Активни масовни транспорт

Од активни масовни транспорт је облик транспорта супстрата кроз биомембрану. Активни транспорт се одвија против градијента концентрације или набоја и одвија се са потрошњом енергије. Код болести митохондрија, овај процес је поремећен.

Шта је активни масовни превоз?

Фосфолипидне и двослојне биомембране раздвајају појединачне ћелијске коморе у људском телу. Због својих мембранских компоненти различите биомембрене преузимају активну улогу у селективном транспорту супстанци. Као раздвајајући слој између неколико подручја, биомембрана је својствено непропусна за већину свих молекула. Само липофилни, мањи и хидрофобни молекули слободно дифундирају кроз липидни слој. Ова врста координиране пропустљивости мембране је такође позната као селективна пропустљивост.

Дифузибилни молекули укључују, на пример, молекуле гаса, алкохола и урее. Иони и друге биолошки активне супстанце углавном су хидрофилне и задржавају их биомембранске баријере. Биомембрана има транспортне протеине тако да јони, вода и веће честице, попут шећера, могу дифузновати. Активно сте укључени у транспорт супстанци. Транспорт кроз биомембрану се такође назива мембрански транспорт или мембрански проток ако се сама мембрана помера.

Биомембране и њихова селективна пропустљивост одржавају специфично ћелијско окружење у ћелији, што подстиче унутрашње функционалне процесе. Ћелија и њени одељци комуницирају са својим окружењем и врше селективну размену супстанци и честица. Механизми попут превоза активних супстанци омогућавају селективни пролазак кроз мембране по овој основи. Транспорт активних супстанци треба разликовати од транспорта пасивних супстанци и транспорта супстанци које престављају мембрану.

Функција и задатак

Транспорт супстанци кроз биомембрану одвија се активно или пасивно. Током пасивног транспорта, молекули пролазе кроз мембрану у правцу одређене концентрације или потенцијалног градијента без трошења било какве енергије. Пасивни транспорт је, дакле, посебан облик дифузије. На тај начин, чак и већи молекули стижу до друге стране мембране уз помоћ протеина мембранског транспорта.

Супротно томе, активни транспорт је транспортни процес који користи енергију у односу на градијент биосистема. Различити молекули могу се селективно преносити кроз мембрану против градијента хемијске концентрације или градијента електричног потенцијала. Ово је посебно важно за наелектрисане честице. Поред аспеката набоја, аспекти концентрације важни су и за њихов енергетски биланс. Смањење ентропије у затвореном систему доводи до повећања градијента концентрације.Тај однос игра подједнако важну улогу за енергетску равнотежу као и пренос набоја против електричног поља или потенцијала меморије у мировању.

Иако се ради о набоју или енергетској равнотежи у систему, концентрација честица и његова промена морају се посматрати одвојено због селективно пропусне биомембране. Енергија за активни транспорт је доступна са једне стране као енергија везивања хемикалија, на пример у облику хидролизе АТП-а. С друге стране, смањење градијента набоја може послужити као покретачка снага и на тај начин произвести електричну енергију. Трећа могућност давања енергије резултат је повећања ентропије присутне у одговарајућем комуникацијском систему, а тиме и смањења другог градијента концентрације. Транспорт против електричног градијента назива се електрогеним. У зависности од извора енергије и врсте рада, прави се разлика између примарног, секундарног и терцијарног активног транспорта. Групна транслокација је посебан облик активног превоза.

Првенствено активни транспорт настаје када се троши АТП, уз помоћ којег се аноргански јони и протони изводе из ћелије транспортом АТПаза кроз биомембрану. На пример, јон се пумпа са ниже концентроване на вишу концентровану страну уз помоћ јонске пумпе.

Натријум-калијум пумпа је главна примена овог процеса у људском телу. Конзумирајући АТП, он пумпа позитивно набијене јоне натријума и истовремено позитивно набијене јоне калијума у ​​ћелију. На овај начин, одморни потенцијал неурона остаје константан и могу се генерисати и пренети акцијски потенцијали.

Са секундарним активним транспортом, честице се транспортују дуж електрохемијског градијента. Потенцијална енергија градијента користи се као погон за превоз друге подлоге у истом смеру према електричном градијенту или градијенту концентрације. Овај активни транспорт игра улогу посебно за симпорат натријум-глукозе у танком цреву. Ако се други супстрат транспортује у супротном смеру, може постојати и активни транспорт секундарне масе, на пример у случају натријум-калцијумовог антипорта помоћу натријум-калцијумовог измењивача.

Терцијарни активни транспорт користи градијент концентрације утврђен секундарним активним транспортом на основу примарно активног транспорта. Ова врста транспорта је посебно значајна за транспорт ди- и трипептида у танком цреву, који врши транспортер пептида 1. Групна транслокација преноси моносахариде или шећерне алкохоле као посебан облик преноса активних материја и хемијски мења транспортне материје фосфорилацијом. Систем фосфоенолпирунске киселине фосфотрансфераза је најважнији пример овог начина транспорта.

Болести и тегобе

Енергетски метаболизам, као и посебни транспортни ензими и транспортни протеини, играју улогу у активном транспорту супстанци. Ако дотични протеини или ензими који су у транспорту нису присутни у свом првобитно физиолошки планираном облику због мутација или грешака у транскрипцији генетског материјала, онда је активни транспорт супстанци само отежан или, у екстремним случајевима, више није могућ.

На пример, неке болести танког црева повезане су са овом појавом. Болести са ослабљеном опскрбом АТП-ом такође могу имати погубне ефекте на активни транспорт супстанци и узроковати функционалне поремећаје у различитим органима. Само у неколико случајева таквих болести захваћен је само један орган. Поремећаји енергетског метаболизма су углавном мулти-органска обољења која често имају генетску основу.

На пример, код свих митохондријских болести захваћен је ензимски систем који је укључен у производњу енергије оксидативном фосфорилацијом. Ови поремећаји укључују, нарочито, поремећај АТП синтазе. Овај ензим је један од најважнијих трансмембранских протеина и делује, на пример, као транспортни ензим у протонској пумпи. Главни задатак ензима је катализација синтазе АТП. Да би се обезбедила енергија, АТП синтаза повезује транспорт протона који има повољну енергију и формирање АТП-а дуж проточног градијента. То чини АТП синтазу једним од најважнијих претварача енергије у људском телу и може трансформисати један облик енергије у други облик енергије. Митохондријске болести су квар метаболичких процеса митохондрије и доводе до смањеног учинка тела због смањене синтезе АТП-а.