa del protone / potassio, che riduce il reflusso acido nello stomaco. Sia la fosforilazione ossidativa che la fotofosforilazione della catena di trasporto degli elettroni utilizzano il trasporto attivo primario per creare anche una potenza riducente.
Diffusione attiva secondaria
La diffusione attiva secondaria si riferisce al trasporto di molecole contro il gradiente di concentrazione dall'energia rilasciata da un gradiente elettrochimico. Qui, le proteine transmembrana sono fatte da proteine del canale (proteine che formano i pori). Un movimento simultaneo di un'altra sostanza contro il gradiente di concentrazione viene osservato con il trasporto attivo secondario. Quindi, le proteine di canale coinvolte nella diffusione attiva secondaria possono essere identificate come cotrasportatori. I due tipi di cotransporters sono antiportanti e simpatizzanti. L'azione dei cotransporters è mostrata in figura 2.
Figura 2: Cotransporters
Lo ione particolare e il soluto sono trasportati nelle direzioni opposte dagli antiportatori. Lo scambiatore di sodio / calcio, che consente il ripristino della concentrazione di ioni calcio nel cardiomiocita dopo il potenziale d'azione, è l'esempio più comune di antiportanti. Gli ioni vengono trasportati attraverso il gradiente di concentrazione mentre il soluto viene trasportato dal gradiente di concentrazione dai simpatizzanti. Qui, entrambe le molecole vengono trasportate nella stessa direzione attraverso la membrana cellulare. SGLT2 è un symporter che trasporta il glucosio nella cellula insieme agli ioni di sodio.
Cos'è la diffusione passiva
La diffusione passiva si riferisce al movimento di ioni o molecole attraverso la membrana cellulare attraverso un gradiente di concentrazione senza utilizzare l'energia cellulare. Pertanto, la diffusione passiva utilizza l'entropia naturale delle molecole per passare attraverso la membrana cellulare. Il movimento delle molecole si verifica fino a quando la loro concentrazione diventa uguale su entrambi i lati. I quattro principali tipi di diffusione passiva sono l'osmosi, la diffusione semplice, la diffusione facilitata e la filtrazione.
Diffusione semplice
Il semplice movimento di molecole attraverso una membrana permeabile è chiamato semplice diffusione. Le piccole molecole non polari usano la diffusione semplice. La distanza di diffusione deve essere inferiore per mantenere un flusso migliore. La semplice diffusione è mostrata in figura 3.
Figura 3: Diffusione semplice
Diffusione facilitata
Le molecole polari e le grandi molecole passano attraverso la membrana cellulare facilitando la diffusione. I tre tipi di proteine di trasporto coinvolti nella diffusione facilitata sono le proteine di canale, le acquaporine e le proteine di trasporto. Le proteine del canale creano tunnel idrofobici attraverso la membrana, consentendo alle molecole idrofobiche selezionate di passare attraverso la membrana. Alcune proteine del canale sono sempre aperte e alcune sono gate come le proteine dei canali ionici. Le acquaporine consentono all'acqua di attraversare rapidamente la membrana. Le proteine carrier cambiano la loro forma, trasportando molecole target attraverso la membrana. La diffusione facilitata è mostrata in figura 4.
Figura 4: Diffusione facilitata
Filtrazione
La filtrazione è il movimento dei soluti insieme all'acqua a causa della pressione idrostatica generata dal sistema cardiovascolare. Si verifica nella capsula di Bowman nel rene. La filtrazione è mostrata in figura 5.
Figura 5: filtrazione
Osmosi
L'osmosi è il movimento dell'acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile. Si presenta da un elevato potenziale idrico a un basso potenziale idrico. Viene mostrato l'effetto della pressione osmotica sui globuli rossi figura 6. I globuli rossi in una soluzione ipertonica possono perdere l'acqua dalle cellule. Le soluzioni ipertoniche contengono una maggiore concentrazione di soluti rispetto al citoplasma dei globuli rossi. Le soluzioni isotoniche contengono una concentrazione simile di soluti come nel citoplasma. Quindi, il movimento netto dell'acqua dentro e fuori dalla cella è zero. Le soluzioni ipotoniche contengono concentrazioni di soluto basso rispetto al citoplasma. I globuli rossi ricevono acqua da soluzioni ipotoniche.
Figura 6: Pressione osmotica sui globuli rossi
Le molecole liposolubili passivamente passano attraverso il doppio strato fosfolipidico. Le molecole idrosolubili passano attraverso la membrana cellulare per mezzo di proteine transmembrana.
