2.16: Natriumkaliumpomp
de Natriumkaliumpomp
actief transport is het energieverslindende proces van het pompen van moleculen en ionen door membranen “bergop” – tegen een concentratiegradiënt. Om deze molecules tegen hun concentratiegradiënt te bewegen, is een dragerproteã ne nodig. De dragerproteã nen kunnen met een concentratiegradiënt (tijdens passief vervoer) werken, maar sommige dragerproteã nen kunnen opgeloste stoffen tegen de concentratiegradiënt (van lage concentratie aan hoge concentratie), met een input van energie bewegen. In actief vervoer, aangezien de dragerproteã nen worden gebruikt om materialen tegen hun concentratiegradiënt te bewegen, zijn deze proteã nen genoemd geworden pompen. Net als bij andere soorten cellulaire activiteiten levert ATP de energie voor het meest actieve transport. Een manier ATP bevoegdheden actief transport is door het overbrengen van een fosfaatgroep direct aan een dragerproteã ne. Dit kan ertoe leiden dat de dragerproteã ne zijn vorm verandert, die de molecule of het ion naar de andere kant van het membraan beweegt. Een voorbeeld van dit type actief transportsysteem, zoals weergegeven in onderstaande figuur, is de natrium-kaliumpomp, die natriumionen uitwisselt voor kaliumionen door het plasmamembraan van dierlijke cellen.
het natrium-kaliumpompsysteem beweegt natrium-en kaliumionen tegen grote concentratiegradiënten. Het verplaatst twee kaliumionen in de cel waar kaliumniveaus hoog zijn, en pompt drie natriumionen uit de cel en in de extracellulaire vloeistof.
zoals in figuur hierboven is weergegeven, binden drie natriumionen met de eiwitpomp in de cel. Het dragereiwit krijgt dan energie van ATP en verandert van vorm. Daarbij pompt het de drie natriumionen uit de cel. Op dat moment binden twee kaliumionen van buiten de cel zich aan de eiwitpomp. De kaliumionen worden dan in de cel getransporteerd, en het proces herhaalt zich. De natrium-kaliumpomp wordt gevonden in het plasmamembraan van bijna elke menselijke cel en is gemeenschappelijk voor alle cellulaire leven. Het helpt celpotentieel te behouden en regelt cellulair volume.
een meer gedetailleerde blik op de natrium-kaliumpomp is beschikbaar bij http://www.youtube.com/watch?v=C_H-ONQFjpQ (13:53) en http://www.youtube.com/watch?v=ye3rTjLCvAU (6:48).
de elektrochemische gradiënt
het actieve transport van ionen door het membraan zorgt ervoor dat een elektrische gradiënt zich over het plasmamembraan opbouwt. Het aantal positief geladen ionen buiten de cel is groter dan het aantal positief geladen ionen in cytosol. Dit resulteert in een vrij negatieve last aan de binnenkant van het membraan, en een positieve Last aan de buitenkant. Dit verschil in ladingen veroorzaakt een spanning over het membraan. Spanning is elektrische potentiële energie die wordt veroorzaakt door een scheiding van tegengestelde ladingen, in dit geval over het membraan. De spanning over een membraan wordt membraanpotentiaal genoemd. Membraanpotentiaal is erg belangrijk voor de geleiding van elektrische impulsen langs zenuwcellen.
omdat de binnenkant van de cel negatief is in vergelijking met buiten de cel, is het membraanpotentieel gunstig voor de beweging van positief geladen ionen (kationen) in de cel en de beweging van negatieve ionen (anionen) uit de cel. Er zijn dus twee krachten die de diffusie van ionen door het plasmamembraan drijven – een chemische kracht (de concentratiegradiënt van de ionen) en een elektrische kracht (het effect van het membraanpotentieel op de beweging van de ionen). Deze twee krachten die samenwerken worden een elektrochemische gradiënt genoemd, en zullen in detail worden besproken in “zenuwcellen” en “zenuwimpulsen” Concepten.