Παθητική μαζική μεταφορά

Απο παθητική μαζική μεταφορά είναι η διάχυση των υποστρωμάτων μέσω μιας βιομεμβράνης. Αυτή η διάχυση λαμβάνει χώρα κατά μήκος της κλίσης συγκέντρωσης και δεν απαιτεί ενέργεια. Η διαδικασία διάχυσης μπορεί, για παράδειγμα, να διαταραχθεί στα έντερα των ασθενών με HIV.

Τι είναι η παθητική μαζική μεταφορά;

Κύτταρα ή σχηματισμοί κυττάρων διαχωρίζονται το ένα από το άλλο στο σώμα με βιομεμβράνη. Χάρη στις εξειδικευμένες δομές του, αυτό το εύκαμπτο διαχωριστικό στρώμα επιτρέπει τη μεταφορά συγκεκριμένων μορίων και πληροφοριών μέσα και έξω από το εσωτερικό των κυττάρων.

Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι μεταφοράς ουσιών μέσα και έξω από τη μεμβράνη. Οι μεμβράνες έχουν επιλεκτική διαπερατότητα. Επιτρέπουν σε ορισμένες ουσίες να διαχέονται ενώ δρουν ως εμπόδιο για άλλες.

Η ενεργή μεταφορά ουσιών σημαίνει ότι οι μεμβράνες μπορούν να ανοίξουν με στοχευμένο τρόπο για μόρια στα οποία δεν είναι πραγματικά διαπερατά λόγω του φορτίου τους, της συγκέντρωσής τους ή του μεγέθους τους. Η ενεργή μεταφορά πραγματοποιείται πάντα με τη χρήση ενέργειας. Πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ αυτού και του τύπου μαζικής μεταφοράς παθητικών μεταφορών. Δεν απαιτείται ενέργεια σε αυτή τη μορφή κίνησης της ύλης μέσω μιας κυτταρικής μεμβράνης. Η παθητική μεταφορά πρέπει να εξομοιώνεται με διαδικασίες διάχυσης που λαμβάνουν χώρα κατά μήκος της κλίσης συγκέντρωσης και παράγουν μια ισορροπία συγκέντρωσης μεταξύ των δύο πλευρών της μεμβράνης.

Λειτουργία & εργασία

Σε ένα κελί ή ένα διαμέρισμα κυψέλης, υπάρχει ένα συγκεκριμένο χημικό και περιβάλλον φόρτισης που είναι απαραίτητο για τη λειτουργία του κελιού. Αυτό το περιβάλλον διατηρείται μόνο από τις ιδιότητες της βιομεμβράνης και την επιλεκτική διαπερατότητα. Η μεταφορά παθητικής και δραστικής ουσίας τροφοδοτεί το κύτταρο ή το διαμέρισμα κυττάρων με τη σωστή ποσότητα με ακριβώς τις ουσίες που απαιτούνται για ένα ευεργετικό περιβάλλον.

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι παθητικής μεταφοράς. Η απλή διάχυση επηρεάζει τα λιποειδή διαλυτά μόρια και εμφανίζεται σε εξαιρετικά αργό ρυθμό. Διαχέονται ελεύθερα μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Αυτή η μορφή παθητικής μεταφοράς είναι αυτή με τη λιγότερη προσπάθεια. Ο δεύτερος τύπος παθητικής διάχυσης είναι η διευκόλυνση της διάχυσης, η οποία με τη σειρά της μπορεί να χωριστεί σε δύο υπο-μορφές. Μία από αυτές τις υπο-μορφές είναι η διευκόλυνση της διάχυσης που προκαλείται από φορέα. Με αυτή τη μορφή παθητικής μεταφοράς μάζας, η μεμβράνη παίρνει το υπόστρωμα με τη βοήθεια ενός λεγόμενου φορέα. Ο φορέας είναι μια πρωτεΐνη που προσδιορίζει την ουσία στην οποία συνδέεται το υπόστρωμα. Δεδομένου ότι η απλή διάχυση πραγματοποιείται με αργό ρυθμό, ο φορέας βοηθά στη μεταφορά της ουσίας μέσω της βιομεμβράνης. Ο αριθμός όλων των μορίων φορέα είναι περιορισμένος.

Για αυτόν τον λόγο, η μεταφορά μέσω ενός μορίου φορέα υπόκειται σε κινητική κορεσμού. Η παθητική μεταφορά ουσιών από μόρια φορέα μπορεί επίσης να υπόκειται σε ανταγωνιστική αναστολή. Όταν ένα μόριο φορέα συνδέεται με το υπόστρωμα, αλλάζει τη διαμόρφωσή του και αναδιατάσσεται αναλόγως. Ως αποτέλεσμα, το μόριο του υποστρώματος μεταφέρεται μέσω της βιομεμβράνης και απελευθερώνεται μόνο στην αντίθετη πλευρά.

