Wat is membraantransport?

Dierlijke cellen hebben een selectief permeabel membraan dat hen omringt dat de inwendige inhoud van de cel scheidt van de uitwendige omgeving. Het proces waarbij ionen en kleine oplosbare moleculen of opgeloste stoffen het celmembraan passeren, staat bekend als membraantransport. Deze moleculen zijn meestal stoffen die van vitaal belang zijn voor de functie en het onderhoud van de cel, zoals glucose en aminozuren. Er zijn vier hoofdtypen van membraantransport: passieve diffusie of eenvoudig diffusie; gefaciliteerde diffusie; primair actief transport; en secundair actief transport. Veel van deze transportmechanismen omvatten het gebruik van gespecialiseerde eiwitmoleculen die zich in het celmembraan bevinden, membraantransporteiwitten genoemd.

Passieve diffusie vindt spontaan plaats en wordt aangestuurd door de willekeurige activiteit van moleculen in een oplossing. Moleculen verplaatsen zich van een gebied met een hoge concentratie, waar veel van hen dicht op elkaar zijn gepakt, naar een gebied met een lage concentratie, waar minder moleculen verder uit elkaar staan. Kleine moleculen kunnen membraantransport bereiken door diffusie door het celmembraan. De diffusiesnelheid kan door veel dingen worden beïnvloed, waaronder de samenstelling van het celmembraan en de grootte en lading van het molecuul. De meest bekende vorm van passieve diffusie is osmose, een proces waarbij watermoleculen worden verplaatst van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lagere concentratie.

Gefaciliteerde diffusie omvat het gebruik van membraantransporteiwitten in het celmembraan genaamd kanaaleiwitten. Deze eiwitten werken als poriën in het celmembraan, waardoor in water oplosbare deeltjes kunnen passeren, maar de doorgang van lipofiele of "vetminnende" moleculen wordt geblokkeerd. Diffusie volgt hetzelfde werkingsmechanisme, waarbij moleculen zich verplaatsen van gebieden met een hoge concentratie naar gebieden met een lage concentratie.

Primair actief transport gebruikt energie om ionen en moleculen te verplaatsen van gebieden met een hoge concentratie naar gebieden met een lage concentratie. De energie die nodig is om primair actief transport te laten plaatsvinden, is meestal in de vorm van een nucleotide genaamd adenosinetrifosfaat (ATP). Een van de meest voorkomende vormen van actief transport is de natrium-kaliumpomp, die cellen helpt bij het handhaven van een elektrische lading die bekend staat als het rustpotentieel, en ook het celvolume regelt. De natrium-kaliumpomp verplaatst natriumionen naar de buitenkant van de cel en laat kaliumionen vrij in het cytoplasma van de cel.

Secundair actief transport maakt gebruik van membraantransporteiwitten, antiporters en symporters genoemd. Antiporters verplaatsen ionen en moleculen door één type deeltje tegen zijn gebruikelijke concentratiegradiënt te transporteren, van lage naar hoge concentratie, terwijl het andere type deeltje op de normale manier wordt getransporteerd, van hoge naar lage concentratie. Symporters transporteren twee verschillende soorten moleculen of ionen tegelijkertijd door het celmembraan en in dezelfde richting.