2.16: Pompa sodowo-potasowa
Pompa sodowo-potasowa
transport aktywny to wymagający energii proces pompowania cząsteczek i jonów przez membrany” pod górę ” – w stosunku do gradientu stężenia. Aby przenieść te cząsteczki w stosunku do gradientu ich stężenia, potrzebne jest białko nośnikowe. Białka nośnikowe mogą pracować z gradientem stężenia (podczas transportu pasywnego), ale niektóre białka nośnikowe mogą przenosić substancje rozpuszczone przeciwko gradientowi stężenia (z niskiego stężenia do wysokiego stężenia), z wkładem energii. W transporcie aktywnym, jako że białka nośnikowe są używane do przenoszenia materiałów przeciwko gradientowi ich stężenia, białka te są znane jako pompy. Podobnie jak w innych rodzajach aktywności komórkowej, ATP dostarcza energię do najbardziej aktywnego transportu. Jednym ze sposobów aktywnego transportu ATP jest przeniesienie grupy fosforanowej bezpośrednio do białka nośnikowego. Może to spowodować zmianę kształtu białka nośnikowego, które przenosi cząsteczkę lub jon na drugą stronę błony. Przykładem tego typu aktywnego systemu transportu, jak pokazano na rysunku poniżej, jest pompa sodowo-potasowa, która wymienia jony sodu na jony potasu przez błonę plazmatyczną komórek zwierzęcych.
układ pompy sodowo-potasowej przesuwa jony sodu i potasu w stosunku do dużych gradientów stężenia. Przenosi dwa jony potasu do komórki, gdzie poziom potasu jest wysoki, i wypompowuje trzy jony sodu z komórki do płynu pozakomórkowego.
jak pokazano na rysunku powyżej, trzy jony sodu wiążą się z pompą białkową wewnątrz komórki. Białko nośnikowe pobiera wówczas energię z ATP i zmienia kształt. W ten sposób wypompowuje trzy jony sodu z komórki. W tym momencie dwa jony potasu spoza komórki wiążą się z pompą białkową. Jony potasu są następnie transportowane do komórki, a proces się powtarza. Pompa sodowo-potasowa znajduje się w błonie osocza prawie każdej ludzkiej komórki i jest wspólna dla całego życia komórkowego. Pomaga utrzymać potencjał komórkowy i reguluje objętość komórkową.
bardziej szczegółowe spojrzenie na pompę sodowo-potasową jest dostępne pod adresemhttp://www.youtube.com/watch?v=C_H-ONQFjpQ (13:53) ihttp://www.youtube.com/watch?v=ye3rTjLCvAU (6:48).
Gradient elektrochemiczny
aktywny transport jonów przez błonę powoduje gromadzenie się gradientu elektrycznego przez błonę plazmatyczną. Liczba dodatnio naładowanych jonów Na zewnątrz komórki jest większa niż liczba dodatnio naładowanych jonów w cytozolu. Powoduje to stosunkowo ujemny ładunek wewnątrz membrany i dodatni ładunek na zewnątrz. Ta różnica ładunków powoduje napięcie w całej membranie. Napięcie to elektryczna energia potencjalna, która jest spowodowana separacją przeciwnych ładunków, w tym przypadku przez membranę. Napięcie przez membranę nazywa się potencjałem membranowym. Potencjał błonowy jest bardzo ważny dla przewodzenia impulsów elektrycznych wzdłuż komórek nerwowych.
ponieważ wnętrze komórki jest ujemne w porównaniu do zewnątrz komórki, potencjał błonowy sprzyja ruchowi dodatnio naładowanych jonów (kationów) do komórki i ruchowi ujemnych jonów (anionów) z komórki. Istnieją więc dwie siły, które napędzają dyfuzję jonów przez błonę plazmową-Siła chemiczna (gradient stężenia jonów) i siła elektryczna (wpływ potencjału membrany na ruch jonów). Te dwie siły współpracujące ze sobą nazywane są gradientem elektrochemicznym i zostaną szczegółowo omówione w koncepcjach „komórek nerwowych” i „impulsów nerwowych”.