Aktiv masstransport

Av aktiv masstransport är en form av transport av substrat genom ett biomembran. Aktiv transport sker mot en koncentrations- eller laddgradient och sker med energiförbrukning. Denna process störs i mitokondriell sjukdom.

Vad är aktiv masstransport?

Fosfolipid- och dubbelskiktsbiomembranen separerar enskilda cellfack från varandra i människokroppen. På grund av deras membrankomponenter får de olika biomembranerna aktiva roller i den selektiva transporten av ämnen. Som ett separationsskikt mellan flera områden är biomembranet i sig själva ogenomträngligt för majoriteten av alla molekyler. Endast lipofila, mindre och hydrofoba molekyler diffunderar fritt genom lipiden i två skikt. Denna typ av koordinerad membranpermeabilitet är också känd som selektiv permeabilitet.

De diffunderbara molekylerna inkluderar till exempel gas-, alkohol- och urea-molekyler.Joner och andra biologiskt aktiva ämnen är mestadels hydrofila och hålls kvar av biomembranets barriär. Biomembranet har transportproteiner så att joner, vatten och större partiklar som socker kan diffundera. Du är aktivt involverad i transport av ämnen. Transport genom ett biomembran kallas också membrantransport eller membranflöde om själva membranet förskjuts.

Biomembraner och deras selektiva permeabilitet upprätthåller en specifik cellmiljö inuti cellen, vilket främjar interna funktionella processer. En cell och dess fack kommunicerar med sin miljö och genomför selektivt utbyte av ämnen och partiklar. Mekanismer som transport av aktiv substans möjliggör selektiv passage genom membranen på denna basis. Transport av aktiv substans ska skiljas från passiv substanstransport och från membranförflyttande substanstransport.

Funktion & uppgift

Transport av ämnen genom ett biomembran sker aktivt eller passivt. Med passiv transport passerar molekylerna genom membranet i riktning mot en specifik koncentration eller potentiell gradient utan att konsumera någon energi. Passiv transport är därför en speciell form av spridning. På detta sätt kommer ännu större molekyler till andra sidan av membranet med hjälp av membrantransportproteiner.

Däremot är aktiv transport en transportprocess som använder energi mot lutningen i ett biosystem. Olika molekyler kan selektivt transporteras genom membranet mot den kemiska koncentrationsgradienten eller den elektriska potentialgradienten. Detta är särskilt viktigt för laddade partiklar. Förutom laddningsaspekter är koncentrationsaspekter också relevanta för deras energibalans. Minskningen av entropin i ett slutet system leder till en ökning av koncentrationsgradienten. Detta förhållande spelar en lika viktig roll för energibalansen som laddningstransporten mot det elektriska fältet eller den vilande membranpotentialen.

Även om det är fråga om en laddning eller energibalans i systemet, måste partikelkoncentrationen och dess förändring beaktas separat på grund av det selektivt permeabla biomembranet. Energi för aktiv transport görs å ena sidan tillgänglig som kemisk bindande energi, till exempel i form av hydrolys av ATP. Å andra sidan kan reduktionen av laddningsgradienten tjäna som en drivkraft och därmed generera elektrisk energi. Den tredje möjligheten till energiförsörjning är resultatet av en ökning av entropin närvarande i respektive kommunikationssystem och därmed från reduktion av en annan koncentrationsgradient. En transport mot den elektriska gradienten kallas elektrogen. Beroende på energikälla och typ av arbete görs en åtskillnad mellan primär, sekundär och tertiär aktiv transport. Grupptranslokation är en speciell form av aktiv transport.

Primärt aktiv transport sker när ATP konsumeras, med hjälp av vilka oorganiska joner och protoner transporteras ut ur cellen genom att transportera ATPaser genom ett biomembran. En jon pumpas till exempel från den lägre koncentrerade till den högre koncentrerade sidan med hjälp av en jonpump.

Natrium-kaliumpumpen är den primära tillämpningen av denna process i människokroppen. När ATP konsumeras pumpar det ut positivt laddade natriumjoner och samtidigt positivt laddade kaliumjoner i en cell. På detta sätt förblir neurons vilopotential konstant och handlingspotentialer kan genereras och vidarebefordras.

Med sekundär aktiv transport transporteras partiklar längs den elektrokemiska gradienten. Gradientens potentiella energi används som en drivenhet för att transportera ett andra underlag i samma riktning mot den elektriska gradienten eller koncentrationsgradienten. Denna aktiva transport spelar en roll särskilt för natriumglukos-symporten i tunntarmen. Om det andra substratet transporteras i motsatt riktning kan det också ske aktiv sekundär masstransport, till exempel i fallet med natrium-kalciumantiport med hjälp av en natrium-kalciumbytare.

Tertiär aktiv transport använder en koncentrationsgradient som fastställts av sekundär aktiv transport baserad på främst aktiv transport. Denna typ av transport är särskilt viktig för di- och tripeptidtransporten i tunntarmen, som utförs av peptidtransportören 1. Grupptranslokationen transporterar monosackarider eller sockeralkoholer som en speciell form av aktiv substanstransport och ändrar transportämnena kemiskt genom fosforylering. Fosfoenolpyruvinsyra-fosfotransferas-systemet är det viktigaste exemplet på detta transportmedel.

Sjukdomar och sjukdomar

Både energimetabolismen och speciella transporterenzymer och transporterproteiner spelar en roll i den aktiva transporten av ämnen. Om transporterproteiner eller enzymer i fråga inte är närvarande i sin ursprungligen fysiologiskt planerade form på grund av mutationer eller fel i transkriptionen av det genetiska materialet, är den aktiva transporten av ämnen bara svårare eller, i extrema fall, inte längre möjlig alls.

Till exempel är vissa sjukdomar i tunntarmen associerade med detta fenomen. Sjukdomar med nedsatt ATP-försörjning kan också ha förödande effekter på aktiv transport av ämnen och orsaka funktionsstörningar i olika organ. Endast i några få fall av sådana sjukdomar påverkas endast ett enda organ. Störningar i energimetabolism är vanligtvis sjukdomar med flera organ som ofta har en genetisk bas.

Vid alla mitokondriesjukdomar, till exempel, påverkas enzymsystemet, som är involverat i produktionen av energi genom oxidativ fosforylering. Dessa störningar inkluderar särskilt störningen av ATP-syntas. Detta enzym är ett av de viktigaste transmembranproteinerna och förekommer till exempel i protonpumpen som ett transportenzym. Huvuduppgiften för enzymet är att katalysera syntesen av ATP. För att tillhandahålla energi länkar ATP-syntas den energiföredragna protontransporten med bildningen av ATP längs protongradienten. Detta gör ATP-syntas till en av de viktigaste energiomvandlarna i människokroppen och kan omvandla en form av energi till andra former av energi. Mitokondriella sjukdomar är funktionsfel i mitokondriella metaboliska processer och leder till en minskad prestanda för kroppen på grund av den minskade syntesen av ATP.