Pasywny transport masowy

Z pasywny transport masowy to dyfuzja substratów przez biomembranę. Ta dyfuzja odbywa się wzdłuż gradientu stężeń i nie wymaga żadnej energii. Proces dyfuzji może zostać zakłócony na przykład w jelitach pacjentów zakażonych wirusem HIV.

Co to jest pasywny transport masowy?

Komórki lub formacje komórkowe są oddzielone od siebie w organizmie za pomocą biomembrany. Dzięki wyspecjalizowanym strukturom ta elastyczna warstwa oddzielająca umożliwia transport określonych cząsteczek i informacji do iz wnętrza komórki.

Istnieją dwa podstawowe sposoby transportu substancji do iz membrany. Membrany mają selektywną przepuszczalność. Pozwalają niektórym substancjom na dyfuzję, podczas gdy dla innych działają jako bariera.

Aktywny transport substancji oznacza, że ​​membrany mogą otwierać się w ukierunkowany sposób dla cząsteczek, dla których w rzeczywistości nie są przepuszczalne ze względu na ich ładunek, stężenie lub rozmiar. Transport aktywny zawsze odbywa się z wykorzystaniem energii. Należy dokonać rozróżnienia między tym rodzajem transportu biernego a transportem substancji. W tej formie ruchu materii przez błonę komórkową nie jest wymagana energia. Transport bierny należy utożsamiać z procesami dyfuzji, które zachodzą wzdłuż gradientu stężeń i tworzą równowagę stężeń między dwoma stronami membrany.

Funkcja i zadanie

W komórce lub przedziale komórkowym istnieje określone środowisko chemiczne i związane z ładunkami, które jest niezbędne do funkcjonowania komórki. To środowisko jest utrzymywane jedynie dzięki właściwościom biomembrany i selektywnej przepuszczalności. Bierny i aktywny transport substancji dostarcza do komórki lub przedziału komórkowego dokładnie taką ilość, jaka jest wymagana dla korzystnego środowiska.

Istnieją dwa różne rodzaje transportu pasywnego. Prosta dyfuzja wpływa na cząsteczki rozpuszczalne w lipidach i zachodzi z bardzo małą szybkością. Dyfundują swobodnie przez błonę komórkową. Ta forma transportu biernego jest najmniej wymagająca. Drugi rodzaj biernej dyfuzji to dyfuzja ułatwiona, którą z kolei można podzielić na dwie podformy. Jedną z tych podformy jest ułatwiona dyfuzja za pośrednictwem nośnika. Przy tej formie pasywnego transportu substancji membrana podnosi podłoże za pomocą tzw. Nośnika. Nośnik jest białkiem używanym do identyfikacji substancji, z którą wiąże się substrat. Ponieważ prosta dyfuzja zachodzi z małą prędkością, nośnik pomaga w transporcie substancji przez biomembranę. Liczba wszystkich cząsteczek nośnika jest ograniczona.

Z tego powodu transport przez cząsteczkę nośnika podlega kinetyce nasycenia. Pasywny transport substancji przez cząsteczki nośnika może również podlegać konkurencyjnej inhibicji. Kiedy cząsteczka nośnika łączy się ze swoim podłożem, zmienia swoją konformację i odpowiednio się przegrupowuje. W rezultacie cząsteczka substratu jest transportowana przez biomembranę i ponownie uwalniana dopiero po przeciwnej stronie.

Niektóre nośniki mogą przenosić tylko jedną cząsteczkę na raz, a zatem mają uniport. Inne nośniki mają miejsca wiązania dla dwóch różnych substratów molekularnych i zmieniają konformację tylko wtedy, gdy oba miejsca wiązania są zajęte. Te dwie cząsteczki są albo symportowane w tym samym lub antyporcie w przeciwnych kierunkach. Nie ma zależności od gradientu elektrycznego.

Drugi rodzaj ułatwionej dyfuzji zachodzi przez pory i kanały. Ta forma transportu szczególnie wpływa na aminokwasy. Na przykład podczas transportu jonów substrat aminokwasu jest wchłaniany przez pory do błony komórkowej. Kanały są tworzone przez białka. W tych kanałach zawierających białka znajdują się specjalne miejsca wiązania. Ułatwiona dyfuzja przez pory i kanały jest selektywnym transportem materiału, na który można wpływać elektrycznie i chemicznie.

Prawie wszystkie kanały są otwierane tylko w odpowiedzi na określone sygnały. Na przykład kanał kontrolowany przez ligand reaguje tylko na substancję przekaźnikową, taką jak hormon. Niektóre kanały są sterowane napięciem i otwarte na dyfuzję ze zmianą potencjału błony. Po wyrównaniu stężenia kanały ponownie się zamykają.

Choroby i dolegliwości

Jeśli przepuszczalność membrany, a tym samym również bierny transport masy, zostanie zakłócona, przepuszczalność różnych jonów nie będzie już idealnie regulowana. Takie zaburzenia przepuszczalności błony często rozwijają się w wyniku chorób układu krążenia i czasami zaburzają równowagę elektrolitów.

Czasami zaburzenia przepuszczalności błony są również dziedziczne. Różne białka budują biomembranę i nadają jej selektywnie przepuszczalną podwójną warstwę lipidową. Kiedy zmieniają się zaangażowane białka, zmienia się również przepuszczalność błony. Zjawisko to występuje na przykład w Myotonia congenita Thomsen. To genetyczne zaburzenie funkcji mięśni powoduje mutację genu odpowiedzialnego za kodowanie poszczególnych kanałów chlorkowych w błonach włókien mięśniowych. W wyniku mutacji przepuszczalność jonów chlorkowych jest zmniejszona, co powoduje sztywność mięśni.

Choroby autoimmunologiczne mogą być również skierowane przeciwko biomembranie, na przykład zespół antyfosfolipidowy. Układ odpornościowy atakuje białka błony związane z fosfolipidami jako część choroby. Zwiększona skłonność do krzepnięcia krwi zwiększa również ryzyko zawałów serca i udarów.

Mitochondriopatie zmieniają również przepuszczalność błon. Mitochondria to własne elektrownie organizmu, które wytwarzają energię, uwalniając wolne rodniki. Substancje te są wychwytywane u zdrowych ludzi. Proces ten zawodzi u pacjentów z mitochondiopatią, która uszkadza błony komórkowe i znacznie zmniejsza zdolność mitochondriów do wytwarzania energii.

Na bierny i aktywny transport substancji przez błony jelita cienkiego szczególnie wpływają zaburzenia, takie jak enteropatia HIV. Zjawisko to szczególnie dotyka pacjentów zakażonych wirusem HIV z przewlekłą biegunką i może być związane ze zmniejszoną aktywnością enzymów jelitowych.