| Namn | Effekt | Detaljer |
|---|---|---|
| Simpel diffusion | Passiv transport av små molekyler | Små och oladdade molekyler, som syre och koldioxid, rör sig från hög till låg koncentration utan behov av transportproteiner. |
| Faciliterad diffusion | Passiv transport genom kanaler eller bärare | Större eller laddade molekyler som glukos eller joner använder proteinkanaler eller bärarproteiner för att passera membranet. |
| Primär aktiv transport | Aktiv transport mot koncentrationsgradienten | Använder ATP för att transportera molekyler, som natrium och kalium, mot deras koncentrationsgradient via ATPaser, exempelvis natrium-kaliumpumpen. |
| Sekundär aktiv transport | Indirekt aktiv transport | Utnyttjar jongradienter, som natrium, skapade av primär aktiv transport för att transportera andra molekyler mot deras gradient. |
| Pinocytos | Cellen tar upp vätska och lösta ämnen | Cellen bildar små vesiklar för att ta upp vätska och lösta ämnen, vanligen i tarmceller och andra celler. |
| Fagocytos | Cellen tar upp större partiklar som bakterier | Vita blodceller omringar och tar upp patogener eller skräp i stora vesiklar som kallas fagosomer. Fagosomer smälter samman med lysosomer för nedbrytning. |
| Receptor-förmedlad endocytos | Specifik upptag av molekyler | Receptorer på cellens yta binder specifika molekyler, som LDL, vilket leder till bildandet av vesiklar och intern transport av dessa molekyler in i cellen. |
| Exocytos | Frisättning av molekyler ut ur cellen | Proteiner, hormoner eller andra molekyler som syntetiseras i cellen packas i vesiklar och transporteras till cellmembranet, där de släpps ut. |
Simpel diffusion är en passiv form av transport som inte kräver energi. Molekyler rör sig spontant över cellmembranet från områden med hög koncentration till områden med låg koncentration. Denna mekanism gäller för små, opolära och lipidlösliga ämnen såsom syre (O₂), koldioxid (CO₂), steroidhormoner och vissa lipidlösliga läkemedel.
Hastigheten för simpel diffusion beror på en så kallad diffusionskvot. Denna påverkas av faktorer som koncentrationsskillnad, ytarea för membranet, membrantjocklek samt ämnets molekylvikt. Till exempel diffunderar CO₂ lättare än O₂ på grund av skillnader i löslighet och massa. Denna typ av transport är avgörande för gasutbytet i lungor och vävnader.
Faciliterad diffusion är i de flesta fall en passiv process där molekyler transporteras över cellmembranet med hjälp av proteiner. Eftersom molekylerna inte själva kan passera det hydrofoba membranet, används särskilda transportproteiner i form av kanaler eller bärare. Vatten rör sig via osmos, vilket sker genom specialiserade vattenkanaler kallade aquaporiner.
Det finns olika typer av kanalproteiner. Läckande kanaler är alltid öppna och tillåter exempelvis kalium att passera, vilket är centralt i neuroners vilopotential. Spänningsstyrda kanaler öppnas vid förändringar i membranpotential, till exempel kalciumkanaler som aktiveras vid nervimpulser. Ligandstyrda kanaler öppnas när en specifik molekyl binder, till exempel när acetylkolin binder och öppnar natriumkanaler under en verkningspotential som leder till muskelkontraktion. Mekaniskt styrda kanaler reagerar på fysiskt tryck och är viktiga vid till exempel smärtsignalering. Ett särskilt transportprotein, GLUT4, möjliggör glukosupptag i fettvävnad och muskulatur, och regleras av insulin.
Primär aktiv transport är en process där ämnen transporteras mot sin koncentrationsgradient med direkt användning av ATP. Transporten sker genom specifika ATPaser, som är enzymatiska pumpar kopplade till membranproteiner. Dessa pumpar möjliggör rörelse av joner och molekyler över membranet trots en ogynnsam koncentrationsskillnad.
