Aktiv transport er overførsel af et stof gennem en celle eller intracellulær membran (transmembran aktiv transport) eller gennem et lag af celler (transcellulær aktiv transport), der strømmer fra et område med lav koncentration til et område med høj, dvs. med forbrug af fri energi i kroppen.
I modsætning til passiv transport , som bruger den kinetiske energi og naturlige entropi af molekyler, der bevæger sig langs en gradient, bruger aktiv transport cellulær energi til at flytte dem mod en gradient, polær frastødning eller anden modstand. Aktiv transport er normalt forbundet med ophobning af høje koncentrationer af molekyler, som cellen har brug for, såsom ioner , glucose og aminosyrer . Eksempler på aktiv transport er glucoseoptagelse i den menneskelige tarm og mineralionoptagelse af planterodshårceller.
Der er to typer aktiv transport: primær aktiv transport ved hjælp af adenosintrifosfat ( ATP ) og sekundær aktiv transport ved hjælp af en elektrokemisk gradient [1] .
Primær aktiv transport, også kaldet direkte aktiv transport, bruger direkte metabolisk energi til at transportere molekyler over membranen. Stoffer, der transporteres over cellemembranen ved primær aktiv transport, omfatter metalioner såsom Na + , K + , Mg2 + og Ca2 + . Disse ladede partikler har brug for ionpumper eller ionkanaler for at krydse membraner .
De fleste af de enzymer, der udfører denne type transport, er transmembrane ATPaser . Den primære ATPase, universel i hele dyreriget, er natrium-kalium-pumpen , som hjælper med at opretholde membranpotentialet . Natrium-kalium-pumpen opretholder membranpotentialet ved at flytte tre Na + -ioner ud af cellen for hver to [12] K + -ioner, der flyttes ind i cellen. Andre energikilder til primær aktiv transport er redoxenergi og fotonenergi (lys).
Et eksempel på primær aktiv transport ved hjælp af redoxenergi er den mitokondrielle elektrontransportkæde , som bruger NAD -reduktionsenergi til at flytte protoner hen over den mitokondrielle indre membran mod deres koncentrationsgradient. Et eksempel på primær aktiv transport ved hjælp af lysenergi er proteiner involveret i fotosyntese, der bruger fotonenergi til at skabe en protongradient på tværs af thylakoidmembranen , samt til at generere en genopretningskraft i form af NADP . [2]
Sekundær aktiv transport, også kendt som koblet transport eller cotransport, bruger energi til at flytte molekyler hen over en membran; i modsætning til primær aktiv transport er der imidlertid ingen direkte ATP- binding . I stedet er den afhængig af den elektrokemiske potentialforskel , der skabes ved at pumpe ioner ind i eller ud af cellen. [3] At tillade en enkelt ion eller molekyle at bevæge sig ned ad den elektrokemiske gradient, men måske mod koncentrationsgradienten, øger entropien og kan tjene som energikilde for metabolisme (for eksempel i ATP-syntase ).
Den energi, der opnås ved at pumpe protoner hen over cellemembranen, bruges ofte som energikilde i sekundær aktiv transport. Hos mennesker co-transporteres natrium (Na + ) normalt over plasmamembranen, hvis elektrokemiske gradient derefter bruges til at tilvejebringe aktiv transport af en anden ion eller molekyle mod dens gradient. [4] I bakterier og små gærceller er den ion, der normalt samtransporteres, brint. Hydrogenpumper bruges også til at skabe en elektrokemisk gradient til at udføre processer i celler, såsom i elektrontransportkæden , en vigtig funktion af cellulær respiration , der forekommer i cellens mitokondrier . [5]
Endocytose er dannelsen af vesikler ved invagination af plasmamembranen under absorptionen af faste partikler ( fagocytose ) eller opløste stoffer ( pinocytose ). De resulterende glatte eller afgrænsede vesikler kaldes fagosomer eller pinosomer. Ved endocytose absorberer ægcellerne æggeblommeproteiner, leukocytter absorberer fremmede partikler og immunoglobuliner , og nyretubuli absorberer proteiner fra den primære urin.
Exocytose er den modsatte proces af endocytose. Forskellige vesikler fra Golgi-apparatet , lysosomer, smelter sammen med plasmamembranen og frigiver deres indhold til ydersiden. I dette tilfælde kan vesikelmembranen enten integreres i plasmamembranen eller vende tilbage til cytoplasmaet i form af en vesikel [2] .