Въведение в пасивен и активен транспорт

Нека кажем, че си решил да отидеш да караш кану и това тук е изгледът отгоре на реката. Това е нашата река. И нека кажем, че течението, реката, се движи надясно. Така че има две различни посоки, в които можеш да се движиш с кануто си. Можеш да си представиш някой, който кара кануто в същата посока като течението, така че той се движи в тази посока. И след това можеш да си представиш друг човек, който се движи с кануто в другата посока. Някой, който се движи срещу течението. Този човек се движи по течението, а този – срещу течението. Така че се движи в тази посока. Спри видеото и помисли кой ще изразходва повече енергия. Или кой ще трябва да е по-активен и кой по-пасивен? Да, това не е невероятно труден въпрос. Ако се движиш по течението, както прави жълтият човек, той дори не трябва да изважда греблата. Може просто да си поспи и лодката от само себе си ще се движи по течението. Той може да се движи пасивно. Докато човекът в синьо, тук, ще трябва да работи наистина много усърдно. Той ще трябва да гребе само за да не се движи надясно и след това да гребе още повече, за да се придвижи реално срещу течението. Така че този човек ще трябва да е много активен. И това е само метафора за това, което ще говорим сега. Това е идеята в биологията за активен срещу пасивен транспорт. Нека започнем с вероятно по-приятния и в двете ситуации. Това е пасивният транспорт. Наблюдаваме пасивен транспорт, когато имаме движение по градиента. Какво имам предвид с това? Можеш да имаш концентрационен градиент. Нека кажем, че имам някаква тръба. Тя е пълна с вода. И разтворено в тази вода – накрая на тръбата има по-висока концентрация от някакво вещество или нещо ето тук. Докато отдясно имам ниска концентрация. Какво мислим, че ще стане? Тези неща свободно ще се движат наоколо и с течение на времето ще се сблъскват, така че след като мине малко време, много от тях пасивно ще се придвижат надясно. И в някакъв момент може да има еднаква концентрация или сравнително еднаква в целия съд. И това движение по концентрационния градиент... Тук се движиш от висока концентрация към ниска концентрация – това е пасивен транспорт. Това е концентрационният градиент, по който се движим. Нека го запиша. Това е нашият концентрационен градиент. Но може да има и електричен градиент. И така нека вземем подобен тип съд. Може би е пълен с вода. Представи си, че отляво имаш множество положителни частици или молекули. А вдясно имаш куп отрицателни частици или молекули. Положителните частици се отблъскват помежду си, както правят и отрицателните. Но положителните привличат отрицателните, а отрицателните привличат положителните. И така виждаш, че нещата по естествен път се движат към по-ниския електричен градиент. Положителните частици се отблъскват една от друга и са привлечени от отрицателните частици. По същия начин отрицателните частици искат да избягат една от друга и са привлечени от положителните. Така че независимо дали говориш за концентрационен градиент, или електричен градиент – а понякога има комбинация от двете – т.нар. електрохимичен градиент. Когато се движиш по градиента, не трябва да използваш никаква енергия. Това е пасивният транспорт. Така че не се изисква енергия. Ще се случи по естествен начин. Обратното е активният транспорт, когато движението е срещу градиента. Така че активният транспорт ще бъде – нека кажем, че си в ситуацията ето тук, някак взимаме една от тези частици – ще го направя в същия цвят – по някакъв начин една от тези частици вместо да се движи в тази посока, всъщност ще се движи срещу градиента в тази посока. Или друга ситуация е – представи си, че имаш положителна частица ето тук, която вместо по естествен начин да се движи в тази посока, някак си я караш да се движи срещу градиенто и я караш да се приближи до други положителни частици. Необходима е много енергия, за да се случи това. И вероятно най-цитираният пример или най-често срещаният пример за това, който ще видим в часа по биология, за активен транспорт е познат като натриево-калиевата помпа, която ще изучаваме в детайли в друго видео. Но нека кажем, че нещото, което рисувам тук в бяло, е клетъчна мембрана. Рисувам тези отвори нарочно. Какво има от външната страна на клетъчната мембрана? Има малко калиеви йони отвън, но има много повече вътре. Всички тези йони вътре в клетката са калиеви йони. Ще ги надпиша: K+, K+, K+, K+, K+ Ще има и малък брой натриеви йони в клетката. Na+, но има много повече от външната страна на клетката. Като цяло от външната страна на клетката ще има много повече положителни йони, отколкото вътре. Може би вече виждаш накъде отива това. Na+, Na+, Na+, мисля, че схващаш идеята, Na+, Na+. Ако върху тази мембрана – нека игнорираме тази част тук, ако имаме един канал ето тук, който пропуска само калий, така че само калият може да премине. Само калий може да премине през това каналче. Какво мислиш, че ще се случи? Ще има пасивен транспорт. Тези положително заредени калиеви йони тук ще се движат по посока на концентрационния градиент. По-вероятно е да има калиев йон, който да се блъсне тук вдясно, за да премине през каналчето, защото има повече калий вътре в клетката, отколкото извън нея. И така този калий ще се движи по посока на концентрационния градиент, от висока към ниска концентрация през това каналче. Това ще бъде пасивен транспорт. Пасивен транспорт. Но както се досещаш, има също и активен транспорт, и този активен транспорт е това, което изпомпва натриевите йони от вътрешността на клетката извън нея, което не е само срещу концентрационния градиент, а е също и срещу електричния градиент. Външната част е по-положителна, така че не е възможно един положителен йон по естествен път да отиде навън. И отвън има повече натрий, отколкото отвътре. Но натриево-калиевата помпа все пак изпомпва тези натриеви йони навън. И както подсказах, в този процес се използва енергия. Понякога ще виждаш натриево-калиевата помпа нарисувана по този начин, като пак повтарям, че няма да навлизам в детайли, имаме цяло видео за това. Но основната идея е, че натриевите йони се свързват тук И след това някакви молекули АТФ, електроцентралата на клетките, за която ще учим повече детайли в бъдещите часове по биология, отдава своята енергия, за да промени формата на протеините, които съставляват тази натриево-калиева помпа, която след това изпомпва тези натриеви йони извън клетката. Така че ще си промени формата, и след това, както можеш да видиш, се отваря по този начин – истинските ензими изглеждат доста различно, но това е основната идея. Използваш енергия под формата на АТФ, за да изпомпваш натриевите йони навън срещу техния концентрационен и електричен градиент. И затова се нарича активен транспорт.