2.16:ナトリウム-カリウムポンプ
ナトリウム-カリウムポンプ
活性輸送は、濃度勾配に対して、膜を横切って分子やイオンを”上り坂”にポンピングするエネルギーを必要とするプロセスである。 これらの分子をそれらの濃度勾配に対して移動させるためには、担体タンパク質が必要である。 キャリアタンパク質は（受動輸送中に）濃度勾配で動作することができますが、いくつかのキャリアタンパク質は、エネルギーの入力で、（低濃度から高濃度に）濃度勾配に対して溶質を移動させることができます。 活性輸送では、担体タンパク質がその濃度勾配に対して材料を移動させるために使用されるので、これらのタンパク質はポンプとして知られて 他のタイプの細胞活動と同様に、ATPは最も活発な輸送のためのエネルギーを供給する。 ATPが活性輸送に力を与える一つの方法は、リン酸基をキャリアタンパク質に直接移動させることである。 これにより、キャリアタンパク質がその形状を変化させ、分子またはイオンを膜の反対側に移動させる可能性がある。 このタイプの活性輸送システムの例は、下の図に示すように、動物細胞の原形質膜を横切ってナトリウムイオンをカリウムイオンに交換するナトリウムカリウムポンプである。
ナトリウム-カリウムポンプシステムは、大きな濃度勾配に対してナトリウムとカリウム それはカリウムのレベルが高い細胞に2つのカリウムイオンを動かし、細胞からそして細胞外の液体に3つのナトリウムイオンをポンプでく
上の図に示すように、三つのナトリウムイオンは細胞内のタンパク質ポンプと結合する。 キャリア蛋白質はATPからそれからエネルギーを得、形を変えます。 そうすることで、それは細胞から三つのナトリウムイオンをポンプで送ります。 その時点で、細胞外からの2つのカリウムイオンがタンパク質ポンプに結合する。 カリウムイオンは細胞にそれから運ばれ、プロセスは繰り返されます。 ナトリウム-カリウムポンプは、ほぼすべてのヒト細胞の原形質膜に見出され、すべての細胞生命に共通している。 それは細胞の潜在性を維持し、細胞容積を調整するのを助けます。ナトリウム-カリウムポンプのより詳細な外観は、http://www.youtube.com/watch?v=C_H-ONQFjpQhttp://www.youtube.com/watch?v=ye3rTjLCvAU(6:48)で入手できます。
電気化学的勾配
膜を横切るイオンの能動輸送は、原形質膜を横切って電気的勾配を構築する原因となる。 細胞外の正に荷電したイオンの数は、サイトゾル中の正に荷電したイオンの数よりも大きい。 これにより、膜の内側には比較的負の電荷が生じ、外側には正の電荷が生じる。 この電荷の差は、膜を横切る電圧を引き起こす。 電圧は、この場合、膜を横切る反対の電荷の分離によって引き起こされる電位エネルギーである。 膜の両端の電圧は膜電位と呼ばれます。 膜電位は、神経細胞に沿った電気インパルスの伝導にとって非常に重要である。
細胞の内部は細胞外に比べて負であるため、膜電位は正に帯電したイオン（陽イオン）の細胞内への移動と、負イオン（陰イオン）の細胞外への移動を そのため、原形質膜を横切るイオンの拡散を駆動する2つの力があります—化学力（イオンの濃度勾配）と電気力（イオンの動きに対する膜電位の効果）。 これらの2つの力が一緒に働くことは電気化学勾配と呼ばれ、「神経細胞」および「神経インパルス」の概念で詳細に議論される。
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