Aktivni masovni transport

Od aktivni masovni transport je oblik transporta supstrata kroz biomembranu. Aktivni transport odvija se prema gradijentu koncentracije ili naboja i odvija se uz potrošnju energije. Kod mitohondrijske bolesti taj je proces poremećen.

Što je aktivni masovni prijevoz?

Fosfolipidne i dvoslojne biomembrane odvajaju pojedinačne stanice u ljudskom tijelu. Zbog svojih komponenti membrane različite biomembrene preuzimaju aktivnu ulogu u selektivnom transportu tvari. Kao sloj koji razdvaja između nekoliko područja, biomembrana je svojstveno nepropusna za većinu svih molekula. Samo lipofilne, manje i hidrofobne molekule slobodno difundiraju kroz lipidni sloj. Ova vrsta koordinirane propusnosti membrane također je poznata kao selektivna propusnost.

Difuzijske molekule uključuju, na primjer, molekule plina, alkohola i uree.Ioni i druge biološki aktivne tvari uglavnom su hidrofilni i zadržani su preko barijere biomembrane. Biomembrana ima transportne proteine ​​tako da ioni, voda i veće čestice poput šećera mogu difundirati. Aktivno ste uključeni u transport tvari. Transport kroz biomembranu naziva se i membranski transport ili membranski protok, ako se sama membrana pomiče.

Biomembrane i njihova selektivna propusnost održavaju specifično stanično okruženje u stanici, što potiče interne funkcionalne procese. Stanica i njeni odjeljci komuniciraju sa okolinom i vrše selektivnu razmjenu tvari i čestica. Mehanizmi poput prijevoza aktivnih tvari omogućuju selektivni prolazak kroz membrane na ovoj osnovi. Transport aktivnih tvari treba razlikovati od transporta pasivnih tvari i prijenosa tvari koje zamjenjuju membranu.

Funkcija i zadatak

Transport tvari kroz biomembranu odvija se aktivno ili pasivno. Pasivnim transportom molekule prolaze kroz membranu u smjeru određene koncentracije ili potencijalnog gradijenta bez trošenja energije. Pasivni transport je, dakle, poseban oblik difuzije. Na taj način, čak i veće molekule dopiru do druge strane membrane uz pomoć proteina membrane membrane.

S druge strane, aktivni transport je transportni proces koji koristi energiju u odnosu na gradijent biosustava. Različite molekule mogu se selektivno transportirati kroz membranu protiv gradijenta kemijske koncentracije ili gradijenta električnog potencijala. To je posebno važno za nabijene čestice. Osim aspekata naboja, aspekti koncentracije važni su i za njihovu energetsku ravnotežu. Smanjenje entropije u zatvorenom sustavu dovodi do povećanja gradijenta koncentracije. Taj je odnos jednako važan za energetsku ravnotežu kao i transport naboja prema električnom polju ili membranskom potencijalu u mirovanju.

Iako se radi o ravnoteži naboja ili energije u sustavu, koncentracija čestica i njegova promjena moraju se razmatrati odvojeno zbog selektivno propusne biomembrane. Energija za aktivni transport je dostupna s jedne strane kao energija vezivanja kemikalija, na primjer u obliku hidrolize ATP-a. S druge strane, smanjenje gradijenta naboja može poslužiti kao pokretačka snaga i na taj način stvoriti električnu energiju. Treća mogućnost opskrbe energijom rezultat je povećanja entropije prisutnog u odgovarajućem komunikacijskom sustavu, a time i smanjenja drugog gradijenta koncentracije. Transport protiv električnog gradijenta naziva se elektrogenim. Ovisno o izvoru energije i vrsti posla, razlikuje se primarni, sekundarni i tercijarni aktivni transport. Grupna translokacija je poseban oblik aktivnog prijevoza.

Prvenstveno se aktivni transport događa kada se troši ATP, uz pomoć kojeg se anorganski ioni i protoni izvode iz stanice transportom ATPaza kroz biomembranu. Ioni se pumpaju, primjerice, od niže koncentrirane na višu koncentriranu stranu uz pomoć ionske pumpe.

Natrijevo-kalijska pumpa primarna je primjena ovog procesa u ljudskom tijelu. Dok konzumira ATP, on pumpa pozitivno nabijene ion natrija i istovremeno pozitivno nabijene kalijeve ione u stanicu. Počivački potencijal neurona ostaje konstantan i mogu se stvoriti i prenijeti akcijski potencijali.

S sekundarnim aktivnim transportom, čestice se transportiraju duž elektrokemijskog gradijenta. Potencijalna energija gradijenta koristi se kao pogon za transport druge podloge u istom smjeru prema električnom gradijentu ili gradijentu koncentracije. Ovaj aktivni transport igra ulogu posebno za natrij-glukozu u tankom crijevu. Ako se drugi supstrat transportira u suprotnom smjeru, može postojati i aktivni transport sekundarne mase, na primjer u slučaju natrijevo-kalcijevog antiporta pomoću izmjenjivača natrij-kalcij.

Tercijarni aktivni transport koristi gradijent koncentracije utvrđen sekundarnim aktivnim transportom na temelju primarno aktivnog transporta. Ova vrsta transporta je posebno važna za transport di- i tripeptida u tankom crijevu, koji obavlja peptidni prijenosnik 1. Grupna translokacija prenosi monosaharide ili šećerne alkohole kao poseban oblik prijevoza aktivnih tvari i kemijskim mijenja fosforilaciju transportnih tvari. Sustav fosfoenolpirunske kiseline fosfotransferaza najvažniji je primjer ovog načina transporta.

Bolesti i bolesti

I energetski metabolizam i posebni transportni enzimi i transportni proteini igraju ulogu u aktivnom prijevozu tvari. Ako dotični proteini ili enzimi koji su u transportu nisu prisutni u svom prvobitno fiziološki planiranom obliku zbog mutacija ili pogrešaka u transkripciji genetskog materijala, transport aktivnih tvari je samo otežan ili, u ekstremnim slučajevima, više nije moguć.

Na primjer, neke bolesti tankog crijeva povezane su s ovom pojavom. Bolesti s oslabljenom opskrbom ATP-om mogu imati pogubne učinke na aktivni transport tvari i uzrokovati funkcionalne poremećaje u različitim organima. Samo u nekoliko slučajeva takvih bolesti zahvaćen je samo jedan organ. Poremećaji energetskog metabolizma obično su bolesti mnogih organa koje često imaju genetsku osnovu.

Primjerice, kod svih mitohondrijskih bolesti utječe enzimski sustav koji sudjeluje u proizvodnji energije oksidacijskom fosforilacijom. Ti poremećaji uključuju, posebno, poremećaj ATP sintaze. Ovaj enzim jedan je od najvažnijih transmembranskih proteina i pojavljuje se, na primjer, u protonskoj pumpi kao transportni enzim. Glavni zadatak enzima je katalizirati sintazu ATP. Kako bi se osigurala energija, ATP sintaza povezuje transport protona koji ima energiju i stvaranje ATP-a duž protočnog gradijenta. To čini ATP sintazu jednim od najvažnijih pretvarača energije u ljudskom tijelu i može transformirati jedan oblik energije u drugi oblik energije. Mitohondrijske bolesti su kvar metaboličkih procesa mitohondrije i dovode do smanjene učinkovitosti tijela zbog smanjene sinteze ATP-a.