3.13 : Transport aktywny

Transport aktywny to krytyczny proces biologiczny, który pozwala komórkom przemieszczać substancje rozpuszczone wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Proces ten wymaga bezpośredniego wkładu energii i charakteryzuje się selektywnością, nasycalnością i podatnością na konkurencyjne hamowanie.

Pierwotne aktywne transportery, takie jak ATP-aza Na^+/K^+, bezpośrednio wykorzystują ATP do przemieszczania jonów przez błonę. Transportery te odgrywają znaczącą rolę w różnych procesach fizjologicznych. Na przykład ATP-aza Na^+/K^+ utrzymuje homeostazę jonów komórkowych i są celem digoksyny w leczeniu niewydolności serca. Digoksyna hamuje pompę sodowo-potasową w komórkach serca, co prowadzi do zwiększenia wewnątrzkomórkowego sodu. To z kolei zwiększa dostępność wapnia w mięśniu sercowym i poprawia kurczliwość, co pomaga w leczeniu niewydolności serca. Inna grupa pierwotnych aktywnych transporterów, rodzina ABC, hydrolizuje ATP w celu eksportu substratów, takich jak hormony i leki, przez błony. Glikoproteina P (P-gp), członek rodziny ABC, ogranicza wchłanianie doustnie podawanych leków, eksportując je do światła przewodu pokarmowego.

Wtórne transportery aktywne, część superrodziny SLC, wykorzystują zmagazynowaną energię elektrochemiczną (zwykle gradient Na^+) ustanowioną przez pierwotny transporter aktywny (taki jak pompa sodowo-potasowa) do translokacji substancji rozpuszczonych przez błony. Białko wymiany Na^+-Ca^2+ (SLC8), antyporter, wykorzystuje dopływ Na^+ do napędzania przepływu Ca^2+ na zewnątrz, utrzymując niskie podstawowe poziomy cytozolowego Ca^2+. Inne kotransportery SLC to symportery, w których siła napędowa jonu i substancji rozpuszczonej poruszają się w tym samym kierunku. Na przykład transporter CNT1, napędzany gradientem Na^+, przemieszcza pirymidynowe nukleozydy i określone środki chemioterapeutyczne do komórek. Symportery DAT, NET i SERT harmonizują również ruch Na^+ i neuroprzekaźników, takich jak dopamina, noradrenalina i serotonina, w tym samym kierunku. Transportery te mają znaczenie kliniczne jako cele dla środków działających na ośrodkowy układ nerwowy w terapii depresji.

Podsumowując, poprzez mechanizmy pierwotne i wtórne, transport aktywny odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu funkcji komórkowych, transporcie leków i zastosowaniach terapeutycznych.