Ang Osmosis at Aktibong Transport

Ang isang cell ay may maraming mga kinakailangan upang lumaki at magtiklop, at kahit na ang mga cell na hindi aktibong lumalaki o kinokopya ay nangangailangan ng mga nutrients mula sa kapaligiran upang gumana. Marami sa mga kinakailangan ng cell ang mga molecule na maaaring matagpuan sa labas ng cell, kabilang ang tubig, sugars, bitamina at protina.

Ang cell membrane ay may mahalagang proteksiyon at istruktura na pag-andar, at kumikilos upang panatilihin ang mga cellular na nilalaman na hiwalay sa panlabas na kapaligiran. Ang lipid bilayer ng lamad ng cell ay binubuo ng mga phospholipid, na may hydrophobic (natutunaw na langis, "natatakot sa tubig") na mga buntot na bumubuo ng isang hadlang sa maraming mga solute at mga molecule sa kapaligiran. Ang tampok na ito ng lamad ng cell ay nagpapahintulot sa cell na panloob na kapaligiran na magkaiba mula sa panlabas na kapaligiran, ngunit din ay gumaganap bilang isang pangunahing hadlang sa pagkuha ng ilang mga molecule mula sa kapaligiran at pagpapaalis ng basura.

Gayunpaman, ang lipid bilayer ay hindi nagpapakita ng problema sa lahat ng mga molecule. Ang hydrophobic (o langis na natutunaw), ang mga nonpolar molecule ay maaaring malayang lumaganap sa pamamagitan ng walang lamat ng cell membrane. Ang klase ng mga molecule ay kinabibilangan ng mga gas tulad ng oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), at nitric oxide (NO). Ang mas malaking hydrophobic organic molecules ay maaari ring makapasa sa lamad ng plasma, kabilang ang ilang mga hormones (tulad ng estrogen) at mga bitamina (tulad ng bitamina D). Maliit, polar molecules (kasama ang tubig) ay bahagyang hindered ng lipid bilayer ngunit maaari pa ring dumaan.

Para sa mga molecule na maaaring malayang makapasa sa lamad ng cell, kung ang kanilang paglalakbay sa o sa labas ng cell ay depende sa kanilang konsentrasyon. Ang pagkahilig ng mga molecule upang ilipat ayon sa kanilang konsentrasyon gradient (na mula sa mas mataas na konsentrasyon sa mas mababang konsentrasyon) ay tinatawag na pagsasabog. Ito ay nangangahulugan na ang mga molecule ay dumadaloy sa labas ng cell kung mayroong higit pa sa loob ng cell kaysa sa labas. Gayundin, kung mayroong higit pa sa labas ng cell, ang mga molecule ay dumadaloy sa cell hanggang ang isang balanse ay natutugunan. Halimbawa, isaalang-alang ang isang kalamnan cell. Sa panahon ng ehersisyo, ang cell ay nag-convert ng O2 sa CO2. Kung ang oxygenated na dugo ay pumapasok sa kalamnan, ang O2 ay naglalakbay mula sa kung saan ang konsentrasyon ay mas mataas (sa dugo) kung saan ito ay mas mababa (sa mga cell ng kalamnan). Kasabay nito, ang CO2 ay naglalakbay sa mga selula ng kalamnan (kung saan ito ay mas mataas) sa dugo (kung saan ito ay mas mababa). Ang pagsasabog ay hindi nangangailangan ng paggasta ng enerhiya. Ang pagsasabog ng tubig ay binigyan ng isang espesyal na pangalan, osmosis.

Para sa mas malaking polar molecule at anumang sinisingil na mga molecule, ang pagpasok at pag-alis ng cell ay mas mahirap dahil hindi nila makapasa sa lipid bilayer. Ang klase ng mga molecule ay kinabibilangan ng mga ions, sugars, amino acids (ang mga bloke ng protina) at maraming iba pang mga bagay na kinakailangan ng cell upang makaligtas at gumana. Upang ayusin ang problemang ito, ang cell ay may mga protina ng transportasyon na nagpapahintulot sa mga molecule na lumipat sa at sa labas ng cell. Ang mga protina ng transportasyon ay bumubuo ng 15-30% ng mga protina sa lamad ng cell.

