Na Membranski transport tvari prolaze kroz biološku membranu ili se aktivno transportiraju kroz membrane. Za razliku od aktivnog transporta, difuzija je najjednostavniji membranski put transporta i ne zahtijeva dodatnu energiju. Poremećaji transporta membrane povezani su s nizom različitih bolesti.
Što je transport membrane?
Biomembrane obuhvaćaju područja poput citoplazme stanica i tako stvaraju kontrolirano područje s relativno neovisnim okruženjem od vanjskog svijeta. Specifično stanično okruženje unutar stanica može se izgraditi i održavati samo zbog zaštite od vanjskog svijeta.
Dvostruki sloj biomembrane sastoji se od fosfolipida i propustan je samo za plinove i male, u većini slučajeva neispranjene molekule. Za hidrofilne polarne ione i druge bioaktivne tvari, lipidni dvosloj odgovara barijeri, koju su potrebni dodatni transportni mehanizmi za prevladavanje.
Transport membrane odgovara prolasku tvari kroz biomembranu. Ovdje igraju ulogu dva različita principa. Prvo načelo je difuzija ili slobodno prožimanje, drugo je selektivni transport mase. Uz jednostavnu difuziju, računaju se i funkcionalni principi kao što su pasivni transport kroz kanalne proteine ili proteinske nosače i aktivni transport za transmembranski transport.
Endocitoza, egzocitoza i transcitoza pripadaju transportu membrana koja se premješta. Budući da se sami dijelovi membrane pomiču za vrijeme transporta membrana, ovdje se ponekad spominje i protok membrane.
Membranski transport podržava stanične funkcije i staničnu komunikaciju s okolinom. Selektivni prijenos mase omogućen je transportnim mehanizmima.
Funkcija i zadatak
Lipidni dvoslojni ili bimolekularni lipidni sloj biomembrane odgovara barijeri između vodenih odjeljaka u obliku ekstraplazmatskog i citoplazmatskog prostora. Samo male molekule mogu difundirati između odjeljaka kroz biomembranu, na primjer octenu kiselinu kao i vodu. Za veće molekule brzina difuzije je relativno mala.
Propusnost membrana na male molekule poznata je i kao polupropusnost i osnova je osmoze. Prema trenutnim pretpostavkama, svaka biomembrana je fluidna struktura s privremenim nepravilnostima unutar lipidnog sloja. Molekuli s hidrofobnim svojstvom otapaju se kroz područje hidrofobne membrane zbog koeficijenta distribucije. Čak i veće čestice poput steroidnih hormona mogu se difuznovati kroz membrane.
Suprotno tome, specifične molekule koriste specifični transport membrane. Put transporta vezan je za integralne membranske transportne proteine poznate kao translocatori. Specifični transport je specifičan za supstrat i zasićen. Uređaji ovog transportnog puta uključuju nosače koji su nabijeni supstratom i koji mogu dovesti do konformacijske promjene membrane kako bi se napunila njezina naboja.
Zbog relativno visokih brzina transporta, u svakoj se membrani nalazi trajni transportni kanal. Integrirani membranski proteini s funkcijama u transportu membrane obično odgovaraju oligomernim strukturama. Uz specifični transport dolazi do katalizirane difuzije bez dodatne potrošnje energije ili aktivnog transporta s potrošnjom energije.
Katalizirana difuzija i aktivni transport nude mogućnost samo transporta jedne čestice jednosmjerno i prijevoza dvije čestice zajedno u istom smjeru ili u suprotnim smjerovima. Katalizirana difuzija membranskim transportnim proteinima prati samo izjednačavanje koncentracije duž postojećeg gradijenta koncentracije tvari između dva odjeljka stanice. Aktivni transport se uvijek odvija nasuprot gradijentu koncentracije.
Pore vanjske biomembrane koriste se za nespecifični prolazak hidrofilnih čestica. Stvarni transportni kanal biomembrane sastoji se od β-listova. Transport membrane je neophodan za sve tjelesne funkcije i tkiva u tijelu, na primjer, za živčani sustav i njegove ionske kanale koji ovise o naponu.
Bolesti i bolesti
Poremećaji u sustavima transporta membrane mogu uzrokovati ozbiljna oštećenja stanica pa čak i zatajenje organa. Unutar crijeva ili bubrega, poremećaji transporta membrane rezultat su, na primjer, poremećaja apsorpcije i sekrecije.
Na primjer, mitohondriopatije dovode do poremećaja transporta membrane. U ovom slučaju utječe enzimski sustav koji omogućava stvaranje energije pomoću oksidativne fosforilacije. Poremećaji ATP sintaze zaslužuju posebnu pozornost u ovom kontekstu. Ovaj enzim jedan je od najvažnijih transmembranskih proteina koji, na primjer, preuzima funkciju transportnog enzima unutar protonske pumpe. Enzim katalizira opskrbu ATP-om u zdravom tijelu i omogućava transport protona koji štedi energiju duž gradijenta protona uz stvaranje ATP-a. ATP sintaza je, dakle, jedan od najvažnijih pretvarača energije u ljudskom organizmu i jedan oblik energije pretvara u drugi. Mitohondrijske bolesti su kvar metaboličkih procesa mitohondrije koji uzrokuju smanjenu opskrbu sintezom ATP-a i tako smanjuju rad tijela.
Pored toga, na sve transportne proteine i enzime u konačnici mogu utjecati mutacije ili transkripcijski oštećenja. Mutacije u genetskom materijalu proteinskih transportera ostavljaju pogođene proteine u modificiranom obliku, tako da transport aktivnih tvari postaje otežan. Ovaj je fenomen, primjerice, relevantan za neke bolesti tankog crijeva.
Poremećaji u protoku membrane mogu se zauzvrat povezati s širokim spektrom bolesti. Na primjer, kod tumora, endocitoza je često teža. Infekcije ili neurogenerativne bolesti također mogu uzrokovati poremećaje u tom pogledu. Neuropatije s oslabljenom sposobnošću hodanja i smanjenom brzinom provođenja živaca, kao i senzorni poremećaji, primjer su neurodegenerativnih tegoba zbog poremećenog protoka membrane.
Muntington-ova Huntington-ova bolest također poremećaje protok membrane neurogenski. Uz to, egzocitoza neurotransmitera može biti spriječena zbog toksina. Poremećena egzocitoza je također osnova metaboličkih bolesti poput cistične fibroze. Poremećaji pinocitoze sada su također povezani s bolestima poput Alzheimerove bolesti.
Poremećaji transporta membrane ne samo da mogu imati puno različitih razloga, već u konačnici također mogu dovesti do mnogo različitih simptoma i širokog spektra bolesti.
