クエリ: ナトリウムイオンは受動輸送や能動輸送で細胞の外へ運ぶ
文章: 拡散 促進拡散は、特定の物質が、それに特異的なチャンネルタンパク質を通して濃度の高い方から低い方へ選択的に細胞膜を透過、移動する現象である。極性分子やイオンの拡散は主として促進拡散によって行われる。単純拡散と促進拡散を合わせて受動輸送と呼ぶ。それに対して、濃度勾配に逆行して移動する現象(エネルギーの供給を要する)を能動輸送という。 イオンの拡散は濃度勾配と膜電位に(あるいは電気化学ポテンシャル勾配に)依存する。イオンの正味の流束はイオンチャネルが開閉することで変化する。 動物の肺では肺胞において気体の単純拡散が起こる。肺胞膜の両側での分圧差により、酸素は内側の血液中に拡散し、二酸化炭素は外側に拡散することによってガス交換が行われる。
文章: ABC輸送体 生体膜を通して様々な基質、例えば脂質、糖、ビタミン、その他の代謝に関わる物質、外来の薬物、イオン、ペプチド、タンパク質などを輸送するものが知られ、輸送の方向も細胞の内から外へ(不要物を排出し、あるいは細胞外で働く物質を分泌する)、外から内へ(必要な物質を取り込む)の両方、さらに細胞内でオルガネラ内外間の輸送を司るものがある。医学的に重要なものとして、細菌や癌細胞の多剤耐性の原因となるものや、遺伝病である嚢胞性線維症の原因となるCFTR(塩素イオンチャネル)などがある。ヒト染色体上には48種のABC輸送体遺伝子があり、それらの異常が様々な疾患を引き起こすことから、ヒトの健康の維持のために重要な働きをしていることが明らかになった。 ABC輸送体は、現に投与されている薬剤のみならずその他の薬剤に対しても耐性が生じる現象である、多剤耐性 (multi-drug resistance; MDR) で重要な役割を演じている。この原因の一つとして、ABC輸送体の増加により細胞内からの薬剤の排出が増えることがある。例えばヒトなどの動物にあるABCB1(Pgp)は抗癌剤を細胞外に汲み出す働きがある。PgpはMDR1とも呼ばれ、ABC輸送体の中で一番詳しく研究されている。Pgpは、広い範囲の脂溶性の薬物・異物や不要物を基質として細胞外へ排出する、一群のABC輸送体に含まれる。これらによる薬物等の細胞外への排出は、「薬物代謝の第3相」と呼ばれることもある。またこのようなABC輸送体の遺伝子には、薬物代謝酵素と同様に薬物により発現誘導されるものもあり、薬剤の相互作用の原因となる場合もある。 文章: 傍尿細管毛細血管 傍尿細管毛細血管(ぼうにょうさいかんもうさいけっかん)は、ネフロンの傍らを伝う毛細血管で、血液とネフロンとの間で物質の再吸収と分泌を担う血管である。傍尿細管毛細血管では、身体を保つために必要なイオンとミネラルは、能動輸送や二次性能動輸送、トランスサイトーシス系によって再吸収される。必要なイオンと排出される老廃物はネフロンの毛細血管で交換され膀胱へ送られ体外に排出される。傍尿細管毛細血管での大部分の物質の透過は濃度勾配による浸透圧とナトリウムポンプで行われている。 文章: 軸索輸送 軸索輸送(じくさくゆそう、英: Axonal transport)とは、神経細胞の軸索の中で、様々なものを運ぶ働きを指す。 神経細胞の細胞体から軸索の先端にあるシナプスまで、ミトコンドリア、脂質、シナプス小胞、タンパク質、および他の細胞内小器官が運ばれている。 軸索は細胞体にくらべ、1,000倍から1万倍の長さがある。軸索にはタンパク質を作り出すリボゾームが含まれていないので、タンパク質が必要な場合は軸索輸送によって細胞体から運ぶ必要がある。これを順行性軸索輸送という。また、軸索末端から取り込まれた物質などを細胞体に送る逆行性軸索輸送も存在する。 文章: ナトリウムチャネル ナトリウムチャネル(英: sodium channel)はイオンチャネルを形成する膜タンパク質で、ナトリウムイオン(Na+)の細胞膜の透過を担う。カチオンチャネルスーパーファミリーに属する。チャネルを開くトリガーの種類によって、電位依存性チャネル(voltage-gated、膜電位の変化によって開く)とリガンド依存性チャネル(ligand-gated、物質の結合によって開く)に分類される。 神経細胞、筋細胞、特定のグリア細胞などの興奮性細胞では、ナトリウムチャネルは活動電位の上昇相(rising phase)を担う。これらのチャネルには静止(resting)、活性(active)、不活性(inactive)の3つの状態が存在する。静止状態と不活性状態のチャネルはともにイオンを通過させないが、これらの状態のコンフォメーションには差異が存在する。 