Пасивен масов транспорт

От пасивен масов транспорт е дифузията на субстратите през биомембрана. Тази дифузия се осъществява по градиента на концентрация и не изисква никаква енергия. Дифузионният процес може да бъде нарушен например в червата на пациенти с ХИВ.

Какво е пасивен масов транспорт?

Клетките или клетъчните образувания се отделят една от друга в тялото чрез биомембрана. Благодарение на своите специализирани структури, този гъвкав сепариращ слой позволява транспортирането на специфични молекули и информация в и от вътрешността на клетката.

Има два основни начина на транспортиране на вещества в мембраната и извън нея. Мембраните имат селективна пропускливост. Те позволяват на някои вещества да се дифундират, докато действат като бариера за други.

Активният транспорт на вещества означава, че мембраните могат да се отворят по целесъобразен начин за молекулите, за които те всъщност не са пропускливи поради своя заряд, концентрация или размер. Активният транспорт винаги се осъществява с използването на енергия. Трябва да се прави разлика между този и пасивния вид транспорт на вещества. Не се изисква енергия при тази форма на движение на материята през клетъчната мембрана. Пасивният транспорт трябва да бъде приравнен с дифузионни процеси, които протичат по градиента на концентрация и създават концентрационен баланс между двете страни на мембраната.

Функция и задача

В клетка или клетъчно отделение има определена химическа и зареждаща среда, необходима за функционирането на клетката. Тази среда се поддържа единствено от свойствата на биомембраната и селективната пропускливост. Пасивният и активен транспорт на вещества доставят клетката или клетъчното отделение в точно нужното количество с точно необходимите вещества за благоприятна среда.

Има два различни вида пасивен транспорт. Простата дифузия засяга липидно разтворимите молекули и протича с изключително бавна скорост. Те дифундират свободно през клетъчната мембрана. Тази форма на пасивен транспорт е тази с най-малко усилия. Вторият тип пасивна дифузия е улеснена дифузия, която от своя страна може да бъде разделена на две подформи. Една от тези подформи е медиирана от носителя улеснена дифузия. При тази форма на пасивен пренос на маса мембраната улавя субстрата с помощта на така наречения носител. Носителят е протеин, използван за идентифициране на веществото, към което се свързва субстратът. Тъй като простата дифузия се извършва с ниска скорост, носителят помага за транспортиране на веществото през биомембраната. Броят на всички молекули носители е ограничен.

Поради тази причина транспортирането през молекула-носител е обект на кинетика за насищане. Пасивният транспорт на вещества чрез молекули носители също може да бъде обект на конкурентно инхибиране. Когато молекулата-носител се свърже със своя субстрат, тя променя конформацията си и съответно се пренарежда. В резултат на това субстратната молекула се транспортира през биомембраната и отново се освобождава от противоположната страна.

Някои носители могат да носят само една молекула наведнъж и по този начин да имат унипорт. Други носители имат места за свързване за две различни молекулни субстрати и променят конформацията само когато и двете свързващи места са заети. Така че двете молекули са или симпорт в една и съща, или антипорт в противоположни посоки. Няма зависимост от електрическия градиент.

Вторият вид улеснена дифузия е през порите и каналите. Тази форма на транспорт особено засяга аминокиселините. По време на транспортирането на йони, субстратът на аминокиселината се абсорбира в клетъчната мембрана през порите. Каналите се образуват от протеини. На тези канали, съдържащи протеин, има специални места за свързване. Улеснената дифузия през порите и каналите е селективен транспорт на материал, който може да се повлияе електрически и химически.

Почти всички канали се отварят само в отговор на определени сигнали. Например канал, контролиран от лиганд, реагира само на вестително вещество, като хормон. Някои канали са контролирани с напрежение и са отворени за дифузия с промяна в мембранния потенциал. След изравняване на концентрацията каналите отново се затварят.

Болести и неразположения

Ако пропускливостта на мембраната и по този начин също е транспортиран пасивният масов транспорт, пропускливостта на различни йони вече не е идеално регулирана. Такива нарушения на пропускливостта на мембраната често се развиват от сърдечно-съдови заболявания и понякога нарушават електролитния баланс.

Понякога нарушенията на мембранната пропускливост също са наследствени. Различните протеини изграждат биомембраната и й придават селективно пропусклив двоен липиден слой. Когато заменените протеини се променят, променящата се мембрана също се променя. Това явление се среща например в Myotonia congenita Thomsen. Това генетично разстройство на мускулната функция причинява мутация на ген, който е отговорен за кодирането на отделните хлоридни канали в мембраните на мускулните влакна. Поради мутацията пропускливостта за хлоридни йони се намалява и по този начин причинява мускулна скованост.

Автоимунните заболявания могат да бъдат насочени и срещу биомембраната, като антифосфолипидния синдром. Имунната система атакува протеините на мембраната, свързани с фосфолипидите, като част от заболяването. Повишената склонност на кръвта да се съсирва също увеличава риска от инфаркти и инсулти.

Митохондриалните заболявания също променят пропускливостта на мембраните. Митохондриите са собствени енергийни централи на тялото, които отделят свободни радикали, когато генерират енергия. Тези вещества се прихващат при здрави хора. Този процес се проваля при пациенти с митохондиопатия, което уврежда мембраните и значително намалява способността на митохондриите да произвеждат енергия.

Пасивният и активен транспорт на вещества през мембраните на тънките черва е особено засегнат от нарушения като ХИВ ентеропатия. Това явление засяга особено пациенти с ХИВ с хронична диария и може да бъде свързано с намалена активност на интерстиналните ензими.