Membraninis transportas

Prie Membraninis transportas medžiagos praeina per biologinę membraną arba aktyviai gabenamos per membranas. Priešingai nei aktyvusis transportas, difuzija yra paprasčiausias membranų transportavimo būdas ir nereikalauja jokios papildomos energijos. Membranos transportavimo sutrikimai yra susiję su daugybe skirtingų ligų.

Kas yra membranos transportavimas?

Biomembranos apgaubia tokias sritis kaip ląstelių citoplazma ir tokiu būdu sukuria kontroliuojamą regioną su santykinai nepriklausoma aplinka iš išorinio pasaulio. Specifinė ląstelių aplinka ląstelių viduje gali būti sukurta ir prižiūrima tik dėl skydo nuo išorinio pasaulio.

Dvigubą biomembranos sluoksnį sudaro fosfolipidai ir jis yra pralaidus tik dujoms ir mažoms, dažniausiai neįkrautoms molekulėms. Hidrofiliniams poliniams jonams ir kitoms bioaktyvioms medžiagoms lipidų dvisluoksnis sluoksnis atitinka barjerą, kurį įveikti reikia papildomų transportavimo mechanizmų.

Membranos pernešimas atitinka medžiagų praėjimą per biomembraną. Čia vaidina du skirtingi principai. Pirmasis principas yra difuzija arba laisvasis skverbimasis, antrasis - selektyvusis masės perdavimas. Be paprastos difuzijos, skaičiuojami ir tokie funkciniai principai kaip pasyvusis transportas per kanalinius baltymus arba baltymus-nešiklius ir aktyvusis transportas transmembraniniam transportui.

Endocitozė, egzocitozė ir transcitozė priklauso membraną išstumiančiam transportui. Kadangi membranos dalys yra pasislinkusios perkeliant membraną, čia taip pat kartais minimas membranos srautas.

Membranos transportavimas palaiko ląstelių funkcijas ir ląstelių ryšį su aplinka. Atrankinį medžiagų mainą įgalina transportavimo mechanizmai.

Funkcija ir užduotis

Biomembranos lipidinis dvisluoksnis arba bimolekulinis lipidų sluoksnis atitinka barjerą tarp vandeninių skyrių ekstraplasminės ir citoplazminės erdvės pavidalu. Tik mažos molekulės gali sklisti tarp skyrių per biomembraną, pavyzdžiui, acto rūgštį ir vandenį. Didesnių molekulių difuzijos greitis yra santykinai mažas.

Membranų pralaidumas mažoms molekulėms taip pat žinomas kaip pusiau pralaidumas ir sudaro osmoso pagrindą. Remiantis dabartinėmis prielaidomis, kiekviena biomembranos yra skysčio struktūra su laikinais pažeidimais lipidų dvisluoksnyje. Dėl hidrofobinės membranos ištirpsta molekulės dėl jų pasiskirstymo koeficiento. Net didesnės dalelės, pavyzdžiui, steroidiniai hormonai, gali difuziškai pasiskirstyti membranose.

Priešingai, specifinės molekulės naudoja specifinį membranos pernešimą. Pernešimo kelias yra susietas su vientisais membranos transportavimo baltymais, vadinamais translokatoriais. Konkretus transportas yra specifinis substratui ir prisotinamas. Šio transportavimo kelio translokatoriai apima nešiklius, kurie yra pakrauti su substratu ir kurie gali sukelti membranos pokyčius, kad būtų galima įkrauti jo krūvį.

Dėl santykinai didelių transportavimo greičių kiekvienoje membranoje yra nuolatinis transportavimo kanalas. Integriniai membranos baltymai, turintys membranos pernešimo funkcijas, paprastai atitinka oligomerų struktūras. Specifinio transporto atveju vyksta katalizinė difuzija be papildomo energijos suvartojimo arba aktyvus transportavimas su energijos suvartojimu.

Katalizuota difuzija ir aktyvusis gabenimas suteikia galimybę gabenti tik vieną dalelę viena kryptimi ir dvi daleles gabenti kartu ta pačia kryptimi arba priešingomis kryptimis. Katalizuota difuzija per membranos transportavimo baltymus vyksta tik po koncentracijos išlyginimo išilgai esamo medžiagų koncentracijos gradiento tarp dviejų ląstelės skyrių. Aktyvus transportavimas visada vyksta atsižvelgiant į koncentracijos gradientą.

Išorinės biomembranos poros naudojamos netiksliam hidrofilinių dalelių praleidimui. Faktinį biomembranos transportavimo kanalą sudaro β lakštai. Membranos transportas yra būtinas visoms kūno funkcijoms ir audiniams kūne, pavyzdžiui, nervų sistemai ir nuo jos įtampos priklausomiems jonų kanalams.

Ligos ir negalavimai

Membranos transportavimo sistemos sutrikimai gali sukelti rimtus ląstelių pažeidimus ir net organų nepakankamumą. Žarnyne ar inkstuose dėl membranos transportavimo sutrikimų, pavyzdžiui, atsiranda absorbcijos ir sekrecijos sutrikimai.

Mitochondriopatijos, pavyzdžiui, sukelia membranos transportavimo sutrikimus. Tokiu atveju paveikiama fermentų sistema, kuri įgalina energiją generuoti oksidacinio fosforilinimo būdu. ATP sintazės sutrikimai šioje srityje verti ypatingo dėmesio. Šis fermentas yra vienas iš svarbiausių transmembraninių baltymų, kuris, pavyzdžiui, protono siurblyje atlieka transportavimo fermento funkciją. Fermentas katalizuoja ATP tiekimą sveikam kūnui ir sudaro sąlygas energiją taupančiam protonų transportavimui išilgai protono gradiento, susidarant ATP. Taigi ATP sintazė yra vienas iš svarbiausių energijos keitiklių žmogaus organizme ir paverčia vieną energijos formą kita. Mitochondriopatijos yra mitochondrijų apykaitos procesų sutrikimai, dėl kurių sumažėja ATP sintezės tiekimas ir taip sumažėja organizmo veikla.

Be to, mutacijos ar transkripcijos defektai gali paveikti visus transportuojančius baltymus ir fermentus. Baltymų-transporterių genetinės medžiagos mutacijos palieka paveiktus baltymus modifikuotais pavidalais, kad būtų sunkiau transportuoti veikliąsias medžiagas. Šis reiškinys aktualus, pavyzdžiui, kai kurioms plonosios žarnos ligoms.

Membranos tėkmės sutrikimai savo ruožtu gali būti susiję su labai įvairiomis ligomis. Pvz., Navikuose endocitozė dažnai būna sunkesnė. Infekcijos ar neurogeneracinės ligos taip pat gali sukelti sutrikimų šiuo atžvilgiu. Neuropatijos su sutrikusia vaikščiojimo galimybe ir sumažėjusiu nervų laidumo greičiu, taip pat jutimo sutrikimai yra neurodegeneracinių skundų dėl sutrikusio membranos srauto pavyzdys.

Su mutacijomis susijusi Huntingtono liga taip pat neurogeniškai sutrikdo membranos tekėjimą. Be to, dėl toksinų gali kliudyti neuromediatorių egzocitozė. Sutrikusi egzocitozė taip pat yra medžiagų apykaitos ligų, tokių kaip cistinė fibrozė, pagrindas. Pinocitozės sutrikimai dabar taip pat yra susiję su tokiomis ligomis kaip Alzheimerio liga.

Membranos transportavimo sutrikimai gali ne tik sukelti daug skirtingų priežasčių, bet ir sukelti daugybę skirtingų simptomų ir įvairių ligų.