能動輸送と群転位の違い

分子は細胞膜を通して細胞の内外を移動する。細胞膜は選択的に透過する膜であり、分子の動きを制御している。分子は高濃度から低濃度への濃度勾配に沿って自然に移動する。エネルギーが入力されていない状態で受動的に発生します。しかし、低濃度から高濃度へ、濃度勾配に逆らって膜を越えて分子が移動するケースもある。このプロセスにはエネルギーの投入が必要で、これを能動輸送という。集団輸送は、リン酸化によって生じたエネルギーで特定の分子を細胞内に輸送する能動輸送のもう一つの形態である。能動輸送と集団輸送の大きな違いは、能動輸送では膜を通過する間に物質が化学修飾されないのに対し、集団輸送では移動した物質が化学修飾されることである。

目次1. 概要と主な違い2. 活性輸送とは3. 人口移動とは4. 横並びの比較 - 活性輸送と人口輸送5. まとめ

能動輸送は何ですか？

能動輸送とは、ATPの加水分解によって放出されるエネルギーを利用して、濃度勾配や電気化学的勾配に逆らって半透膜を越えて分子を移動させる方法である。細胞は、イオン、グルコース、アミノ酸など、特定の物質を高濃度あるいは適切な濃度で必要とする場面が多くあります。このような場合、能動輸送はエネルギーを使って低濃度から高濃度へと物質を運び、細胞内に蓄積させる。したがって、このプロセスは常に自発的な（火を使う）反応（例えばATP加水分解）を伴い、輸送プロセスの正のギブスエネルギーに対抗するエネルギーを提供する。

能動輸送は、一次能動輸送と二次能動輸送の2つの形態に分けられる。一次能動輸送は、ATPを用いて生成される化学エネルギーによって駆動される。二次的な能動輸送は、電気化学的な勾配によって発生する位置エネルギーを利用する。

T** 膜貫通型キャリアータンパク質とチャネルタンパク質は、活発な輸送を促進します。能動輸送のプロセスは、担体タンパク質や膜孔タンパク質の構造変化に依存している。例えば、ナトリウム・カリウムのイオンポンプの場合、カリウムイオンとナトリウムイオンがそれぞれ能動輸送によって細胞に出入りする際に、その立体構造が繰り返し変化する。

細胞膜には多くの一次および二次活性トランスポーターが存在する。ナトリウム・カリウムポンプ、カルシウムポンプ、プロトンポンプ、ABCトランスポーター、グルコーストランスポーターなどがその例である。

図01：ナトリウム・カリウムポンプを介した能動輸送

群転位は何ですか？

集団輸送は、膜を通過する間に物質が共有結合で修飾される能動輸送のもう一つの形態である。リン酸化は、輸送される物質が行う主な修飾である。リン酸化では、ある分子から別の分子へリン酸基が移動する。リン酸基は高エネルギー結合で結ばれている。そのため、リン酸結合が切れると、比較的大きなエネルギーが放出され、活発な輸送に使われる。リン酸基は、細胞に入る分子に付加される。細胞膜を通過した後は、元の状態に戻ります。

PEPリン酸化酵素系は、細菌が糖を取り込む際に起こる集団移動の好例である。このシステムにより、グルコース、マンノース、フルクトースなどの糖分子は化学修飾されながら細胞内に輸送される。糖の分子は、細胞内に入る際にリン酸化される。エネルギーとリン酸化はPEPによって行われる。

図02：PEPリン酸基転移酵素系

能動輸送と群転位の違い

概要 - 能動輸送 vs. 群転位

細胞膜は、イオンや分子の通過を容易にする選択的な透過障壁である。分子は濃度勾配に沿って高濃度から低濃度へ移動する。分子が低濃度から高濃度への濃度勾配に逆らって移動する必要がある場合、エネルギーの投入が必要である。イオンや分子が、タンパク質とエネルギーの助けを借りて、濃度勾配に逆らって半透膜を移動することを、能動輸送と呼びます。群転位は、能動的な分子転位の化学的な改良型である。これが、アクティブトランスロケーションとグループトランスロケーションの違いです。

参考文献：1.Metzler, David E. and Carol M. Metzler."Biochemistry," Google Books. n, p., n.d. Web. 2017年5月17日。"能動輸送"、ウィキペディア。ウィキメディア財団、2017年5月14日。メッシュ 2017年5月18日< https://en.*****.org/wiki/Activeu transport> 3. "Group translocation - political public figures: score.ライフサイエンス百科事典. n, p., n.d. Web. 2017年5月18日。< URL: www.wileyels.html/www.els001d.html;.