Aktif toplu taşıma

Of the aktif toplu taşıma biyomembran yoluyla substratların taşınması şeklidir. Aktif taşıma, bir konsantrasyon veya şarj gradyanına karşı gerçekleşir ve enerji tüketimi ile birlikte gerçekleşir. Mitokondriyal hastalıkta bu süreç bozulur.

Aktif toplu taşıma nedir?

Fosfolipid ve çift katmanlı biyomembranlar, insan vücudundaki tek tek hücre bölmelerini birbirinden ayırır. Membran bileşenleri nedeniyle, farklı biyomembranlar, maddelerin seçici taşınmasında aktif roller üstlenirler. Birkaç alan arasında ayırıcı bir katman olarak, biyomembran doğası gereği tüm moleküllerin çoğunluğu için geçirimsizdir. Yalnızca lipofilik, daha küçük ve hidrofobik moleküller, lipit çift tabakasında serbestçe yayılır. Bu tür koordineli membran geçirgenliği aynı zamanda seçici geçirgenlik olarak da bilinir.

Yayılabilir moleküller, örneğin, gaz, alkol ve üre moleküllerini içerir. İyonlar ve diğer biyolojik olarak aktif maddeler çoğunlukla hidrofiliktir ve biyomembranın bariyeri tarafından tutulur. Biyomembran, iyonların, suyun ve şeker gibi daha büyük parçacıkların yayılabilmesi için taşıma proteinlerine sahiptir. Maddelerin taşınmasında aktif olarak yer alıyorsunuz. Bir biyomembran yoluyla taşınmaya, zarın kendisi kayarsa, zar aktarımı veya zar akışı da denir.

Biyomembranlar ve seçici geçirgenlikleri, hücre içinde dahili işlevsel süreçleri destekleyen belirli bir hücre ortamını muhafaza eder. Bir hücre ve bölmeleri çevreleriyle iletişim kurar ve seçici madde ve parçacık değişimini gerçekleştirir. Aktif madde taşınması gibi mekanizmalar bu temelde membranlardan seçici geçişe izin verir. Aktif madde taşınması, pasif madde taşınmasından ve zarı değiştiren madde taşınmasından ayırt edilmelidir.

İşlev ve görev

Maddelerin bir biyomembran içinden taşınması aktif veya pasif olarak gerçekleşir. Pasif taşıma ile moleküller, herhangi bir enerji tüketmeden belirli bir konsantrasyon veya potansiyel gradyan yönünde membrandan geçerler. Pasif taşıma bu nedenle özel bir difüzyon şeklidir. Bu şekilde, daha büyük moleküller, zar taşıma proteinleri yardımıyla zarın diğer tarafına geçerler.

Öte yandan aktif taşıma, bir biyosistemin eğimine karşı enerji kullanan bir taşıma sürecidir. Kimyasal konsantrasyon gradyanına veya elektriksel potansiyel gradyanına karşı farklı moleküller seçici olarak membrandan taşınabilir. Bu özellikle yüklü parçacıklar için önemlidir. Şarj yönlerine ek olarak, konsantrasyon yönleri de enerji dengeleri ile ilgilidir. Kapalı bir sistemde entropinin azalması, konsantrasyon gradyanında bir artışa yol açar.Bu ilişki, enerji dengesi için, elektrik alanına karşı yük taşınması veya dinlenme membran potansiyeli kadar önemli bir rol oynar.

Sistemdeki bir yük veya enerji dengesi sorunu olmasına rağmen, partikül konsantrasyonu ve değişimi, seçici geçirgen biyomembran nedeniyle ayrı ayrı düşünülmelidir. Aktif taşıma için enerji, bir yandan kimyasal bağlama enerjisi olarak, örneğin ATP'nin hidrolizi şeklinde temin edilir. Öte yandan, yük gradyanının azaltılması bir itici güç görevi görebilir ve böylece elektrik enerjisi üretebilir. Enerji sağlamanın üçüncü olasılığı, ilgili iletişim sisteminde mevcut entropideki bir artıştan ve dolayısıyla başka bir konsantrasyon gradyanının azalmasından kaynaklanır. Elektrik eğimine karşı taşınmaya elektrojenik denir. Enerji kaynağına ve işin türüne bağlı olarak, birincil, ikincil ve üçüncül aktif taşıma arasında bir ayrım yapılır. Grup translokasyonu, özel bir aktif taşıma şeklidir.

