Hvad er aktiv transport?

Aktiv transport er pumpning af opløste stoffer over en biologisk membran mod deres koncentration eller elektrokemiske gradient. Cellenes evne til at opretholde små opløste stoffer i cytoplasmaet i koncentrationer højere end den omkringliggende væske er en væsentlig faktor i celleoverlevelse. Mange dyreceller opretholder for eksempel koncentrationer af natrium og kalium, der er markant anderledes end i deres omgivelser. Aktiv transport giver celler ikke kun mulighed for at opretholde levedygtige opløselighedsniveauer, men også pumpe ioner over en elektrokemisk gradient. Denne proces skaber en spænding over membranen, der kan tappes til at drive cellulært arbejde.

For at forstå aktiv transport, skal man først forstå passiv transport . I henhold til den anden termodynamiklov vil partikler uden yderligere energiinput altid bevæge sig fra en ordenstilstand til en tilstand af forstyrrelse. I tilfælde af celletrafik betyder dette, at små opløste stoffer naturligt vil bevæge sig fra mere ordnede områder med høj koncentration til de mindre ordnede områder med lav koncentration. Dette er kendt som diffusion nedad i en koncentrationsgradient . Passiv transport er den naturlige bevægelse af opløste stoffer over en membran nedad i koncentrationsgradienten.

Under aktiv transport skal cellen arbejde mod den naturlige diffusion af opløste stoffer. For at gøre dette indlejres specialiserede transportproteiner i den cellulære membran. Drevet af adenosintrifosfat (ATP,) transporterer proteiner selektivt bestemte opløste stoffer ind i eller ud af cellen. En almindelig måde, ATP styrker dette arbejde, er at donere sin terminale fosfatgruppe til transportproteinet, hvilket udløser en formændring i proteinmolekylet. Den konformationelle ændring får proteinet til at flytte opløste stoffer, der har bundet til dets ekstracellulære overflade til cellerne indeni og frigivet dem.

Et eksempel på denne type aktivt transportprotein er natrium-kaliumpumpe . 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. Natrium-kaliumpumper flytter tre natriumioner ud af cellen for hver to kaliumioner, de bringer ind i den, hvilket resulterer i en netto negativ ladning på cellen som helhed. Forskellen i ladninger på hver side af den cellulære membran skaber en spænding - membranpotentialet - der gør det muligt for cellen at fungere som et batteri, og strømmen til cellulært arbejde.

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