Avainero – aktiivinen kuljetus vs. ryhmäsiirto
Molekyylejä kulkeutuu sisään ja ulos soluista solukalvojen kautta. Solukalvo on selektiivisesti läpäisevä kalvo, joka ohjaa molekyylien liikettä. Molekyylit siirtyvät luonnollisesti korkeammasta pitoisuudesta pienempään pitoisuuteen pitoisuusgradienttia pitkin. Se tapahtuu passiivisesti ilman energiansyöttöä. On kuitenkin myös joitain tilanteita, joissa molekyylit kulkevat kalvon poikki pitoisuusgradienttia vasten, pienemmästä pitoisuudesta korkeampaan pitoisuuteen. Tämä prosessi vaatii energiapanoksen, joka tunnetaan aktiivisena kuljetuksena. Ryhmätranslokaatio on toinen aktiivisen kuljetuksen muoto, jossa tietyt molekyylit kuljetetaan soluihin käyttämällä fosforylaatiosta saatua energiaa. Keskeinen ero aktiivisen kuljetuksen ja ryhmätranslokaation välillä on se, että aktiivisessa kuljetuksessa aineet eivät muutu kemiallisesti kalvon läpi liikkuessaan, kun taas ryhmässä translokaatioaineet ovat kemiallisesti modifioituja.
Mikä on aktiivinen kuljetus?
Aktiivinen kuljetus on menetelmä molekyylien kuljettamiseksi puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia tai sähkökemiallista gradienttia vastaan käyttämällä ATP-hydrolyysistä vapautuvaa energiaa. On lukuisia tilanteita, joissa solut tarvitsevat tiettyjä aineita, kuten ioneja, glukoosia, aminohappoja jne. suurempina tai sopivina pitoisuuksina. Näissä tilanteissa aktiivinen kuljetus kuljettaa aineita pienemmästä pitoisuudesta korkeampaan konsentraatiogradienttia vastaan hyödyntäen energiaa ja kerääntyy solujen sisään. Siksi tämä prosessi liittyy aina spontaaniin eksergoniseen reaktioon, kuten ATP-hydrolyysiin, joka antaa energiaa toimiakseen kuljetusprosessin positiivista Gibbs-energiaa vastaan.
Aktiivinen kuljetus voidaan jakaa kahteen muotoon: ensisijainen aktiivinen kuljetus ja toissijainen aktiivinen kuljetus. Ensisijaista aktiivista kuljetusta ohjataan käyttämällä ATP:stä peräisin olevaa kemiallista energiaa. Toissijainen aktiivinen kuljetus käyttää sähkökemiallisesta gradientista peräisin olevaa potentiaalienergiaa.
Spesifiset transmembraaniset kantajaproteiinit ja kanavaproteiinit helpottavat aktiivista kuljetusta. Aktiivinen kuljetusprosessi riippuu kalvon kantaja- tai huokosproteiinien konformaatiomuutoksista. Esimerkiksi natriumkaliumionipumppu näyttää toistuvia konformaatiomuutoksia, kun kalium-ioneja ja natriumioneja kuljetetaan soluun aktiivisen kuljetuksen avulla.
Solukalvoissa on monia primaarisia ja sekundaarisia aktiivisia kuljettajia. Näistä esimerkkejä ovat natrium-kaliumpumppu, kalsiumpumppu, protonipumppu, ABC-kuljettaja ja glukoosisymporteri.
Kuva 01: Aktiivinen kuljetus natrium-kaliumpumpun kautta
Mitä on ryhmäsiirto?
Ryhmän translokaatio on toinen aktiivisen kuljetuksen muoto, jossa aineet altistuvat kovalenttiselle modifikaatiolle liikkuessaan kalvon läpi. Fosforylaatio on tärkein kuljetettavien aineiden muunnos. Fosforylaation aikana fosfaattiryhmä siirtyy molekyylistä toiseen. Fosfaattiryhmät yhdistyvät korkean energian sidoksilla. Näin ollen, kun fosfaattisidos katkeaa, vapautuu suhteellisen suuri määrä energiaa ja se käytetään aktiiviseen kuljetukseen. Fosfaattiryhmiä lisätään molekyyleihin, jotka tulevat soluun. Kun ne ylittävät solukalvon, ne palautetaan modifioimattomaan muotoon.
PEP-fosfotransferaasijärjestelmä on hyvä esimerkki bakteerien osoittamasta ryhmätranslokaatiosta sokerin ottoa varten. Tämän järjestelmän avulla sokerimolekyylit, kuten glukoosi, mannoosi ja fruktoosi, kuljetetaan soluun kemiallisesti modifioituina. Sokerimolekyylit fosforyloituvat tullessaan soluun. Energian ja fosforyyliryhmän tarjoaa PEP.
Kuva 02: PEP-fosfotransferaasijärjestelmä
Mitä eroa on aktiivisella kuljetuksella ja ryhmäsiirrolla?
Aktiivinen kuljetus vs. ryhmäsiirto |
|
| Aktiivinen kuljetus on ionien tai molekyylien liikkumista puoliläpäisevän kalvon läpi pienemmästä pitoisuudesta korkeampaan pitoisuuteen kuluttaen energiaa. | Ryhmän translokaatio on aktiivinen kuljetusmekanismi, jossa molekyylit muuntuvat kemiallisesti liikkuessaan kalvon läpi. |
| Kemiallinen muutos | |
| Molekyylejä ei normaalisti muuteta kuljetuksen aikana. | Molekyylejä fosforyloidaan ja modifioidaan kemiallisesti ryhmän translokaation aikana. |
| Esimerkkejä | |
| Natrium-kalium-ionipumppu on hyvä esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta. | Bakteereissa oleva PEP-fosfotransferaasijärjestelmä on hyvä esimerkki ryhmätranslokaatiosta. |
Yhteenveto – aktiivinen kuljetus vs. ryhmäsiirto
Solukalvo on selektiivisesti läpäisevä este, joka helpottaa ionien ja molekyylien kulkua. Molekyylit siirtyvät korkeasta pitoisuudesta alhaiseen pitoisuuteen pitoisuusgradienttia pitkin. Kun molekyylien vaaditaan kulkevan pienemmästä pitoisuudesta korkeampaan pitoisuuteen pitoisuusgradienttia vastaan, on tarpeen tarjota energiansyöttö. Ionien tai molekyylien liikkuminen puoliläpäisevän kalvon läpi pitoisuusgradienttia vastaan proteiinien ja energian avulla tunnetaan aktiivisena kuljetuksena. Ryhmätranslokaatio on eräänlainen aktiivinen kuljetus, joka kuljettaa molekyylejä kemiallisesti muunnetun jälkeen. Tämä on ero aktiivisen siirron ja ryhmätranslokoinnin välillä.
