某些物质(如
钾离子、
钠离子)以细胞膜特异
载体蛋白携带下,通过细胞膜本身的某种耗能过程,逆浓度差或逆电位差的
跨膜转运称为主动转运。主动转运的特点是:必须借助于载体、逆浓度差或电位差转运并需要能量。
主动转运(active transport)是细胞在特殊的蛋白质介导下消耗能量,将物质从低浓度一侧转运到高浓度一侧的过程。如:
钠离子、
钾离子通过
钠泵逆浓度梯度转运、小肠上皮细胞从
肠腔中吸收葡萄糖、
肾小管上皮细胞从小管液中
重吸收葡萄糖,都是利用细胞膜上钠泵分解ATP,为其提供能量。主动转运分为
原发性主动转运和
继发性主动转运两类。
钠泵:钠离子出膜,钾离子进膜,保持膜内高钾膜外高钠的不均匀离子分布。作用:细胞内高钾视许多代谢反应进行的必需条件;防止
细胞水肿;势能贮备。
原发性主动转运即由ATP直接供能,逆浓度差转运的方式。
钠钾ATP酶(
钠泵)参与的转运是最为典型的一种原发性主动转运。钠泵也是一种特殊的
膜蛋白,其不但可以逆浓度梯度转运
钠离子、
钾离子外,还具有
ATP酶的活性,分解ATP释放能量,将能量用于钠离子、钾离子的主动转运。因此钠泵是钠-钾依赖的
ATP酶。每分解一个ATP分子,可将3个
钠离子移出膜外,2个
钾离子移入膜内。当胞外的钾离子浓度增加或胞内钠离子浓度增加时,
钠泵的活性就会明显升高,主动转运钠离子、钾离子的速度就加快。钠泵广泛存在于各种细胞膜上,其生理意义是保持细胞内外的钠离子、钾离子浓度差,这对许多代谢反应和防止
细胞肿胀有重要意义,同时建立了一种势能储备,是
可兴奋细胞兴奋的基础。
小肠内的葡萄糖逆浓度梯度由肠腔进人小肠上皮细胞,就是因为钠泵的持续活动,形成膜外
钠离子的高势能。当钠离子顺浓度差进人膜内时,所释放出的能量用于葡萄糖分子的逆浓度差转运。由于葡萄糖主动转运所需的能量是间接来自于钠泵活动时消耗的ATP,所以这种类型的转运方式称为
继发性主动转运。
主动转运这种物质
出入细胞的方式,能够保证
活细胞按照生命活动的需要,主动地选择呼吸所需要的营养物质,排除新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。此外,主动转运也是维持细胞内正常的生命活动,
神经冲动的传递、细胞的渗透平衡以及恒定细胞体积的重要保障。