Az aktív oldott anyag transzport a szubsztrátok egyik formája a biomembránon keresztül. Aktív szállítás történik a koncentráció vagy töltési gradiens, és energiafogyasztás alatt fordul elő. Mitokondriopátiákban ez a folyamat károsodott.
Mi az aktív oldott anyag transzport?
Az aktív oldott anyag transzport a szubsztrátok biomembránon történő transzportjának egyik módja. Az emberi testben a foszfolipid és a kétrétegű biomembránok különítik el az egyes sejtrészeket. Membránkomponenseik alapján a különböző biomembránok aktív szerepet vállalnak szelektívben tömeg szállítás. A különféle rekeszek közötti elválasztó rétegként a biomembrán az összes többségének természeténél fogva át nem eresztő molekulák. Csak lipofil, kisebb és hidrofób molekulák szabadon diffundál a lipid kettős rétegen keresztül. Ez a fajta hangolt membrán permeabilitás szelektív permeabilitás néven is ismert. Szétszórható molekulák ide tartozik például a gáz, alkohol és a karbamid molekulák. Az ionok és más biológiailag aktív anyagok többnyire hidrofilek, és a biomembrán gátja megállítja őket. Az ionok érdekében víz és nagyobb részecskék, például cukrok diffundálódnak, a biomembrán transzporttal rendelkezik fehérjék. Aktívan részt vesznek az anyagok szállításában. A biomembránon történő transzportot membrántranszportnak vagy membránfluxusnak is nevezzük, ha maga a membrán elmozdul a folyamat során. A biomembránok és azok szelektív permeabilitása a sejt belsejében egy speciális sejtkörnyezetet tart fenn, amely elősegíti a belső funkcionális folyamatokat. Egy sejt és annak rekeszei kommunikálnak a környezetükkel, és szelektív módon vesznek részt tömeg és részecskecsere. Az olyan mechanizmusok, mint az aktív oldott anyag transzport, lehetővé teszik a membránok szelektív áthaladását ezen az alapon. Az aktív oldott anyag transzportját meg kell különböztetni a passzív oldott anyag transzporttól és a membránt kiszorító oldott anyag transzporttól.
Funkció és feladat
Az anyagok biomembránon történő transzportja aktívan vagy passzívan történik. A passzív szállítás során a molekulák energiafogyasztás nélkül haladnak át a membránon egy adott anyag irányában koncentráció vagy potenciális gradiens. Így a passzív transzport a diffúzió speciális formája. Így még nagyobb molekulák jutnak el a membrán másik oldalára a membrántranszport segítségével fehérjék. Az aktív szállítás viszont olyan szállítási folyamat, amely az energiafogyasztás mellett zajlik le a bioszisztéma gradiensével szemben. Különböző molekulák tehát szelektíven szállíthatók a membránon a vegyi anyag ellen koncentráció gradiens vagy az elektromos potenciál gradiens. Ez különösen a töltött részecskék esetében játszik szerepet. A töltési szempontok mellett a koncentráció szempontjai is relevánsak az energia szempontjából egyensúly Ezeknek a. Az entrópia csökkenése zárt rendszerben a koncentráció gradiensének felerősödéséhez vezet. Ez a kapcsolat ugyanolyan fontos szerepet játszik az energiában egyensúly töltésszállításként az elektromos mező vagy a nyugalmi membránpotenciál ellen. Bár a töltéssel vagy az energiával foglalkozunk egyensúly a rendszerben a részecskekoncentrációt és annak változását külön kell figyelembe venni a szelektíven áteresztő biomembrán miatt. Az aktív transzport energiája egyrészt kémiai kötési energiát biztosít, például ATP hidrolízise formájában. Másrészt a töltési gradiens lebontása mozgatórugóként szolgálhat, és ezáltal elektromos energiát generálhat. Az energiaellátás harmadik lehetősége az adott kommunikációs rendszerben jelen lévő entrópia növekedéséből és így egy koncentrációgradiens máshol történő lebontásából adódik. Az elektromos