Co to jest transport membranowy?
Komórki zwierzęce mają otaczającą je selektywnie przepuszczalną membranę, która oddziela wewnętrzną zawartość komórki od środowiska zewnętrznego. Proces, w którym jony i małe rozpuszczalne cząsteczki lub substancje rozpuszczone przechodzą przez błonę komórkową, jest znany jako transport błony. Cząsteczki te są zwykle substancjami niezbędnymi do funkcjonowania i utrzymania komórki, takimi jak glukoza i aminokwasy. Istnieją cztery główne typy transportu membranowego: dyfuzja pasywna lub po prostu dyfuzja; ułatwiona dyfuzja; główny aktywny transport; oraz wtórny aktywny transport. Wiele z tych mechanizmów transportu wymaga użycia wyspecjalizowanych cząsteczek białka zlokalizowanych w błonie komórkowej zwanych białkami transportu błony.
Pasywna dyfuzja zachodzi spontanicznie i jest napędzana losową aktywnością cząsteczek w roztworze. Cząsteczki przemieszczają się z obszaru o wysokim stężeniu, gdzie jest ich wiele gęsto upakowanych, do obszaru o niskim stężeniu, gdzie jest mniej cząsteczek oddalonych od siebie. Małe cząsteczki mogą osiągnąć transport błony przez dyfuzję przez błonę komórkową. Na szybkość dyfuzji może wpływać wiele czynników, w tym skład błony komórkowej oraz rozmiar i ładunek cząsteczki. Najbardziej znanym rodzajem dyfuzji pasywnej jest osmoza, proces obejmujący przemieszczanie się cząsteczek wody z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niższym stężeniu.
Ułatwiona dyfuzja polega na zastosowaniu białek transportujących błonę w obrębie błony komórkowej zwanych białkami kanałowymi. Białka te działają jak pory w błonie komórkowej, pozwalając na przejście cząstek rozpuszczalnych w wodzie, ale uniemożliwiając przejście cząsteczek lipofilowych lub „kochających tłuszcz”. Dyfuzja odbywa się według tego samego mechanizmu działania, przy czym cząsteczki przemieszczają się z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niskim stężeniu.
Główny aktywny transport wykorzystuje energię do przenoszenia jonów i cząsteczek z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niskim stężeniu. Energia potrzebna do zajścia pierwotnego aktywnego transportu jest zwykle w postaci nukleotydu zwanego trifosforanem adenozyny (ATP). Jedną z najczęściej występujących form aktywnego transportu jest pompa sodowo-potasowa, która pomaga komórkom utrzymać ładunek elektryczny znany jako potencjał spoczynkowy, a także kontroluje objętość komórek. Pompa sodowo-potasowa przenosi jony sodu na zewnątrz komórki i uwalnia jony potasu do cytoplazmy komórki.
Drugorzędny aktywny transport wykorzystuje białka transportujące błonę zwane antyportorami i symporterami. Antiportery przenoszą jony i cząsteczki, transportując jeden rodzaj cząstek w stosunku do zwykłego gradientu stężenia, od niskiego do wysokiego stężenia, podczas gdy drugi rodzaj cząstek transportuje w normalny sposób, od wysokiego do niskiego stężenia. Symporterzy transportują dwa różne rodzaje cząsteczek lub jonów przez błonę komórkową w tym samym czasie i w tym samym kierunku.