Aktiivne lahustunud ainete transport on substraatide transportimise vorm läbi biomembraani. Aktiivne transport toimub a kontsentratsioon või laadimise gradient ja see toimub energiatarbimise all. Mitokondriopaatiate korral on see protsess häiritud.
Mis on aktiivne lahustunud ainete transport?
Aktiivne lahustunud aine transport on substraatide transportimisviis läbi biomembraani. Inimese kehas eraldavad fosfolipiidid ja kahekihilised biomembraanid üksikuid rakusektsioone. Membraanikomponentide põhjal võtavad erinevad biomembraanid aktiivseid rolle selektiivsetes mass transport. Eraldava kihina mitme kambri vahel on biomembraan enamusele kõigist sisemiselt läbilaskmatu molekulid. Ainult lipofiilsed, väiksemad ja hüdrofoobsed molekulid difundeeruvad vabalt lipiidide kahekihilise kihi kaudu. Seda tüüpi häälestatud membraani läbilaskvus on tuntud ka kui selektiivne läbilaskvus. Hajutatav molekulid hõlmata näiteks gaasi, alkohol ja uurea molekulid. Ioonid ja muud bioloogiliselt aktiivsed ained on enamasti hüdrofiilsed ja neid peatab biomembraani barjäär. Ioonide saamiseks vesi ja suuremate osakeste, näiteks suhkrute difundeerimiseks, biomembraanil on transport valgud. Nad tegelevad aktiivselt ainete transpordiga. Transporti läbi biomembraani nimetatakse ka membraani transportimiseks või membraani vooks, kui membraan ise on selle käigus nihkunud. Biomembraanid ja nende selektiivne läbilaskvus hoiavad rakusisest spetsiifilist rakukeskkonda, mis soodustab sisemisi funktsionaalseid protsesse. Rakk ja selle sektsioonid suhtlevad oma keskkonnaga ja osalevad selektiivselt mass ja osakeste vahetamine. Mehhanismid, nagu aktiivse lahustunud aine transport, võimaldavad sel alusel membraane selektiivselt läbida. Aktiivset lahustunud aine transporti tuleb eristada passiivsest lahustunud aine transpordist ja membraani nihutava lahustunud aine transpordist.
Funktsioon ja ülesanne
Ainete transport läbi biomembraani toimub aktiivselt või passiivselt. Passiivses transpordis läbivad molekulid membraani ilma energiakuluta konkreetse suunas kontsentratsioon või potentsiaalne gradient. Seega on passiivne transport difusiooni erivorm. Seega jõuavad membraanitranspordi abil veelgi suuremad molekulid membraani teisele küljele valgud. Aktiivne transport on seevastu transpordiprotsess, mis toimub koos energiatarbimisega biosüsteemi gradiendi suhtes. Erinevaid molekule saab seega kemikaali vastu selektiivselt üle membraani transportida kontsentratsioon gradient või elektrilise potentsiaali gradient. See mängib rolli eriti laetud osakeste puhul. Lisaks laengu aspektidele on energia jaoks olulised ka kontsentratsiooni aspektid tasakaal nendest. Entroopia vähendamine suletud süsteemis viib kontsentratsiooni gradiendi amplifikatsioonini. See suhe mängib energias sama olulist rolli tasakaal laengutranspordina vastu elektrivälja või puhkavat membraanipotentsiaali. Kuigi me oleme seotud laengu või energiaga tasakaal süsteemis tuleb osakeste kontsentratsiooni ja selle muutust käsitleda eraldi selektiivselt läbilaskva biomembraani tõttu. Energiat aktiivseks transpordiks pakutakse ühelt poolt keemilise sidumisenergiana, näiteks ATP hüdrolüüsi kujul. Teisest küljest võib laengugriendi lagunemine olla liikumapanev jõud ja seega elektrienergia tootmine. Kolmas energiavarustuse võimalus tuleneb vastavas sidesüsteemis esineva entroopia suurenemisest ja seega kontsentratsioonigradiendi lagunemisest mujal. Transporti