I membrantransport passerer stoffer gjennom en biologisk membran eller blir aktivt transportert gjennom membraner. I motsetning til aktiv transport er diffusjon den enkleste membrantransportveien og krever ingen ekstra tilførsel av energi. Forstyrrelser i membrantransport er assosiert med en rekke forskjellige sykdommer.
Hva er membrantransport?
Membrantransport er når stoffer passerer gjennom eller blir aktivt transportert over en biologisk membran. Biomembraner omslutter område som cytoplasma av celler, og genererer en kontrollert region med et relativt uavhengig miljø til omverdenen. Det spesifikke cellulære miljøet i cellene kan bare opprettes og vedlikeholdes på grunn av skjermingen fra omverdenen. Dobbeltlaget til et biomembran består av fosfolipider og er i seg selv bare permeabel for gasser og små, i de fleste tilfeller uladet molekyler. For hydrofile polare ioner og andre bioaktive stoffer tilsvarer lipiddobbeltlaget en barriere som krever ytterligere transportmekanismer for å overvinne. Membrantransport tilsvarer passering av stoffer gjennom et biomembran. To forskjellige prinsipper spiller en rolle i dette. Det første prinsippet er diffusjon eller fri gjennomtrengning, det andre er selektivt masse transportere. I tillegg til enkel diffusjon, funksjonelle prinsipper som passiv transport per kanal proteiner eller bærerproteiner og aktiv transport er en del av transmembrantransport. Membrantranslokeringstransport inkluderer i sin tur endocytose, eksocytose og transcytose. Siden membrandeler i seg selv er forskjøvet under transport av membranforskyvning, blir dette noen ganger også referert til som membranfluks. Membrantransport støtter mobilfunksjoner og cellekommunikasjon med miljøet. Selektiv masse overføring er mulig av transportmekanismer.
Funksjon og oppgave
Lipid-dobbeltlaget eller det bimolekylære lipidlaget i et biomembran tilsvarer en barriere mellom vandige rom i form av det ekstraplasmiske og cytoplasmatiske rommet. Mellom lommene, bare små molekyler kan diffundere gjennom et biomembran, slik som eddiksyre i tillegg til Vann. For større molekylerer diffusjonshastigheten relativt lav. Permeabiliteten til membraner for små molekyler kalles også semi-permeabilitet og danner grunnlaget for osmose. I henhold til gjeldende antagelser er ethvert biomembran en væskestruktur med forbigående uregelmessigheter i lipid-dobbeltlaget. Molekyler med hydrofob egenskap oppløses gjennom den hydrofobe membranregionen på grunn av deres fordelingskoeffisient. Enda større partikler som steroid hormoner kan passere gjennom membraner ved diffusjon. Spesifikke molekyler bruker derimot spesifikk membrantransport. Transportveien er knyttet til integrert membrantransport proteiner kjent som translokatorer. Spesifikk transport er substratspesifikk og mettbar. Translokatorer i denne transportveien inkluderer bærere som er lastet med underlaget og kan indusere en konformasjonsendring i membranen for å introdusere lasten. På grunn av de relativt høye transporthastighetene eksisterer en permanent transportkanal i hver membran. Den integrerte membranen proteiner med roller i membrantransport tilsvarer vanligvis oligomere strukturer. I spesifikk transport er katalysert diffusjon uten ekstra energiforbruk eller aktiv transport under energiforbruk til stede. Katalysert diffusjon og aktiv transport gir muligheten for å transportere bare en enkelt partikkel enveis, to partikler sammen i samme retning eller i motsatt retning. Katalysert diffusjon av membrantransportproteiner følger bare konsentrasjon balansere langs nåtiden konsentrasjon gradient av stoffer mellom de to cellene. Aktiv transport skjer alltid mot konsentrasjon gradient. Porene i det ytre biomembranen tjener den ikke-spesifikke passasjen av hydrofile partikler. Den faktiske transportkanalen til et biomembran består av β-ark. Membrantransport er uerstattelig for alle kroppsfunksjoner og vev i kroppen, for eksempel nervesystemet og dens spenningsstyrte ionekanaler.
Sykdommer og lidelser
Forstyrrelse av membrantransportsystemer kan forårsake alvorlig celleskade og til og med organsvikt. Innen tarmen eller nyrene fører forstyrrelser i membrantransport til for eksempel resorpsjons- og sekresjonsforstyrrelser. Mitokondriopatier, for eksempel, føre til membrantransportlidelser. I dette tilfellet påvirkes enzymsystemet som muliggjør energiproduksjon ved hjelp av oksidativ fosforylering. Forstyrrelser i ATP-syntase er spesielt bemerkelsesverdige i denne sammenheng. Dette enzymet er et av de viktigste transmembrane proteiner, som for eksempel antar funksjonen til et transportenzym i protonpumpen. I den sunne kroppen katalyserer enzymet tilførselen av ATP og muliggjør energifavorisert protontransport langs protongradienten under ATP-dannelse. ATP-syntase er derfor en av de viktigste energiomdannerne i den menneskelige organismen, og forvandler en form for energi til en annen. Mitokondriopatier er nå funksjonsfeil i mitokondrie metabolske prosesser som forårsaker redusert tilførsel av ATP-syntese og dermed reduserer kroppens ytelse. I tillegg er alle transportørproteiner og enzymer kan til slutt bli påvirket av mutasjoner eller transkripsjonsfeil. Mutasjoner i det genetiske materialet i transportørproteiner får de berørte proteinene til å være tilstede i en modifisert form og gjør de aktive masse transport vanskeligere. Dette fenomenet er relevant, for eksempel for noen sykdommer i tynntarm. Forstyrrelser i membranfluks kan i sin tur assosieres med et bredt utvalg av sykdommer. For eksempel hindres endocytose ofte i svulster. Infeksjoner eller nevrogenerative sykdommer kan også forårsake forstyrrelser i denne forbindelse. Nevropatier med nedsatt gangevne og redusert nerveledningshastighet samt sensoriske forstyrrelser er et eksempel på nevrodegenerative klager på grunn av nedsatt membranstrøm. Også mutasjonsrelatert Huntingtons sykdom forstyrrer nevrogent membranfluks. I tillegg, nevrotransmitter eksocytose kan bli svekket på grunn av giftstoffer. Nedsatt eksocytose ligger også til grunn for metabolske sykdommer som cystisk fibrose. Forstyrrelser av pinocytose er også nå assosiert med sykdommer som Alzheimers sykdom. Forstyrrelser i membrantransport kan ikke bare ha mange forskjellige årsaker, men til slutt føre like mange forskjellige symptomer og et bredt spekter av sykdommer.
