Aktyvus ištirpusių medžiagų transportas yra substratų pernešimo per biomembraną forma. Aktyvus transportas vyksta prieš a koncentracija arba įkrovos gradientas ir įvyksta vartojant energiją. Esant mitochondriopatijoms, šis procesas yra sutrikęs.
Kas yra aktyvus tirpių medžiagų gabenimas?
Aktyvus ištirpusių medžiagų transportavimas yra substratų transportavimo būdas per biomembraną. Žmogaus organizme fosfolipidinės ir dvisluoksnės biomembranos atskiria atskirus ląstelių skyrius. Remiantis jų membranos komponentais, skirtingos biomembranos imasi aktyvių vaidmenų selektyviai masė transportas. Biomembrana kaip atskiriamasis sluoksnis tarp kelių skyrių yra savaime nelaidus daugumai visų molekulės. Tik lipofiliniai, mažesni ir hidrofobiški molekulės laisvai difunduoja per dvigubą lipidų sluoksnį. Šis sureguliuotas membranos pralaidumas taip pat žinomas kaip selektyvus pralaidumas. Difuzinis molekulės apima, pavyzdžiui, dujas, alkoholis ir karbamido molekulės. Jonai ir kitos biologiškai aktyvios medžiagos dažniausiai yra hidrofilinės, jas sustabdo biomembranos barjeras. Norint jonų, vanduo ir didesnėms dalelėms, tokioms kaip cukrus, difunduoti, biomembrana turi transportą baltymai. Jie aktyviai dalyvauja gabenant medžiagas. Transportas per biomembraną taip pat vadinamas membranos pernaša arba membranos srautu, jei procese pati membrana yra pasislinkusi. Biomembranos ir jų selektyvus pralaidumas palaiko specifinę ląstelės aplinką ląstelės viduje, kuri skatina vidinius funkcinius procesus. Ląstelė ir jos skyriai bendrauja su savo aplinka ir užsiima selektyvia veikla masė ir dalelių mainai. Tokie mechanizmai kaip aktyvus ištirpusių medžiagų pernešimas leidžia selektyviai praeiti membranas. Aktyvų ištirpusių medžiagų gabenimą reikia atskirti nuo pasyvių ištirpusių medžiagų ir membraną išstumiančių medžiagų.
Funkcija ir užduotis
Medžiagų transportavimas per biomembraną vyksta aktyviai arba pasyviai. Vykdant pasyvųjį transportavimą, molekulės praeina per membraną be energijos suvartojimo konkretaus koncentracija arba potencialus gradientas. Taigi pasyvus transportas yra ypatinga difuzijos forma. Taigi, dar didesnės molekulės membranos transportavimo pagalba pasiekia kitą membranos pusę baltymai. Kita vertus, aktyvus transportas yra transporto procesas, vykstantis sunaudojant energiją, palyginti su biosistemos gradientu. Taigi skirtingas molekules galima selektyviai pernešti per membraną prieš cheminę medžiagą koncentracija gradientas arba elektrinio potencialo gradientas. Tai vaidina svarbų vaidmenį įkrautoms dalelėms. Be įkrovos aspektų, energijai taip pat svarbūs koncentracijos aspektai subalansuoti iš jų. Entropijos sumažėjimas uždaroje sistemoje lemia koncentracijos gradiento sustiprėjimą. Šie santykiai vaidina tiek pat svarbų vaidmenį energetikoje subalansuoti kaip krūvio pernaša prieš elektrinį lauką arba ramybės membranos potencialą. Nors mums rūpi krūvis ar energija subalansuoti sistemoje dalelių koncentraciją ir jos kitimą reikia vertinti atskirai dėl selektyviai laidžios biomembranos. Energija aktyviam transportui teikiama, viena vertus, kaip cheminė rišamoji energija, pavyzdžiui, ATP hidrolizės forma. Kita vertus, krūvio gradiento suskaidymas gali būti varomoji jėga ir taip generuoti elektros energiją. Trečioji energijos tiekimo galimybė atsiranda dėl padidėjusios entropijos, esančios atitinkamoje komunikacinėje sistemoje, ir dėl to suskaidant koncentracijos gradientą kitur. Transportas prieš elektrinį gradientą vadinamas elektrogeniniu. Atsižvelgiant