主な違い – アクティブ トランスポートとパッシブ トランスポート
能動輸送と受動輸送は、細胞膜を横切って分子を輸送する 2 つの方法です。細胞膜は、細胞質の内容物を細胞外環境から保護しながら、細胞に構造を与えるマルチタスクユニットです。細胞内外の分子の動きはリン脂質二重層によって決定され、細胞の微妙な恒常性を維持しています。リン脂質二重層は半透過性であり、濃度勾配を介して膜を自由に通過する分子もあれば、膜を通過するために特別な構造を使用する分子もあれば、細胞エネルギーを利用して膜を通過する分子もあります。 主な違い 能動輸送と受動輸送の違いは、能動輸送が ATP エネルギーを使用して濃度勾配に逆らって分子を送り出すことです。 一方、受動輸送では、分子が濃度勾配を介して膜を通過できるため、細胞のエネルギーは必要ありません .
この記事では、
1.アクティブ トランスポートとは
– 定義、型、機能、仕組み
2.パッシブ トランスポートとは
– 定義、型、機能、仕組み
3.アクティブトランスポートとパッシブトランスポートの違いは何ですか 
アクティブ トランスポートとは
能動輸送とは、酵素の助けと細胞エネルギーの使用により、濃度勾配に逆らって膜を横切る分子の動きです。グルコース、アミノ酸、イオンなどの分子が細胞内に高濃度で蓄積するために必要です。能動輸送には、一次能動輸送と二次能動輸送の 2 種類があります。
一次能動輸送
一次能動輸送中、細胞が必要とする細胞外液中の物質の存在は、ポンプとして機能する細胞膜上の特殊な膜貫通タンパク質によって認識されます。輸送分子の。これらの膜貫通タンパク質は、ATP によって駆動されます。一次能動輸送は、細胞の静止電位を維持するナトリウム/カリウム ポンプ (Na+/K+ ATPase) で最も明白です。 ATP の加水分解によって放出されるエネルギーは、3 つのナトリウム イオンを細胞から送り出し、2 つのカリウム イオンを細胞内に送り出すために使用されます。ここでは、ナトリウム イオンは 10 mM の低濃度から 145 mM の高濃度に輸送されます。カリウム イオンは、細胞内の 140 mM 濃度から細胞外液の 5 mM 濃度に輸送されます。プロトン/カリウム ポンプ (H+/K+ ATPase) は胃の粘膜に見られ、胃内の酸性環境を維持します。オメプラゾールは、プロトン/カリウム ポンプ阻害剤であり、胃内の酸逆流を減らします。電子伝達鎖の酸化的リン酸化と光リン酸化の両方で、一次能動輸送を使用して還元力も生成します。ナトリウム/カリウム ポンプの動作を 図 1 に示します。 .
図 1:ナトリウム/カリウム ポンプ
二次能動輸送
二次能動輸送は、電気化学勾配によって駆動されます。ここで、チャネルは孔形成タンパク質によって作られます。二次能動輸送では、濃度勾配に逆らった別の物質の同時移動が観測されます。したがって、二次能動輸送に関与するチャネルタンパク質は共輸送体として識別できます。共輸送体には、アンチポーターとシンポーターの 2 種類があります。特定のイオンと溶質は、アンチポーターによって反対方向に輸送されます。活動電位後の心筋細胞のカルシウムイオン濃度の回復を可能にするナトリウム/カルシウム交換体は、アンチポーターの最も一般的な例です。イオンは濃度勾配を通って輸送され、溶質は共輸送体によって濃度勾配に逆らって輸送されます。ここでは、両方の分子が細胞膜を横切って同じ方向に輸送されます。 SGLT2は、ナトリウムイオンとともにグルコースを細胞内に輸送する共輸送体です。シンポーターとアンチポーターの機能を図2に示します .
