Transportul membranelor

La Transportul membranelor substanțele trec printr-o membrană biologică sau sunt transportate activ prin membrane. Spre deosebire de transportul activ, difuzia este cea mai simplă cale de transport cu membrană și nu necesită nicio energie suplimentară. Tulburările de transport al membranelor sunt asociate cu o varietate de boli diferite.

Ce este transportul cu membrană?

Biomembranele înglobează zone precum citoplasma celulelor și astfel generează o regiune controlată cu un mediu relativ independent din lumea exterioară. Mediul celular specific din interiorul celulelor poate fi construit și întreținut numai datorită ecranării din lumea exterioară.

Stratul dublu al unei biomembrane este format din fosfolipide și este, în mod inerent, permeabil numai la gaze și mici, în majoritatea cazurilor, molecule neîncărcate. Pentru ionii polari hidrofili și alte substanțe bioactive, stratul lipidic corespunde unei bariere, pe care trebuie să le depășească mecanisme de transport suplimentare.

Transportul membranelor corespunde trecerii substanțelor printr-o biomembrană. Două principii diferite joacă un rol aici. Primul principiu este difuzia sau penetrarea liberă, al doilea este transportul selectiv în masă. Pe lângă difuzarea simplă, contează și principii funcționale, cum ar fi transportul pasiv prin proteinele canalului sau proteinele purtătoare și transportul activ pentru transportul transmembranei.

Endocitoza, exocitoza și transcytoza aparțin transportului care deplasează membrana. Deoarece părțile membranare în sine sunt deplasate în timpul transportului cu membrană, un flux de membrană este, de asemenea, menționat aici.

Transportul de membrană susține funcțiile celulare și comunicarea celulelor cu mediul înconjurător. Transferul selectiv de masă este posibil prin mecanismele de transport.

Funcție și sarcină

Stratul lipidic sau stratul lipidic bimolecular al unei biomembrane corespunde unei bariere între compartimentele apoase sub forma spațiului extraplasmic și citoplasmatic. Doar molecule mici pot difuza printr-o biomembrană între compartimente, de exemplu acid acetic precum și apă. Pentru moleculele mai mari, rata de difuzie este relativ scăzută.

Permeabilitatea membranelor pentru molecule mici este cunoscută și sub denumirea de semipermeabilitate și constituie baza osmozei. Conform ipotezelor actuale, fiecare biomembrană este o structură fluidă cu nereguli temporare în stratul lipidic. Moleculele cu proprietate hidrofobă se dizolvă prin zona membranei hidrofobe datorită coeficientului de distribuție. Chiar și particule mai mari, precum hormonii steroizi, pot difuza între membrane.

În schimb, molecule specifice utilizează transportul specific al membranei. Traseul de transport este legat de proteine ​​de transport integral cu membrană cunoscute sub numele de translocatori. Transportul specific este specific substratului și saturabilului. Traducătorii acestei rute de transport includ transportatori care sunt încărcați cu substratul și care pot produce o schimbare conformațională a membranei pentru a introduce încărcarea sa.

Datorită ratelor de transport relativ ridicate, în fiecare membrană există un canal de transport permanent. Proteinele integrale ale membranei cu funcții în transportul membranelor corespund de obicei structurilor oligomerice. În cazul transportului specific, există o difuzie catalizată fără consum suplimentar de energie sau transport activ cu consum de energie.

Difuzia catalizată și transportul activ oferă posibilitatea de a transporta unidirecțional doar o singură particulă și două particule împreună în aceeași direcție sau în direcții opuse. Difuzia catalizată prin proteine ​​de transport cu membrană urmărește doar egalizarea concentrației de-a lungul gradientului de concentrație existent de substanțe între cele două compartimente ale celulei. Transportul activ are loc întotdeauna împotriva gradientului de concentrație.

Porii biomembranei exterioare sunt folosiți pentru trecerea nespecifică a particulelor hidrofile. Canalul de transport real al unei biomembrane constă din β-foi. Transportul de membrană este de neînlocuit pentru toate funcțiile corporale și țesuturile din corp, de exemplu pentru sistemul nervos și canalele sale ionice dependente de tensiune.

Boli și afecțiuni

Tulburările din sistemele de transport cu membrană pot provoca leziuni celulare severe și chiar insuficiență de organ. În intestin sau rinichi, tulburările de transport al membranei rezultă, de exemplu, din tulburări de absorbție și secreție.

Mitocondriopatiile, de exemplu, duc la tulburări de transport al membranei. În acest caz, sistemul enzimatic este afectat, ceea ce permite generarea de energie prin intermediul fosforilării oxidative. Tulburările de sintază ATP merită menționate în acest context. Această enzimă este una dintre cele mai importante proteine ​​transmembranare care, de exemplu, ocupă funcția unei enzime de transport în interiorul pompei de protoni. Enzima catalizează aprovizionarea cu ATP în corpul sănătos și permite transportul protonilor eficient din punct de vedere energetic de-a lungul gradientului de protoni cu formarea ATP. Prin urmare, sintaza ATP este unul dintre cei mai importanți convertori de energie din organismul uman și transformă o formă de energie în alta. Bolile mitocondriale sunt disfuncționalități ale proceselor metabolice mitocondriale care determină un aport redus de sinteză de ATP și reduc astfel performanțele organismului.

În plus, toate proteinele și enzimele transportoare pot fi în cele din urmă afectate de mutații sau defecte de transcripție. Mutațiile materialului genetic al proteinelor transportoare lasă proteinele afectate într-o formă modificată, astfel încât transportul substanțelor active este dificil. Acest fenomen este relevant pentru unele boli ale intestinului subțire, de exemplu.

Tulburările din fluxul de membrană pot fi, la rândul lor, legate de o mare varietate de boli. În cazul tumorilor, de exemplu, endocitoza este adesea mai dificilă. Infecțiile sau bolile neurogenerative pot provoca, de asemenea, tulburări în această privință. Neuropatiile cu capacitate de mers deficitară și viteza redusă de conducere a nervilor, precum și tulburări senzoriale sunt un exemplu de reclamații neurodegenerative datorate fluxului de membrană perturbat.

Boala Huntington legate de mutație perturbă, de asemenea, fluxul de membrană neurogen. În plus, exocitoza neurotransmițătorilor poate fi împiedicată din cauza toxinelor. Exocitoza tulburată este, de asemenea, baza bolilor metabolice, cum ar fi fibroza chistică. Tulburările de pinocitoză sunt acum asociate și cu boli precum Alzheimer.

Tulburările de transport al membranei nu pot avea doar multe motive diferite, dar, în cele din urmă, pot duce la numeroase simptome diferite și o mare varietate de boli.