Ang mga protina ng transportasyon ay may iba't ibang mga hugis at sukat, ngunit ang lahat ay umaabot sa pamamagitan ng lipid bilayer, at ang bawat protina sa transportasyon ay may partikular na uri ng molekula na iniuuwi. Mayroong mga protina ng carrier (na kilala rin bilang transporters o paglabas), na nagbubuklod sa isang solute o molekula sa isang gilid ng lamad at inililipat ito sa kabilang panig ng lamad. Ang ikalawang klase ng mga protina sa transportasyon ay kinabibilangan ng mga protina ng channel. Ang mga protina ng channel ay bumubuo ng hydrophilic ("mapagmahal na tubig") na bukas sa lamad upang pahintulutan ang polar o sinisingil na mga molekula. Ang parehong mga protina ng protina at carrier ng protina ay nagpapadali sa transportasyon kapwa sa loob at labas ng selula.

Ang mga molekula ay maaaring maglakbay sa pamamagitan ng mga protina ng transportasyon mula sa mataas na konsentrasyon hanggang sa mas mababang konsentrasyon. Ang prosesong ito ay tinatawag na passive transport o facilitated diffusion. Ito ay katulad ng diffusion ng mga nonpolar molecule o tubig direkta sa pamamagitan ng lipid bilayer, maliban na ito ay nangangailangan ng transport proteins.

Minsan, ang isang cell ay nangangailangan ng mga bagay mula sa kapaligiran na naroroon sa napakababang konsentrasyon sa labas ng cell. Bilang kahalili, ang isang cell ay maaaring mangailangan ng napakababang concentrations ng isang solute sa loob ng cell. Habang ang pagsasabog ay nagpapahintulot sa mga konsentrasyon sa loob at labas ng cell na lumipat patungo sa punto ng balanse, isang proseso na tinatawag aktibong transportasyon tumutulong sa pag-isiping isang solute o molecule alinman sa loob o sa labas ng cell. Ang aktibong transportasyon ay nangangailangan ng paggasta ng enerhiya upang ilipat ang isang molekula laban sa gradient ng konsentrasyon nito. Mayroong dalawang pangunahing paraan ng aktibong transportasyon sa mga eukaryotic cell. Ang unang uri ay binubuo ng mga bomba na hinimok ng ATP. Ang mga sapatos na pangbabae ay gumagamit ng ATP hydrolysis upang maghatid ng isang partikular na klase ng solute o molekula sa buong lamad upang pag-isiping mabuti ito sa loob o labas ng selula. Ang ikalawang uri (tinatawag na cotransporters) mag-transport ng isang molekula laban sa gradient ng konsentrasyon nito (mula sa mababa hanggang mataas) na may transportasyon ng isang pangalawang molekula sa gradient ng konsentrasyon nito (mula sa mataas hanggang sa mababang).

Ginagamit din ng mga cell ang aktibong transportasyon upang mapanatili ang wastong konsentrasyon ng mga ions. Ang konsentrasyon ng Ion ay napakahalaga para sa mga katangian ng kuryente ng cell, pagkontrol sa dami ng tubig sa mga selula at iba pang mahahalagang tungkulin ng ions. Halimbawa, ang mga Magnesium ions (MG2 +) ay napakahalaga para sa maraming mga protina na kasangkot sa pag-aayos at pagpapanatili ng DNA. Mahalaga rin ang calcium (Ca2 +) sa maraming mga proseso ng cell, at ang aktibong transportasyon ay tumutulong sa pagpapanatili ng calcium gradient ng 1: 10,000.Ang transportasyon ng mga ions sa lipid bilayer ay nakasalalay hindi lamang sa gradient ng konsentrasyon, kundi pati na rin sa mga koryenteng katangian ng lamad, kung saan ang mga singil ay nagpapalaya. Ang sodium-potassium ATPase o Na + -K + pump ay nagpapanatili ng mas mataas na konsentrasyon ng sosa sa labas ng cell. Halos isang-katlo ng kinakailangan sa enerhiya ng cell ay natupok sa gawaing ito. Ang malaking paggasta ng enerhiya para sa aktibong transportasyon ng ions ay nagpapatibay sa kahalagahan ng pagpapanatili ng balanse ng mga molecule sa tamang function ng cell.

Buod

Osmosis ay ang pasibo pagsasabog ng tubig sa buong lamad ng cell at hindi nangangailangan ng mga protina transportasyon. Active transport ang paggalaw ng mga molecule laban sa kanilang konsentrasyon ng gradient (mula sa mababa hanggang mataas na konsentrasyon) o laban sa kanilang mga de-kuryenteng gradient (patungo sa katulad na singil) at nangangailangan ng transporters ng protina at idinagdag na enerhiya, alinman sa pamamagitan ng ATP hydrolysis o sa pamamagitan ng pagkabit sa pababa ng transportasyon ng isa pang solute.