図 2:Symporter と Antiporter のアクション
パッシブ トランスポートとは
受動輸送とは、移動によって細胞エネルギーを使用せずに、濃度勾配を介して膜を通過する分子の移動です。自然のエントロピーを使用して、濃度が等しくなるまで分子を高濃度から低濃度に移動させます。その場合、平衡状態では分子の正味の動きはありません。受動輸送には、浸透、単純拡散、促進拡散、ろ過の 4 つの主なタイプがあります。透過膜を横切る分子の単純な動きは、単純拡散と呼ばれます。 .小さな非極性分子は、単純な拡散を使用します。より良い流れを維持するには、拡散距離を短くする必要があります。 図 3 は、膜を通過する受動輸送を示しています。 .
図 3:パッシブ トランスポート
促進拡散中 、特別な輸送タンパク質は、極性分子と大きなイオンの動きを導くために使用されます.これらの輸送タンパク質は糖タンパク質であり、特定のタンパク質に特異的です。 GLUT4 は、グルコースを血流から細胞に輸送するグルコース輸送体です。主に脂肪と骨格筋に見られます。 3 種類の輸送タンパク質 チャネルタンパク質、アクアポリン、キャリアタンパク質など、拡散の促進に関与しています。 チャネルタンパク質 膜を横切る疎水性トンネルを作り、選択した疎水性分子が膜を通過できるようにします。いくつかのチャネルタンパク質 は常に開いており、一部はイオンチャネルタンパク質のようにゲートされています。 アクアポリン 水が膜をすばやく通過できるようにします。担体タンパク質はその形状を変化させ、膜を越えて標的分子を輸送します。キャリアタンパク質による促進された拡散を図 4 に示します。
図 4:促進拡散
フィルタリング 心血管系によって生成された静水圧による水と一緒の溶質の動きです。腎臓のボーマン嚢で発生します。 浸透 選択的透過膜を横切る水の動きです。それは、高い水ポテンシャルから低い水ポテンシャルまで発生します。
能動輸送と受動輸送の違い
定義
アクティブ トランスポート: 能動輸送は、濃度勾配に逆らって分子を細胞膜に送り込みます。
パッシブ トランスポート: 受動輸送により、分子は濃度勾配を介して細胞膜を通過できます。
携帯電話のエネルギー使用量
アクティブ トランスポート: 能動輸送は、ATP の形で細胞エネルギーを利用します。
パッシブ トランスポート: 受動輸送は細胞エネルギーを必要としません。
輸送の種類
アクティブ トランスポート: エンドサイトーシス、エキソサイトーシス、血流への物質の分泌、およびナトリウム/カリウム ポンプは、能動輸送のタイプです。
パッシブ トランスポート: 拡散、促進拡散、および浸透は、受動輸送のタイプです。
役割
アクティブ トランスポート: 能動輸送は分子が細胞膜を通過することを可能にし、拡散によって確立された平衡を乱します。
パッシブ トランスポート: 水、栄養素、ガス、廃棄物の動的平衡は、サイトゾルと細胞外環境の間の受動輸送によって維持されます。
粒子の輸送
アクティブ トランスポート: イオン、大きなタンパク質、複雑な糖、細胞は能動輸送によって輸送されます。
パッシブ トランスポート: 小さな単糖、脂質、性ホルモン、二酸化炭素、酸素、水などの水溶性分子は、受動輸送によって輸送されます。
重要性
アクティブ トランスポート: 大きな不溶性分子が細胞に入るには、能動輸送が必要です。
パッシブ トランスポート: 受動輸送により、サイトゾルと細胞外液の間の微妙な恒常性が維持されます。
結論
能動輸送と受動輸送は、細胞膜を横切って分子を輸送する 2 つの方法です。能動輸送は、細胞エネルギーを使用して濃度勾配に逆らって分子をポンプします。一次能動輸送では、ATP がエネルギーとして使用されます。二次能動輸送では、電気化学的勾配を使用して分子が膜を横切って移動します。栄養素は、能動輸送を利用して細胞内に濃縮されます。受動拡散により、非極性の小さな分子が膜を横切って移動できます。濃度勾配によってのみ発生します。したがって、プロセスによってエネルギーは使用されません。浸透とろ過も受動拡散の方法です。ただし、能動輸送と受動輸送の主な違いは、膜を横切って分子を輸送するメカニズムです。
