Aktyvus masinis transportas

Iš aktyvus masinis transportas yra substratų pernešimo per biomembraną forma. Aktyvus transportavimas vyksta atsižvelgiant į koncentracijos ar įkrovos gradientą ir vyksta suvartojant energiją. Šis procesas sutrinka sergant mitochondrijomis.

Kas yra aktyvusis masinis transportas?

Fosfolipidai ir dvisluoksnės biomembranos atskiria atskirus ląstelių skyrius žmogaus kūne. Dėl savo membranos komponentų skirtingos biomembranos imasi aktyvaus vaidmens selektyviai gabendamos medžiagas. Kaip atskiriantis sluoksnis tarp kelių sričių, biomembrana iš esmės yra nepralaidi daugumai visų molekulių. Tik lipofilinės, mažesnės ir hidrofobinės molekulės laisvai difunduoja per lipidų dvisluoksnį. Šis suderinto membranos pralaidumo tipas taip pat žinomas kaip selektyvusis pralaidumas.

Difuzinės molekulės apima, pavyzdžiui, dujų, alkoholio ir karbamido molekules. Jonai ir kitos biologiškai aktyvios medžiagos dažniausiai yra hidrofilinės ir jas sulaiko biomembranos barjeras. Biomembranoje yra transportavimo baltymų, kad jonai, vanduo ir didesnės dalelės, tokios kaip cukrus, galėtų difuziškai pasiskirstyti. Jūs aktyviai dalyvaujate vežant medžiagas. Transportavimas per biomembraną taip pat vadinamas membranos transportavimu arba membranos tekėjimu, jei pati membrana pasislenka.

Biomembranos ir jų selektyvus pralaidumas palaiko specifinę ląstelės aplinką ląstelės viduje, kuri skatina vidinius funkcinius procesus. Ląstelė ir jos skyriai susisiekia su aplinka ir vykdo selektyvų medžiagų ir dalelių mainus. Tokie mechanizmai kaip veikliosios medžiagos pernešimas leidžia selektyviai praeiti pro membranas. Veiklioji medžiaga turi būti atskirta nuo pasyvios ir nuo membraną pakeičiančios medžiagos.

Funkcija ir užduotis

Medžiagos pernešamos per biomembraną aktyviai arba pasyviai. Pasyvaus transportavimo metu molekulės eina per membraną tam tikros koncentracijos ar potencialo gradiento kryptimi, nenaudodamos jokios energijos. Todėl pasyvusis transportas yra ypatinga difuzijos forma. Tokiu būdu dar didesnės molekulės patenka į kitą membranos pusę, naudodamos membraną transportuojančius baltymus.

Aktyvusis transportas, priešingai, yra transporto procesas, kurio metu energija sunaudojama prieš biosistemos nuolydį. Skirtingos molekulės gali būti pasirinktinai pernešamos per membraną, atsižvelgiant į cheminės koncentracijos gradientą arba elektrinio potencialo gradientą. Tai ypač svarbu įkrautoms dalelėms. Be krūvio aspektų, jų energijos balansui svarbūs ir koncentracijos aspektai. Entropijos sumažėjimas uždaroje sistemoje lemia koncentracijos gradiento padidėjimą.Šis santykis vaidina ne mažiau svarbų vaidmenį energijos balanse kaip krūvio transportavimas prieš elektrinį lauką arba ramybės membranos potencialą.

Nors tai yra mokesčio ar energijos balanso sistemoje klausimas, dalelių koncentraciją ir jos pokyčius reikia nagrinėti atskirai dėl selektyviai pralaidžios biomembranos. Aktyviojo transporto energija, viena vertus, yra naudojama kaip cheminė rišamoji energija, pavyzdžiui, atliekant ATP hidrolizę. Kita vertus, įkrovos gradiento sumažinimas gali būti varomoji jėga ir tokiu būdu generuoti elektros energiją. Trečioji energijos tiekimo galimybė atsiranda padidėjus atitinkamoje susisiekimo sistemoje esančiai entropijai, taigi sumažinus kitą koncentracijos gradientą. Transportas prieš elektrinį gradientą vadinamas elektrogeniniu. Atsižvelgiant į energijos šaltinį ir darbo tipą, galima atskirti pirminį, antrinį ir tretinį aktyvųjį transportą. Grupinis perkėlimas yra ypatinga aktyvaus transporto forma.

