Aktivní transport je přenos látky přes buňku nebo intracelulární membránu (transmembránový aktivní transport) nebo přes vrstvu buněk (transcelulární aktivní transport), proudící z oblasti s nízkou koncentrací do oblasti s vysokou, tj. s výdejem volné energie těla.
Na rozdíl od pasivního transportu , který využívá kinetickou energii a přirozenou entropii molekul pohybujících se podél gradientu, aktivní transport využívá buněčnou energii k jejich pohybu proti gradientu, polárnímu odpuzování nebo jinému odporu. Aktivní transport je obvykle spojen s akumulací vysokých koncentrací molekul, které buňka potřebuje, jako jsou ionty , glukóza a aminokyseliny . Příklady aktivního transportu jsou příjem glukózy v lidském střevě a příjem minerálních iontů vláskovými buňkami kořenů rostlin.
Existují dva typy aktivního transportu: primární aktivní transport pomocí adenosintrifosfátu ( ATP ) a sekundární aktivní transport využívající elektrochemický gradient [1] .
Primární aktivní transport, také nazývaný přímý aktivní transport, přímo využívá metabolickou energii k transportu molekul přes membránu. Mezi látky, které jsou transportovány přes buněčnou membránu primárním aktivním transportem, patří kovové ionty jako Na + , K + , Mg2 + a Ca2 + . Tyto nabité částice potřebují iontová čerpadla nebo iontové kanály , aby prošly membránami .
Většina enzymů, které provádějí tento typ transportu, jsou transmembránové ATPázy . Primární ATPáza, univerzální v celé živočišné říši, je sodíkovo-draslíková pumpa , která pomáhá udržovat membránový potenciál . Sodíkovo-draslíková pumpa udržuje membránový potenciál tím, že přesune tři ionty Na + ven z buňky na každé dva [12] K + ionty přesunuté do buňky. Dalšími zdroji energie pro primární aktivní transport jsou redoxní energie a fotonová energie (světlo).
Příkladem primárního aktivního transportu využívajícího redoxní energii je mitochondriální elektronový transportní řetězec , který využívá redukční energii NAD k pohybu protonů přes mitochondriální vnitřní membránu proti jejich koncentračnímu gradientu. Příkladem primárního aktivního transportu využívajícího světelnou energii jsou proteiny zapojené do fotosyntézy, které využívají fotonovou energii k vytvoření protonového gradientu přes thylakoidní membránu a také k vytvoření obnovovací síly ve formě NADP . [2]
Sekundární aktivní transport, také známý jako spojený transport nebo kotransport, využívá energii k pohybu molekul přes membránu; nicméně, na rozdíl od primárního aktivního transportu, není tam žádná přímá vazba ATP . Místo toho se spoléhá na elektrochemický potenciálový rozdíl vytvořený pumpováním iontů do nebo z buňky. [3] Dovolit jedinému iontu nebo molekule pohybovat se dolů po elektrochemickém gradientu, ale možná proti gradientu koncentrace, zvyšuje entropii a může sloužit jako zdroj energie pro metabolismus (například v ATP syntáze ).
Energie získaná čerpáním protonů přes buněčnou membránu se často využívá jako zdroj energie v sekundárním aktivním transportu. U lidí je sodík (Na + ) normálně kotransportován přes plazmatickou membránu, jejíž elektrochemický gradient se pak používá k zajištění aktivního transportu druhého iontu nebo molekuly proti jeho gradientu. [4] V bakteriích a malých kvasinkových buňkách je obvykle kotransportovaným iontem vodík. Vodíkové pumpy se také používají k vytvoření elektrochemického gradientu k provádění procesů v buňkách, například v řetězci přenosu elektronů , což je důležitá funkce buněčného dýchání , ke kterému dochází v mitochondriích buňky . [5]
Endocytóza je tvorba vezikul invaginací plazmatické membrány během vstřebávání pevných částic ( fagocytóza ) nebo rozpuštěných látek ( pinocytóza ). Výsledné hladké nebo ohraničené vezikuly se nazývají fagozomy nebo pinozomy. Endocytózou vaječné buňky absorbují proteiny žloutku, leukocyty absorbují cizí částice a imunoglobuliny a renální tubuly absorbují proteiny z primární moči.
Exocytóza je opačný proces než endocytóza. Různé vezikuly z Golgiho aparátu , lysozomy, se spojí s plazmatickou membránou a uvolní svůj obsah ven. V tomto případě může být membrána vezikuly integrována do plazmatické membrány nebo se vrátit do cytoplazmy ve formě vezikuly [2] .