プリンキピア

第5章細胞膜の構造と機能

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 23–26練習問題 23–26
Exercise 23問題 23
Where does the cell get energy for active transport processes?
細胞は能動輸送のエネルギーをどこから得るか。
Solution解き方
The cell harvests energy from ATP produced by its own metabolism to power active transport processes, such as the activity of pumps.
細胞は自身の代謝で作ったATPからエネルギーを得て、ポンプの働きなどの能動輸送を駆動する。
Exercise 24問題 24
How does the sodium-potassium pump contribute to the net negative charge of the interior of the cell?
ナトリウム・カリウムポンプは、細胞内の正味の負電荷にどのように寄与するか。
Solution解き方
The sodium-potassium pump forces out three (positive) Na+ ions for every two (positive) K+ ions it pumps in, thus the cell loses a positive charge at every cycle of the pump.
ナトリウム・カリウムポンプは、正に帯電したNa+イオン3個を出すごとに、正に帯電したK+イオン2個をくみ込む。そのため、ポンプの1周期ごとに、細胞は正電荷を一つ失う。
Exercise 25問題 25
Glucose from digested food enters intestinal epithelial cells by active transport. Why would intestinal cells use active transport when most body cells use facilitated diffusion?
消化した食物に由来するグルコースは、能動輸送によって腸の上皮細胞に入る。体のほとんどの細胞が促進拡散を使うのに、腸の細胞はなぜ能動輸送を使うのか。
Solution解き方
Intestinal epithelial cells use active transport to fulfill their specific role as the cells that transfer glucose from the digested food to the bloodstream. Intestinal cells are exposed to an environment with fluctuating glucose levels. Immediately after eating, glucose in the gut lumen will be high, and could accumulate in intestinal cells by diffusion. However, when the gut lumen is empty, glucose levels are higher in the intestinal cells. If glucose moved by facilitated diffusion, this would cause glucose to flow back out of the intestinal cells and into the gut. Active transport proteins ensure that glucose moves into the intestinal cells, and cannot move back into the gut. It also ensures that glucose transport continues to occur even if high levels of glucose are already present in the intestinal cells. This maximizes the amount of energy the body can harvest from food.
腸の上皮細胞は、消化された食物から血流へグルコースを移すという役割を果たすため、能動輸送を使う。腸の細胞は、グルコース濃度が変動する環境にさらされる。食後すぐは腸の内腔のグルコース濃度が高く、拡散によって細胞内に蓄積しうる。しかし、腸の内腔が空になると、細胞内のグルコース濃度のほうが高くなる。促進拡散で移動するなら、グルコースは細胞から腸内へ戻ってしまう。能動輸送タンパク質は、グルコースが細胞に入り、腸内へ戻れないようにする。さらに、細胞内のグルコース濃度がすでに高くても輸送を続けられる。これにより、体が食物から得られるエネルギーを最大にする。
Exercise 26問題 26
The sodium/calcium exchanger (NCX) transports sodium into and calcium out of cardiac muscle cells. Describe why this transporter is classified as secondary active transport.
ナトリウム・カルシウム交換体(NCX)は、心筋細胞にナトリウムを入れ、カルシウムを外へ出す。この輸送体が二次能動輸送に分類される理由を説明しなさい。
Solution解き方
The NCX moves sodium down its electrochemical gradient into the cell. Since sodium’s electrochemical gradient is created by the Na+/K+ pump, a transport pump that requires ATP hydrolysis to establish the gradient, the NCX is a secondary active transport process.
NCXは、ナトリウムを電気化学勾配に従って細胞内へ運ぶ。この勾配は、ATPの加水分解を必要とするNa+/K+ポンプによって作られるため、NCXによる輸送は二次能動輸送である。
active transport
能動輸送
method of transporting material that requires energy
エネルギーを必要とする物質輸送の方法
antiporter
アンチポーター
transporter that carries two ions or small molecules in different directions
2種類のイオンまたは小分子を異なる方向に運ぶ輸送体
electrochemical gradient
電気化学勾配
a combined electrical and chemical force that produces a gradient
電気的な力と化学的な力が組み合わさって作る勾配
electrogenic pump
起電性ポンプ
pump that creates a charge imbalance
電荷の不均衡を作るポンプ
primary active transport
一次能動輸送
active transport that moves ions or small molecules across a membrane and may create a difference in charge across that membrane
イオンや小分子を膜の向こうへ運び、膜の両側に電荷の差を作ることもある能動輸送
pump
ポンプ
active transport mechanism that works against electrochemical gradients
電気化学勾配に逆らって働く能動輸送の仕組み
secondary active transport
二次能動輸送
movement of material that results from primary active transport to the electrochemical gradient
一次能動輸送で生じた電気化学勾配による物質の移動
symporter
シンポーター
transporter that carries two different ions or small molecules, both in the same direction
異なる2種類のイオンや小分子を、同じ方向に運ぶ輸送体
transporter
輸送体
specific carrier proteins or pumps that facilitate movement
移動を促進する特定の担体タンパク質またはポンプ
uniporter
ユニポーター
transporter that carries one specific ion or molecule
特定のイオンや分子を1種類運ぶ輸送体