Kalvojen kuljetus

tällä Kalvojen kuljetus aineet kulkevat biologisen kalvon läpi tai kuljetetaan aktiivisesti kalvojen läpi. Toisin kuin aktiivinen kuljetus, diffuusio on yksinkertaisin kalvon kuljetusreitti, eikä se vaadi lisäenergiaa. Kalvojen kuljetushäiriöt liittyvät moniin erilaisiin sairauksiin.

Mikä on kalvon kuljetus?

Biomembraanit sulkevat alueita, kuten solujen sytoplasmaa, ja siten muodostavat kontrolloidun alueen, jolla on suhteellisen itsenäinen ympäristö ulkomaailmasta. Solujen erityinen soluympäristö voidaan rakentaa ja ylläpitää vain ulkomaailman suojauksen vuoksi.

Biomembraanin kaksoiskerros koostuu fosfolipideistä ja on läpäisevä vain kaasuille ja pienille, useimmissa tapauksissa varautumattomille molekyyleille. Hydrofiilisillä polaarioneilla ja muilla bioaktiivisilla aineilla lipidikak- sikerros vastaa estettä, joka tarvitaan ylimääräisten kuljetusmekanismien voittamiseksi.

Kalvon kuljetus vastaa aineiden kulkua biomembraanin läpi. Kahdessa eri periaatteessa on tässä rooli. Ensimmäinen periaate on diffuusio tai vapaa läpäisy, toinen on selektiivinen massansiirto. Yksinkertaisen diffuusion lisäksi myös funktionaaliset periaatteet, kuten passiivinen kuljetus kanavaproteiinien tai kantajaproteiinien läpi, sekä aktiivinen kuljetus kalvonsiirtoon.

Endosytoosi, eksosytoosi ja transtsytoosi kuuluvat kalvoa syrjäyttävään kuljetukseen. Koska kalvoosat itse siirtyvät kalvoa syrjäyttävän kuljetuksen aikana, kalvovirtaus mainitaan joskus myös tässä.

Kalvon kuljetus tukee solutoimintoja ja solujen kommunikointia ympäristön kanssa. Valikoiva materiaalivaihto on mahdollista kuljetusmekanismien avulla.

Toiminto ja tehtävä

Biomembraanin lipidikaksoiskerros tai bimolekulaarinen lipidikerros vastaa estoa vesipitoisten osastojen välillä ekstraplasmisen ja sytoplasmisen tilan muodossa. Vain pienet molekyylit voivat diffundoitua osien välillä olevan biomembraanin läpi, esimerkiksi etikkahapon ja veden. Suurempien molekyylien diffuusionopeus on suhteellisen alhainen.

Kalvojen läpäisevyys pienille molekyyleille tunnetaan myös puoliläpäisevyytenä ja muodostaa osmoosin perustan. Nykyisten oletusten mukaan jokainen biomembraani on nesterakenne, jolla on väliaikaisia ​​epäsäännöllisyyksiä lipidikerroksessa. Molekyylit, joilla on hydrofobinen ominaisuus, liukenevat hydrofobisen membraanialueen läpi jakautumiskertoimensa vuoksi. Jopa suuremmat hiukkaset, kuten steroidihormonit, voivat diffundoitua kalvojen läpi.

Sitä vastoin spesifisissä molekyyleissä käytetään tiettyä kalvon kuljetusta. Kuljetusreitti on sidottu kiinteisiin kalvonsiirtoproteiineihin, joita kutsutaan translokatoreiksi. Erityinen kuljetus on substraattispesifinen ja kyllästettävä. Tämän kuljetusreitin translokaattorit sisältävät kantajia, jotka on kuormitettu substraatilla ja jotka voivat saada aikaan muodonmuutoksen kalvossa sen varauksen lisäämiseksi.

Suhteellisen korkeiden kuljetusnopeuksien vuoksi jokaisessa kalvossa on pysyvä kuljetuskanava. Integroidut membraaniproteiinit, joilla on funktio membraanin kuljetuksessa, vastaavat yleensä oligomeerisiä rakenteita. Erityisellä kuljetuksella tapahtuu katalysoitu diffuusio ilman ylimääräistä energiankulutusta tai aktiivista kuljetusta energiankulutuksella.

