Pengangkutan aktif

Di mana ia berlaku

Pengangkutan aktif berlaku merentasi membran sel di mana sel mesti mengambil atau menolak bahan menentang cerunnya, contohnya akar menyerap ion mineral dan usus menyerap glukosa.

Tiga contoh yang sukatan pelajaran mengharapkan anda ketahui ialah sel rambut akar menyerap ion mineral seperti nitrat daripada air tanah yang sangat cair, sel epitelium ileum menyerap glukosa dan asid amino setelah kepekatan dalam lumen jatuh lebih rendah daripada dalam darah, dan sel tubul ginjal menyerap semula glukosa dan ion mineral daripada hasil turasan kembali ke dalam darah. Dalam setiap kes, membran sel ialah tapak proses ini, dan setiap sel mengandungi banyak mitokondria berhampiran membran untuk membekalkan tenaga yang diperlukan.

Bahan masuk dan hasil

• Bahan masuk: bahan yang hendak digerakkan, seperti glukosa, asid amino atau ion mineral, di sisi membran yang berkepekatan rendah.
• Bahan masuk: ATP yang dihasilkan oleh respirasi aerobik dalam mitokondria, yang dihidrolisis untuk membebaskan tenaga.
• Bahan masuk: protein pembawa khusus yang terbenam dalam dwilapisan fosfolipid membran plasma.
• Hasil: bahan yang sama, tidak berubah, dibebaskan di sisi membran yang berkepekatan tinggi.
• Hasil: ADP dan fosfat, yang kembali ke mitokondria untuk dibina semula menjadi ATP.
• Hasil: protein pembawa kembali ke bentuk asalnya, sedia mengikat molekul seterusnya.

Langkah-langkahnya

1. Sesuatu bahan hadir pada kepekatan lebih rendah di satu sisi membran dan lebih tinggi di sisi yang lain, jadi resapan semata-mata akan menggerakkannya ke arah yang salah bagi keperluan sel.
2. Bahan itu mengikat pada tapak khusus protein pembawa yang merentangi membran, di sisi berkepekatan rendah.
3. Satu molekul ATP daripada respirasi mengikat protein pembawa dan dipecahkan kepada ADP dan fosfat, membebaskan tenaga.
4. Tenaga itu mengubah bentuk protein pembawa, supaya tapak pengikatan kini menghadap sisi membran yang satu lagi.
5. Bahan dibebaskan di sisi berkepekatan tinggi, setelah digerakkan menentang cerun kepekatannya.
6. Protein pembawa kembali ke bentuk asalnya dan kitaran berulang selagi ATP dan molekul bahan tersedia.
7. Mitokondria sentiasa menjana semula ATP daripada ADP dan fosfat supaya proses dapat diteruskan.

Mengapa ia penting dan bagaimana ia dikawal

Pengangkutan aktif membolehkan sel menyerap bahan berguna walaupun lebih pekat di dalam, seperti ion mineral dalam sel rambut akar dan glukosa dalam usus kecil. Sebab itu sel sebegini mempunyai banyak mitokondria.

Kadar pengangkutan aktif bergantung pada kadar respirasi, kerana respirasi membekalkan ATP. Apa-apa yang memperlahankan respirasi turut memperlahankan pengangkutan aktif: suhu lebih rendah, kekurangan oksigen, atau kekurangan glukosa.

Racun respirasi seperti sianida menghentikan penghasilan ATP dan oleh itu menghentikan pengangkutan aktif, manakala resapan dan osmosis berterusan tanpa terjejas. Perbezaan ini ialah bukti eksperimen yang lazim bahawa pengangkutan aktif memerlukan tenaga.

Bilangan protein pembawa dalam membran juga menetapkan had. Setiap pembawa khusus untuk satu bahan, jadi sel melaraskan apa yang diserapnya dengan mengubah pembawa yang dihasilkannya.

Apabila setiap pembawa telah diduduki, menambah bahan tidak dapat meningkatkan kadar lagi, dan itulah sebabnya graf kadar melawan kepekatan mendatar bagi pengangkutan aktif tetapi terus meningkat bagi resapan.

Bagaimana ia diperiksa

Anda mungkin diminta mentakrifkan pengangkutan aktif, membezakannya dengan resapan dan osmosis, atau menerangkan mengapa sel yang banyak melakukannya mempunyai banyak mitokondria.

Soalan berasaskan data sering mengemukakan pengambilan sesuatu ion oleh tisu akar dengan dan tanpa oksigen, atau dengan dan tanpa perencat respirasi, dan meminta anda menerangkan perbezaannya. Penerangan yang diharapkan menamakan sumber tenaga, iaitu ATP daripada respirasi aerobik, dan mengaitkan ketiadaan oksigen atau perencat dengan penurunan ATP dan seterusnya penurunan pengambilan.

Jadual membandingkan resapan, osmosis dan pengangkutan aktif di bawah tajuk seperti arah, tenaga, protein pembawa dan contoh merupakan item berstruktur yang biasa.

Salah faham biasa

Contoh soalan bergaya peperiksaan

Soalan. Seorang murid mengukur pengambilan ion nitrat oleh kepingan tisu akar dalam dua kelalang. Kelalang A digelembungkan dengan udara; kelalang B digelembungkan dengan gas nitrogen.

Selepas satu jam, tisu dalam kelalang A telah menyerap jauh lebih banyak nitrat berbanding tisu dalam kelalang B. (a) Namakan proses yang menyerap ion nitrat daripada air tanah yang cair.

(b) Terangkan perbezaan pengambilan antara kedua-dua kelalang. (c) Nyatakan dua ciri struktur sel rambut akar yang menyokong proses ini.

Jawapan model. (a) Pengangkutan aktif. (b) Nitrat diserap menentang cerun kepekatannya, yang memerlukan tenaga dalam bentuk ATP daripada respirasi aerobik.

Dalam kelalang A, oksigen tersedia, jadi respirasi dan penghasilan ATP berterusan dan protein pembawa terus menggerakkan nitrat ke dalam sel. Dalam kelalang B, nitrogen menyingkirkan oksigen, jadi respirasi aerobik terhenti, sedikit sahaja ATP dihasilkan dan pengambilan jatuh kepada jumlah kecil yang boleh berlaku melalui resapan.

(c) Sel rambut akar mempunyai unjuran panjang yang meningkatkan luas permukaan membran untuk protein pembawa, dan ia mengandungi banyak mitokondria untuk membekalkan ATP.

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim