Pri membranskem transportu snovi prehajajo skozi biološko membrano ali se aktivno prenašajo skozi membrane. Za razliko od aktivnega transporta je difuzija najpreprostejša membranska transportna pot in ne zahteva dodatne oskrbe z energijo. Motnje v transportu membrane so povezane z različnimi boleznimi.
Kaj je membranski transport?
Membranski transport je takrat, ko snovi prehajajo skozi biološko membrano ali jih aktivno prenašajo. Biomembrane zapirajo območje, kot je citoplazma celic, in ustvarjajo nadzorovano regijo z razmeroma neodvisnim okoljem od zunanjega sveta. Specifični celični milje znotraj celic je mogoče vzpostaviti in vzdrževati le zaradi zaščite pred zunanjim svetom. Dvoslojni del biomembrane je sestavljen iz Fosfolipidi in je sam prepusten samo za pline in majhen, v večini primerov nenapolnjen molekule. Za hidrofilne polarne ione in druge bioaktivne snovi lipidni dvosloj ustreza pregradi, ki za premagovanje zahteva dodatne transportne mehanizme. Prenos membrane ustreza prehodu snovi skozi biomembrano. Pri tem imata vlogo dva različna načela. Prvo načelo je difuzija ali prosto prepuščanje, drugo je selektivno masa prevoz. Poleg preproste difuzije še funkcionalni principi, kot je pasivni transport po kanalu beljakovin ali nosilni proteini in aktivni transport so del transmembranskega transporta. Prenos membranskih translokacij pa vključuje endocitozo, eksocitozo in transcitozo. Ker so sami membranski deli med transportom, ki izpodriva membrano, premaknjeni, se temu včasih reče tudi membranski tok. Membranski transport podpira celične funkcije in celično komunikacijo z okoljem. Selektivno masa prenos omogočajo transportni mehanizmi.
Funkcija in naloga
Lipidni dvoslojni ali bimolekularni lipidni sloj biomembrane ustreza pregradi med vodnimi oddelki v obliki ekstraplazemskega in citoplazemskega prostora. Med predelki, le majhni molekule lahko difundirajo skozi biomembrano, kot npr ocetna kislina Poleg voda. Za večje molekule, je hitrost difuzije relativno nizka. Prepustnost membran za majhne molekule se imenuje tudi polprepustnost in je osnova osmoze. Glede na sedanje predpostavke je katera koli biomembrana tekoča struktura s prehodnimi nepravilnostmi v dvosloju lipidov. Molekule s hidrofobnimi lastnostmi se zaradi njihove porazdelitvene koeficienta raztopijo skozi hidrofobno membransko regijo. Tudi večji delci, kot je steroid hormoni lahko skozi difuzijo prehaja skozi membrane. Po drugi strani pa določene molekule uporabljajo specifičen membranski transport. Transportna pot je povezana z integriranim membranskim transportom beljakovin znan kot translocators. Poseben prevoz je specifičen za podlago in nasičen. Translocatorji na tej transportni poti vključujejo nosilce, ki so naloženi s podlago in lahko povzročijo konformacijsko spremembo v membrani, da uvedejo svoj tovor. Zaradi razmeroma visokih stopenj prevoza v vsaki membrani obstaja trajni transportni kanal. Celotna membrana beljakovin z vlogami v membranskem transportu običajno ustrezajo oligomernim strukturam. Pri specifičnem transportu je prisotna katalizirana difuzija brez dodatne porabe energije ali aktivni transport pod porabo energije. Katalitizirana difuzija in aktivni transport ponujata možnost enosmernega transporta le enega delca, dva delca skupaj v isto smer ali v nasprotni smeri. Katalizirana difuzija z membranskimi transportnimi beljakovinami sledi le koncentracija ravnovesje vzdolž sedanjosti koncentracija gradient snovi med obema predelkoma celice. Aktivni prevoz se vedno zgodi proti koncentracija gradient. Pore zunanje biomembrane služijo nespecifičnemu prehodu hidrofilnih delcev. Dejanski transportni kanal biomembrane je sestavljen iz β-listov. Prenos membrane je nenadomestljiv za vse telesne funkcije in tkiva telesa, kot je živčni sistem in njegovih napetostno omejenih ionskih kanalov.
Bolezni in motnje
Motnje membranskih transportnih sistemov lahko povzročijo hude celične poškodbe in celo odpoved organov. V črevesju ali ledvicah motnje v membranskem transportu povzročijo na primer motnje resorpcije in izločanja. Mitohondriopatije, na primer, vodi do motenj prenosa membrane. V tem primeru je prizadet encimski sistem, ki omogoča proizvodnjo energije s pomočjo oksidativne fosforilacije. V tem kontekstu so še posebej pozorne motnje ATP sintaze. Ta encim je eden najpomembnejših transmembranskih proteinov, ki na primer prevzame funkcijo transportnega encima znotraj protonske črpalke. V zdravem telesu encim katalizira zagotavljanje ATP in omogoča energijsko ugoden prenos protona vzdolž protonskega gradienta pri tvorbi ATP. ATP sintaza je torej eden najpomembnejših pretvornikov energije v človeškem organizmu, ki pretvarja eno obliko energije v drugo. Mitohondriopatije so zdaj okvare presnovnih procesov mitohondrijev, ki povzročajo zmanjšano oskrbo s sintezo ATP in s tem zmanjšujejo delovanje telesa. Poleg tega so vsi transportni proteini in encimi lahko na koncu vplivajo mutacije ali okvare transkripcije. Zaradi mutacij v genskem materialu prenosnih proteinov so prizadete beljakovine prisotne v spremenjeni obliki in postanejo aktivne masa prevoz težji. Ta pojav je na primer pomemben za nekatere bolezni Tanko črevo. Motnje v membranskem toku pa so lahko povezane s številnimi boleznimi. Na primer, endocitoza je pogosto ovirana pri tumorjih. Tudi motnje v tem pogledu lahko povzročijo okužbe ali nevrogenerativne bolezni. Nevropatije z okvarjeno hojo in zmanjšano hitrostjo prevodnosti živca ter senzorične motnje so primer nevrodegenerativnih pritožb zaradi motenega pretoka membrane. Tudi mutacije Huntingtonova bolezen nevrogeno moti membranski tok. Poleg tega nevrotransmiter eksocitoza je lahko poslabšana zaradi toksinov. Oslabljena eksocitoza je tudi osnova presnovnih bolezni, kot so cistična fibroza. Motnje pinocitoze so zdaj povezane tudi z boleznimi, kot so Alzheimerjeva bolezen bolezen. Motnje v membranskem transportu ne morejo imeti le različnih vzrokov, ampak navsezadnje vodi enako različnim simptomom in najrazličnejšim boleznim.