Katalysoitu diffuusio ja aktiivinen kuljetus tarjoavat mahdollisuuden kuljettaa vain yksi hiukkanen yksisuuntaisesti, kaksi hiukkasta yhdessä samaan suuntaan tai vastakkaiseen suuntaan. Katalysoitu diffuusio kalvonsiirtoproteiinien läpi seuraa vain pitoisuuden tasaamista solujen kahden osaston välillä olevien aineiden olemassa olevan pitoisuusgradientin pitkin. Aktiivinen kuljetus tapahtuu aina pitoisuusgradienttia vasten.

Ulomman biomembraanin huokosia käytetään hydrofiilisten hiukkasten epäspesifiseen kulkemiseen. Biomembraanin todellinen kuljetuskanava koostuu β-arkeista. Kalvon kuljetus on korvaamaton kaikissa kehon toiminnoissa ja kudoksissa, esimerkiksi hermostoon ja sen jännitteestä riippuviin ionikanaviin.

Sairaudet ja vaivat

Kalvojen kuljetusjärjestelmien häiriöt voivat aiheuttaa vakavia soluvaurioita ja jopa elinvaurioita. Suolistossa tai munuaisissa kalvon kuljetushäiriöt johtuvat esimerkiksi imeytymis- ja erityshäiriöistä.

Esimerkiksi mitokondriopatiat johtavat kalvon kuljetushäiriöihin. Tässä tapauksessa vaikuttaa entsyymijärjestelmään, mikä mahdollistaa energian tuottamisen oksidatiivisella fosforylaatiolla. ATP-syntaasin häiriöt ansaitsevat tässä yhteydessä erityisen maininnan. Tämä entsyymi on yksi tärkeimmistä kalvon läpäisevistä proteiineista, joka esimerkiksi ottaa kuljetusentsyymin tehtävän protonipumpun sisällä. Entsyymi katalysoi ATP: n tarjontaa terveessä kehossa ja mahdollistaa energiatehokkaan protonin kuljetuksen protonigradienttia pitkin ATP: n muodostuessa. Siksi ATP-syntaasi on yksi tärkeimmistä energianmuuntajista ihmisen organismissa ja muuntaa yhden energian muodon toiseksi. Mitokondriaaliset sairaudet ovat mitokondrioiden aineenvaihduntaprosessien toimintahäiriöitä, jotka aiheuttavat vähentynyttä ATP-synteesin tarjontaa ja heikentävät siten kehon suorituskykyä.

Lisäksi mutaatiot tai transkriptiovauriot voivat lopulta vaikuttaa kaikkiin kuljetusproteiineihin ja entsyymeihin. Kuljettajaproteiinien geneettisessä materiaalissa tapahtuvat mutaatiot jättävät vaikuttavat proteiinit modifioituun muotoon, joten vaikuttavan aineen kuljetus vaikeutuu. Tämä ilmiö on merkityksellinen esimerkiksi joillekin ohutsuolen sairauksissa.

Kalvovirtauksen häiriöt voivat puolestaan ​​liittyä moniin erilaisiin sairauksiin. Esimerkiksi kasvaimissa endosytoosi on usein vaikeampaa. Infektiot tai neurogeneratiiviset sairaudet voivat myös aiheuttaa häiriöitä tässä suhteessa. Neuropatiat, joilla on heikentynyt kävelykyky ja heikentynyt hermenjohtavuusnopeus, sekä aistihäiriöt ovat esimerkki hermostogeneratiivisista valituksista, jotka johtuvat häiriintyneestä kalvon virtauksesta.

Mutaatioon liittyvä Huntingtonin tauti myös häiritsee kalvovirtausta neurogeenisesti. Lisäksi välittäjäaineiden eksosytoosi voidaan estää toksiinien takia. Häiriintynyt eksosytoosi on myös aineenvaihduntatautien, kuten kystisen fibroosin, perusta. Pinosytoosin häiriöt liittyvät nyt myös sellaisiin sairauksiin kuten Alzheimerin tauti.

Kalvojen kuljetushäiriöillä ei voi olla vain monia eri syitä, vaan lopulta ne voivat johtaa moniin erilaisiin oireisiin ja monenlaisiin sairauksiin.