A passzív tömegszállítás a szubsztrátok diffúziója egy biomembrán keresztül. Ez a diffúzió a koncentráció-gradiens mentén zajlik, és nem igényel energiát. A diffúziós folyamat például a HIV-betegek bélében zavarható.
Mi a passzív tömegközlekedés?
A sejteket vagy a sejtképződéseket a testben biomembrán választja el egymástól. Speciális struktúráinak köszönhetően ez a rugalmas elválasztó réteg lehetővé teszi bizonyos molekulák és információk szállítását a sejt belsejébe és a sejtből.
Az anyagok membránba és onnan történő kiszállításának két alapvető módja van. A membránok szelektív permeabilitással rendelkeznek. Lehetővé teszik egyes anyagok diffundálódását, miközben akadályt képeznek mások számára.
Az anyagok aktív szállítása azt jelenti, hogy a membránok célzottan kinyílhatnak a molekulák számára, amelyek töltésük, koncentrációik vagy méretük miatt valójában nem képesek átjárhatóvá. Az aktív szállítás mindig energiafelhasználással történik. Különbséget kell tenni ezen és az anyagszállítás passzív szállítási típusa között. Az anyag sejtmembránon keresztüli mozgásának ebben a formájában nincs szükség energiára. A passzív transzportot olyan diffúziós folyamatokkal kell azonosítani, amelyek a koncentráció-gradiens mentén zajlanak, és a membrán két oldala között megteremtik a koncentrációs egyensúlyt.
Funkció és feladat
A cellában vagy a cellában egy bizonyos kémiai és töltési környezet van, amely szükséges a cellának a működéséhez. Ezt a környezetet kizárólag a biomembrán tulajdonságai és a szelektív permeabilitás fenntartják. A passzív és a hatóanyag szállítása pontosan megfelelő mennyiségben biztosítja a sejtet vagy a sejtrekeszt pontosan azokkal az anyagokkal, amelyek szükségesek a jótékony környezethez.
Kétféle típusú passzív szállítás létezik. Az egyszerű diffúzió befolyásolja a lipidben oldódó molekulákat, és rendkívül lassú. Szabadon diffundálnak a sejtmembránon. A passzív szállításnak ez a formája a legkevesebb erőfeszítéssel. A passzív diffúzió második típusa a megkönnyített diffúzió, amelyet viszont két alformára lehet osztani. Ezen alformák egyike a hordozó által közvetített megkönnyített diffúzió. A passzív tömegátadás ilyen formájával a membrán úgynevezett hordozó segítségével felveszi a hordozót. A hordozó egy olyan fehérje, amelyet arra az anyag azonosítására használnak, amelyhez a szubsztrátum kötődik. Mivel az egyszerű diffúzió lassan megy végbe, a hordozó elősegíti az anyag szállítását a biomembrán keresztül. Az összes hordozó molekula száma korlátozott.
Ezért a hordozó molekulán keresztüli szállítás telítési kinetikának van kitéve. Az anyagok hordozó molekulák általi passzív szállítása szintén versenygátlásnak lehet kitéve. Amikor egy vivőmolekula kapcsolódik a szubsztrátumhoz, megváltoztatja konformációját és ennek megfelelően átrendeződik. Ennek eredményeként a szubsztrát molekula a biomembrán keresztül szállul, és csak az ellenkező oldalán szabadul fel újra.
Egyes hordozók egyszerre csak egy molekulát hordozhatnak, és így nem állnak rendelkezésre. Más hordozóknak két különböző molekuláris szubsztráthoz vannak kötési helyei, és csak akkor változnak meg a konformáció, ha mindkét kötőhely el van foglalva. Tehát a két molekula vagy azonos módon azonos, vagy ellentétes irányú. Nincs függ az elektromos gradienstől.
A megkönnyített diffúzió második típusa pórusokon és csatornákon keresztül történik. Ez a szállítás különösen az aminosavakat érinti. Például az ionszállítás során az aminosav szubsztrátja pórusokon keresztül abszorbeálódik a sejtmembránban. A csatornákat fehérjék alkotják. Ezen fehérjét tartalmazó csatornákon vannak speciális kötőhelyek. A pórusokon és csatornákon keresztül történő megkönnyített diffúzió szelektív anyagszállítás, amely elektromos és kémiai hatással lehet.
Szinte minden csatornát csak bizonyos jelekre reagálva nyitnak meg. Például, egy ligandumvezérelt csatorna csak egy hírvivő anyaggal, például egy hormonval reagál. Egyes csatornák feszültségszabályozottak és nyitottak a diffúzióra a membránpotenciál megváltozásával. A koncentráció kiegyenlítése után a csatornák újra bezáródnak.
Betegségek és betegségek
Ha a membrán permeabilitása és ezáltal a passzív tömegátvitel is zavart, a különböző ionok permeabilitása már nem ideálisan szabályozott. Az ilyen membránpermeabilitási rendellenességek gyakran szív- és érrendszeri betegségekből származnak, és néha rontják az elektrolit-egyensúlyt.
A membránpermeabilitási rendellenességek néha örökletesek. Különböző fehérjék építik fel a biomembránt, és szelektíven áteresztő dupla lipid réteget adnak neki. Amikor az érintett fehérjék megváltoznak, a membrán permeabilitása is megváltozik. Ez a jelenség pl. A Myotonia congenita Thomsen esetében fordul elő. Az izomfunkció e genetikai rendellenessége génmutációt okoz, amely felelős az izomrostok membránjainak az egyes kloridcsatornáinak kódolásáért. A mutáció miatt csökken a klorid-ionok permeabilitása, és ezáltal izommerevséget okoz.
Az autoimmun betegségek a biomembrán ellen is irányulhatnak, például az antifoszfolipid szindróma. Az immunrendszer a betegség részeként megtámadja a membrán foszfolipidekhez kötött fehérjét. A fokozott vérrögképződés növeli a szívroham és a stroke kockázatát.
A mitokondriális betegségek megváltoztatják a membránok permeabilitását. A mitokondriumok a test saját energiaerőművei, amelyek energiatermeléskor szabad gyököket szabadítanak fel. Ezeket az anyagokat egészséges emberek elfogják. Ez a folyamat kudarcot vall a mitokondiopathiában szenvedő betegeknél, amely károsítja a membránokat és nagymértékben csökkenti a mitokondriumok energiatermelési képességét.
Az anyagok passzív és aktív transzportját a vékonybél membránjain különösen olyan rendellenességek, mint a HIV enteropathia befolyásolják. Ez a jelenség különösen a krónikus hasmenéses HIV-betegeket érinti, és összekapcsolható az interstinalis enzimek csökkent aktivitásával.
