• Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

Cellemembrantransport

Oprindelig forfatter JHeP Seneste forfatter Redaktionen

Plasmamembranen besidder en begrænset og selektiv gennemtrængelighed for mange stoffer; den er fx en tæt barriere for alle ioner og for større vandopløselige molekyler. Samtidig indeholder den transportsystemer, der muliggør aktiv transport af visse stoffer under forbrug af energi fra cellens stofskifte. Fedtopløselige stoffer som fx ilt og kuldioxid passerer med lethed passivt gennem plasmamembranens fedtfase ved simpel diffusion. I de fleste celler foregår vandtransport formentlig primært ved diffusion, men i visse overfladeceller, fx i tarmen, sker en særlig kraftig vandtransport via vandkanaler dannet af særlige proteiner.

Natrium-kalium-pumpen. Koncentrationen af natriumioner, Na+, i ekstracellulærvæsken er omtrent den samme som i blodplasma, ca. 145 mmol/l. Koncentrationen i intracellulærvæsken er derimod ca. 15 mmol/l, dvs. ca. 10 gange lavere. I modsætning hertil er koncentrationen af kaliumioner, K+, i ekstracellulærvæsken 4-5 mmol/l, mens den er ca. 150 mmol/l i intracellulærvæsken, dvs. ca. 30 gange højere. Koncentrationsforskellene, gradienterne, over plasmamembranen indeholder en mængde potentiel energi, som kan udnyttes til bl.a. transport af andre molekyler.

Koncentrationsforskellene skyldes især, at der i plasmamembranen findes transportproteiner, bl.a. natrium-kalium-pumpen (den natrium- og kaliumaktiverede ATPase). Dette transportmolekyle er i stand til at transportere natriumioner ud og kaliumioner ind over cellemembranen, dvs. i modsat retning af den passive transport ved diffusion, som sker fra højeste mod laveste koncentration. Derfor kræver transporten energi, dvs. den er aktiv. Energien tilføres af cellernes universalbrændstof, ATP. Når et molekyle ATP bindes til natriumpumpen, spaltes det til ADP, og natriumpumpen tilføres en energimængde, som muliggør udpumpning af tre natriumioner og indpumpning af to kaliumioner. Pumpehastigheden afhænger af en række faktorer, hvoraf den væsentligste er den intracellulære koncentration af natriumioner. En forøget intracellulær koncentration øger hastigheden; en sammenhæng, der medvirker til at stabilisere natriumkoncentrationen i cellen.

Annonce

I de fleste celler og under normale omstændigheder er de intracellulære koncentrationer af natrium- og kaliumioner tilnærmelsesvis konstante. Dette skyldes, at der er balance mellem den aktive transport og den modsatrettede passive transport af de to typer ioner. Diffusion af kalium (egentlig elektrodiffusion) sker primært gennem kaliumkanaler. En kaliumkanal er et protein, der strækker sig gennem plasmamembranen og fungerer som et meget snævert rør eller kanal, der næsten udelukkende tillader kaliumioner at passere. Da kaliumionen besidder en positiv elektrisk ladning, vil det resultere i, at der løber en elektrisk strøm indefra og ud gennem plasmamembranen, som derved bliver negativt ladet på indersiden i forhold til ydersiden.

Membranpotentialet. Spændingsforskellen over plasmamembranen, membranpotentialet, har forskellig størrelse afhængig af celletype og cellens tilstand. I mange celler er membranpotentialet normalt ca. -50 mV (-0,05 V); det negative fortegn indikerer, at indersiden er negativ. Nogle celler, fx skeletmuskelceller, har et relativt stort membranpotentiale på ca. -90 mV, mens andre celler, fx røde blodlegemer, har et membranpotentiale på kun ca. -8 mV. Under særlige forhold kan der forbigående opstå positive membranpotentialer, aktionspotentialer, i muskel- og nerveceller, bl.a. i forbindelse med muskelcellers sammentrækning og under udbredelse af signaler i nerveceller.

Co- og countertransport. Mange stoffer transporteres over plasmamembranen via co- eller countertransportsystemer, som er tæt knyttet til natriumtransporten. Cotransportører muliggør samtidig transport af to eller flere ioner og/eller uladede molekyler i samme retning og kaldes også en symport. I tyndtarmens og nyrekanalernes overfladeceller sker fx en koblet transport af glukose og natriumioner, hvor energien i Na+-koncentrationsgradienten udnyttes af cotransportøren til at drive en transport af glukose mod koncentrationsgradienten. En sådan transport er aktiv, men ikke koblet direkte til cellens stofskifte. Imidlertid er glukosetransporten afhængig af natriumpumpens evne til at skabe og opretholde den lave intracellulære koncentration af natriumioner, og den er dermed indirekte afhængig af cellestofskiftet, såkaldt sekundær aktiv transport. Også andre stoffer, bl.a. aminosyrer og kloridioner, Cl-, kan cotransporteres sammen med natriumioner.

Når to stoffer koblet transporteres gennem plasmamembranen i hver sin retning, kaldes det countertransport. Dette sker vha. et transportprotein, en antiport, der spænder over hele plasmamembranens bredde og fungerer som en slags svingdør. Na+-H+-udveksleren udnytter den energi, som frigøres, når natriumioner diffunderer ind gennem cellemembranen, til at transportere brintioner (H+) ud af cellen. Herved sikres en stabil surhedsgrad i cellen, hvor der løbende dannes brintioner under stofskiftet. I de fleste celler holdes surhedsgraden på denne måde omkring pH = 7,2.

Også den udadrettede transport af calciumioner, Ca2+, er koblet til indadrettet transport af natriumioner via calciumpumpen. Dette er en af flere mekanismer, der er ansvarlige for, at den intracellulære koncentration af calciumioner er ca. 10.000 gange mindre end den ekstracellulære.

I visse celler, bl.a. i de røde blodlegemer, sker der en countertransport af klorid- (ind) og bicarbonationer (ud). Denne er af afgørende betydning for blodlegemernes evne til at transportere den kuldioxid, der dannes i vævene. Inde i de røde blodlegemer omdannes kuldioxid til kulsyre, der bliver til brintioner og bicarbonationer, som transporteres ud af cellen via udveksling med kloridioner.

Læs mere om cellen.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Jørgen Hedemark Poulsen: Cellemembrantransport i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 22. november 2017 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=55248