Unterschied zwischen erleichterter Diffusion und sekundärem aktivem Transport in Zellen

Kurze Antwort
Erleichterte Diffusion ist ein passiver Prozess, bei dem Membrankanäle den Transport von polaren oder großen Molekülen vermitteln, die in der Zellmembran nicht löslich sind. Co-Transport hingegen ist aktiver Transport , da er vom elektrochemischen Gradienten von Ionen durch die Zellmembran abhängt, insbesondere von Na ⁺ . Da ATP oder andere energetische Verbindungen nicht direkt am Co-Transport beteiligt sind, wird dies als sekundärer aktiver Transport bezeichnet. Der elektrochemische Ionengradient wird hauptsächlich durch die Na ⁺ ,K ⁺ -ATPase aufgebaut.

Hintergrund
Wie von anderen kommentiert, ist Ihre Frage nicht ganz klar, und der beste Weg, diese Frage anzugehen, besteht darin, die verschiedenen Terminologien und physiologischen Mechanismen zu definieren, die in Ihrer Frage verwendet werden:

1. Aktiver Transport benötigt eine Energiequelle wie ATP. Beispielsweise ist die Na ⁺ ,K ^{+ -ATPase ein Enzym, das Na + -} und K ⁺ -Ionen gegen ihre Konzentrationsgradienten in das Cytosol (K ⁺ ) oder aus der Zelle (Na ⁺ ) pumpt . Beachten Sie, dass sowohl Na ⁺ als auch K ⁺ gegen ihren chemischen Gradienten transportiert werden (und Na ⁺ auch gegen seinen elektrischen Gradienten, da die Zelle negativ ist). Daher ist Ihre Aussage [...] in the active process, substance x is transported against the gradient, and substance y down its electrochemical gradientfalsch und wahrscheinlich der Grund für Ihre Verwirrung.
2. Der passive Transport wird durch Diffusion vermittelt , die typischerweise durch einen Konzentrationsgradienten auftritt. Nur kleine, relativ hydrophobe Moleküle können mit erheblichen Raten durch eine Phospholipid-Doppelschicht diffundieren. Beispiele sind Gase (wie O ₂ und CO ₂ ) in der Lunge und kleine polare, aber ungeladene Moleküle (wie H ₂ O und Ethanol) ( Cooper, 2000) .
3. Erleichterte Diffusion ist ein Beispiel für passive Diffusion , wird jedoch durch membranüberspannende Kanalproteine ​​unterstützt, die die Lipiddoppelschicht überspannen. Daher müssen sich die Partikel (Moleküle oder Ionen) nicht in der hydrophoben Lipiddoppelschicht der Zellmembran auflösen, wodurch hydrophile und größere Moleküle (Kohlenhydrate, Ionen) in die Zelle transportiert werden können. Es wird keine externe Energiequelle benötigt und sie bewegen sich durch die Membran in der Richtung, die durch ihre Konzentrationsgradienten und im Fall von geladenen Molekülen durch das elektrische Potential über der Membran bestimmt wird ( Cooper, 2000) .
4. Co-Transport ist aktiver Transport , bei dem der energetisch ungünstige Transport eines Teilchens gegen seinen elektrochemischen Gradienten durch den Co-Transport eines günstigen Teilchens entlang seines Gradienten erleichtert wird. Mit anderen Worten werden mehrere Teilchen transportiert, um die Summe des Transports zu neutralisieren. Beispielsweise transportieren natriumabhängige Glukosetransporter Glukose gegen den Konzentrationsgradienten (ungünstig) in die Zelle und Na ⁺ wird mit in die Zelle transportiert, was ein günstiger Transport ist ( Haraki & Inagaki, 2012 ). Dies ist ein Beispiel für einen Symporter . Ein Beispiel für einen Antiporter ist der Na⁺ /Ca ²⁺ -Antiporter, der im Herzen gefunden wird, um Ca ²⁺ gegen einen steilen Konzentrationsgradienten und elektrischen Gradienten aus der Zelle zu transportieren, während 3 Na ^{+ in die Zelle importiert wird, um den ungünstigen Ca 2+} -Transport auszugleichen . Beachten Sie, dass all diese erwähnten Co-Transporter und viele andere von der Na,K-ATPase abhängig sind, die letztendlich die Na ^{+ -} und K ⁺ -Gradienten erzeugt, indem sie Na ⁺ aus der Zelle und K ⁺ unter Verwendung von ATP in die Zelle pumpt ( Freeman, 2000 ). Dieses erzeugte Membranpotential funktioniert wie eine Batterie, die geladen wird, und Co-Transporter entladen es, indem sie die durch den Import von Na ^{+ gespeicherte Energie nutzen}. Daher wird es als sekundärer aktiver Transport bezeichnet , da keine direkte Energiezufuhr von ATP benötigt wird, sondern stattdessen der von der Na ⁺ , K ⁺ -ATPase erzeugte elektrochemische Gradient genutzt wird.

Diese Überlegungen sollten Ihre Probleme klären und Ihre Frage beantworten, was Co-Transport genau ist. Insbesondere der erwähnte Glukosetransporter, GLUT1, auf den Sie sich beziehen, ist ein Symporter, der den sekundären aktiven Transport vermittelt.

<sub>Referenzen
- Cooper, The Cell , 2000
- Haraki & Inagaki, J Diabetes Invest 2012; 3 : 352–3
– Molekulare Zellbiologie, 2000</sub>

"Was ist speziell der Unterschied zwischen erleichterten Diffusionsträgerprozessen (passiv) und sekundären aktiven Transportkotransportprozessen (aktiv)?"

Die erleichterte Diffusion schafft alternative Wege für polare/geladene Substanzen, um sich entlang ihrer elektrochemischen Gradienten durch das hydrophobe Innere der Membran zu bewegen, wodurch ihre Bewegung in die Zelle stark beschleunigt wird.

Sekundärer aktiver Transport ist eine Form des aktiven Transports, bei der der Transport einer Substanz GEGEN ihren elektrochemischen Gradienten (endergonisch) an die Bewegung einer anderen Substanz ABWÄRTS ihres elektrochemischen Gradienten (exergonisch) gekoppelt ist, wodurch Energie bereitgestellt wird, um die erste Substanz gegen ihren elektrochemischen Gradienten zu transportieren .

Der Hauptunterschied besteht wirklich darin, dass der passive Transport keine Energie benötigt, während der aktive Transport dies tut.

Laut Wikipedia ist das von Ihnen erwähnte GLUT1 ein Uniporter, der die Diffusion von Glukose in die Zelle erleichtert, also ein passiver Transporter. Es erfordert keine Energie, da es einfach hilft, Glukose in seinem Konzentrationsgradienten zu bewegen.

Es ist ein alter Artikel, den ich kenne, aber nach einigem Nachdenken wäre meine Antwort, dass die erleichterte Diffusion zwar ein einstufiger Prozess ist (natürlich ohne die konfugurativen Änderungen innerhalb des CARRIER * -Proteins), der sekundäre aktive Transport jedoch einen Schritt der erleichterten Diffusion koppelt mit der Bewegung eines anderen Moleküls/Ions in die Richtung gegen seinen (elektro)chemischen Gradienten. Es gibt sowohl eine passive als auch eine aktive Verschiebung. (*Es ist ein Träger, kein Kanal.)

Der Unterschied zwischen den beiden Definitionen ist wissenschaftlich nicht begründet. Hier ist ein Beispiel, um diesen Punkt zu verdeutlichen. Ein erleichterter Transport durch einen Träger A wird den Gradienten einer Substanz a abbauen. Diese Dissipation verbraucht indirekt Energie, wenn der Gradient für diese Substanz durch eine aktive (ATP-abhängige) Pumpe aufrechterhalten wird. Daher zerstreut ein spannungsgesteuerter Natriumkanal den von der Na/K-ATPase aufrechterhaltenen Natriumgradienten. Wir denken, dass diese Natriumionenkanäle die Bewegung von Na entlang seines Gradienten erleichtern, aber tatsächlich benötigen sie auch die Energie, die indirekt bereitgestellt wird, um den Na-Gradienten aufrechtzuerhalten. Betrachten wir nun einen gekoppelten Transport, zB Na+/glu. Der günstige Transport von Na entlang seines Gradienten überwindet weitgehend die Energiekosten des Glu-Transports gegen seinen Gradienten. Unsere Lehrbücher begründen allgemein, dass diese Art des Transports sekundär aktiv ist, weil sie die Energie benötigt, die notwendig ist, um den Na-Gradienten aufrechtzuerhalten. Aber gilt das nicht auch für den spannungsabhängigen Natriumkanal? Wenn es keinen Na-Gradienten gibt, dann wird der Transport von Glukose durch den Na/Glu-Cotransporter nicht existieren, dasselbe gilt für den Nav-Natriumkanal: Ohne den Na-Gradienten würde es einen begrenzten Fluss von Natriumionen geben (es wird einen kleinen geben aufgrund von das Membranpotential).