Pasívna hromadná doprava

Z pasívna hromadná preprava je difúzia substrátov biomembránou. Táto difúzia sa uskutočňuje pozdĺž koncentračného gradientu a nevyžaduje žiadnu energiu. Difúzny proces môže byť napríklad narušený v črevách pacientov s HIV.

Čo je to pasívna hromadná doprava?

Bunky alebo bunkové formácie sú v tele navzájom oddelené biomembránou. Vďaka svojim špecializovaným štruktúram umožňuje táto flexibilná separačná vrstva transport špecifických molekúl a informácií do a z vnútra bunky.

Existujú dva základné spôsoby transportu látok do a z membrány. Membrány majú selektívnu priepustnosť. Umožňujú difúzii niektorých látok, zatiaľ čo pôsobia ako prekážka pre ostatných.

Aktívny transport látok znamená, že membrány sa môžu cieleným spôsobom otvoriť pre molekuly, ktorým nie sú v dôsledku ich náboja, koncentrácie alebo veľkosti priepustné. Aktívna preprava prebieha vždy s využitím energie. Musí sa rozlišovať medzi týmto a pasívnym druhom prepravy látok. Pri tejto forme pohybu hmoty cez bunkovú membránu nie je potrebná žiadna energia. Pasívny transport treba prirovnať k difúznym procesom, ktoré prebiehajú pozdĺž koncentračného gradientu a vytvárajú rovnováhu koncentrácie medzi dvoma stranami membrány.

Funkcia a úloha

V bunke alebo komore bunky je určité chemické a nabíjacie prostredie, ktoré je potrebné pre fungovanie bunky. Toto prostredie je udržiavané výlučne na základe vlastností biomembrány a selektívnej priepustnosti. Pasívny a aktívny transport látok dodáva bunke alebo komôrke bunky presne správne množstvo presne tým látkam, ktoré sú potrebné pre priaznivé prostredie.

Existujú dva rôzne typy pasívnej dopravy. Jednoduchá difúzia ovplyvňuje molekuly rozpustné v tukoch a vyskytuje sa extrémne pomaly. Voľne sa šíria cez bunkovú membránu. Táto forma pasívnej dopravy je tá s najmenším úsilím. Druhým typom pasívnej difúzie je uľahčená difúzia, ktorá sa dá ďalej rozdeliť na dve podformy. Jednou z týchto pod-foriem je sprostredkovaná difúzia sprostredkovaná nosičom. Pri tejto forme pasívneho prenosu hmoty membrána zachytáva substrát pomocou takzvaného nosiča. Nosič je proteín používaný na identifikáciu látky, na ktorú sa substrát viaže. Pretože k jednoduchej difúzii dochádza pomaly, nosič pomáha transportovať látku cez biomembránu. Počet všetkých molekúl nosiča je obmedzený.

Z tohto dôvodu je transport cez molekulu nosiča predmetom kinetiky saturácie. Pasívny transport látok molekulami nosiča môže tiež podliehať kompetitívnej inhibícii. Keď sa molekula nosiča pripojí k svojmu substrátu, zmení to svoju konformáciu a podľa toho zmení usporiadanie. Výsledkom je, že molekula substrátu sa transportuje biomembránou a uvoľňuje sa iba na opačnú stranu.

Niektorí nosiči môžu niesť súčasne iba jednu molekulu, a preto majú uniport. Iné nosiče majú väzobné miesta pre dva rôzne molekulárne substráty a zmenia konformáciu iba vtedy, keď sú obsadené obe väzobné miesta. Tieto dve molekuly sú teda symportom v rovnakom alebo antiportovom opačnom smere. Neexistuje žiadna závislosť na elektrickom gradiente.

Druhým typom uľahčenej difúzie sú póry a kanály. Táto forma transportu ovplyvňuje najmä aminokyseliny. Počas transportu iónov sa napríklad substrát aminokyseliny absorbuje do bunkovej membrány cez póry. Kanály sú tvorené proteínmi. Na týchto kanáloch obsahujúcich proteíny sú zvláštne väzbové miesta. Uľahčená difúzia cez póry a kanály je selektívny transport materiálu, ktorý môže byť elektricky a chemicky ovplyvňovaný.

Takmer všetky kanály sa otvárajú iba ako reakcia na určité signály. Napríklad kanál riadený ligandom reaguje iba na messengerovú látku, ako je hormón. Niektoré kanály sú riadené napätím a sú otvorené difúzii so zmenou membránového potenciálu. Po vyrovnaní koncentrácie sa kanály opäť zatvoria.

Choroby a choroby

Ak je narušená priepustnosť membrány a tým aj pasívny hromadný transport, priepustnosť rôznych iónov už nie je ideálne regulovaná. Takéto poruchy permeability membrány sa často vyvíjajú z kardiovaskulárnych chorôb a niekedy zhoršujú rovnováhu elektrolytov.

Poruchy membránovej permeability sú niekedy tiež dedičné. Rôzne proteíny vytvárajú biomembránu a dodávajú jej selektívne priepustnú vrstvu s dvoma lipidmi. Keď sa zúčastnené proteíny zmenia, zmení sa aj priepustnosť membrány. Tento jav sa vyskytuje napríklad u Myotonia congenita Thomsen. Táto genetická porucha funkcie svalov spôsobuje mutáciu génu, ktorý je zodpovedný za kódovanie jednotlivých chloridových kanálov v membránach svalových vlákien. V dôsledku mutácie je permeabilita pre chloridové ióny znížená, a teda spôsobuje stuhnutosť svalov.

Autoimunitné ochorenia môžu byť tiež namierené proti biomembráne, ako je napríklad antifosfolipidový syndróm. Imunitný systém útočí na proteíny membrány viazané na fosfolipidy ako súčasť choroby. Zvýšená tendencia k zrážaniu krvi tiež zvyšuje riziko infarktu a mozgovej príhody.

Mitochondriálne choroby tiež menia priepustnosť membrán. Mitochondrie sú vlastné energetické elektrárne tela, ktoré pri výrobe energie uvoľňujú voľné radikály. Tieto látky sa zachytávajú u zdravých ľudí. Tento proces zlyhá u pacientov s mitochondiopatiou, ktorá poškodzuje membrány a výrazne znižuje schopnosť mitochondrií produkovať energiu.

Pasívny a aktívny transport látok cez membrány tenkého čreva je obzvlášť ovplyvnený poruchami, ako je HIV enteropatia. Tento jav postihuje najmä pacientov s HIV s chronickou hnačkou a môže byť spojený so zníženou aktivitou interstinálnych enzýmov.