2.16: natrium-kaliumpumpe
natrium-kaliumpumpen
aktiv transport er den energikrævende proces til pumpning af molekyler og ioner over membraner “op ad bakke”-mod en koncentrationsgradient. For at bevæge disse molekyler mod deres koncentrationsgradient er der brug for et bærerprotein. Bærerproteiner kan arbejde med en koncentrationsgradient (under passiv transport), men nogle bærerproteiner kan flytte opløste stoffer mod koncentrationsgradienten (fra lav koncentration til høj koncentration) med et input af energi. I aktiv transport, da bærerproteiner bruges til at bevæge materialer mod deres koncentrationsgradient, er disse proteiner kendt som pumper. Som i andre typer cellulære aktiviteter leverer ATP energien til mest aktive transport. En måde ATP driver aktiv transport på er ved at overføre en fosfatgruppe direkte til et bærerprotein. Dette kan medføre, at bærerproteinet ændrer sin form, som bevæger molekylet eller ionen til den anden side af membranen. Et eksempel på denne type aktivt transportsystem, som vist i figur nedenfor, er natrium-kaliumpumpen, som udveksler natriumioner med kaliumioner over plasmamembranen i dyreceller.
natrium-kaliumpumpesystemet bevæger natrium-og kaliumioner mod store koncentrationsgradienter. Det flytter to kaliumioner ind i cellen, hvor kaliumniveauerne er høje, og pumper tre natriumioner ud af cellen og ind i den ekstracellulære væske.
som vist i figur ovenfor binder tre natriumioner med proteinpumpen inde i cellen. Bærerproteinet får derefter energi fra ATP og ændrer form. På den måde pumper den de tre natriumioner ud af cellen. På det tidspunkt binder to kaliumioner uden for cellen til proteinpumpen. Kaliumionerne transporteres derefter ind i cellen, og processen gentages. Natrium-kaliumpumpen findes i plasmamembranen i næsten enhver menneskelig celle og er fælles for alt cellulært liv. Det hjælper med at opretholde cellepotentiale og regulerer cellevolumen.
et mere detaljeret kig på natrium-kaliumpumpen er tilgængelig påhttp://www.youtube.com/watch?v=C_H-ONQFjpQ (13:53) oghttp://www.youtube.com/watch?v=ye3rTjLCvAU (6:48).
den elektrokemiske Gradient
den aktive transport af ioner over membranen får en elektrisk gradient til at opbygges over plasmamembranen. Antallet af positivt ladede ioner uden for cellen er større end antallet af positivt ladede ioner i cytosolen. Dette resulterer i en relativt negativ ladning på indersiden af membranen og en positiv ladning på ydersiden. Denne forskel i ladninger forårsager en spænding over membranen. Spænding er elektrisk potentiel energi, der er forårsaget af en adskillelse af modsatte ladninger, i dette tilfælde over membranen. Spændingen over en membran kaldes membranpotentiale. Membranpotentiale er meget vigtigt for ledningen af elektriske impulser langs nerveceller.
fordi indersiden af cellen er negativ sammenlignet med uden for cellen, favoriserer membranpotentialet bevægelsen af positivt ladede ioner (kationer) ind i cellen og bevægelsen af negative ioner (anioner) ud af cellen. Så der er to kræfter, der driver diffusionen af ioner over plasmamembranen—en kemisk kraft (ionernes koncentrationsgradient) og en elektrisk kraft (virkningen af membranpotentialet på ionernes bevægelse). Disse to kræfter, der arbejder sammen, kaldes en elektrokemisk gradient og vil blive diskuteret i detaljer i “nerveceller” og “nerveimpulser” begreber.