Öncelikle aktif taşıma, ATP tüketildiğinde, ATPazların bir biyomembran yoluyla taşınmasıyla hücreden inorganik iyonlar ve protonlar gerçekleştirildiğinde gerçekleşir. Örneğin, bir iyon pompası yardımıyla, düşük konsantreden daha yüksek konsantre tarafa bir iyon pompalanır.

Sodyum-potasyum pompası, bu sürecin insan vücudundaki birincil uygulamasıdır. ATP'yi tüketirken, pozitif yüklü sodyum iyonlarını ve aynı anda pozitif yüklü potasyum iyonlarını bir hücreye pompalar. Bu şekilde, nöronların dinlenme potansiyeli sabit kalır ve aksiyon potansiyelleri üretilip aktarılabilir.

İkincil aktif taşıma ile, parçacıklar elektrokimyasal gradyan boyunca taşınır. Gradyanın potansiyel enerjisi, ikinci bir substratı aynı yönde elektrik gradyanına veya konsantrasyon gradyanına karşı taşımak için bir tahrik olarak kullanılır. Bu aktif taşıma, özellikle ince bağırsakta sodyum-glukoz sembolikliği için rol oynar. İkinci substrat zıt yönde taşınırsa, örneğin sodyum-kalsiyum antiport durumunda bir sodyum-kalsiyum değiştirici vasıtasıyla aktif ikincil kütle nakli olabilir.

Üçüncül aktif taşıma, birincil olarak aktif taşımaya dayalı ikincil aktif taşıma tarafından oluşturulan bir konsantrasyon gradyanını kullanır. Bu tür taşıma, peptit taşıyıcı 1 tarafından gerçekleştirilen ince bağırsakta öncelikle di- ve tripeptid taşınmasında rol oynar. Grup translokasyonu, monosakkaritleri veya şeker alkollerini özel bir aktif madde taşıma şekli olarak taşır ve taşıma maddelerini fosforilasyon yoluyla kimyasal olarak değiştirir. Fosfoenolpiruvik asit fosfotransferaz sistemi, bu taşıma tarzının en önemli örneğidir.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Enerji metabolizmasının yanı sıra özel taşıyıcı enzimler ve taşıyıcı proteinler, maddelerin aktif taşınmasında rol oynar. Söz konusu taşıyıcı proteinler veya enzimler, genetik materyalin kopyalanmasındaki mutasyonlar veya hatalar nedeniyle başlangıçta fizyolojik olarak planlanmış formlarında mevcut değilse, o zaman maddelerin aktif taşınması yalnızca daha zordur veya aşırı durumlarda, artık mümkün değildir.

Örneğin, ince bağırsağın bazı hastalıkları bu fenomen ile ilişkilidir. Bozulmuş ATP beslemesine sahip hastalıklar, maddelerin aktif taşınması üzerinde yıkıcı etkilere sahip olabilir ve çeşitli organlarda fonksiyonel bozukluklara neden olabilir. Bu tür hastalıkların sadece birkaç vakasında etkilenen tek bir organdır. Enerji metabolizması bozuklukları, çoğunlukla genetik temeli olan çok organlı hastalıklardır.

Tüm mitokondriyal hastalıklarda, örneğin, oksidatif fosforilasyon yoluyla enerji üretimine dahil olan enzim sistemi etkilenir. Bu bozukluklar, özellikle, ATP sentazının bozulmasını içerir. Bu enzim en önemli transmembran proteinlerinden biridir ve örneğin proton pompasında bir taşıma enzimi olarak görünür. Enzimin ana görevi, ATP'nin sentazını katalize etmektir. Enerji sağlamak için, ATP sentaz enerjisel olarak tercih edilen proton taşınmasını, proton gradyanı boyunca ATP oluşumuyla birleştirir. Bu, ATP sentazını insan vücudundaki en önemli enerji dönüştürücülerinden biri yapar ve bir enerji biçimini diğer enerji biçimlerine dönüştürebilir. Mitokondriyal hastalıklar, mitokondriyal metabolik süreçlerin arızalarıdır ve ATP sentezinin azalması nedeniyle vücudun performansının düşmesine neden olur.