文章: 高クロール血症 塩素イオン(クロール)は体内の陰イオンの70%を占め、体重1kgあたり約35 mEq、重量にして体重の約0.15%、約115gが存在する。その70%は細胞外液、残りは細胞内に分布する。細胞外液のイオンとしてはナトリウムに次いで多く、細胞外液の陰イオンとしては最も多い。ナトリウムは「電解質の王様」、クロールは「電解質の女王」とも表現される。 ナトリウムイオンはレニン・アンギオテンシン・アルドステロン系、ナトリウム利尿ペプチド系、抗利尿ホルモン系、などのホルモンで調節される、腎での能動的な再吸収機構をもつのに対し、クロールは、ナトリウムイオンの増減と共に、ナトリウムのプラスの電荷に引き寄せられて再吸収される。従って、他の電解質や酸塩基平衡の異常がなければ、ナトリウムが14に対しクロールがほぼ10の比率で並行して動く。 クロール値の異常を解釈するには、血中のナトリウムとクロールの差が有用である。 健常人では、血中のナトリウムとクロールの差は36 mEq/L前後である。 文章: イオンチャネル イオンチャネルまたはイオンチャンネル(英: ion channel)とは、細胞の生体膜(細胞膜や内膜など)にある膜貫通タンパク質の一種で、受動的にイオンを透過させるタンパク質の総称である。細胞の膜電位を維持・変化させるほか、細胞でのイオンの流出入も行う。神経細胞など電気的興奮性細胞での活動電位の発生、感覚細胞での受容器電位の発生、細胞での静止膜電位の維持などに関与する。 文章: NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) NADH:ユビキノン還元酵素 (水素イオン輸送型) (NADH:ubiquinone reductase (H+-translocating)) は、NADHからユビキノン(CoQ)へ電子2つを転移させる酸化還元酵素であり、その際に生体膜の片側から反対側へと水素イオンを輸送する酵素である。ミトコンドリアの内膜や原核生物の細胞膜に位置し、プロトン濃度勾配を形成することでATP合成や膜電位の維持に寄与する。多数のペプチドから構成されるタンパク質複合体であり、酸化的リン酸化を行う呼吸鎖の“入り口酵素”の1つであることから、複合体Iとも呼ばれる。習慣的にNADH脱水素酵素(NADH dehydrogenase)と呼ばれることが多い。 文章: 肥料の三要素 被子植物のカリウム含有率は平均1.4 %(乾燥重量当たり)である。植物中濃度は塩類で最も高いため、草木灰にはカリウムが多い。哺乳類ではカリウムおよびナトリウムの平均含有率はそれぞれ0.75 %および0.73 %とほぼ同量であるのに対して、植物ではカリウムの平均含量はナトリウムのそれ(0.12 %)の10倍以上である。 植物でのカリウムの膜輸送は膜外と膜内のプロトンHの濃度勾配、すなわちpHの違いを原動力とする。植物細胞の細胞質はpH7-8、液胞はpH5-6、細胞壁はpH6以下である。一方、動物でのカリウムの膜輸送はナトリウムとの対向輸送(一次輸送)か、ナトリウムの濃度勾配を原動力とした単輸送である。しかし、植物でこれらの輸送系は発見されていない。 根からのカリウムの吸収速度と培養液のカリウム濃度とのグラフは複数の曲線で構成されている。各曲線は、対応するカリウム濃度の各段階で吸収速度は飽和することを示す。そして、各段階で、吸収速度が飽和してからある程度カリウム濃度が上昇すると再び吸収速度はカリウム濃度に対して増加することを表す。このグラフが示唆することは、植物のカリウムイオン輸送体は、異なるカリウム濃度に対応することである。シロイヌナズナでは現在、カリウムイオン輸送体が27種類同定されている。 文章: Na+/K+-ATPアーゼ Na+/K+-ATPアーゼ(英語: Na+/K+-ATPase, NAKA)は、2種のサブユニットから成る細胞の膜輸送系の膜貫通タンパク質(EC 3.6.3.9)である。片仮名転記では、表記揺れでNa+/K+-ATPエースとも書かれる。この酵素は、細胞内でのATPの加水分解と共役して細胞内からナトリウムイオンを汲み出し、カリウムイオンを取り込むのでナトリウム-カリウムポンプ(Na+/K+ポンプ)または単にナトリウムポンプ(Na+ポンプ)とも呼ばれる。ヒトの全ての細胞で見られる共通のタンパク質である。 文章: 細胞生理学 膜輸送体(トランスポーター)は、イオンチャンネル及びイオンポンプを包含する概念である。 文章: プロトンポンプ プロトンポンプは、生物体内で生体膜において水素イオン(プロトン)の能動輸送を担う膜タンパク質の総称である。エネルギー源として、ATPの加水分解、光エネルギー、酸化還元反応を利用するものに分類される。生体膜の内外に膜電位や水素イオンの濃度勾配を作り出し、ATP合成や二次能動輸送のエネルギーなどに利用される。