Aktiv transport krev energi
Celler er små sjølvstendige einingar som er avhengige av å ta opp næring og skilje ut avfallsstoff. Mange av stoffa som må fraktast inn og ut av cella, er vassløyselege molekyl og ion som ikkje kan diffundere direkte gjennom cellemembranen.
Cellemembranen har mange transportprotein som driv passiv transport ved diffusjon, men for å kunne transportere stoff mot ein konsentrasjonsgradient eller ein ladningsgradient krevst det energi. Cellene bruker det energirike sambandet ATP (adenosintrifosfat) som energikjelda si.
Når ATP overfører ei fosfatgruppe til eit protein, fører det til at proteina blir aktiverte og endrar form eller struktur. På denne måten kan transportprotein i cellemembranen aktivt flytte stoff over frå den eine sida av membranen til den andre, uavhengig av gradientar.
Aktiv transport ved hjelp av ulike transportprotein
Transport ved hjelp av transportprotein som bruker ATP direkte, blir kalla primær aktiv transport. Transportprotein kan òg samarbeide. Dette blir gjerne kalla kopla transportar eller sekundær aktiv transport. Transportprotein som driv primær aktiv transport, kan endre konsentrasjons- eller ladningsgradienten på den andre sida av membranen og dermed skape ein potensiell energi. Den potensielle energien kan vidare brukast til å drive aktiv transport av andre stoff gjennom membranen.
Det finst ulike typar transportprotein som driv aktiv transport:
ionepumper
symport
antiport
Ionepumper "pumpar" ion over cellemembranen
Ionepumper er transportprotein som driv primær aktiv transport for å frakte ion mot konsentrasjons- eller ladningsgradienten over cellemembranen. Aktiv transport av ion held oppe konsentrasjons- og ladningsforskjellar, slik at passiv transport av ion kan gå føre seg ved diffusjon.
Natrium–kalium-pumpa (Na+/K+-pumpa)
Natrium–kalium-pumpa er eit døme på ei ionepumpe. Denne ionepumpa transporterar to ulike ion mot konsentrasjonsgradienten sin: Natriumion (Na+) blir pumpa ut av cellene, og kaliumion (K+) blir pumpa inn.
Pumpa blir driven av ATP og pumpar tre natriumion ut og to kaliumion inn for kvart ATP-molekyl som blir brote ned. På denne måten kan cella halde oppe ein høg konsentrasjon av kalium inni og ein høg konsentrasjon av natrium utanfor cella. Denne konsentrasjonsforskjellen på inn- og utsida av cella blir mellom anna brukt til kommunikasjon mellom celler, og er naudsynt for å sende nervesignal.
Kopla transportar – samarbeid mellom transportprotein
Drivkrafta for kopla transportar (kotransport) er ionepumper som sørgjer for å halde oppe konsentrasjonsgradienten til det ionet som skal transporterast med gradienten. Kopla transportar blir rekna som sekundær aktiv transport fordi ATP berre er indirekte involvert i transporten.
Ionepumpa vil endre gradienten på den andre sida av membranen og dermed skape ein potensiell energi som vidare kan brukast til transport av andre stoff. Den potensielle energien ligg i at ionet som vart transportert over cellemembranen, blir trekt mot den andre sida av membranen. Det vil seie at iona lett kan diffundere tilbake ved passiv transport, men dei kan òg bli fanga opp av spesielle proteinpumper som utnyttar energien deira til kotransport.
Desse proteinpumpene lèt ionet bevege seg tilbake ved diffusjon samtidig som det fraktar med seg eit anna molekyl eller ion mot gradienten. Her trengst ikkje energien frå ATP, sidan det er potensiell energi som blir utnytta.
Na+ gir energi til frakt av glukose
Eit døme på kopla transportar er transport av glukose inn i cellene ved hjelp av natriumion. Sidan natriumiona har vorte pumpa ut mot konsentrasjonsgradienten ved hjelp av Na+/K+-pumpa, har dei potensiell energi i forhold til innsida av membranen. Det vil seie at natriumiona kan diffundere ved passiv transport.
Eit spesielt transportprotein (proteinpumpe) kan utnytte energien i natriumiona til å frakte glukose mot konsentrasjonsgradienten. Natriumion kan "renne tilbake med straumen" og tek glukose med seg i ein sekundær aktiv transport. Transportproteinet forandrar form og "tømmer" glukosemolekylet på innsida av membranen. Natriumiona blir pumpa ut igjen ved hjelp av Na+/K+-pumpa.
Stoff som blir transporterte ved bruk av kopla transportar, kan fraktast same veg med ein symport, eller motsett veg med ein antiport. Transportprotein som berre transporterer eitt stoff, blir gjerne kalla uniport.
