Membranski transport

Pri Membranski transport snovi gredo skozi biološko membrano ali se aktivno prenašajo skozi membrane. Difuzija je v nasprotju z aktivnim transportom najpreprostejša membranska transportna pot in ne potrebuje dodatne oskrbe z energijo. Motnje prenosa membrane so povezane s številnimi različnimi boleznimi.

Kaj je membranski transport?

Biomembrene obdajajo področja, kot je citoplazma celic, in tako ustvarijo nadzorovano območje s sorazmerno neodvisnim okoljem od zunanjega sveta. Specifično celično okolje znotraj celic je mogoče zgraditi in vzdrževati samo zaradi zaščite pred zunanjim svetom.

Dvojna plast biomembrane je sestavljena iz fosfolipidov in je prepustna samo za pline in majhne, ​​v večini primerov nepolnjene molekule. Za hidrofilne polarne ione in druge bioaktivne snovi lipidni dvoplast ustreza oviri, ki jo potrebujejo dodatni transportni mehanizmi za premagovanje.

Membranski transport ustreza prehodu snovi skozi biomembrano. Pri tem igrata vlogo dva različna načela. Prvo načelo je difuzija ali prosto prepustnost, drugo je selektivni prenos mase. Poleg preproste difuzije štejejo tudi funkcionalna načela, kot sta pasivni transport skozi kanalne proteine ​​ali nosilne beljakovine in aktivni transport za transmembranski transport.

Endocitoza, eksocitoza in transcitoza spadajo med premeščanje membrane. Ker se sami membranski deli premikajo med transportom, ki premika membrano, se tu včasih omenja tudi membranski tok.

Membranski transport podpira celične funkcije in celično komunikacijo z okoljem. Selektivne izmenjave materialov omogočajo transportni mehanizmi.

Funkcija in naloga

Lipidni dvoslojni ali bimolekularni lipidni sloj biomembrane ustreza pregradi med vodnimi oddelki v obliki ekstraplazemskega in citoplazemskega prostora. Samo majhne molekule lahko razpršijo skozi biomembrano med oddelki, na primer ocetna kislina in voda. Za večje molekule je hitrost difuzije sorazmerno majhna.

Prepustnost membran za majhne molekule je znana tudi kot polprepustnost in je osnova osmoze. Glede na trenutne domneve je vsaka biomembrana tekoča struktura z začasnimi nepravilnostmi znotraj lipidnega dvosloja. Molekule s hidrofobno lastnostjo se raztopijo skozi območje hidrofobne membrane zaradi koeficienta porazdelitve. Tudi večji delci, kot so steroidni hormoni, se lahko razpršijo po membranah.

V nasprotju s tem specifične molekule uporabljajo poseben membranski transport. Pot transporta je vezana na integralne membranske transportne beljakovine, znane kot translatorji. Specifični transport je specifičen za podlago in je nasičen. Prenosniki te transportne poti vključujejo nosilce, ki so naloženi s podlago in ki lahko povzročijo konformacijsko spremembo membrane, da se vnese njen naboj.

Zaradi sorazmerno visokih transportnih hitrosti je v vsaki membrani stalni transportni kanal. Integralni membranski proteini s funkcijami v membranskem transportu običajno ustrezajo oligomernim strukturam. Pri specifičnem prometu pride do katalizirane difuzije brez dodatne porabe energije ali aktivnega transporta s porabo energije.

Katalizirana difuzija in aktivni transport ponujata možnost, da se en sam delček prevaža enosmerno, dva delca skupaj v isto smer ali v nasprotno smer. Katalizirana difuzija skozi membranske transportne proteine ​​sledi samo izenačitvi koncentracije vzdolž obstoječega koncentracijskega gradienta snovi med obema oddelkoma celice. Aktivni transport se vedno izvaja proti koncentracijskemu gradientu.

Pore ​​zunanje biomembrane se uporabljajo za nespecifičen prehod hidrofilnih delcev. Dejanski transportni kanal biomembrane je sestavljen iz β-listov. Membranski transport je nepogrešljiv za vse telesne funkcije in tkiva v telesu, na primer za živčni sistem in njegove napetostne ionske kanale.

Bolezni in bolezni

Motnje v membranskih transportnih sistemih lahko povzročijo hude poškodbe celic in celo odpoved organov. V črevesju ali ledvicah so motnje prenosa membrane posledica na primer motenj absorpcije in izločanja.

Mitohondriopatije na primer vodijo do motenj prenosa membrane. V tem primeru vpliva na encimski sistem, ki omogoča pridobivanje energije s pomočjo oksidativne fosforilacije. Pri tem so še posebej opazne motnje sinteze ATP. Ta encim je eden najpomembnejših transmembranskih beljakovin, ki na primer prevzame funkcijo transportnega encima znotraj protonske črpalke. Encim katalizira oskrbo z ATP v zdravem telesu in omogoča energijsko učinkovit transport protona vzdolž gradienskega protona s tvorbo ATP. ATP sintaza je torej eden najpomembnejših pretvornikov energije v človeškem organizmu in eno obliko energije pretvori v drugo. Mitohondrijske bolezni so okvare presnovnih procesov mitohondrijev, ki povzročajo zmanjšano oskrbo s sintezo ATP in s tem zmanjšajo delovanje telesa.

Poleg tega lahko na vse proteine ​​in encime transporterja vplivajo mutacije ali transkripcijske napake. Mutacije v genskem materialu transporterskih beljakovin pustijo prizadete beljakovine v spremenjeni obliki, tako da je otežen transport aktivnih snovi. Ta pojav je na primer pomemben za nekatere bolezni tankega črevesa.

Motnje v membranskem toku so lahko povezane z najrazličnejšimi boleznimi. Na primer pri tumorjih je endocitoza pogosto težja. Tudi okužbe ali nevrogenerativne bolezni lahko povzročijo motnje v zvezi s tem. Nevropatije z oslabljeno sposobnostjo hoje in zmanjšano hitrostjo živčne prevodnosti ter senzorične motnje so primer nevrodegenerativnih pritožb zaradi motenega pretoka membrane.

Z mutacijo povezana Huntingtonova bolezen tudi nevrogenično moti membranski tok. Poleg tega lahko eksocitoza nevrotransmiterjev ovira zaradi toksinov. Motena eksocitoza je tudi osnova presnovnih bolezni, kot je cistična fibroza. Motnje pinocitoze so zdaj povezane tudi z boleznimi, kot je Alzheimerjeva bolezen.

Motnje prenosa membrane ne morejo imeti le veliko različnih razlogov, ampak na koncu vodijo tudi do številnih različnih simptomov in najrazličnejših bolezni.