تفاوت بین انتقال فعال و جابجایی گروهی چیست
تفاوت اصلی بین انتقال فعال (active transport) و جابجایی گروهی (group translocation) در این است که انتقال فعال مولکولهای معینی را توسط میانجی (medium) انتقال مییابند. اما، در مقابل، مولکولهای میانجی، در طول فرآیند انتقال، دستخوش تغییراتی میشوند. علاوه بر این، انتقال فعال از انرژی شیمیایی ATP یا گرادیان الکتروشیمیایی برای انتقال استفاده میکند، در حالی که جایجایی گروهی از انرژی ترکیبات آلی برای انتقال مولکولها استفاده میکند.
انتقال فعال و جابجایی گروهی دو نوع مکانیسم انتقال غشایی (membrane transport mechanisms) هستند که توسط آنها مولکولهای مختلف در محیط از طریق غشای سلولی به سیتوپلاسم منتقل میشوند. به طور کلی، جابجایی گروهی نوعی انتقال فعال است.
کلمات کلیدی: انتقال فعال، ATP، جابجایی گروهی، انتقال فعال اولیه، سیستم PTS، انتقال فعال ثانویه
انتقال فعال چیست؟
انتقال فعال مکانیسم انتقال مولکولها در سراسر غشای پلاسما برخلاف شیب غلظت (concentration gradient) با استفاده از انرژی است. به طور کلی، پروتئینهای حامل عرض غشایی (transmembrane carrier proteins) در انتقال فعال شرکت میکنند. همچنین، دو نوع مکانیسم انتقال فعال میتواند در یک سلول رخ دهد. آنها انتقال فعال اولیه و انتقال فعال ثانویه هستند.
انتقال فعال اولیه
انتقال فعال اولیه (Primary active transport) از انرژی متابولیک به شکل ATP برای انتقال مولکولها در سراسر غشاء استفاده میکند. بنابراین، پروتئینهای حامل، که مولکولها را با انتقال فعال اولیه حمل میکنند، همیشه با ATPase جفت میشوند. رایجترین نمونه انتقال فعال اولیه پمپ سدیم-پتاسیم (sodium-potassium pump) است که سه یون +Na را به داخل سلول حرکت میدهد در حالی که دو یون +K را به خارج از سلول منتقل میکند. بنابراین، پمپ سدیم پتاسیم به حفظ پتانسیل سلولی کمک میکند.
شکل ۱- پمپ سدیم-پتاسیم
انتقال فعال ثانویه
از سوی دیگر، انتقال فعال ثانویه (secondary active transport) برای انتقال مولکولها به گرادیان الکتروشیمیایی یونهای دو طرف غشای پلاسمایی متکی است. یعنی؛ از انرژی آزاد شده با انتقال یک نوع مولکول از طریق گرادیان غلظت برای انتقال نوع دیگری از مولکول برخلاف گرادیان غلظت استفاده میکند. از این رو، پروتئینهای عرض غشایی درگیر در انتقال فعال ثانویه، هم انتقالگر (cotransporters) هستند. اساساً دو نوع کوترانسپورتر، سیمپورتر (انتقال همسو: symporters) و آنتیپورتر (antiporters: انتقال غیرهمسو) هستند. سیمپورتر هر دو مولکول را در یک جهت منتقل میکند. کوترانسپورتر سدیم گلوکز (sodium-glucose cotransporter) نوعی سیمپورتر است. در حالی که آنتیپورتر دو نوع مولکول را به دو جهت مخالف هم منتقل میکند. مبدل سدیم-کلسیم (sodium-calcium exchanger) نمونه ای آنتیپورتر است.
شکل ۲- انواع porters
جدای از آن، سیستم ABC (ATP-binding cassette) در باکتریهای گرم منفی از پروتئینهای اتصال ویژه سوبسترا در پری پلاسم باکتری برای انتقال مولکولها استفاده میکند.
جابجایی گروهی چیست؟
جابجایی گروهی یک نوع منحصربفرد از انتقال فعال است که از انرژی از ترکیبات آلی غنی از انرژی غیر از ATP استفاده میکند. با این حال، با سایر انتقال دهندهها و سیستم ABC متفاوت است زیرا مولکولهای منتقل شده توسط جابجایی گروهی تحت تغییرات شیمیایی قرار میگیرند. به طور کلی، یکی از رایجترین نمونههای جابجایی گروهی، سیستم فسفوترانسفراز (PTS: phosphotransferase) در باکتریها است. در اینجا، این ماده مسئول جذب قند در حین استفاده از انرژی از فسفونول پیروات (phosphoenolpyruvate :PEP) است که یک مولکول غنی از انرژی است. معمولاً یک سیستم چند جزئی است که از آنزیمهای غشای پلاسمایی استفاده میکند.
