Aktiver Transport
Aktiver Transport beschreibt den aktiven Transport von Molekülen durch eine biologische Membran, von kleinen Ionen bis hin zu ganzen Proteinen.
Dieser Transport wird aktiv genannt, weil er im Gegensatz zu passivem Transport (wie Diffusion), der Moleküle aufgrund einfacher Konzentrationsunterschiede und osmotischen Drücken transportiert, Energie benötigt.
Aktiver Transport wird oft benötigt, wenn ein Molekül entgegen eines Gradienten transportiert werden muss. Dieser Gradient kann entweder ein Konzentrationsgradient sein, oder ein elektrochemischer Gradient. Zum Beispiel würde aufgrund der höheren Konzentration an Natriumionen in der Zelle, Natriumionen in Richtung der geringeren Natriumkonzentration (außerhalb der Zelle) strömen. Wenn die Zelle jetzt aber mehr Natrium benötigt, muss der Natriumtransport aktiv stattfinden, um Natrium entgegen seines Gradienten zu transportieren.
Ein solcher Vorgang benötigt Energie, entweder durch den Verbrauch von ATP, oder durch die Nutzung eines anderen elektrochemischen Gradienten. Die erste Möglichkeit wird primär aktiver Transport genannt, mit der Nutzung einer direkten Energiequelle (zum Beispiel ATP). Die zweite Möglichkeit ist sekundär aktiver Transport, der die Energie eines anderen Gradienten ausnutzt (auch Co-Transport genannt). Wenn dieser sekundäre Gradient in die gleiche Richtung zeigt wie der Transport, spricht man von einem Symport.
Das beste Beispiel für aktiven Transport sind die transmembranen Ionenkanäle, obwohl es noch zahlreiche andere Beispiele gibt.
Aktiver Transport benötigt die Anwesenheit von Co-Faktoren wie beispielsweise ATP, Ionen und Moleküle wie Sauerstoff oder Wasserstoff. Wenn der Transport in der Abwesenheit von Sauerstoff oder Wasserstoff stattfindet, handelt es sich meist um passiven Transport.
Dies ist ein Beispiel des Ionentransports im dicken aufsteigenden Teil des renalen Nephrons.
Der parazelluläre Na+-Transport (unten) ist passive Diffusion durch die Membran. Die Na+/K+-Pumpe (oben rechts) ist ein primär aktiver Transporter, der ATP-Moleküle verbraucht, um Ionen durch die Membran zu transportieren. Der Na+/K+/Cl--Co-Transporter (oben links) ist ein sekundär aktiver Transporter, der den Konzentrationsgradienten als Energiequelle nutzt (Konzentrationsgradient zeigt in die gleiche Richtung, also handelt es sich hier um einen Symport).
Natürlich benötigen Pumpen alle Co-Faktoren (egal ob es sich um einen Symporter oder Antiporter handelt), um einwandfrei zu funktionieren. Wenn einer der Co-Faktoren fehlt, zum Beispiel K+ or Cl-, dann ist der Na+/K+/Cl--Co-Transporter inaktiv. Der parazelluläre Transport von Na+ würde davon aber nicht beeinträchtigt werden, da er weder von K+, noch von Cl- abhängig ist.