Транспорт мембране

На Транспорт мембране материје пролазе кроз биолошку мембрану или се активно транспортују кроз мембране. За разлику од активног транспорта, дифузија је најједноставнији пут за мембрански транспорт и не захтева додатно снабдевање енергијом. Поремећаји транспорта мембране повезани су са низом различитих болести.

Шта је транспорт мембране?

Биомембране обухваћају подручја као што је цитоплазма ћелија и на тај начин стварају контролисано подручје са релативно независним окружењем од спољашњег света. Специфично ћелијско окружење унутар ћелија може се изградити и одржавати само због заштите од спољашњег света.

Двоструки слој биомембране састоји се од фосфолипида и пропусан је само за гасове и мале, у већини случајева неиспражњене молекуле. За хидрофилне поларне јоне и друге биоактивне супстанце, липидни двослој одговара баријери, коју су потребни за превазилажење додатних механизама транспорта.

Транспорт мембране одговара проласку материја кроз биомембрану. Овде играју два различита принципа. Први принцип је дифузија или слободно прожимање, други је селективни пренос масе. Поред једноставне дифузије, рачунају се и функционални принципи као што су пасивни транспорт кроз каналне протеине или протеинске носаче и активни транспорт за трансмембрански транспорт.

Ендоцитоза, егзоцитоза и трансцитоза припадају транспорту који помиче мембрану. Пошто се сами делови мембране померају током транспорта померања мембране, овде се понекад спомиње и проток мембране.

Мембрански транспорт подржава ћелијске функције и ћелијску комуникацију са околином. Селективна размена материјала омогућена је транспортним механизмима.

Функција и задатак

Липидни двослојни или бимолекуларни липидни слој биомембране одговара баријери између водених преграда у облику екстраплазматског и цитоплазматског простора. Само мали молекули могу дифундирати између преграда кроз биомембрану, на пример сирћетну киселину као и воду. За веће молекуле брзина дифузије је релативно мала.

Пропустљивост мембрана на мале молекуле такође је позната као полупропусност и чини основу осмозе. Према тренутним претпоставкама, свака биомембрана је флуидна структура са привременим неправилностима у липидном слоју. Молекули са хидрофобним својством се растварају кроз подручје хидрофобне мембране због коефицијента дистрибуције. Чак и веће честице попут стероидних хормона могу да се дифузују кроз мембране.

Супротно томе, специфични молекули користе специфични транспорт мембране. Пут транспорта је везан са интегралним мембранским транспортним протеинима познатим као транслокатори. Специфични транспорт је специфичан за супстрат и засићен. Транслокатори овог транспортног пута укључују носаче који су натоварени супстратом и који могу донети конформациону промену мембране како би се унео њен набој.

Због релативно високих брзина транспорта, постоји стални транспортни канал у свакој мембрани. Интегрални мембрански протеини са функцијама у транспорту мембране обично одговарају олигомерним структурама. У случају специфичног транспорта долази до катализиране дифузије без додатне потрошње енергије или активног транспорта с потрошњом енергије.

Катализирана дифузија и активни транспорт нуде могућност транспорта само једне честице једносмерно, две честице заједно у истом или у супротном смеру. Катализирана дифузија кроз мембранске транспортне протеине прати само изједначавање концентрације дуж постојећег градијента концентрације супстанци између два дела ћелије. Активни транспорт се увек одвија против градијента концентрације.

Поре спољашње биомембране користе се за неспецифични пролазак хидрофилних честица. Стварни транспортни канал биомембране састоји се од β-листова. Транспорт мембране је неопходан за све телесне функције и ткива у телу, на пример за нервни систем и његове јонске канале који зависе од напона.

Болести и тегобе

Поремећаји у системима транспорта мембране могу проузроковати озбиљна оштећења ћелија, па чак и затајење органа. Унутар црева или бубрега, поремећаји преноса мембране настају, на пример, од поремећаја апсорпције и секреције.

На пример, митохондриопатије доводе до поремећаја транспорта мембране. У овом случају је погођен ензимски систем који омогућава стварање енергије помоћу оксидативне фосфорилације. Поремећаји АТП синтазе заслужују посебно спомињање у овом контексту. Овај ензим је један од најважнијих трансмембранских протеина који, на пример, преузима функцију транспортног ензима у оквиру протонске пумпе. Ензим катализује снабдевање АТП-ом у здравом телу и омогућава транспорт протона који штеди енергију дуж градијента протона уз формирање АТП-а. АТП синтаза је, дакле, један од најважнијих претварача енергије у људском организму и један облик енергије претвара у други. Митохондријске болести су квар метаболичких процеса митохондрије који узрокују смањену залиху синтезе АТП-а и на тај начин смањују рад организма.

Поред тога, на све транспортерске протеине и ензиме у коначници могу бити погођени мутацијама или транскрипцијским дефектима. Мутације у генетском материјалу транспортера протеина напуштају погођене протеине у модификованом облику тако да је транспорт активних материја отежан. Ова појава је на пример релевантна за неке болести танког црева.

Поремећаји у протоку мембране могу заузврат бити повезани са широким спектром болести. На пример, у туморима је ендоцитоза често тежа. Инфекције или неурогенеративне болести такође могу изазвати поремећаје у овом погледу. Неуропатије са ослабљеном способношћу ходања и смањеном брзином живчане проводљивости као и сензорни поремећаји су пример неуродегенеративних тегоба услед поремећеног протока мембране.

Мунтингтон-ова Хунтингтон-ова болест такође руши мембрански ток неурогенски. Поред тога, егзоцитоза неуротрансмитера може бити спречена због токсина. Поремећена егзоцитоза је такође основа метаболичких болести попут цистичне фиброзе. Поремећаји пиноцитозе су такође повезани са болестима попут Алзхеимерове болести.

Поремећаји транспорта мембране не само да могу имати више различитих разлога, већ на крају такође могу довести до многих различитих симптома и широког спектра болести.