イオン交換体


細胞内のｐＨを調節している輸送蛋白質は、 Ｎａ＋／ Ｈ＋交換体と呼ばれている。細胞の代謝活動によって常に酸が（プロトンが）生産されるため、Ｈ＋を排出しなければならない。既述のように、どちらのイオンも普通は内向き輸送の電気化学ポテンシャル勾配をもっている。この交換体はＮａ＋イオンの電気化学ポテンシャル勾配に沿った細胞内への侵入による自由エネルギーによって Ｈ＋イオンを排出する。したがって、 Ｎａ＋（ナトリウム）ポンプは間接的に細胞内のｐＨ調節を行っていることにもなる。このような交換輸送を対向輸送（アンチポート）ともいう。細胞内ｐＨが酸性側に傾くとこの交換体の活性は促進される。

上記のコラムの値を用いれば、この交換輸送に伴う自由エネルギー変化は－３．２＋（＋１．２）＝－２．０kcal/molとなる。細胞内のプロトン濃度が上がればあがるほど、プロトンの内向き輸送の駆動力は低下するから熱力学的に十分可能な過程である。だが、細胞外のプロトン濃度が高まると、内向き輸送の駆動力が上がってしまうから、この交換体が停止する可能性もある。例えば、細胞外ｐＨを５．５とし、その他の状況を同一とすればプロトンのΔμ＝―３．９kcal/mol　となるから、プロトンを排出することはできず、細胞内ｐＨが６．６にまで低下することになるだろう。

Ｃｌ－／ＨＣＯ３－交換体もｐＨ調節に関与しているといわれ、細胞内ｐＨがアルカリ側に傾くことによって活性化される。塩素イオンの吸収と引き替えに炭酸水素イオンを排出することによって、細胞内ｐＨを酸性側に引き戻す。Ｎａ＋／Ｈ＋交換体が酸性化によって活性化されて細胞の酸性化（ｐＨ低下）を防ぐのに対し、Ｃｌ－／ＨＣＯ３－交換体はアルカリ化によって活性化されて細胞のアルカリ化を防ぐ。この二つの交換体の相補的作用によって、細胞のｐＨは７．２前後に保持されていると思われる。なお、赤血球膜のＣｌ－／ＨＣＯ３－交換体（赤血球当たり１００万分子ある）は、組織中で蓄積したＨＣＯ３－を肺通過の間に排出する。