į energijos šaltinį ir darbo tipą, skiriamas pirminis, antrinis ir tretinis aktyvusis transportas. Grupinė perkėlimas yra speciali aktyvaus transporto forma. Pirminis aktyvus transportas įvyksta, kai suvartojama ATP, o neorganiniai jonai ir protonai transportavimo ATPazėmis iš ląstelės per biomembraną išvežami. Tokiu būdu jonas pumpuojamas jonų siurblio pagalba, pavyzdžiui, iš apatinės koncentracijos į aukštesnę koncentraciją. natris-kalis siurblys yra svarbiausias šio proceso pritaikymas žmogaus organizme. Tai pumpuoja teigiamai įkrautą natris jonai, vartojant ATP, ir tuo pačiu metu įsiurbia teigiamai įkrautus kalis jonai patenka į ląstelę. Taigi, neuronų ramybės potencialas išlieka pastovus, o veikimo potencialai gali būti generuojami ir perduodami. Vykdant antrinį aktyvųjį transportavimą, dalelės transportuojamos palei elektrocheminį gradientą. Potenciali gradiento energija tarnauja kaip paskata transportuoti antrą pagrindą ta pačia kryptimi prieš elektrinį gradientą arba koncentracijos gradientą. Šis aktyvus transportas vaidina ypatingą vaidmenį natris-gliukozė symport į plonoji žarna. Jei antrasis substratas transportuojamas priešinga kryptimi, antrinis aktyvus transportas taip pat gali būti, pavyzdžiui, natriokalcis antiportas naudojant natrio-kalcio keitiklius. Tretiniame aktyviajame transporte naudojamas koncentracijos gradientas, nustatytas pagal antrinį aktyvųjį transportą, pagrįstą pirminiu aktyviuoju transportu. Šios rūšies transportas daugiausia vaidina di- ir tripeptidų transportą plonoji žarna, kurį atlieka peptidų transporteris 1. Grupinis transliacijos transportas monosacharidai or cukrus alkoholiai kaip speciali aktyvaus transporto forma, chemiškai modifikuojanti transportines medžiagas fosforilinant. Fosfenolpiruvo rūgšties fosfotransferazės sistema yra svarbiausias tokio tipo transporto pavyzdys.
Ligos ir sutrikimai
Energijos apykaita taip pat konkretus vežėjas fermentai (enzimai) ir vežėjas baltymai vaidina svarbų vaidmenį aktyviame medžiagų apykaitoje. Jei transporterių baltymai arba fermentai (enzimai) nagrinėjamas dėl genetinės medžiagos transkripcijos mutacijų ar klaidų nėra iš pradžių fiziologiškai suplanuotos formos, tada aktyvus metabolinis pernašas įmanomas tik sunkiai arba, kraštutiniais atvejais, visai ne. Kai kurios ligos plonoji žarna, pavyzdžiui, yra susiję su šiuo reiškiniu. Ligos, kurių sutrikęs ATP tiekimas, taip pat gali turėti pražūtingą poveikį veikliųjų medžiagų transportavimui ir sukelti funkciniai sutrikimai įvairių organų. Tik keliais tokių ligų atvejais pažeidžiamas tik vienas organas. Daugeliu atvejų, energijos apykaita sutrikimai yra daugelio organų ligos, kurios dažnai turi genetinį pagrindą. Pavyzdžiui, visose mitochondriopatijose yra paveikta fermentų sistema, dalyvaujanti energijos gamyboje oksidacinio fosforilinimo būdu. Šie sutrikimai visų pirma apima ATP sintazės sutrikimą. Šis fermentas yra vienas iš svarbiausių transmembraninių baltymų, todėl, pavyzdžiui, protonų siurblyje pasirodo kaip transporto fermentas. Pagrindinė fermento užduotis yra katalizuoti ATP sintazę. Norėdami gauti energijos, ATP sintazės kryžminiai ryšiai energingai skatino protonų transportavimą su ATP susidarymu palei protonų gradientą. Taigi, ATP sintazė yra vienas iš svarbiausių energijos keitiklių žmogaus kūne ir gali paversti vieną energijos formą kitomis energijos formomis. Mitochondriopatijos yra mitochondrijų medžiagų apykaitos procesų sutrikimai ir dėl sumažėjusios ATP sintezės sumažėja kūno veikla.
