一次能動輸送

受動的輸送とは異なり、一次能動的輸送はATP加水分解からのエネルギーを利用して、イオンを電気化学的勾配に逆らって輸送します。

ナトリウム-カリウムポンプは、細胞外側が閉じ、細胞内領域が開いており、ATP分子と結合している膜貫通タンパク質の1つです。このコンフォメーションでは、トランスポーターは細胞質に存在するナトリウムイオンに対して高い親和性を持っています。したがって、これらのイオンのうち3つは細胞質側から入り、ポンプに結合します。

このような結合により、ATPはそのリン酸基の1つをトランスポーターに転移し、ポンプの細胞内側を閉じて細胞外領域に向かって開くために必要なエネルギーを提供します。

この新しいコンフォメーションは、ナトリウムイオンに対するポンプの親和性を低下させ、細胞外空間に放出されますが、カリウムに対する親和性を高め、環境中に存在する2つのカリウムイオンに結合できるようにします。

その後、トランスポーター上のリン酸基が分離し、新しいATP分子がポンプの細胞内側に会合できるようになります。ポンプが開き、カリウムイオンが細胞内に排出され、トランスポーターが初期形状に戻り、サイクルが再び開始されます。