2.16: Nátrium-Kálium Pumpa
A Nátrium-Kálium Pumpa
Aktív szállítás az energiát igénylő folyamat szivattyúzás molekulákat, ionokat át membránok “felfelé” – ellen-koncentráció gradiens. Ahhoz, hogy ezeket a molekulákat koncentrációs gradiensük ellen mozgassa, hordozó fehérjére van szükség. A hordozófehérjék koncentrációs gradienssel (passzív szállítás során) működhetnek, de egyes hordozófehérjék a koncentrációs gradiens ellen (az alacsony koncentrációtól a magas koncentrációig) mozoghatnak, energia bemenettel. Az aktív szállítás során, mivel a hordozófehérjéket az anyagok koncentrációs gradiensük ellen történő mozgatására használják, ezeket a fehérjéket szivattyúknak nevezik. Mint más típusú celluláris tevékenységeknél, az ATP energiát szolgáltat a legaktívabb szállításhoz. Az ATP egyik módja az aktív szállítás azáltal, hogy egy foszfátcsoportot közvetlenül egy hordozófehérjére továbbít. Ez a hordozófehérje megváltoztathatja alakját, amely a molekulát vagy az iont a membrán másik oldalára mozgatja. Az ilyen típusú aktív közlekedési rendszer egyik példája, amint az az alábbi ábrán látható, a nátrium-kálium szivattyú, amely az állati sejtek plazmamembránján keresztül cseréli a káliumionok nátriumionjait.
a nátrium-kálium szivattyú rendszer nátrium-és káliumionokat mozgat a nagy koncentrációjú gradiensek ellen. Két káliumionot juttat a sejtbe, ahol magas a káliumszint, és három nátriumionot pumpál ki a sejtből és az extracelluláris folyadékba.
amint az a fenti ábrán látható, három nátriumion kötődik a sejt belsejében lévő fehérjepumpához. A hordozófehérje ezután energiát kap az ATP-ből és megváltoztatja az alakját. Ennek során szivattyúzza a három nátriumionot a sejtből. Ezen a ponton a sejten kívüli két káliumion kötődik a fehérje szivattyúhoz. A káliumionokat ezután a sejtbe szállítják, és a folyamat megismétlődik. A nátrium-kálium pumpa szinte minden emberi sejt plazmamembránjában megtalálható, és minden sejt életében gyakori. Segíti a sejtpotenciál fenntartását és szabályozza a sejtek térfogatát.
a nátrium-kálium szivattyú részletesebb áttekintése a következő címen érhető el: http://www.youtube.com/watch?v=C_H-ONQFjpQ (13:53) és http://www.youtube.com/watch?v=ye3rTjLCvAU (6:48).
az elektrokémiai gradiens
az ionok aktív transzportja a membránon keresztül elektromos gradienst hoz létre a plazmamembránon keresztül. A sejten kívüli pozitív töltésű ionok száma nagyobb, mint a citozolban lévő pozitív töltésű ionok száma. Ez viszonylag negatív töltést eredményez a membrán belsejében, kívülről pedig pozitív töltést eredményez. Ez a különbség a töltésekben feszültséget okoz a membránon. A feszültség olyan elektromos potenciális energia, amelyet az ellenkező töltések elválasztása okoz, ebben az esetben a membránon keresztül. A membránon keresztüli feszültséget membránpotenciálnak nevezik. A membránpotenciál nagyon fontos az elektromos impulzusok idegsejtek mentén történő vezetéséhez.