Ett viktigt exempel är natrium-kalium-pumpen, som aktivt transporterar tre natriumjoner ut ur cellen och två kaliumjoner in, vilket är avgörande för vilopotential och cellvolym. Denna pump påverkas av hormoner som insulin och sköldkörtelhormonerna T3 och T4, som ökar dess aktivitet. Ett annat exempel är kalcium-ATPas som finns i sarkoplasmatiskt retikulum i muskelceller. Denna pump förflyttar kalcium tillbaka till retiklet efter muskelkontraktion, vilket är nödvändigt för muskelavslappning. Epinefrin och norepinefrin kan påverka kalciumflödet genom att modulera pumpaktiviteten. I parietalceller i magsäcken används en proton-kalium-ATPas för att utsöndra vätejoner mot en mycket brant gradient in i magsaftens lumen. Denna pump är central för bildning av magsyra.
Sekundär aktiv transport är en aktiv mekanism där transporten av ett ämne mot sin koncentrationsgradient sker genom att kopplas till ett annat ämne som rör sig med sin gradient. ATP används inte direkt i denna process, men den är indirekt beroende av primär aktiv transport, särskilt natrium-kalium-pumpen, som upprätthåller natriumgradienten som är avgörande för funktionen.
Ett exempel är natrium-glukos-symportören, där natrium rör sig in i cellen med sin gradient och samtidigt drar med sig glukos mot dess gradient, särskilt viktig i tarmen och njuren. En annan är natrium-kalium-klorid-symportören i Henles slinga i njuren, där alla tre joner transporteras tillsammans in i cellen. Natrium-proton-utbytaren fungerar som en antiportör, där natrium går in och protoner ut, och denna aktivitet påverkas av hormonet aldosteron. Slutligen finns natrium-kalcium-utbytaren, också en antiportör, som normalt för in natrium och skickar ut kalcium. Om natriumgradienten minskar fungerar inte utbytet, vilket leder till att kalcium ackumuleras i cellen.
Endocytos är en process där cellen tar upp material från sin omgivning genom att innesluta det i en vesikel som bildas av cellmembranet. En typ av endocytos är pinocytos, där cellen intar vätska och lösta ämnen. Pinocytos sker genom bildning av pinocytiska vesiklar och kräver aktiva mikrotubuler, som med hjälp av kinesin och dynin transporterar vesikeln inuti cellen. Denna process är energikrävande och använder ATP för att transportera vätskan, vilket ofta sker i tarmarna.
En annan typ är fagocytos, där vita blodceller, som makrofager, omringar och tar upp främmande partiklar som bakterier. Aktinfilament bildar ett nätverk som omger bakterien, och cellen sluter sig för att bilda en fagosom. När fagosomen bildas pumpas vätejoner in för att skapa en sur miljö, vilket optimerar lysosomens funktion. Detta kräver också ATP. Fagosomen smälter samman med lysosomen där bakterien bryts ner och antingen återanvänds eller transporteras ut via exocytos.
Receptor-förmedlad endocytos är en process där cellen upptar specifika molekyler, som LDL-partiklar, genom att binda till specifika receptorer på ytan. I levercellerna binder LDL till sina receptorer, vilket leder till bildandet av en grop i cellmembranet som skapar en vesikel genom klatrinmediaterad process. Efter att vesikeln bildats, lämnar klatrinerna vesikeln och återanvänds. Protonpumpar i endosomen gör att pH sänks, vilket bryter bindningen mellan LDL och receptorerna. LDL bryts ner och receptorernas delar återanvänds för nästa cykel.
Exocytos är en viktig process för att cellen ska kunna avlägsna skräp, frisätta neuroförmedlare, hormoner och mucin. Exocytos används även för att transportera proteiner och andra molekyler från cellen till dess omgivning. Förloppet börjar med att DNA transkriberas till mRNA, som sedan transporteras till ribosomer på det korniga endoplasmatiska retiklet (RER) för att genomgå proteinsyntes. Proteinet kan få kolhydratgrupper och vikas innan det transporteras till en vesikel.
Den vesikeln, som bildas vid RER, transporteras till Golgiapparaten via COPII-proteiner. Här genomgår proteinet ytterligare modifieringar, inklusive glukosylering eller fosforylering, och packas sedan i en ny vesikel. Mikrotubulära strukturer hjälper till att transportera vesikeln till cellmembranet med hjälp av motorproteiner som kinesin och dynin, som använder ATP för att flytta vesikeln längs mikrotubuli. När vesikeln når cellmembranet, binder V-SNARE-proteiner på vesikeln till T-SNARE-proteiner på cellmembranet. Detta möjliggör fusion mellan vesikelns membran och cellmembranet, vilket gör att innehållet kan släppas ut ur cellen.