能動輸送は、ポンプという膜タンパク質を介して、低濃度の方から高濃度の方へ物質を輸送する働きです。
能動輸送を担うポンプについて、詳しく見ていきましょう。

下の図は、ナトリウムポンプというポンプの模式図です。
ナトリウムポンプは、ナトリウムイオンの能動輸送を行っている膜タンパク質です。
図中に散在して描かれている丸い物質は、ナトリウムイオンです。

それでは、ナトリウムポンプはどのように輸送を行っているのでしょうか？
ナトリウムポンプは、図のような構造をしており、最初は下に開いた状態で存在します。
すると、細胞内に存在するナトリウムイオンが、ナトリウムポンプの開かれた口の中へ結合します。
その後、ナトリウムポンプは構造変化をして、上に開いた状態になります。
そしてナトリウムポンプは、ナトリウムイオンを細胞内から細胞外へ排出しています。

能動輸送を行っている膜タンパク質をもう一つ見てみましょう。
下の図は、カリウムポンプというポンプの模式図です。
カリウムポンプは、カリウムイオンの能動輸送を行っている膜タンパク質です。
図中に散在して描かれている三角形の物質は、カリウムイオンです。

カリウムポンプはまず、上へ口を開いた状態になります。
すると、細胞外に存在するカリウムイオンが、カリウムポンプの開かれた口の中へ結合します。
その後、カリウムポンプは構造変化をして、下へ口を開いた状態になります。
こうしてカリウムポンプは、カリウムイオンを細胞外から細胞内へ取り込みます。

以上のように、ナトリウムポンプは細胞内から細胞外へ輸送し、カリウムポンプは細胞外から細胞内へ輸送されます。
ポンプが輸送する向きは逆ですが、イオンの濃度に注目すると同じ働きをしています。
ポンプは、低濃度の方から高濃度の方へイオンを輸送しているのです。

ナトリウムポンプもカリウムポンプも、物質を低濃度の方から高濃度の方へ輸送する働きを担っています。
つまり、能動輸送を行う膜タンパク質なのです。
しかし、この働きは物質がもつ拡散という性質に逆らった働きです。
そのため、能動輸送にはエネルギーが必要です。

では、ナトリウムポンプとカリウムポンプは、能動輸送を行うためのエネルギーをどこから得ているのでしょうか？
実はポンプは、ただの膜タンパク質ではありません。
ポンプには、ATP分解酵素というものが含まれています。
ATP分解酵素は、細胞内に存在しているATP(アデノシン三リン酸) を分解しています。
すると、その際にエネルギーを生じるのです。
ポンプは、ATPを分解した際に発生したエネルギーを使って、能動輸送を行っています。