Hva er aktiv transport?

Aktiv transport er pumping av oppløste stoffer over en biologisk membran, mot deres konsentrasjon eller elektrokjemiske gradient. Cellenes evne til å opprettholde små oppløste stoffer i cytoplasmaet i høyere konsentrasjoner enn den omgivende væske er en essensiell faktor i celleoverlevelse. Mange dyreceller opprettholder for eksempel konsentrasjoner av natrium og kalium som er vesentlig annerledes enn omgivelsene. Aktiv transport gjør det mulig for celler ikke bare å opprettholde levedyktige lønnsnivåer, men også pumpe ioner over en elektrokjemisk gradient. Denne prosessen skaper en spenning over membranen som kan tappes for å drive cellulært arbeid.

For å forstå aktiv transport, må man først forstå passiv transport . I henhold til termodynamikkens andre lov vil partikler uten ekstra energiinngang alltid bevege seg fra en ordenstilstand til en tilstand av forstyrrelse. Når det gjelder celletrafikk, betyr dette at små oppløste stoffer naturlig vil bevege seg fra mer ordnede områder med høy konsentrasjon til de mindre ordnede områdene med lav konsentrasjon. Dette er kjent som diffusjon nedover en konsentrasjonsgradient . Passiv transport er den naturlige bevegelsen av oppløste stoffer over en membran nedover konsentrasjonsgradienten.

Under aktiv transport må cellen virke mot den naturlige diffusjonen av oppløste stoffer. For å gjøre dette, er spesialiserte transportproteiner innebygd i cellemembranen. Drevet av adenosintrifosfat (ATP,) transporterer proteiner selektivt bestemte oppløste stoffer inn i eller ut av cellen. En vanlig måte ATP styrker dette arbeidet er å donere sin terminale fosfatgruppe til transportproteinet, noe som utløser en formendring i proteinmolekylet. Konformasjonsendringen får proteinet til å flytte løste stoffer som har bundet til den ekstracellulære overflaten til cellene i det indre og frigjort dem.

Et eksempel på denne typen aktivt transportprotein er natrium-kaliumpumpe . De fleste dyreceller har en høyere konsentrasjon av kalium og en lavere konsentrasjon av natrium enn det som finnes i det ekstracellulære miljøet. Siden natriumioner har en positiv ladning og kaliumioner har en negativ ladning, representerer denne ubalansen ikke bare en konsentrasjonsgradient, men også en elektrokjemisk gradient. Natrium-kaliumpumper flytter tre natriumioner ut av cellen for hver to kaliumioner de fører inn i den, noe som resulterer i en netto negativ ladning på cellen som helhet. Forskjellen på ladninger på hver side av den cellulære membranen skaper en spenning - membranpotensialet - som gjør at cellen kan fungere som et batteri, og som driver cellulært arbeid.

Som nevnt drives den mest aktive transporten av molekylet ATP. Noen ganger kan imidlertid et oppløst stoff bevege seg inn i en celle ved å dra nytte av diffusjonen av andre stoffer. Når diffuse stoffer beveger seg inn i cellen langs en gradient som tidligere er blitt opprettet ved aktiv transport, er andre oppløste stoffer i stand til å binde seg til dem og krysse membranen samtidig. Dette er kjent som sekundær transport eller samtransport , og dette er den formen for membrantrafikk som er ansvarlig for å flytte sukrose inn i planteceller, samt flytte kalsium og glukose inn i dyreceller.