ATP合成酵素の逆反応として、ATPの加水分解によるエネルギーを利用してプロトンポンプとして働く機能も持つ。 プロトンポンプの例として胃プロトンポンプが挙げられる。胃プロトンポンプは、胃酸を分泌する壁細胞の細胞内細管小胞と分泌側膜(頂端膜)の両方に存在し、ATPの加水分解エネルギーにより、分泌細管内に存在しているカリウムイオンとの対向輸送(アンチポート)により水素イオンを胃内部へ放出する。 高度好塩菌の表面に存在する紫膜では、バクテリオロドプシンと呼ばれるタンパク質が配向しており、光エネルギーを利用しプロトンポンプ機能を発現している。このほか光合成反応中心(光による)や、電子伝達系(酸化還元による)もプロトンポンプ機能を持っている。 文章: 嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子 肺の気道では、CFTRは肺塩類細胞(pulmonary ionocyte)と呼ばれる少数の特殊な細胞で最も高度に発現している。皮膚では、CFTRは皮脂腺とエクリン腺で強く発現している。エクリン腺では、CFTRは汗管を構成する上皮細胞の頂端膜に位置している。 通常、CFTRは塩化物イオンやチオシアン酸イオン(負電荷を持つもの)の上皮細胞から気道液や粘液への移動を可能にする。正に帯電したナトリウムイオンも受動的に輸送されて粘液中の総電解質濃度は増加し、浸透圧によって水が細胞外に移動する。 気管支や卵管に並ぶ、運動性の繊毛を持つ上皮細胞では、CFTRは頂端膜に位置しているが繊毛には位置していない。一方、上皮性ナトリウムチャネル(ENaC)は繊毛全長にわたって位置している。 文章: SCNN1D SCNN1Dは、脊椎動物の上皮性ナトリウムチャネル(ENaC)のδサブユニットをコードする遺伝子である。ENaCは3つの相同なサブユニット(αβγまたはδβγ)からなるヘテロ三量体として組み立てられる。ENaCの他のサブユニットは、SCNN1A、SCNN1B、SCNN1Gによってコードされる。 ENaCは上皮細胞で発現しており、神経細胞で活動電位の形成に関与する電位依存性ナトリウムチャネルとは異なる。電位依存性ナトリウムチャネルをコードする遺伝子の略称はSCNの3文字で始まる。これらのナトリウムチャネルとは対照的に、ENaCは恒常的に活性化されており、電位に依存しない。遺伝子名の2番目のNは電位非依存性(NON-voltage-gated)のチャネルであることを表している。 ほとんどの脊椎動物において、ナトリウムイオンは細胞外液の浸透圧を決定する主要な因子である。ENaCは、タイト上皮(tight epithelia)と呼ばれる透過性の低い上皮細胞の細胞膜を挟んだナトリウムイオンの輸送を可能にする。上皮細胞との間でのナトリウムイオンの流れは細胞外液の浸透圧に影響を与える。このように、ENaCは体液の調節と電解質の恒常性に中心的な役割を果たし、結果的に血圧に影響を与える。 文章: イオンチャネル イオンチャネルまたはイオンチャンネルとは、細胞の生体膜(細胞膜や内膜など)にある膜貫通タンパク質の一種で、受動的にイオンを透過させるタンパク質の総称である。細胞の膜電位を維持・変化させるほか、細胞でのイオンの流出入も行う。神経細胞など電気的興奮性細胞での活動電位の発生、感覚細胞での受容器電位の発生、細胞での静止膜電位の維持などに関与する。 文章: SCNN1A SCNN1Aは、脊椎動物の上皮性ナトリウムチャネル(ENaC)のαサブユニットをコードする遺伝子である。ENaCは3つの相同なサブユニット(αβγまたはδβγ)からなるヘテロ三量体として組み立てられる。ENaCの他のサブユニットは、SCNN1B、SCNN1G、SCNN1Dによってコードされる。 ENaCは上皮細胞で発現しており、神経細胞で活動電位の形成に関与する電位依存性ナトリウムチャネルとは異なる。電位依存性ナトリウムチャネルをコードする遺伝子の略称はSCNの3文字で始まる。これらのナトリウムチャネルとは対照的に、ENaCは恒常的に活性化されており、電位に依存しない。遺伝子名の2番目のNは電位非依存性(NON-voltage-gated)のチャネルであることを表している。 ほとんどの脊椎動物において、ナトリウムイオンは細胞外液の浸透圧を決定する主要な因子である。ENaCは、タイト上皮(tight epithelia)と呼ばれる透過性の低い上皮細胞の細胞膜を挟んだナトリウムイオンの輸送を可能にする。上皮細胞との間でのナトリウムイオンの流れは細胞外液の浸透圧に影響を与える。このように、ENaCは体液の調節と電解質の恒常性に中心的な役割を果たし、結果的に血圧に影響を与える。