При мембранния транспорт веществата преминават през биологична мембрана или се транспортират активно през мембраните. За разлика от активния транспорт, дифузията е най-простият път на мембранния транспорт и не изисква допълнително осигуряване на енергия. Нарушенията на мембранния транспорт са свързани с множество различни заболявания.
Какво представлява мембранният транспорт?
Мембранният транспорт е, когато веществата преминават през или се транспортират активно през биологична мембрана. Биомембраните затварят област като цитоплазмата на клетките, генерирайки контролиран регион с относително независима среда за външния свят. Специфичната клетъчна среда вътре в клетките може да бъде създадена и поддържана само поради защитата от външния свят. Двуслоят на биомембрана се състои от фосфолипиди и сам по себе си е пропусклив само за газове и малък, в повечето случаи незареден молекули. За хидрофилните полярни йони и други биоактивни вещества липидният бислой съответства на бариера, която изисква допълнителни транспортни механизми за преодоляване. Мембранният транспорт съответства на преминаването на вещества през биомембрана. Два различни принципа играят роля в това. Първият принцип е дифузия или свободно проникване, вторият е селективен маса транспорт. В допълнение към простата дифузия, функционални принципи като пасивен транспорт по канал протеини или протеините носители и активният транспорт са част от трансмембранния транспорт. Транспортиращият мембранен транспорт от своя страна включва ендоцитоза, екзоцитоза и трансцитоза. Тъй като самите мембранни части са изместени по време на преместването на мембраната, това понякога се нарича и мембранен поток. Мембранният транспорт поддържа клетъчните функции и клетъчната комуникация с околната среда. Селективна маса трансферът се активира от транспортни механизми.
Функция и задача
Липидният двуслоен или бимолекулен липиден слой на биомембрана съответства на бариера между водните отделения под формата на екстраплазматичното и цитоплазменото пространство. Между отделенията, само малки молекули могат да дифузират през биомембрана, като напр оцетна киселина в допълнение на вода. За по-големи молекули, скоростта на дифузия е относително ниска. Пропускливостта на мембраните за малки молекули се нарича още полупропускливост и формира основата на осмозата. Според настоящите предположения, всяка биомембрана е флуидна структура с преходни неравности в липидния бислой. Молекулите с хидрофобни свойства се разтварят през хидрофобната мембранна област поради техния коефициент на разпределение. Дори по-големи частици като стероиди хормони може да преминава през мембраните чрез дифузия. От друга страна, специфични молекули използват специфичен мембранен транспорт. Транспортният път е свързан с интегрален мембранен транспорт протеини известни като транслокатори. Специфичният транспорт е специфичен за субстрата и наситен. Транслокаторите в този транспортен път включват носители, които са натоварени със субстрата и могат да предизвикат конформационна промяна в мембраната, за да въведат своя товар. Поради относително високите скорости на транспорт, във всяка мембрана съществува постоянен транспортен канал. Интегралната мембрана протеини с роли в мембранния транспорт обикновено съответстват на олигомерни структури. При специфичен транспорт присъства катализирана дифузия без допълнително потребление на енергия или активен транспорт при енергопотребление. Катализирана дифузия и активен транспорт предлагат възможност за транспортиране само на една частица еднопосочно, две частици заедно в една и съща посока или в противоположни посоки. Катализираната дифузия чрез мембранни транспортни протеини следва само концентрация баланс по настоящето концентрация градиент на веществата между двете отделения на клетката. Активен транспорт винаги се случва срещу концентрация градиент. Порите на външната биомембрана обслужват неспецифичното преминаване на хидрофилни частици. Действителният транспортен канал на биомембрана се състои от β-листове. Мембранният транспорт е незаменим за всички телесни функции и тъкани на тялото, като например нервната система и неговите йонни канали с напрежение.
Болести и разстройства
Нарушаването на мембранните транспортни системи може да причини тежки клетъчни увреждания и дори органна недостатъчност. В червата или бъбреците нарушенията на мембранния транспорт водят например до нарушения на резорбцията и секрецията. Митохондриопатии, например, олово до нарушения на мембранния транспорт. В този случай се засяга ензимната система, която позволява производството на енергия чрез окислително фосфорилиране. Нарушенията на АТФ синтазата са особено забележителни в този контекст. Този ензим е един от най-важните трансмембранни протеини, който например поема функцията на транспортен ензим в протонната помпа. В здравото тяло ензимът катализира осигуряването на АТФ и дава възможност за енергиен преференциален транспорт на протон по протежение на протонния градиент при образуването на АТФ. Следователно АТФ синтазата е един от най-важните преобразуватели на енергия в човешкия организъм, превръщайки една форма на енергия в друга. В момента митохондриопатиите са неизправности в метаболитните процеси на митохондриите, които причиняват намалено снабдяване с АТФ синтез и по този начин намаляват работата на организма. В допълнение, всички транспортни протеини и ензими в крайна сметка могат да бъдат засегнати от мутации или транскрипционни дефекти. Мутациите в генетичния материал на транспортните протеини карат засегнатите протеини да присъстват в модифицирана форма, като правят активни маса транспорт по-трудно. Това явление е от значение, например, за някои заболявания на тънко черво. На свой ред нарушенията в мембранния поток могат да бъдат свързани с голямо разнообразие от заболявания. Например, ендоцитозата често е възпрепятствана при тумори. Инфекции или неврогенеративни заболявания също могат да причинят смущения в това отношение. Невропатиите с нарушена способност за ходене и намалена скорост на проводимост на нервите, както и сензорни нарушения са пример за невродегенеративни оплаквания поради нарушен мембранен поток. Също така, свързани с мутация Болест на Хънтингтън неврогенно нарушава мембранния поток. В допълнение, невротрансмитер екзоцитозата може да бъде нарушена поради токсини. Нарушената екзоцитоза също е в основата на метаболитни заболявания като циститна фиброза. Нарушенията на пиноцитозата също са свързани сега със заболявания като Алцхаймер болест. Нарушенията на мембранния транспорт не само могат да имат много различни причини, но в крайна сметка олово еднакво за много различни симптоми и голямо разнообразие от заболявания.