gradiens elleni transzportot elektrogénnek nevezzük. Az energiaforrástól és a munka típusától függően megkülönböztetünk elsődleges, másodlagos és harmadlagos aktív szállítást. A csoportos transzlokáció az aktív szállítás speciális formája. Az elsődleges aktív transzport akkor fordul elő, ha az ATP elfogyasztásra kerül, és a szervetlen ionokat és protonokat a transzport ATPázok egy biomembránon keresztül szállítják ki a sejtből. Ion így szivattyúzódik egy ionpumpa segítségével, például az alacsonyabb koncentrációtól a magasabb koncentrációig terjedő oldalra. A nátrium-kálium a szivattyú ennek a folyamatnak a legfontosabb alkalmazása az emberi testben. Szivattyúzza ki a pozitív töltést nátrium ionok ATP fogyasztása alatt, és egyidejűleg pozitív töltésűek kálium ionok egy sejtbe. Így az idegsejtek nyugalmi potenciálja állandó marad, és akciós potenciálok generálhatók és továbbadhatók. Másodlagos aktív transzportnál a részecskék az elektrokémiai gradiens mentén szállulnak. A gradiens potenciális energiája arra szolgál, hogy egy második szubsztrátot ugyanabba az irányba szállítson az elektromos gradienshez vagy a koncentrációs gradienshez képest. Ez az aktív közlekedés kifejezetten szerepet játszik a nátrium-szőlőcukor symport a vékonybél. Ha a második szubsztrátot ellentétes irányban szállítjuk, akkor másodlagos aktív transzport is jelen lehet, például nátrium-kalcium antiport nátrium-kalciumcserélőkkel. A harmadlagos aktív transzport az elsődleges aktív transzporton alapuló másodlagos aktív transzport által létrehozott koncentrációs gradienst alkalmazza. Ez a fajta szállítás főleg a di- és tripeptidtranszport szempontjából játszik szerepet a vékonybél, amelyet peptid transzporter végez. 1. Csoportos transzlokációs transzportok monoszacharidok or cukor alkoholok mint az aktív transzport speciális formája, kémiai úton módosítva a szállító anyagokat foszforilezéssel. A foszfoenol-pironsav-foszfotranszferáz rendszer a legfontosabb példa az ilyen típusú szállításra.
Betegségek és rendellenességek
Energiacsere valamint a specifikus transzporter enzimek és szállító fehérjék szerepet játszanak az aktív metabolikus transzportban. Ha a transzporter fehérjék vagy enzimek a szóban forgó mutációk vagy a genetikai anyag átírási hibái miatt eredetileg fiziológiailag megtervezett formában nincsenek jelen, akkor az aktív anyagcsere-transzport csak nehezen vagy szélsőséges esetben egyáltalán nem lehetséges. A vékonybélpéldául kapcsolódnak ehhez a jelenséghez. A zavart ATP-ellátással járó betegségek szintén pusztító hatással lehetnek a hatóanyagok szállítására és okaira funkcionális rendellenességek különböző szervek. Csak néhány ilyen betegség esetén csak egyetlen szerv érintett. A legtöbb esetben, energia anyagcserét a rendellenességek sok szerves betegségek, amelyeknek gyakran genetikai alapjaik vannak. Például minden mitokondriopátiában az oxidatív foszforilezéssel történő energiatermelésben részt vevő enzimrendszer érintett. Ezek a rendellenességek magukban foglalják különösen az ATP-szintáz megzavarását. Ez az enzim az egyik legfontosabb transzmembrán fehérje, és így például a protonpumpa szállítóenzimeként jelenik meg. Az enzim fő feladata az ATP szintázának katalizálása. Az energia biztosítása érdekében az ATP-szintáz keresztkötései energikusan támogatták a protontranszportot az ATP-képződéssel a protongradiens mentén. Így az ATP-szintáz az emberi test egyik legfontosabb energiaátalakítója, és az energia egyik formáját más energiává alakíthatja. A mitokondriopátiák a mitokondriális anyagcsere folyamatok meghibásodásai, és a csökkent ATP szintézis miatt csökkent testteljesítményt eredményeznek.