elektrilise gradiendi vastu nimetatakse elektrogeenseks. Sõltuvalt energiaallikast ja töö liigist eristatakse primaarset, sekundaarset ja tertsiaarset aktiivtransporti. Grupi ümberasustamine on aktiivse transpordi erivorm. Primaarne aktiivne transport toimub ATP tarbimisel ja anorgaanilised ioonid ja prootonid transporditakse rakust läbi biomembraani transport-ATPaaside kaudu. Nii pumbatakse ioon ioonipumba abil näiteks madalamalt kontsentratsioonilt kõrgemale kontsentreeritud poolele. The naatrium-kaalium pump on selle protsessi kõige olulisem rakendus inimkehas. See pumpab välja positiivselt laetud naatrium ioonid ATP tarbimise all ja pumpavad samaaegselt positiivselt laetud kaalium ioonid rakku. Seega püsib neuronite puhkepotentsiaal konstantsena ja toimepotentsiaale saab genereerida ja edastada. Sekundaarse aktiivse transpordi korral transporditakse osakesed mööda elektrokeemilist gradienti. Gradiendi potentsiaalne energia on ajend teise aluspinna transportimiseks samas suunas elektrilise gradiendi või kontsentratsiooni gradiendi vastu. See aktiivne transport mängib konkreetselt oma rolli naatrium-glükoos sümbol sisse peensoolde. Kui teist substraati transporditakse vastupidises suunas, võib toimuda ka sekundaarne aktiivne transport, näiteks naatriumhappeskaltsium antiport naatrium-kaltsiumi vahetajate abil. Tertsiaarne aktiivtransport kasutab esmase aktiivtranspordi põhjal teisese aktiivtranspordi abil saadud kontsentratsioonigradienti. Seda tüüpi transport mängib rolli peamiselt di- ja tripeptiidide transpordis peensoolde, mille teeb peptiiditransportöör 1. Grupi translokatsioonitransport monosahhariidid or suhkur alkoholid aktiivse transpordi erivormina, modifitseerides transpordiaineid keemiliselt fosforüülimise teel. Fosfoenoolpüroviinhappe fosfotransferaasi süsteem on seda tüüpi transpordi kõige olulisem näide.
Haigused ja häired
Energia ainevahetus samuti konkreetne vedaja ensüümide ja vedaja valgud mängida rolli aktiivses metaboolses transpordis. Kui transportervalke või ensüümide kõnealune geneetilise materjali transkriptsioonis esinevate mutatsioonide või vigade tõttu ei esine algselt füsioloogiliselt planeeritud kujul, siis on aktiivne metaboolne transport võimalik ainult raskustega või äärmuslikel juhtudel üldse mitte. Mõned haigused peensooldenäiteks on selle nähtusega seotud. Häiritud ATP-ga varustatud haigustel võib olla ka hävitav mõju toimeainete transpordile ja põhjustele funktsionaalsed häired erinevate organite. Ainult üksikutel selliste haiguste korral mõjutab ainult üks elund. Enamikel juhtudel, energia metabolism häired on mitme organiga haigused, millel on sageli geneetiline alus. Näiteks mõjutavad kõik mitokondriopaatiad ensüümsüsteemi, mis osaleb oksüdatiivse fosforüülimise teel energiatootmises. Need häired hõlmavad eriti ATP süntaasi katkemist. See ensüüm on üks olulisemaid transmembraanseid valke ja ilmub seega näiteks prootonpumbas transpordi ensüümina. Ensüümi põhiülesanne on ATP süntaasi katalüüsimine. Energia pakkumiseks soodustasid ATP süntaasi ristsidemed energeetiliselt prootonitransporti koos ATP moodustumisega piki prootonigradienti. Seega on ATP süntaas inimese kehas üks olulisemaid energiamuundureid ja suudab ühe energiavormi muundada teisteks energiavormideks. Mitokondriopaatiad on mitokondrite metaboolsete protsesside talitlushäired ja nende tulemuseks on vähenenud keha jõudlus vähenenud ATP sünteesi tõttu.
