הובלת חומרים וממברנות בתא

חומרים מסתובבים בתא, ארוזים בממברנות ("תנועת תוכן התא במיכלים"). מיון חומרים ותנועתם קשורים לנוכחות של חלבוני קולטן מיוחדים בממברנות של קומפלקס גולג'י. הובלה דרך ממברנות, כולל דרך קרום הפלזמה (ציטולמה), היא אחת התפקידים החשובים ביותר של תאים חיים. ישנם שני סוגים של הובלה: פסיבית ואקטיבית. הובלה פסיבית אינה דורשת הוצאת אנרגיה, הובלה אקטיבית תלויה באנרגיה.

הובלה פסיבית של מולקולות לא טעונות מתרחשת לאורך גרדיאנט הריכוזים באמצעות דיפוזיה. הובלה של חומרים טעונים תלויה בהפרש הפוטנציאלים על פני השטח של הציטולמה. ככלל, פני השטח הציטופלזמיים הפנימיים של הממברנה נושאים מטען שלילי, מה שמקל על חדירת יונים טעונים חיוביים לתא.

תנועה של יונים או מולקולות מאזור שבו חומרים אלה נמצאים בריכוז גבוה יותר לאזור עם ריכוז נמוך יותר נקראת דיפוזיה. חלבוני הובלה ספציפיים המובנים בתוך הממברנה מעבירים מולקולות קטנות על פניה. כל חלבון הובלה מעביר סוג אחד של מולקולות או רק תרכובת אחת. חלבונים טרנסממברנליים הם נשאים או יוצרים "תעלות". דיפוזיה יכולה להיות ניטרלית, כאשר חומרים לא טעונים עוברים בין מולקולות ליפיד או דרך חלבוני ציטולמה היוצרים תעלות. דיפוזיה "מוקלת" מתרחשת בהשתתפות חלבוני נשאים ספציפיים הקושרים את החומר ומעבירים אותו על פני הממברנה. דיפוזיה "מוקלת" מהירה יותר מדיפוזיה ניטרלית.

הובלה אקטיבית מתבצעת על ידי חלבוני נשאים. היא צורכת אנרגיה הנובעת מהידרוליזה של ATP, כמו גם מפוטנציאלים (מטענים) שונים על משטחים שונים של הממברנה. הובלה אקטיבית מתרחשת כנגד גרדיאנט הריכוז. פוטנציאל הממברנה נשמר על הציטולמה בעזרת משאבת נתרן-אשלגן. משאבה זו, אשר שואבת יוני K ⁺ לתא כנגד גרדיאנטי ריכוז, ויוני Na ⁺ לחלל החוץ-תאי, היא אנזים ATPase. הודות ל-ATPase, יוני Na ⁺ מועברים דרך הממברנה ומופרשים לסביבה החוץ-תאית, ויוני K ⁺ מועברים לתא. ATPase מבצעת גם הובלה אקטיבית של חומצות אמינו וסוכרים.