능동수송

요약 세포막 등의 생체막에서 물질이 이동할 때, 세포의 밖과 안의 농도 차이를 이기고 영양을 선택적으로 흡수하거나 배출하는 작용을 말한다.

능동운반(能動運搬)이라고도 한다. 생물세포의 세포막이 세포 내외의 농도차를 이기고 어떤 특정물질을 세포 내로 흡수하거나 배출하는 작용을 말한다. 예를 들면, 다시마와 같은 해조류는 바닷물 중의 농도의 100배 이상이나 되는 높은 농도의 아이오딘을 그 세포 내에 가지고 있다. 세포 속의 아이오딘은 농도가 낮은 바닷물로부터 세포막을 통하여 적극적으로 세포 내로 흡수한 결과이다. 이것은 확산의 법칙으로 설명할 수 없다.

세포막이 에너지를 소모하면서, 마치 언덕으로 수레를 끌어올리는 것과 같이 농도 기울기에 역행하여 물질을 운반한 결과이다. 이러한 작용이 능동수송인데, 이때에는 ATP로부터의 에너지 공급이 있어야 한다. 이 현상은 생물체 내의 여러 곳에서 볼 수 있으며 매우 중요한 기능이다. 예를 들면, 대부분의 동물세포는 세포 바깥쪽에 비해 매우 높은 농도의 K+을 함유하는 대신, Na+은 바깥쪽보다 적게 함유하고 있는데, 이것은 ATP에 의해 에너지를 지속적으로 소비하면서 Na+-K+ 펌프 작용에 의해 유지되고 있다.

실험 결과에 의하면 동물세포는 운동을 하지 않고 쉬고 있을 때는 전체 ATP의 1/3 이상을 이 Na+-K+ 펌프 작용에 이용하는 것으로 알려져 있다(나트륨說). 또 신장은 사구체의 혈관으로부터 요세관(尿細管)으로 내보내는 여액(濾液) 중에서 포도당이나 아미노산 등을 그 농도보다 높은 혈액 중으로 재흡수한다. 이것도 요세관 세포의 능동수송에 의한다. 담수어의 아가미는 농도가 매우 낮은 민물에서 나트륨 이온을 혈액 중으로 흡수하는데, 이것도 아가미 세포의 능동수송에 의한다.

능동수송의 상세한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았지만, 몇 가지 가설이 제시되어 있다. 그 중에서 이온이나 당 등의 분자가 운반체라고 하는 막 속의 특이성 물질(효소)과 결합하여 이동하며, 막의 반대쪽에 도달하면 해리된다. 그리고 운반체는 원래의 장소로 되돌아가서 다시 새로운 이온이나 분자와 결합하게 된다. 이 과정에서 에너지가 소비된다는 설이 가장 유력하다.