Zar taşınımı

Şurada Zar taşınımı maddeler biyolojik bir membrandan geçer veya aktif olarak membranlardan taşınır. Aktif taşımanın aksine, difüzyon en basit membran taşıma yoludur ve herhangi bir ek enerji gerektirmez. Membran taşıma bozuklukları, çeşitli farklı hastalıklarla ilişkilidir.

Membran taşınması nedir?

Biyomembranlar, hücre sitoplazması gibi alanları çevreler ve böylece dış dünyadan nispeten bağımsız bir çevreye sahip kontrollü bir bölge oluşturur. Hücrelerin içindeki özel hücre ortamı, yalnızca dış dünyadan kalkanlar nedeniyle oluşturulabilir ve korunabilir.

Bir biyomembranın çift tabakası fosfolipitlerden oluşur ve yalnızca gazları ve küçük, çoğu durumda yüksüz molekülleri geçirir. Hidrofilik polar iyonlar ve diğer biyoaktif maddeler için lipit çift tabakası, üstesinden gelmek için ek taşıma mekanizmalarının gerekli olduğu bir bariyere karşılık gelir.

Membran taşınması, maddelerin bir biyomembran içinden geçişine karşılık gelir. Burada iki farklı ilke rol oynamaktadır. İlk prensip difüzyon veya serbest geçirimdir, ikincisi seçici kütle transferidir. Basit difüzyona ek olarak, kanal proteinleri veya taşıyıcı proteinler aracılığıyla pasif taşıma ve transmembran taşıma için aktif taşıma gibi fonksiyonel prensipler de önemlidir.

Endositoz, ekzositoz ve transsitoz, zarın yer değiştiren taşınmasına aittir. Membranın yer değiştirmesi sırasında membran parçalarının kendileri yer değiştirdiğinden, burada bazen bir membran akışından da bahsedilir.

Membran taşınması, hücre işlevlerini ve çevre ile hücre iletişimini destekler. Taşıma mekanizmaları tarafından seçici malzeme değişimi mümkün kılınmıştır.

İşlev ve görev

Bir biyomembranın lipit çift tabakası veya bimoleküler lipid tabakası, ekstraplazmik ve sitoplazmik boşluk formunda sulu bölmeler arasındaki bir bariyere karşılık gelir. Bir biyomembran yoluyla bölmeler arasında yalnızca küçük moleküller yayılabilir, örneğin asetik asit ve su. Daha büyük moleküller için difüzyon hızı nispeten düşüktür.

Zarların küçük moleküllere geçirgenliği, yarı geçirgenlik olarak da bilinir ve ozmozun temelini oluşturur. Mevcut varsayımlara göre, her biyomembran, lipid çift tabakası içinde geçici düzensizlikler içeren sıvı bir yapıdır. Hidrofobik özelliğe sahip moleküller, dağılım katsayıları nedeniyle hidrofobik membran alanında çözünür. Steroid hormonlar gibi daha büyük parçacıklar bile zarlar boyunca yayılabilir.

Aksine, spesifik moleküller, spesifik membran aktarımını kullanır. Taşıma rotası, translokatörler olarak bilinen entegre membran taşıma proteinlerine bağlıdır. Spesifik aktarım, substrata özgüdür ve doyurulabilirdir. Bu taşıma yolunun translokatörleri, substrat ile yüklenen ve yükünü vermek için membranda konformasyonel bir değişiklik meydana getirebilen taşıyıcıları içerir.

Nispeten yüksek nakil oranları nedeniyle, her membranda kalıcı bir nakil kanalı vardır. Membran taşınmasında fonksiyonlara sahip yekpare membran proteinleri genellikle oligomerik yapılara karşılık gelir. Spesifik taşıma durumunda, ek enerji tüketimi olmadan veya enerji tüketimiyle aktif taşıma olmadan katalize edilmiş difüzyon vardır.

Katalize difüzyon ve aktif taşıma, yalnızca tek bir parçacığı tek yönlü olarak taşıma ve iki parçacığı aynı yönde veya zıt yönlerde birlikte taşıma imkanı sunar. Membran taşıma proteinleri aracılığıyla katalize edilmiş difüzyon, yalnızca hücrenin iki bölmesi arasındaki maddelerin mevcut konsantrasyon gradyanı boyunca konsantrasyon eşitlemesini takip eder. Aktif taşıma her zaman konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleşir.

Dış biyomembranın gözenekleri, hidrofilik parçacıkların spesifik olmayan geçişi için kullanılır. Bir biyomembranın gerçek nakil kanalı sheets-tabakalardan oluşur. Membran taşınması, vücuttaki tüm vücut fonksiyonları ve dokular için, örneğin sinir sistemi ve gerilime bağlı iyon kanalları için vazgeçilmezdir.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Membran taşıma sistemlerindeki aksaklıklar, ciddi hücre hasarına ve hatta organ yetmezliğine neden olabilir. Bağırsakta veya böbreklerde, membran taşınması bozuklukları, örneğin, emilim ve salgılama bozukluklarından kaynaklanır.

Mitokondriopatiler, örneğin, membran taşıma bozukluklarına yol açar. Bu durumda enzim sistemi etkilenir, bu da enerjinin oksidatif fosforilasyon yoluyla üretilmesini sağlar. ATP sentazındaki rahatsızlıklar bu bağlamda özel olarak anılmayı hak etmektedir. Bu enzim, örneğin proton pompasında bir taşıma enziminin işlevini üstlenen en önemli zar geçiş proteinlerinden biridir. Enzim, sağlıklı vücutta ATP arzını katalize eder ve ATP oluşumu ile proton gradyanı boyunca enerji tasarrufu sağlayan proton taşınmasını sağlar. ATP sentaz bu nedenle insan organizmasındaki en önemli enerji dönüştürücülerinden biridir ve bir enerji biçimini diğerine dönüştürür. Mitokondriyal hastalıklar, ATP sentezinin azalmasına neden olan ve dolayısıyla vücudun performansını düşüren mitokondriyal metabolik süreçlerin arızalarıdır.

Ek olarak, tüm taşıyıcı proteinler ve enzimler nihayetinde mutasyonlardan veya kopyalama kusurlarından etkilenebilir. Taşıyıcı proteinlerin genetik materyalindeki mutasyonlar, etkilenen proteinleri değiştirilmiş bir formda bırakır, böylece aktif madde taşınması daha zor hale gelir. Bu fenomen, örneğin bazı ince bağırsak hastalıkları için geçerlidir.

Membran akışındaki rahatsızlıklar, daha sonra çok çeşitli hastalıklarla ilişkilendirilebilir. Örneğin tümörlerde endositoz genellikle daha zordur. Enfeksiyonlar veya nörojeneratif hastalıklar da bu konuda rahatsızlıklara neden olabilir. Bozulmuş yürüme yeteneği ve sinir iletim hızı azalmış nöropatiler ile duyusal bozukluklar, bozulmuş membran akışına bağlı nörodejeneratif şikayetlerin bir örneğidir.

Mutasyona bağlı Huntington hastalığı da nörojenik olarak zar akışını bozar. Ek olarak, nörotransmiterlerin ekzositozu toksinler nedeniyle engellenebilir. Rahatsız ekzositoz aynı zamanda kistik fibroz gibi metabolik hastalıkların da temelini oluşturur. Pinositoz bozuklukları artık Alzheimer gibi hastalıklarla da ilişkilidir.

Membran taşınmasındaki bozuklukların sadece birçok farklı nedeni olamaz, aynı zamanda sonuçta birçok farklı semptom ve çok çeşitli hastalıklara da yol açar.