5分でわかる!ポンプ(ATP分解酵素)
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この動画の要点まとめ
ポイント
ナトリウムイオンを細胞外に排出するナトリウムポンプ
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下の図は、ナトリウムポンプというポンプの模式図です。
ナトリウムポンプは、ナトリウムイオンの能動輸送を行っている膜タンパク質です。
図中に散在して描かれている丸い物質は、ナトリウムイオンです。
![高校 生物 細胞15 ポイント2 左の図 細胞外と細胞内も入れる](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_bio/1_2_15_2/k_sci_bio_1_2_15_2_image02.png)
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それでは、ナトリウムポンプはどのように輸送を行っているのでしょうか?
ナトリウムポンプは、図のような構造をしており、最初は下に開いた状態で存在します。
すると、細胞内に存在するナトリウムイオンが、ナトリウムポンプの開かれた口の中へ結合します。
その後、ナトリウムポンプは構造変化をして、上に開いた状態になります。
そしてナトリウムポンプは、ナトリウムイオンを細胞内から細胞外へ排出しています。
![高校 生物 細胞15 ポイント2 左の図 細胞外と細胞内も入れる](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_bio/1_2_15_2/k_sci_bio_1_2_15_2_image02.png)
カリウムイオンを細胞内に取り込むカリウムポンプ
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能動輸送を行っている膜タンパク質をもう一つ見てみましょう。
下の図は、カリウムポンプというポンプの模式図です。
カリウムポンプは、カリウムイオンの能動輸送を行っている膜タンパク質です。
図中に散在して描かれている三角形の物質は、カリウムイオンです。
![高校 生物 細胞15 ポイント2 右の図 細胞外と細胞内も入れる](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_bio/1_2_15_2/k_sci_bio_1_2_15_2_image03.png)
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カリウムポンプはまず、上へ口を開いた状態になります。
すると、細胞外に存在するカリウムイオンが、カリウムポンプの開かれた口の中へ結合します。
その後、カリウムポンプは構造変化をして、下へ口を開いた状態になります。
こうしてカリウムポンプは、カリウムイオンを細胞外から細胞内へ取り込みます。
![高校 生物 細胞15 ポイント2 右の図 細胞外と細胞内も入れる](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_bio/1_2_15_2/k_sci_bio_1_2_15_2_image03.png)
ポンプは低濃度から高濃度へイオンを輸送
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以上のように、ナトリウムポンプは細胞内から細胞外へ輸送し、カリウムポンプは細胞外から細胞内へ輸送されます。
ポンプが輸送する向きは逆ですが、イオンの濃度に注目すると同じ働きをしています。
ポンプは、低濃度の方から高濃度の方へイオンを輸送しているのです。
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ポンプを動かすエネルギーは、ATPを分解して得る
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ナトリウムポンプもカリウムポンプも、物質を低濃度の方から高濃度の方へ輸送する働きを担っています。
つまり、能動輸送を行う膜タンパク質なのです。
しかし、この働きは物質がもつ拡散という性質に逆らった働きです。
そのため、能動輸送にはエネルギーが必要です。
![高校 生物 細胞15 ポイント2 図](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_bio/1_2_15_2/k_sci_bio_1_2_15_2_image04.png)
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では、ナトリウムポンプとカリウムポンプは、能動輸送を行うためのエネルギーをどこから得ているのでしょうか?
実はポンプは、ただの膜タンパク質ではありません。
ポンプには、ATP分解酵素というものが含まれています。
ATP分解酵素は、細胞内に存在しているATP(アデノシン三リン酸) を分解しています。
すると、その際にエネルギーを生じるのです。
ポンプは、ATPを分解した際に発生したエネルギーを使って、能動輸送を行っています。
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能動輸送は、ポンプという膜タンパク質を介して、低濃度の方から高濃度の方へ物質を輸送する働きです。
能動輸送を担うポンプについて、詳しく見ていきましょう。