Što je aktivni prijevoz? (Sa slikom)

Aktivni transport je pumpanje otapala preko biološke membrane, protiv njihove koncentracije ili elektrokemijskog gradijenta. Sposobnost stanica za održavanje malih otapala unutar citoplazme u koncentracijama veće od one okolne tekućine bitan je čimbenik za preživljavanje stanica. Mnoge životinjske stanice, na primjer, održavaju koncentracije natrija i kalija koje su značajno različite od one u svojoj okolini. Ovaj proces omogućuje stanicama ne samo održavanje održivih razina otopine, već i pumpa iona preko elektrokemijskog gradijenta. Ovaj proces stvara napon preko membrane koji se može dodirnuti na moć staničnog rada.

Da bismo razumjeli aktivni transport, prvo moramo razumjeti pasivni prijevoz. Prema drugom zakonu termodinamike, bez dodatnog unosa energije, čestice će se uvijek pomicati iz reda stanja u stanje poremećaja. U slučaju staničnog prometa, to znači da će se male otopljene tvari prirodno premjestiti iz urednijih područja visoke koncentracije na manje uredne regije niske koncentracije. To je poznato kao difuzija niz gradijent koncentracije. Pasivno transport je prirodno kretanje otapala kroz membranu koja se nalazi ispod gradijenta koncentracije.

Tijekom aktivnog transporta stanica mora raditi protiv prirodne difuzije otopljenih tvari. Da bi to postigli, specijalizirani transportni proteini ugrađeni su u staničnu membranu. Powered by adenosine triphosphate (ATP,) transportni proteini selektivno kreću specifična otapala u ili iz stanice. Zajednički način na koji ATP ovlasti ovaj rad je da doniraju svoju terminalnu fosfatnu skupinu na transportni protein, potičući promjenu oblika u proteinskoj molekuli. Konformacijska promjena uzrokuje da protein prebaci otopljene tvari koje su vezane na svoju izvanstaničnu površinu do unutrašnjosti stanica i oslobađaju ih.

Primjer ove vrste proteina je natrij-kalij pumpa. Većina životinjskih stanica ima veću koncentraciju kalija i nižu koncentraciju natrija nego što se nalazi u izvanstaničnom okruženju. Budući da natrijevi ioni nose pozitivan naboj, a kalijevi ioni nose negativni naboj, ova neravnoteža ne predstavlja samo gradijent koncentracije nego i elektrokemijski gradijent. Natrij-kalij pumpe premještaju tri natrijeva iona iz ćelije za svako dva kalijeva iona, koje dovode u nju, što rezultira neto negativnim nabojem na ćeliji kao cjelini. Razlika naboja na svakoj strani stanične membrane stvara napon – membranski potencijal – koji omogućuje da stanica djeluje kao baterija, a moć staničnog rada.

Kao što je spomenuto, većina aktivnog transporta pokreće molekula ATP. Ponekad, međutim, otopljena tekućina može se pomaknuti u ćeliju iskorištavanjem difuzije drugih tvari. Budući da se difuzne tvari kretljaju u stanicu uz gradijent koji je prethodno stvoren aktivnim transportom, druga otapala mogu se povezati s njima i istovremeno preliti membranu. Poznat kao sekundarni transport ili kooperansi, ovo je oblik membranskog prometa koji je odgovoran za premještanje saharoze u biljne stanice, kao i kretanje kalcija i glukoze u životinjske stanice.