Při membránovém transportu látky procházejí biologickou membránou nebo jsou aktivně transportovány přes membrány. Na rozdíl od aktivního transportu je difúze nejjednodušší membránovou transportní cestou a nevyžaduje žádnou další dodávku energie. Poruchy membránového transportu jsou spojeny s řadou různých onemocnění.
Co je membránový transport?
Membránový transport je, když látky procházejí nebo jsou aktivně transportovány přes biologickou membránu. Biomembrány uzavírají oblast, jako je cytoplazma buněk, vytvářející kontrolovanou oblast s relativně nezávislým prostředím pro vnější svět. Specifické buněčné prostředí uvnitř buněk lze vytvořit a udržovat pouze díky stínění před vnějším světem. Dvojvrstva biomembrány se skládá z Fosfolipidy a je sám o sobě propustný pouze pro plyny a malé, ve většině případů bez náboje molekuly. U hydrofilních polárních iontů a dalších bioaktivních látek odpovídá lipidová dvojvrstva bariéře, která k překonání vyžaduje další mechanismy transportu. Membránový transport odpovídá průchodu látek biomembránou. V tom hrají roli dva různé principy. Prvním principem je difúze nebo volná permeace, druhým je výběr hmota doprava. Kromě jednoduché difúze jsou funkční principy, jako je pasivní transport po kanálu Proteinů nebo nosné proteiny a aktivní transport jsou součástí transmembránového transportu. Membránový translokační transport zase zahrnuje endocytózu, exocytózu a transcytózu. Jelikož samotné membránové části jsou během transportu přesouvajícího membránu přemístěny, někdy se tomu říká také membránový tok. Membránový transport podporuje buněčné funkce a buněčnou komunikaci s prostředím. Selektivní hmota přenos je umožněn transportními mechanismy.
Funkce a úkol
Lipidová dvojvrstva nebo bimolekulární lipidová vrstva biomembrány odpovídá bariéře mezi vodnými kompartmenty ve formě extraplazmatického a cytoplazmatického prostoru. Mezi přihrádkami, jen malý molekuly mohou difundovat biomembránou, jako je octová kyselina kromě voda. Pro větší molekuly, rychlost difúze je relativně nízká. Propustnost membrán pro malé molekuly se také nazývá polopropustnost a tvoří základ osmózy. Podle současných předpokladů je jakákoli biomembrána tekutá struktura s přechodnými nepravidelnostmi uvnitř lipidové dvojvrstvy. Molekuly s hydrofobními vlastnostmi se rozpouštějí přes oblast hydrofobní membrány díky svému rozdělovacímu koeficientu. Dokonce i větší částice, jako je steroid hormonů může procházet membránami difúzí. Specifické molekuly naproti tomu využívají specifický membránový transport. Transportní cesta je spojena s integrálním membránovým transportem Proteinů známé jako translokátory. Specifický transport je substrátově specifický a saturovatelný. Translokátory v této transportní cestě zahrnují nosiče, které jsou naloženy substrátem a mohou vyvolat konformační změnu v membráně k zavedení jejich nákladu. Kvůli relativně vysokým rychlostem transportu existuje v každé membráně permanentní transportní kanál. Integrovaná membrána Proteinů s rolemi v membránovém transportu obvykle odpovídají oligomerním strukturám. Ve specifickém transportu je přítomna katalyzovaná difúze bez další spotřeby energie nebo aktivní transport při spotřebě energie. Katalyzovaná difúze a aktivní transport nabízejí možnost transportu pouze jedné části jednosměrně, dvou částic dohromady ve stejném směru nebo v opačných směrech. Katalyzovaná difúze membránovými transportními proteiny následuje pouze po koncentrace vyvážit po současnost koncentrace gradient látek mezi dvěma oddíly buňky. Aktivní transport vždy probíhá proti koncentrace spád. Póry vnější biomembrány slouží k nespecifickému průchodu hydrofilních částic. Skutečný transportní kanál biomembrány se skládá z β-listů. Membránový transport je nenahraditelný pro všechny tělesné funkce a tkáně těla, jako např nervový systém a jeho napěťově řízené iontové kanály.
Nemoci a poruchy
Narušení membránových transportních systémů může způsobit vážné poškození buněk nebo dokonce selhání orgánů. Poruchy membránového transportu ve střevě nebo ledvinách mají za následek například poruchy resorpce a sekrece. Například mitochondriopatie, vést k poruchám transportu membrány. V tomto případě je ovlivněn enzymový systém, který umožňuje produkci energie pomocí oxidační fosforylace. V této souvislosti jsou zvláště pozoruhodné poruchy ATP syntázy. Tento enzym je jedním z nejdůležitějších transmembránových proteinů, který například předpokládá funkci transportního enzymu uvnitř protonové pumpy. Ve zdravém těle enzym katalyzuje poskytování ATP a umožňuje energeticky příznivý transport protonů podél protonového gradientu při tvorbě ATP. ATP syntáza je proto jedním z nejdůležitějších převodníků energie v lidském organismu, který přeměňuje jednu formu energie na jinou. Mitochondriopatie jsou nyní poruchy mitochondriálních metabolických procesů, které způsobují snížený přísun syntézy ATP, a tím snižují výkon těla. Kromě toho všechny transportní proteiny a enzymy mohou být nakonec ovlivněny mutacemi nebo transkripčními vadami. Mutace v genetickém materiálu transportních proteinů způsobují, že postižené proteiny jsou přítomny v modifikované formě a aktivují se hmota doprava obtížnější. Tento jev je relevantní například pro některé nemoci nemoci tenké střevo. Poruchy toku membrány mohou být zase spojeny s celou řadou nemocí. Například v nádorech je často bráněno endocytóze. Infekce nebo neurogenerativní nemoci mohou také způsobit poruchy v tomto ohledu. Neuropatie se sníženou schopností chůze a sníženou rychlostí vedení nervů i se smyslovými poruchami jsou příkladem neurodegenerativních potíží v důsledku zhoršeného průtoku membránou. Také související s mutacemi Huntingtonova choroba neurogenně narušuje tok membrány. Navíc, neurotransmiter exocytóza může být narušena v důsledku toxinů. Porucha exocytózy je také základem metabolických onemocnění, jako je cystická fibróza. Poruchy pinocytózy jsou nyní také spojovány s chorobami, jako je Alzheimerova choroba choroba. Poruchy membránového transportu mohou mít nejen mnoho různých příčin, ale také nakonec vést stejně na mnoho různých příznaků a širokou škálu nemocí.
