Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Mitä eroa on aktiivisella ja passiivisella kuljetuksella?
Passiivisessa kuljetuksessa aine siirtyy solukalvon läpi pitoisuuseron mukaan suuremmasta pitoisuudesta pienempään, eikä solu kuluta siihen energiaa. Aktiivisessa kuljetuksessa aine siirretään pitoisuuseroa vastaan, ja siihen tarvitaan energiaa, tavallisesti ATP:tä. Passiivista kuljetusta ovat diffuusio, avustettu diffuusio ja osmoosi, aktiivista esimerkiksi kaikissa soluissa toimiva natrium-kaliumpumppu ja glukoosin otto suolistossa.
Pienet ja rasvaliukoiset molekyylit, kuten happi ja hiilidioksidi, diffundoituvat suoraan fosfolipidikalvon läpi. Ionit ja suuret pooliset molekyylit tarvitsevat kalvoproteiinin. Kanavaproteiini muodostaa valikoivan aukon, ja kuljetinproteiini sitoo aineen ja vaihtaa muotoaan. Kun kulku on pitoisuuseron suuntaan, kyse on avustetusta diffuusiosta, joka on passiivista.
Natrium-kaliumpumppu siirtää yhdellä ATP:llä kolme natriumionia ulos ja kaksi kaliumionia sisään, molemmat pitoisuuseroa vastaan. Sekundaarisessa aktiivisessa kuljetuksessa energia tulee toisen aineen pitoisuuserosta. Esimerkiksi ohutsuolen solu ottaa glukoosia natriumin mukana, koska natrium virtaa soluun pitoisuuseronsa suuntaan.
Proteiinivälitteinen kuljetus kyllästyy: kun kaikki kuljettimet ovat käytössä, nopeus ei enää kasva pitoisuuden mukana. Suora diffuusio kalvon läpi ei kyllästy samalla tavalla. Suuret hiukkaset siirtyvät rakkuloissa endosytoosilla ja eksosytoosilla, jotka nekin kuluttavat energiaa.
Kaava
Natrium-kaliumpumppu: 1 ATP → 3 Na⁺ ulos ja 2 K⁺ sisään
Esimerkki
Solun ATP:n tuotanto estetään myrkyllä. Mitkä kuljetukset jatkuvat ja mitkä pysähtyvät?
- Diffuusio, avustettu diffuusio ja osmoosi eivät käytä ATP:tä, joten ne jatkuvat niin kauan kuin pitoisuuseroja on.
- Natrium-kaliumpumppu pysähtyy, koska se käyttää ATP:tä suoraan.
- Natriumin pitoisuusero alkaa tasoittua, joten myös natriumin pitoisuuseroa käyttävä sekundaarinen aktiivinen kuljetus, kuten glukoosin otto suolistossa, heikkenee.
Tyypillinen virhe
Proteiinin mukanaolo ei tee kuljetuksesta aktiivista. Avustettu diffuusio kulkee kanava- tai kuljetinproteiinin kautta, mutta pitoisuuseron suuntaan ja ilman energiaa. Ratkaiseva kysymys on suunta: kulkeeko aine pitoisuuseroa vastaan.
Valintakokeessa B
Solukalvon kuljetukset kuuluvat lukion biologiaan, ja valintakoe B arvioi myös kuvaajien tulkintaa. Kuljetusnopeuden kuvaaja, joka tasaantuu pitoisuuden kasvaessa, viittaa proteiinivälitteiseen kuljetukseen.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 2: Solukalvo ja aineiden kuljetus. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Onko osmoosi aktiivista vai passiivista kuljetusta?
Osmoosi on passiivista. Vesi liikkuu oman pitoisuuseronsa suuntaan eli kohti liuosta, jossa liuenneita hiukkasia on enemmän, eikä solu käytä siihen ATP:tä. Vesi kulkee osittain suoraan kalvon läpi ja osittain akvaporiineiksi kutsuttujen vesikanavien kautta.
Mitä sekundaarinen aktiivinen kuljetus tarkoittaa?
Siinä kuljetin siirtää ainetta pitoisuuseroa vastaan käyttämällä toisen aineen pitoisuuseroa energianlähteenä. Tavallisesti käyttövoima on natriumin virtaus soluun. ATP kuluu silti välillisesti, koska natrium-kaliumpumppu ylläpitää natriumin pitoisuuseroa. Esimerkiksi ohutsuolen solu ottaa glukoosia suolen sisällöstä yhdessä natriumin kanssa.