علاوه بر این، پس از جابجایی از طریق غشای سلولی، مولکولهای منتقل شده در جابجایی گروهی تغییراتی را تجربه میکنند. به طور معمول در سیستم PTS، یک گروه فسفات از PEP به قند حمل کننده منتقل میشود. علاوه بر این، برخی از قندها که تحت جابجایی قرار میگیرند عبارتند از گلوکز، فروکتوز، مانوز و سلوبیوز.
شکل ۳- سیستم PTS در باکتری
شباهتهای بین انتقال فعال و جابجایی گروهی
- انتقال فعال و جابجایی گروهی دو فرآیند از مکانیسمهای انتقال غشاء هستند.
- آنها مسئول انتقال مولکولها از محیط از طریق غشای سلولی به داخل سیتوپلاسم هستند.
- همچنین، با استفاده از انرژی سلولی با کمک پروتئینهای ناقل، مولکولها را بر خلاف گرادیان غلظت انتقال میدهند.
- هر دو مکانیسم برای جذب مواد مغذی و سایر یونها به داخل سلول مهم هستند.
تفاوت بین انتقال فعال و جابجایی گروهی
تعریف
انتقال فعال به حرکت یونها یا مولکولها از غشای سلولی به ناحیه ای با غلظت بالاتر اشاره دارد که توسط آنزیمها کمک میشود و به انرژی نیاز دارد. از سوی دیگر، جابجایی گروهی به مکانیزمی اشاره دارد که به طور گسترده برای انتقال قندها از طریق غشاهای باکتریایی و شاید برخی از سلولهای تکامل یافتهتر استفاده میشود.
انواع پروتئینهای انتقال دهنده
چهار نوع پروتئین انتقال فعال عبارتند از: antiporters، symporters، ATP-binding cassette system و جابجایی گروهی. در همین حال، آنزیمهای غشای پلاسمایی مانند سیستم فسفوترانسفراز (PTS) در جابجایی گروهی شرکت میکنند.
نوع انرژی
انتقال فعال از انرژی ATP یا گرادیان الکتروشیمیایی استفاده میکند، در حالی که جابجایی گروهی از تجزیه ترکیبات پرانرژی مانند PEP استفاده میکند.
انواع مولکولهای منتقل شده
انتقال فعال گلوکز، اسیدهای آمینه و یونها را به داخل سیتوپلاسم منتقل میکند، در حالی که جابجایی گروهی بسیاری از قندها مانند گلوکز، مانوز، فروکتوز و سلوبیوز را به باکتریها منتقل میکند.
تغییر و تبدیل
انتقال فعال دقیقاً همان مولکولهایی را آزاد میکند که از محیط برداشته شدهاند، در حالی که مولکولهایی که از محیط گرفته میشوند، در طول فرآیند جابجایی گروهی دستخوش تغییراتی میشوند.
نتیجه
انتقال فعال نوعی مکانیسم انتقال غشایی است که یونها، گلوکز و اسیدهای آمینه را از طریق غشای سلولی به داخل سلول منتقل میکند. از ATP در انتقال فعال اولیه یا از گرادیان الکتروشیمیایی در انتقال فعال ثانویه استفاده میکند. از سوی دیگر، جابجایی گروهی نوعی انتقال فعال است که از انرژی PEP برای انتقال قندها به طور عمده در باکتریها استفاده میکند. با این حال، هم انتقال فعال و هم جابجایی گروهی، مولکولها را بر خلاف گرادیان غلظت به داخل سیتوپلاسم حرکت میدهند. بنابراین تفاوت اصلی بین انتقال فعال و جابجایی گروهی در نوع انرژی، مکانیسمها و مولکولهای انتقال یافته است.
منابع
۱. “Transport Across the Cell Membrane|Boundless Microbiology.” Lumen, Available Here.
Image Courtesy:
۱. “Scheme sodium-potassium pump-en” By LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal – Own work. (Public Domain) via Commons Wikimedia
۲. “Porters” By Lupask – Own work (Public Domain) via Commons Wikimedia
۳. “Phosphotransferase system” By Yikrazuul – Own work; ISBN 978-3-13-444608-1; S. 505 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia