막을 통한 물질 수송 - 능동수송 ★

*막 수송의 시리즈

수동수송 (에너지 소모 X)	단순확산, 촉진확산, 삼투
능동수송 (에너지 소모 O)	1차 능동수송 , 2차 능동수송 (에너지 소모 x)
사이토시스 (에너지 소모 O)	외포작용, 내포작용, 수용체 매개 내포작용

 

이전 포스트와 같이 보시면서 읽으시면 도움이 됩니다. 

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0. 능동 수송

 

• 운반체를 사용하는 수송이기에 선택적으로 물질을 운반하여 단백질의 구조 변화를 동반한다. 
• 에너지를 쓰는 1차 능동 수송과, 1차 능동에 의해 생겨난 이온의 기울기를 이용하여 물질을 농도 기울기에 역행하여 이동시키는 2차 능동 수송이 존재. 

 

1. 1차 능동 수송 

 

• 능동 수송에서는 물질은 농도 기울기를 역행하여 이동함. 비자발적인 수송이기때문에 에너지를 직접 소모하는 것이 특징. 
• 에너지는 ATP 외에도 사용될수 있다. (빛, etc..) 

a) ATP 구동 펌프 (운반체)

 

• P type 펌프 
  • ATP → ATP + Pi + 에너지 이렇게 ATP가 가수분해되서 해리된 인산기를 사용하여 막단백질의 구조 변화를 야기함. 
  • 크게 4가지만 암기하면된다.
  • 동물 세포막, 소장 상피, 신장 세뇨 관등 등: Na⁺/K⁺ 펌프 
    • 전기화학적 기울기 생성
    • 동물세포의 세포부피 유지 
    • 전기 시호 전달 및 휴지 전위 유발
    • 식물, 균, 세균의 원형질막: H⁺ 펌프 
      • 전기화학적 기울기 생성
      • 식물 과 곰팡이의 설탕 수송에 관여 
      • 세균의 젖당 수송의 관여 
    • 벽세포, 신장의 집합관: H⁺/K⁺
      
      • 벽세포 정단부에 위치해서 H+ 기울기를 형성함  
    • 간의 활면 소포체: Ca²⁺ 펌프 
      • 근소포체에 칼슘이온을 저장하고 세포질의 칼슘이온을 회수
      • 근육이완에 필요함 
      • 2차 신호   
       

다양한 종류의 p-type pumps

 

• F-type 펌프 
  • F0 F1 복합체 (자세한 내용은 세포호흡과 광합성에서) 
  • 미토콘드리아 내막, 엽록체의 틸라코이드 내막, 세균의 세포막 등에 존재함

F0F1의 모식도

 

• V-type 펌프 
  • 리소좀과 액포에 존재하는 H+ pump
  • 리소좀에서는 소기관 내부를 산성화 시켜준다.
  • ATP → ATP + Pi + 에너지 ATP가 분해될때 생성되는 에너지를 사용함 

 

b) 빛 구동 펌프 (light-powered pump)

 

• 극 호염 균의 막관 통 단백질인 박테리오 로돕신이 대표적인 예시임 
  • 헤일로 박테리아 (Halobacterium) 
  • ATP를 사용하지 않음 
• 수소이온의 농도차를 유발해 ATP 생산을 유도함 
• 빛을 받으면 박테리오 로돕신 단백질 내부의 trans-rental 이 cis-trental로 바뀌면서 H⁺를 세포 밖으로 방출하고 농도차를 생성함 
• 이를 이용하여 ATP 합성효소가 ATP를 생산함 

빛 구동 펌프의 기작

 

 

2. 2차 능동 수송 (1차 능동과의 연계) 

 

• 1차 능동 수송에서 생긴 이온의 농도차 (Na+, H+)를 이용하여  다른 용질이 농도 기울기를 역행하여 이동하는 수송방법 
• 능동 수송이지만 에너지를 사용하지 않으며 2개 이상의 물질이 동시에 이동함 
• 동 방향 (Symport) 
  • Na⁺/K⁺ 펌프를 이용한 포도당 흡수
  • Na⁺/H⁺ 펌프를 통한 아미노산 흡수 (소장) 
  • H⁺ 펌프를 이용한 설탕, 젖당 등의 흡수 (세균, 곰팡이, 액포) 
   

symport를 이용한 2차 능동 수송

 

 

• 역방향 (Antiport) 
  • Na⁺/Ca²⁺ 펌프를 이용한 근육세포의 원형질막의 이완작용 
  • Na⁺/H⁺ 펌프를 이용한 세포내 pH 유지