Co je aktivní doprava?

Aktivní transport je čerpání solutů přes biologickou membránu, proti jejich koncentraci nebo elektrochemickému gradientu. Schopnost buněk udržovat malé rozpuštěné látky v cytoplazmě při koncentracích vyšších, než je koncentrace okolní tekutiny, je nezbytným faktorem pro přežití buněk. Mnoho živočišných buněk například udržuje koncentrace sodíku a draslíku, které jsou výrazně odlišné od koncentrace v jejich okolí. Aktivní transport umožňuje buňkám nejen udržovat životaschopné hladiny solutu, ale také pumpovat ionty přes elektrochemický gradient. Tento proces vytváří napětí přes membránu, které lze využít pro napájení buněčné práce.

Abychom pochopili aktivní transport, musíme nejprve pochopit pasivní transport . Podle druhého termodynamického zákona se částice bez dalšího přídavku energie vždy přesunou ze stavu řádu do stavu poruchy. V případě buněčného provozu to znamená, že malé soluty se přirozeně přesunou z více uspořádaných oblastí s vysokou koncentrací do méně uspořádaných oblastí s nízkou koncentrací. Toto je známé jako difúze po koncentračním gradientu . Pasivní transport je přirozený pohyb solutů přes membránu po koncentračním gradientu.

Během aktivního transportu musí buňka působit proti přirozené difúzi solutů. K tomu jsou v buněčné membráně zabudovány specializované transportní proteiny. Transportní proteiny poháněné adenosintrifosfátem (ATP) selektivně přesouvají specifické soluty do nebo z buňky. Běžným způsobem, jak ATP pohání tuto práci, je věnovat svou terminální fosfátovou skupinu transportnímu proteinu, což vyvolává změnu tvaru molekuly proteinu. Konformační změna způsobuje, že se protein pohybuje soluty, které se váží na svůj extracelulární povrch, do vnitřku buněk a uvolňuje je.

Příkladem tohoto typu aktivního transportního proteinu je sodno-draslíková pumpa . Většina živočišných buněk má vyšší koncentraci draslíku a nižší koncentraci sodíku, než jaká se nachází v extracelulárním prostředí. Protože sodné ionty nesou kladný náboj a draselné ionty nesou záporný náboj, tato nerovnováha nepředstavuje pouze koncentrační gradient, ale také elektrochemický gradient. Sodium-draselné pumpy přesouvají tři sodné ionty z buňky za každé dva draselné ionty, které do ní přivedou, což má za následek čistý záporný náboj v buňce jako celku. Rozdíl nábojů na každé straně buněčné membrány vytváří napětí - membránový potenciál - který umožňuje, aby buňka fungovala jako baterie a poháněla buněčnou práci.

Jak bylo uvedeno, nejaktivnější transport je poháněn molekulou ATP. Někdy se však solut může přesunout do buňky tím, že využije difúze jiných látek. Jak se rozptylující látky pohybují do buňky podél gradientu, který byl dříve vytvořen aktivním transportem, další soluty se na ně mohou vázat a současně procházet membránou. Známý jako sekundární transport nebo společný transport , jedná se o formu membránového přenosu, který je zodpovědný za přesun sacharózy do rostlinných buněk a za přesun vápníku a glukózy do živočišných buněk.