Ορισμένοι φορείς μπορούν να μεταφέρουν μόνο ένα μόριο τη φορά και έτσι έχουν ένα uniport. Άλλοι φορείς έχουν θέσεις σύνδεσης για δύο διαφορετικά μοριακά υποστρώματα και αλλάζουν τη διαμόρφωση μόνο όταν καταλαμβάνουν και οι δύο θέσεις σύνδεσης. Τα δύο μόρια είτε συμφωνούν στην ίδια κατεύθυνση είτε αντίθετα προς αντίθετες κατευθύνσεις. Δεν υπάρχει εξάρτηση από την ηλεκτρική κλίση.

Ο δεύτερος τύπος διευκόλυνσης της διάχυσης είναι μέσω πόρων και καναλιών. Αυτή η μορφή μεταφοράς επηρεάζει ιδιαίτερα τα αμινοξέα. Κατά τη μεταφορά ιόντων, για παράδειγμα, το υπόστρωμα του αμινοξέος απορροφάται στην κυτταρική μεμβράνη μέσω πόρων. Τα κανάλια σχηματίζονται από πρωτεΐνες. Υπάρχουν ειδικές θέσεις σύνδεσης σε αυτά τα κανάλια που περιέχουν πρωτεΐνες. Η διευκόλυνση της διάχυσης μέσω πόρων και καναλιών είναι μια επιλεκτική μεταφορά υλικού που μπορεί να επηρεαστεί ηλεκτρικά και χημικά.

Σχεδόν όλα τα κανάλια ανοίγουν μόνο ως απόκριση σε ορισμένα σήματα. Ένα κανάλι ελεγχόμενο με προσδέματα, για παράδειγμα, αντιδρά μόνο σε μια ουσία αγγελιοφόρων όπως μια ορμόνη. Ορισμένα κανάλια ελέγχονται τάσης και είναι ανοικτά στη διάχυση με αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης. Μετά την εξίσωση της συγκέντρωσης, τα κανάλια κλείνουν ξανά.

Ασθένειες και παθήσεις

Εάν διαταραχθεί η διαπερατότητα της μεμβράνης και συνεπώς και η παθητική μεταφορά μάζας, η διαπερατότητα διαφόρων ιόντων δεν ρυθμίζεται πλέον ιδανικά. Τέτοιες διαταραχές διαπερατότητας μεμβράνης αναπτύσσονται συχνά από καρδιαγγειακές παθήσεις και μερικές φορές βλάπτουν την ισορροπία των ηλεκτρολυτών.

Μερικές φορές οι διαταραχές διαπερατότητας της μεμβράνης είναι επίσης κληρονομικές. Διαφορετικές πρωτεΐνες δημιουργούν τη βιομεμβράνη και της δίνουν ένα επιλεκτικά διαπερατό στρώμα διπλού λιπιδίου. Όταν οι εμπλεκόμενες πρωτεΐνες αλλάζουν, η διαπερατότητα της μεμβράνης αλλάζει επίσης. Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται, για παράδειγμα, στο Myotonia congenita Thomsen. Αυτή η γενετική διαταραχή της μυϊκής λειτουργίας προκαλεί ένα γονίδιο σε μετάλλαξη που είναι υπεύθυνο για την κωδικοποίηση των μεμονωμένων καναλιών χλωρίου στις μεμβράνες των μυϊκών ινών. Λόγω της μετάλλαξης, η διαπερατότητα των ιόντων χλωρίου μειώνεται και έτσι προκαλεί μυϊκή δυσκαμψία.

Οι αυτοάνοσες ασθένειες μπορούν επίσης να κατευθυνθούν κατά της βιομεμβράνης, για παράδειγμα το σύνδρομο αντιφωσφολιπιδίων. Το ανοσοποιητικό σύστημα προσβάλλει τις δεσμευμένες με φωσφολιπίδια πρωτεΐνες της μεμβράνης ως μέρος της νόσου. Η αυξημένη τάση για πήξη του αίματος αυξάνει επίσης τον κίνδυνο καρδιακών προσβολών και εγκεφαλικών επεισοδίων.

Τα μιτοχονδριακά νοσήματα αλλάζουν επίσης τη διαπερατότητα των μεμβρανών. Τα μιτοχόνδρια είναι τα ενεργειακά εργοστάσια του σώματος, τα οποία απελευθερώνουν ελεύθερες ρίζες κατά την παραγωγή ενέργειας. Αυτές οι ουσίες παρεμποδίζονται σε υγιείς ανθρώπους. Αυτή η διαδικασία αποτυγχάνει σε ασθενείς με μιτοχονδιοπάθεια, η οποία βλάπτει τις μεμβράνες και μειώνει σημαντικά την ικανότητα των μιτοχονδρίων να παράγουν ενέργεια.

Η παθητική και ενεργή μεταφορά ουσιών μέσω των μεμβρανών του λεπτού εντέρου επηρεάζεται ιδιαίτερα από διαταραχές όπως η εντεροπάθεια του HIV. Αυτό το φαινόμενο επηρεάζει ιδιαίτερα τους ασθενείς με HIV με χρόνια διάρροια και μπορεί να σχετίζεται με μειωμένη δραστηριότητα των εντερικών ενζύμων.