2.16: pompa sodiu-potasiu
pompa sodiu-potasiu
transportul activ este procesul care necesită energie de pompare a moleculelor și ionilor prin membrane „în sus”-împotriva unui gradient de concentrație. Pentru a muta aceste molecule împotriva gradientului lor de concentrație, este necesară o proteină purtătoare. Proteinele purtătoare pot funcționa cu un gradient de concentrație (în timpul transportului pasiv), dar unele proteine purtătoare pot muta substanțele dizolvate împotriva gradientului de concentrație (de la concentrație scăzută la concentrație ridicată), cu un aport de energie. În transportul activ, deoarece proteinele purtătoare sunt utilizate pentru a muta materialele împotriva gradientului lor de concentrație, aceste proteine sunt cunoscute sub numele de pompe. Ca și în alte tipuri de activități celulare, ATP furnizează energia pentru cel mai activ transport. O modalitate prin care ATP alimentează transportul activ este transferarea unei grupări fosfat direct la o proteină purtătoare. Acest lucru poate determina proteina purtătoare să-și schimbe forma, care mută molecula sau ionul în cealaltă parte a membranei. Un exemplu al acestui tip de sistem de transport activ, așa cum se arată în figura de mai jos, este pompa sodiu-potasiu, care schimbă ionii de sodiu cu ionii de potasiu pe membrana plasmatică a celulelor animale.
sistemul pompei sodiu-potasiu deplasează ionii de sodiu și potasiu împotriva gradienților mari de concentrație. Mută doi ioni de potasiu în celulă unde nivelurile de potasiu sunt ridicate și pompează trei ioni de sodiu din celulă și în fluidul extracelular.
după cum se arată în figura de mai sus, trei ioni de sodiu se leagă cu pompa de proteine din interiorul celulei. Proteina purtătoare primește apoi energie din ATP și își schimbă forma. Procedând astfel, pompează cei trei ioni de sodiu din celulă. În acel moment, doi ioni de potasiu din afara celulei se leagă de pompa de proteine. Ionii de potasiu sunt apoi transportați în celulă, iar procesul se repetă. Pompa de sodiu-potasiu se găsește în membrana plasmatică a aproape tuturor celulelor umane și este comună întregii vieți celulare. Ajută la menținerea potențialului celular și reglează volumul celular.
o privire mai detaliată asupra pompei sodiu-potasiu este disponibilă lahttp://www.youtube.com/watch?v=C_H-ONQFjpQ (13:53) șihttp://www.youtube.com/watch?v=ye3rTjLCvAU (6:48).
gradientul electrochimic
transportul activ al ionilor prin membrană determină acumularea unui gradient electric prin membrana plasmatică. Numărul de ioni încărcați pozitiv în afara celulei este mai mare decât numărul de ioni încărcați pozitiv din citosol. Aceasta are ca rezultat o sarcină relativ negativă în interiorul membranei și o sarcină pozitivă în exterior. Această diferență DE SARCINI determină o tensiune pe membrană. Tensiunea este energia potențială electrică care este cauzată de o separare a sarcinilor opuse, în acest caz peste membrană. Tensiunea pe o membrană se numește potențial de membrană. Potențialul membranei este foarte important pentru conducerea impulsurilor electrice de-a lungul celulelor nervoase.
deoarece interiorul celulei este negativ în comparație cu exteriorul celulei, potențialul membranei favorizează mișcarea ionilor încărcați pozitiv (cationi) în celulă și mișcarea ionilor negativi (anioni) din celulă. Deci, există două forțe care conduc difuzia ionilor peste membrana plasmatică-o forță chimică (gradientul de concentrație a ionilor) și o forță electrică (efectul potențialului membranei asupra mișcării ionilor). Aceste două forțe care lucrează împreună sunt numite gradient electrochimic și vor fi discutate în detaliu în conceptele „celule nervoase” și „impulsuri nervoase”.