Hvad er aktiv transport?

Aktiv transport er pumpning af opløste stoffer på tværs af en biologisk membran mod deres koncentration eller elektrokemisk gradient. Cellernes evne til at opretholde små opløste stoffer inden for cytoplasmaet ved koncentrationer, der er højere end for den omgivende væske, er en væsentlig faktor i celleoverlevelse. Mange dyreceller opretholder for eksempel koncentrationer af natrium og kalium, der er markant forskellige end deres omgivelser. Aktiv transport gør det muligt for celler ikke kun at opretholde levedygtige opløste niveauer, men også at pumpe ioner over en elektrokemisk gradient. Denne proces skaber en spænding over membranen, der kan udnyttes til strømcellulært arbejde.

For at forstå aktiv transport skal man først forstå passiv transport . I henhold til den anden lov om termodynamik vil partikler uden yderligere energiindgang altid flytte fra en tilstand af orden til en tilstand af uorden. I tilfælde af cellulær trafik betyder det, at små opløste stoffer naturligt vil flyttee fra mere ordnede regioner med høj koncentration til de mindre ordnede regioner med lav koncentration. Dette er kendt som diffusion ned en koncentrationsgradient . Passiv transport er den naturlige bevægelse af opløste stoffer på tværs af en membran ned ad koncentrationsgradienten.

Under aktiv transport skal cellen arbejde mod den naturlige diffusion af opløste stoffer. For at gøre dette er specialiserede transportproteiner indlejret i den cellulære membran. Drevet af adenosintriphosphat (ATP,) transportproteiner bevæger selektivt specifikke opløste stoffer ind i eller ud af cellen. En almindelig måde ATP styrker dette arbejde er at donere sin terminale phosphatgruppe til transportproteinet, hvilket udløser en formskift i proteinmolekylet. Den konformationelle ændring får proteinet til at flytte opløste stoffer, der har bundet til dets ekstracellulære overflade til cellerne interiør og frigive dem.

et eksempel på denne type aktiv TRAnsport-protein er natrium-potassiumpumpen . De fleste dyreceller har en højere koncentration af kalium og en lavere koncentration af natrium end hvad der findes i det ekstracellulære miljø. Da natriumioner har en positiv ladning, og kaliumioner har en negativ ladning, repræsenterer denne ubalance ikke kun en koncentrationsgradient, men også en elektrokemisk gradient. Natriumpotassiumpumper bevæger tre natriumioner ud af cellen for hver to kaliumioner, de bringer ind i det, hvilket resulterer i en netto negativ ladning på cellen som helhed. Forskellen på ladninger på hver side af den cellulære membran skaber en spænding - membranpotentialet - der giver cellen mulighed for at fungere som et batteri og kraftcellulært arbejde.

Som nævnt drives mest aktive transport af molekylet ATP. Nogle gange kan et opløst stof imidlertid bevæge sig ind i en celle ved at drage fordel af diffusionen af ​​andre stoffer. Når diffunderende stoffer bevæger sig ind i cellen langs en gradient, der hSom tidligere er skabt af aktiv transport, er andre opløste stoffer i stand til at binde til dem og krydse membranen samtidig. Kendt som sekundær transport eller co-transport , er dette formen for membrantrafik, der er ansvarlig for at flytte saccharose til planteceller, samt bevæge calcium og glukose ind i dyreceller.