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能動輸送


能動輸送(のうどうゆそう)とは、細胞がアデノシン三リン酸 (ATP) の力を直接あるいは間接的に利用して物質を濃度勾配に逆らって輸送する作用である。


通常、膜を隔てた物質の輸送は濃度の高い方から低い方に向かって行われるが(受動拡散)、能動輸送はATPのエネルギーを利用することによって濃度勾配に逆らって物質の輸送を行う。能動輸送には何らかの輸送体が関与しており、これらは標的となる化合物の化学構造を認識して輸送するため類似の構造を持った化合物によって輸送が阻害されるという特徴がある。また、低温状態においても輸送阻害が生じる。能動輸送の輸送速度は飽和現象が認められ、ミカエリス・メンテン式に依存する。


能動輸送はいくつかのパターンに分けられる。


単輸送(ユニポート)

他の物質の輸送と共役せず、その物質のみで輸送されるタイプ。ATPのエネルギーを必要としない促進拡散とは異なる。たとえば Ca+ ATPアーゼなど。

対向輸送(アンチポート)

細胞内と細胞外に存在する分子を互いに交換するタイプ。たとえば Na+/K+ ATPアーゼ、Na+/H+ 逆輸送系、Na+/抗菌薬逆輸送系など。

共輸送(シンポート)

濃度勾配に沿ったイオンの移動と濃度勾配に逆らった物質のくみ上げを同時に行うタイプ。結果としてイオンと物質は同じ方向に動く。たとえば Na+/アミノ酸共輸送系など。


一次性能動輸送

ATPのエネルギーを直接利用して輸送を行う形式の能動輸送。Na+/K+ ATPアーゼや H+/K+ ATPアーゼなどのイオン輸送体が挙げられ、P-糖タンパク質も一次輸送体の一種である。


二次性能動輸送

二次性能動輸送は一次性能動輸送により生じたイオンの濃度勾配のエネルギーを利用して物質を輸送する形式である。二次性能動輸送に関与する輸送のタイプとして共輸送及び対向輸送が挙げられる。




In cellular biology, active transport is the movement of molecules across a membrane from a region of their lower concentration to a region of their higher concentration—against the concentration gradient. Active transport requires cellular energy to achieve this movement. There are two types of active transport: primary active transport that uses adenosine triphosphate (ATP), and secondary active transport that uses an electrochemical gradient. An example of active transport in human physiology is the uptake of glucose in the intestines.

https://en.wikipedia.org/wiki/Active_transport


担体輸送のうち,濃度勾配に逆らって輸送される場合を能動輸送という。ATPの代謝エネルギーを直接的に用いる一次性能動輸送と,一次性能動輸送により生じるイオンの電気化学ポテンシャル勾配を利用する二次性能動輸送がある。いずれもエネルギー代謝を阻害する薬物や,低温で輸送は阻害される。輸送担体(トランスポーター)の数には限りがあるため,薬物濃度と輸送速度の関係にはMichaelis-Menten型の飽和が見られる。また,構造が類似した物質の共存により,輸送は競合的に阻害される。

代表的な例として,一次性能動輸送として,Na+/K+ポンプや薬物排泄ポンプとして知られているP-糖タンパク,二次性能動輸送としてNa+/グルコース共輸送体やH+/オリゴペプチド共輸送体などがある。
https://www.pharm.or.jp/dictionary/wiki.cgi?%E8%83%BD%E5%8B%95%E8%BC%B8%E9%80%81


【問題文】次の文章を読み,文章中の(ア)~(カ)に当てはまる語句を答えよ。

細胞膜は,細胞内と外界を完全に仕切っているわけではなく,特定の物質を透過させる性質をもっている。これを( ア.選択的透過性 )という。( ア.選択的透過性 )には,濃度勾配にしたがって物質を輸送する( イ.受動 )輸送と,エネルギーを用いて濃度勾配に逆らって物質を輸送する( ウ.能動 )輸送がかかわっている。
( イ.受動 )輸送には,特定のイオンのみを通過させるタンパク質でできた( エ.イオンチャネル )や,水分子のみを通過させる( オ.アクアポリン )などがかかわっている。また,タンパク質のうち,アミノ酸や糖など低分子の物質と結合すると,構造が変化してそれらの物質を膜の反対側へ輸送するものを
( カ.担体(輸送体) )という。
一方,( ウ.能動 )輸送の代表例は, ナトリウムポンプである。ナトリウムイオン濃度は赤血球内よりも血しょう中の方が高く,カリウムイオン濃度は血しょう中よりも赤血球内の方が高い。これは,エネルギーを用いてナトリウムイオンを細胞外へ,カリウムイオンを細胞内へ輸送しているからである。

https://benesse.jp/teikitest/kou/science/biology/k00627.html

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