Somiglianze tra diffusione attiva e passiva
- Sia la diffusione attiva che quella passiva sono coinvolte nel trasporto di molecole attraverso la membrana cellulare.
- Sia la diffusione attiva che quella passiva usano proteine transmembrana per trasportare molecole.
Differenza tra diffusione attiva e passiva
Definizione
Diffusione attiva: La diffusione attiva è il movimento di molecole o ioni da un'area di concentrazione inferiore a una concentrazione più elevata con l'assistente di proteine portatrici nella membrana cellulare, utilizzando l'energia cellulare.
Diffusione passiva: La diffusione passiva è il movimento di ioni o molecole attraverso la membrana cellulare attraverso un gradiente di concentrazione senza utilizzare l'energia cellulare.
Uso di energia cellulare
Diffusione attiva: La diffusione attiva utilizza l'energia cellulare per trasportare molecole attraverso la membrana cellulare.
Diffusione passiva: La diffusione passiva non utilizza l'energia cellulare.
Tipo di trasporto
Diffusione attiva: Diffusione attiva primaria e diffusione attiva secondaria sono i due tipi di diffusione attiva.
Diffusione passiva: Diffusione semplice, diffusione facilitata, filtrazione e osmosi sono i quattro tipi di diffusione passiva.
Trasporto di molecole
Diffusione attiva: Gli ioni, le grandi proteine, gli zuccheri complessi e le cellule vengono trasportati mediante diffusione attiva.
Diffusione passiva: Le molecole idrosolubili come piccoli monosaccaridi, lipidi, ormoni sessuali, anidride carbonica, ossigeno e acqua vengono trasportate mediante diffusione passiva.
Ruolo
Diffusione attiva: La diffusione attiva consente alle molecole di passare attraverso la membrana cellulare, interrompendo l'equilibrio stabilito dalla diffusione.
Diffusione passiva: Un equilibrio dinamico di acqua, sostanze nutritive, gas e rifiuti è mantenuto dalla diffusione passiva tra citosol ed ambiente extracellulare.
Importanza
Diffusione attiva: Il trasporto attivo è necessario per l'ingresso di grandi molecole insolubili nella cellula.
Diffusione passiva: La diffusione passiva consente il mantenimento di una delicata omeostasi tra il citosol e il fluido extracellulare.
Conclusione
Diffusione attiva e diffusione passiva sono i due tipi di meccanismi di trasporto della membrana utilizzati dalle cellule. Entrambi i processi avvengono attraverso la membrana cellulare. La membrana cellulare funge da barriera selettivamente permeabile, consentendo solo a molecole piccole e scariche di passare liberamente attraverso la membrana cellulare. Le grandi molecole, così come gli ioni caricati, vengono fatti passare attraverso la membrana cellulare attraverso la diffusione attiva. Le molecole piccole e scariche passano attraverso la diffusione passiva. Poiché la diffusione attiva avviene contro il gradiente di concentrazione, utilizza l'energia cellulare sotto forma di ATP o gradiente elettrochimico. Ma la diffusione passiva avviene attraverso un gradiente di concentrazione e non richiede energia cellulare per il trasporto di molecole. La principale differenza tra la diffusione attiva e passiva è il tipo di molecole che passano e l'utilizzo dell'energia cellulare da parte di ciascun processo.
Riferimento:
1. Helmenstine, Anne Marie. "Confrontare e contrastare il trasporto attivo e passivo." ThoughtCo, Disponibile qui.Cortesia dell'immagine:
1. "Blausen 0818 Sodium-PotassiumPump" dello staff di Blausen.com (2014). "Galleria medica di Blausen Medical 2014": WikiJournal of Medicine 1 (2) DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010 ISSN 2002-4436 - Opera privata (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Cotransporters" Da utente Wikimedia: Lupask - Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. "Schema simple diffusion in cell membrane-it" Di LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal - Opera propria (Dominio pubblico) via Commons Wikimedia
4. "Blausen 0394 Facilitated Diffusion" di personale di Blausen.com (2014). "Galleria medica di Blausen Medical 2014": WikiJournal of Medicine 1 (2) DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010 ISSN 2002-4436 - Opera privata (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
5. "Diagramma di filtrazione" di LadyofHats Mariana Ruiz (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
6. "Pressione osmotica sul diagramma delle cellule del sangue" di LadyofHats (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
