- Wat is actief transport?
- Primair actief transport
- Secundair actief transport
- Co-vervoerders
- Verschil tussen exocytose en actief transport
- Referenties
Het actieve transport is een transportceltype waarmee opgeloste moleculen door het celmembraan bewegen, van een gebied met een lagere concentratie opgeloste stoffen naar een gebied waar de concentratie hiervan hoger is.
Wat natuurlijk gebeurt, is dat de moleculen van de kant waar ze meer geconcentreerd zijn, naar de kant bewegen waar ze minder geconcentreerd zijn; Het is wat spontaan gebeurt zonder dat er enige vorm van energie in het proces wordt toegepast. In dit geval zouden de moleculen de concentratiegradiënt naar beneden verplaatsen.
Bij actief transport daarentegen bewegen de deeltjes tegen de concentratiegradiënt in en verbruiken daardoor energie van de cel. Deze energie is normaal gesproken afkomstig van adenosinetrifosfaat (ATP).
Opgeloste moleculen hebben soms een hogere concentratie in de cel dan erbuiten, maar als het lichaam ze nodig heeft, worden deze moleculen naar binnen getransporteerd door dragereiwitten die in het celmembraan worden aangetroffen.
Wat is actief transport?
Om te begrijpen waaruit actief transport bestaat, is het nodig om te begrijpen wat er gebeurt aan beide zijden van het membraan waardoor transport plaatsvindt.
Wanneer een stof zich in verschillende concentraties aan weerszijden van een membraan bevindt, wordt er gezegd dat er een concentratiegradiënt is. Omdat atomen en moleculen elektrisch geladen kunnen worden, kunnen er ook elektrische gradiënten ontstaan tussen de compartimenten aan weerszijden van het membraan.
Ionische beweging is selectief voor kationen of anionen vanwege de grootte van de porie en de polarisatie ervan. Als twee anionen van de binnenkant naar de buitenkant van de cel gaan, verandert de buitenkant van +5 naar +3. Bron: Wikimedia Commons. Auteur: Methylisopropylisergamide.
Elke keer dat er een netto scheiding van ladingen in de ruimte is, is er een elektrisch potentiaalverschil. In feite hebben levende cellen vaak een zogenaamd membraanpotentiaal, het verschil in elektrisch potentieel (spanning) over het membraan, dat wordt veroorzaakt door een ongelijke verdeling van ladingen.
Gradiënten komen veel voor in biologische membranen, dus energieverbruik is vaak vereist om bepaalde moleculen tegen deze gradiënten in te bewegen.
Energie wordt gebruikt om deze verbindingen door eiwitten te verplaatsen die in het membraan worden ingebracht en die functioneren als transporteurs.
Als eiwitten moleculen inbrengen tegen de concentratiegradiënt in, is het een actief transport. Als het transport van deze moleculen geen energie vereist, is het transport passief. Afhankelijk van waar de energie vandaan komt, kan actief transport primair of secundair zijn.
Primair actief transport
Primair actief transport is een transport dat direct een bron van chemische energie (bijv. ATP) gebruikt om moleculen tegen de gradiënt in over een membraan te bewegen.
Een van de belangrijkste voorbeelden in de biologie om dit primaire actieve transportmechanisme te illustreren, is de natrium-kaliumpomp, die wordt aangetroffen in dierlijke cellen en waarvan de functie essentieel is voor deze cellen.
De natrium-kaliumpomp is een membraaneiwit dat natrium uit de cel transporteert en kalium in de cel. Voor het uitvoeren van dit transport heeft de pomp energie van ATP nodig.
Secundair actief transport
Het secundaire actieve transport is degene die de energie gebruikt die in de cel is opgeslagen, deze energie is anders dan ATP en daarom komt het onderscheid tussen de twee soorten transport.
De energie die wordt gebruikt door secundair actief transport is afkomstig van de gradiënten die worden gegenereerd door primair actief transport, en kan worden gebruikt om andere moleculen tegen hun concentratiegradiënt in te transporteren.
Door bijvoorbeeld de concentratie van natriumionen in de extracellulaire ruimte te verhogen, door de werking van de natrium-kaliumpomp, wordt een elektrochemische gradiënt gegenereerd door het verschil in concentratie van dit ion aan beide zijden van het membraan.
Onder deze omstandigheden zouden de natriumionen de neiging hebben om langs hun concentratiegradiënt te bewegen en via de transporteiwitten naar het binnenste van de cel terug te keren.
Co-vervoerders
Deze energie van de elektrochemische gradiënt van natrium kan worden gebruikt om andere stoffen tegen hun gradiënten in te transporteren. Wat er gebeurt is een gedeeld transport en wordt uitgevoerd door transporteiwitten die co-transporters worden genoemd (omdat ze twee elementen tegelijkertijd transporteren).
Een voorbeeld van een belangrijke co-transporter is het natrium-glucose-uitwisselingsproteïne, dat natriumkationen langs zijn gradiënt transporteert en op zijn beurt deze energie gebruikt om glucosemoleculen binnen te gaan tegen zijn gradiënt in. Dit is het mechanisme waarmee glucose levende cellen binnendringt.
In het vorige voorbeeld beweegt het co-transporter-eiwit de twee elementen in dezelfde richting (binnen de cel). Wanneer beide elementen in dezelfde richting bewegen, wordt het eiwit dat ze transporteert een symporter genoemd.
Co-transporters kunnen echter ook verbindingen in tegengestelde richtingen verplaatsen; in dit geval wordt het transporteiwit een anti-drager genoemd, hoewel ze ook bekend staan als wisselaars of contra-transporters.
Een voorbeeld van een anti-drager is de natrium-calciumwisselaar, die een van de belangrijkste cellulaire processen uitvoert bij het verwijderen van calcium uit cellen. Het gebruikt de energie van de elektrochemische natriumgradiënt om calcium buiten de cel te mobiliseren: één calciumkation gaat weg voor elke drie natriumkationen die binnenkomen.
Verschil tussen exocytose en actief transport
Exocytose is een ander belangrijk mechanisme van cellulair transport. Zijn functie is om het resterende materiaal uit de cel naar de extracellulaire vloeistof te verdrijven. Bij exocytose wordt transport gemedieerd door blaasjes.
Het belangrijkste verschil tussen exocytose en actief transport is dat bij exositose het te transporteren deeltje wordt verpakt in een structuur omgeven door een membraan (het blaasje), dat versmelt met het celmembraan om zijn inhoud naar buiten af te geven.
Bij actief transport kunnen de te transporteren items in beide richtingen worden verplaatst, naar binnen of naar buiten. Exocytose daarentegen transporteert de inhoud alleen naar buiten.
Ten slotte omvat actief transport eiwitten als transportmedium, niet vliezige structuren zoals bij exocytose.
Referenties
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Moleculaire biologie van de cel (6e ed.). Garland Science.
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologie (2e ed.) Pearson Education.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Moleculaire celbiologie (8e ed.). WH Freeman and Company.
- Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Life: the science of biology (7e ed.). Sinauer Associates en WH Freeman.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologie (7e ed.) Cengage Learning.