U membranskom transportu, tvari prolaze kroz biološku membranu ili se aktivno transportiraju kroz membrane. Za razliku od aktivnog transporta, difuzija je najjednostavniji put prijenosa membrane i ne zahtijeva dodatnu opskrbu energijom. Poremećaji prijenosa membrane povezani su s raznim različitim bolestima.
Što je membranski transport?
Membranski transport je kada tvari prolaze ili se aktivno transportiraju kroz biološku membranu. Biomembrane zatvaraju područje poput citoplazme stanica, generirajući kontrolirano područje s relativno neovisnim okolišem prema vanjskom svijetu. Specifični stanični milje unutar stanica može se uspostaviti i održavati samo zbog zaštite od vanjskog svijeta. Dvosloj biomembrane sastoji se od fosfolipidi a sam po sebi je propusan samo za plinove i mali, u većini slučajeva nenapunjeni molekule. Za hidrofilne polarne ione i druge bioaktivne tvari, lipidni dvosloj odgovara barijeri koja zahtijeva dodatne mehanizme transporta da bi se prevladale. Membranski transport odgovara prolasku tvari kroz biomembranu. Dva različita principa igraju ulogu u tome. Prvo načelo je difuzija ili slobodno prožimanje, drugo je selektivno masa prijevoz. Pored jednostavne difuzije, funkcionalni principi poput pasivnog transporta kanalom proteini ili su proteini nosači i aktivni transport dio transmembranskog transporta. Membranski translocirajući transport zauzvrat uključuje endocitozu, egzocitozu i transcitozu. Budući da su dijelovi membrane sami pomaknuti tijekom transporta koji istiskuju membranu, to se ponekad naziva i protok membrane. Membranski transport podržava stanične funkcije i staničnu komunikaciju s okolinom. Selektivno masa prijenos je omogućen transportnim mehanizmima.
Funkcija i zadatak
Lipidni dvoslojni ili bimolekularni lipidni sloj biomembrane odgovara barijeri između vodenih odjeljaka u obliku ekstraplazmatskog i citoplazmatskog prostora. Između pretinaca, samo mali molekule mogu difundirati kroz biomembranu, kao što je octena kiselina osim voda. Za veće molekule, brzina difuzije je relativno niska. Propusnost membrana za male molekule naziva se i polupropusnost i čini osnovu osmoze. Prema trenutnim pretpostavkama, bilo koja biomembrana je fluidna struktura s prolaznim nepravilnostima unutar lipidnog dvosloja. Molekule s hidrofobnim svojstvom otapaju se kroz područje hidrofobne membrane zbog svog koeficijenta raspodjele. Čak i veće čestice poput steroida hormoni mogu prolaziti kroz membrane difuzijom. S druge strane, određene molekule koriste specifični membranski transport. Put transporta povezan je s integralnim membranskim transportom proteini poznati kao translokatori. Specifični transport specifičan je za podlogu i zasićen. Translokatori u ovom transportnom putu uključuju nosače koji su napunjeni supstratom i mogu izazvati konformacijsku promjenu u membrani kako bi uveli svoj teret. Zbog relativno visokih stopa transporta, u svakoj membrani postoji trajni transportni kanal. Integralna membrana proteini s ulogama u membranskom transportu obično odgovaraju oligomernim strukturama. U specifičnom transportu prisutna je katalizirana difuzija bez dodatne potrošnje energije ili aktivni transport pod potrošnjom energije. Katalizirana difuzija i aktivni transport nude mogućnost prijenosa samo jedne čestice u jednom smjeru, dvije čestice zajedno u istom smjeru ili u suprotnim smjerovima. Katalizirana difuzija membranskim transportnim proteinima slijedi samo koncentracija uravnotežiti uz sadašnjost koncentracija gradijent tvari između dva odjeljka stanice. Aktivni prijevoz uvijek se događa protiv koncentracija gradijent. Pore vanjske biomembrane služe nespecifičnom prolazu hidrofilnih čestica. Stvarni transportni kanal biomembrane sastoji se od β-listova. Membranski transport je nezamjenjiv za sve tjelesne funkcije i tkiva tijela, kao što je živčani sustav i njegovi naponski usmjereni ionski kanali.
Bolesti i poremećaji
Poremećaji membranskih transportnih sustava mogu prouzročiti ozbiljna stanična oštećenja, pa čak i zatajenje organa. U crijevima ili bubrezima poremećaji transporta membrane rezultiraju, na primjer, poremećajima resorpcije i lučenja. Mitohondriopatije, na primjer, dovesti do poremećaja transporta membrane. U ovom slučaju utječe na enzimski sustav koji omogućuje proizvodnju energije oksidativnom fosforilacijom. Poremećaji ATP sintaze posebno su istaknuti u ovom kontekstu. Ovaj enzim jedan je od najvažnijih transmembranskih proteina, koji na primjer preuzima funkciju transportnog enzima unutar protonske pumpe. U zdravom tijelu enzim katalizira opskrbu ATP-om i omogućuje prijenos protona uz pomoć energije protoka duž gradijenta protona pri stvaranju ATP-a. ATP sintaza je stoga jedan od najvažnijih pretvarača energije u ljudskom organizmu, pretvarajući jedan oblik energije u drugi. Mitohondriopatije su sada kvarovi metaboličkih procesa mitohondrija koji uzrokuju smanjenu opskrbu sintezom ATP i tako smanjuju tjelesne performanse. Uz to, svi proteini transporteri i enzimi na kraju mogu utjecati mutacije ili nedostaci transkripcije. Mutacije u genetskom materijalu transportnih proteina uzrokuju prisutnost zahvaćenih proteina u modificiranom obliku, čineći ih aktivnim masa prijevoz teže. Ovaj je fenomen relevantan, na primjer, za neke bolesti tankog crijeva. Zauzvrat, poremećaji u protoku membrane mogu biti povezani s širokim spektrom bolesti. Na primjer, endocitoza je često otežana u tumorima. Infekcije ili neurogenerativne bolesti također mogu uzrokovati smetnje u tom pogledu. Neuropatije s oštećenom sposobnošću hodanja i smanjenom brzinom provođenja živca, kao i senzorne smetnje, primjer su neurodegenerativnih tegoba zbog oštećenog protoka membrane. Također, povezano s mutacijama Huntingtonove bolesti neurogeno remeti membranski tok. U Dodatku, neurotransmiter egzocitoza može biti oštećena zbog toksina. Oštećena egzocitoza također je osnova metaboličkih bolesti kao što su cistična fibroza. Poremećaji pinocitoze također su sada povezani s bolestima kao što su Alzheimerova bolest. Poremećaji transporta membrane mogu ne samo da imaju mnogo različitih uzroka, već u konačnici dovesti jednako mnogim različitim simptomima i širokom spektru bolesti.