Pirmiausia aktyvusis transportavimas įvyksta, kai sunaudojamas ATP, kurio pagalba neorganiniai jonai ir protonai iš ląstelės yra vykdomi pernešant ATPazes per biomembraną. Jonai, pavyzdžiui, iš apatinės koncentruotosios į aukštesnę koncentruotosios pusės yra pumpuojami jonų pompos pagalba.

Natrio ir kalio pompa yra pagrindinis šio proceso pritaikymas žmogaus organizme. Vartodamas ATP, jis iš ląstelės išsiurbia teigiamai įkrautus natrio jonus ir kartu teigiamai įkrautus kalio jonus. Taigi neuronų ramybės potencialas išlieka pastovus, todėl gali būti generuojamas ir perduodamas veikimo potencialas.

Esant antriniam aktyviam transportavimui, dalelės gabenamos išilgai elektrocheminio gradiento. Potenciali gradiento energija naudojama kaip pavara antrojo substrato transportavimui ta pačia kryptimi prieš elektrinį ar koncentracijos gradientą. Šis aktyvus pernešimas ypač svarbus natrio ir gliukozės pasiskirstymui plonojoje žarnoje. Jei antrasis substratas gabenamas priešinga kryptimi, taip pat gali vykti aktyvus antrinis masės pernešimas, pavyzdžiui, natrio-kalcio antiporto atveju naudojant natrio-kalcio keitiklį.

Tretinis aktyvusis transportas naudoja koncentracijos gradientą, nustatytą antriniu aktyviu transportu, pagrįstu pirmiausia aktyviu transportu. Šis pernešimo būdas pirmiausia vaidina di- ir tripeptido pernešimą plonojoje žarnoje, kurį vykdo peptido pernešėjas 1. Grupės translokacija transportuoja monosacharidus arba cukraus alkoholius kaip specialią aktyviųjų medžiagų pernešimo formą ir transportuojančias medžiagas keičia chemiškai fosforilinant. Svarbiausias šios transporto rūšies pavyzdys yra fosfoenolpiruvyno rūgšties fosfotransferazių sistema.

Ligos ir negalavimai

Aktyviame medžiagų pernešime svarbų vaidmenį vaidina energijos apykaita, taip pat specialūs fermentai-transporteriai ir baltymai-transporteriai. Jei dėl genetinės medžiagos transkripcijos mutacijų ar klaidų aptariamų transportuojančių baltymų ar fermentų nėra savo fiziologiškai suplanuotoje formoje, aktyvus medžiagų pernešimas yra tik sunkesnis arba, kraštutiniais atvejais, iš viso nebeįmanomas.

Pavyzdžiui, kai kurios plonosios žarnos ligos yra susijusios su šiuo reiškiniu. Ligos su sutrikusiu ATP tiekimu taip pat gali turėti pražūtingą poveikį aktyviam medžiagų pernešimui ir sukelti įvairių organų funkcinius sutrikimus. Tik nedaugeliu tokių ligų pažeidžiamas tik vienas organas. Energijos apykaitos sutrikimai paprastai yra daugelio organų ligos, kurios dažnai turi genetinį pagrindą.

Pavyzdžiui, sergant visomis mitochondrijomis, pažeidžiama fermentų sistema, kuri dalyvauja gaminant energiją per oksidacinį fosforilinimą. Šie sutrikimai visų pirma apima ATP sintazės sutrikimą. Šis fermentas yra vienas iš svarbiausių transmembraninių baltymų ir, pavyzdžiui, atsiranda protonų pompoje kaip transportavimo fermentas. Pagrindinis fermento uždavinys yra katalizuoti ATP sintazę. Norėdami suteikti energiją, ATP sintazė susieja energetiškai palankų protonų transportavimą su ATP formavimu išilgai protonų gradiento. Tai daro ATP sintazę vienu iš svarbiausių energijos keitiklių žmogaus kūne ir gali vieną energijos formą paversti kitomis energijos rūšimis. Mitochondrinės ligos yra mitochondrijų apykaitos procesų sutrikimai ir dėl sumažėjusio ATP sintezės organizmas sumažėja.