Wat is actief transport?
Actief transport is het verpompen van opgeloste stoffen over een biologisch membraan, tegen hun concentratie of elektrochemische gradiënt. Het vermogen van cellen om kleine opgeloste stoffen in het cytoplasma te handhaven bij concentraties hoger dan die van de omringende vloeistof is een essentiële factor in celoverleving. Veel dierlijke cellen handhaven bijvoorbeeld concentraties van natrium en kalium die aanzienlijk verschillen van die van hun omgeving. Actief transport stelt cellen niet alleen in staat levensvatbare opgeloste stofniveaus te handhaven, maar ook om ionen over een elektrochemische gradiënt te pompen. Dit proces creëert een spanning over het membraan die kan worden afgetapt om cellulair werk te voeden.
Om actief transport te begrijpen, moet men eerst passief transport begrijpen. Volgens de tweede wet van de thermodynamica zullen deeltjes zonder extra energie-invoer altijd van een staat van orde naar een staat van wanorde gaan. In het geval van cellulair verkeer betekent dit dat kleine opgeloste stoffen van nature meer geordende gebieden met een hoge concentratie zullen verplaatsen naar de minder geordende gebieden met een lage concentratie. Dit staat bekend als diffusie langs een concentratiegradiënt . Passief transport is de natuurlijke beweging van opgeloste stoffen over een membraan langs de concentratiegradiënt.
Tijdens actief transport moet de cel de natuurlijke diffusie van opgeloste stoffen tegengaan. Om dit te doen, zijn gespecialiseerde transporteiwitten ingebed in het celmembraan. Aangedreven door adenosine trifosfaat (ATP,) transport proteïnen verplaatsen selectief specifieke opgeloste stoffen in of uit de cel. Een veel voorkomende manier waarop ATP dit werk mogelijk maakt, is zijn terminale fosfaatgroep aan het transporteiwit te doneren, waardoor een verandering van vorm in het eiwitmolecuul ontstaat. De conformationele verandering zorgt ervoor dat het eiwit opgeloste stoffen die zijn gebonden aan zijn extracellulaire oppervlak naar het inwendige van de cellen hebben verplaatst en deze vrijgeven.
Een voorbeeld van dit type actieve transporteiwit is de natrium-kaliumpomp . De meeste dierlijke cellen bevatten een hogere concentratie kalium en een lagere concentratie natrium dan in de extracellulaire omgeving. Aangezien natriumionen een positieve lading dragen en kaliumionen een negatieve lading, vertegenwoordigt deze onbalans niet alleen een concentratiegradiënt, maar ook een elektrochemische gradiënt. Natrium-kaliumpompen verplaatsen drie natriumionen uit de cel voor elke twee kaliumionen die ze erin brengen, wat resulteert in een netto negatieve lading op de cel als geheel. Het verschil in lading aan elke zijde van het celmembraan creëert een spanning - de membraanpotentiaal - waardoor de cel als een batterij kan werken en het cellulaire werk van stroom kan voorzien.
Zoals gezegd wordt het meeste actieve transport aangedreven door het molecuul ATP. Soms kan een opgeloste stof echter in een cel terechtkomen door gebruik te maken van de diffusie van andere stoffen. Terwijl diffuserende stoffen de cel binnenkomen langs een gradiënt die eerder is gecreëerd door actief transport, kunnen andere opgeloste stoffen eraan binden en tegelijkertijd het membraan passeren. Bekend als secundair transport of co-transport , dit is de vorm van membraanverkeer dat verantwoordelijk is voor het verplaatsen van sucrose in plantencellen, evenals het verplaatsen van calcium en glucose in dierlijke cellen.