アクティブマストランスポート

の アクティブマストランスポート は、生体膜を通過する基質の輸送の一形態です。能動輸送は、濃度または電荷勾配に対して行われ、エネルギー消費で行われます。このプロセスはミトコンドリア病では妨げられます。

アクティブマストランスポートとは何ですか？

リン脂質と二重層の生体膜は、人体の個々の細胞区画を互いに分離します。それらの膜構成要素のために、異なる生体膜は物質の選択的輸送において積極的な役割を果たします。いくつかの領域間の分離層として、生体膜は本質的にすべての分子の大多数に対して不透過性です。親油性のより小さな疎水性分子のみが脂質二重層を介して自由に拡散します。このタイプの調整された膜透過性は、選択的透過性とも呼ばれます。

拡散性分子には、例えば、ガス、アルコールおよび尿素分子が含まれる。イオンおよびその他の生物活性物質は、ほとんどが親水性であり、生体膜バリアによって保持されています。生体膜には輸送タンパク質があり、イオン、水、砂糖などのより大きな粒子が拡散できます。あなたは物質の輸送に積極的に関わっています。生体膜を通過する輸送は、膜自体が移動する場合、膜輸送または膜流とも呼ばれます。

生体膜とその選択的透過性は、細胞内の特定の細胞環境を維持し、内部の機能プロセスを促進します。セルとそのコンパートメントは環境と通信し、物質と粒子の選択的な交換を実行します。活性物質輸送などのメカニズムにより、これに基づいて膜を選択的に通過させることができます。能動的物質輸送は、受動的物質輸送および膜置換物質輸送から区別されるべきである。

機能とタスク

生体膜を通過する物質の輸送は、能動的または受動的に行われます。受動輸送では、分子はエネルギーを消費することなく、特定の濃度または電位勾配の方向に膜を通過します。したがって、受動輸送は拡散の特殊な形式です。 このようにして、さらに大きな分子が膜輸送タンパク質の助けを借りて膜の反対側に到達します。

一方、能動輸送は、生物系の勾配に対してエネルギーを使用する輸送プロセスです。化学的濃度勾配または電位勾配に対して、異なる分子を膜を通して選択的に輸送することができます。これは、荷電粒子にとって特に重要です。充電の側面に加えて、濃度の側面もエネルギーバランスに関連しています。閉鎖系におけるエントロピーの減少は、濃度勾配の増加につながります。この関係は、電界または静止膜電位に対する電荷輸送と同様に、エネルギーバランスにとって重要な役割を果たします。

これは、システム内の電荷またはエネルギーバランスの問題ですが、選択的に透過性の生体膜があるため、粒子濃度とその変化は別々に考慮する必要があります。能動輸送のためのエネルギーは、一方では化学結合エネルギーとして、例えばATPの加水分解の形で利用可能になります。一方、電荷勾配の減少は駆動力として機能し、電気エネルギーを生成することができます。エネルギー供給の3番目の可能性は、それぞれの通信システムに存在するエントロピーの増加、したがって別の濃度勾配の減少から生じます。電気勾配に対する輸送は起電性と呼ばれます。 エネルギー源と仕事の種類に応じて、一次、二次、三次の能動輸送が区別されます。 グループトランスロケーションは、アクティブトランスポートの特殊な形式です。

ATPが消費されると、主にアクティブなトランスポートが発生します。これにより、生体膜を介したATPaseのトランスポートによって細胞から無機イオンとプロトンが運び出されます。イオンは、たとえば、イオンポンプを使用して、低濃度側から高濃度側にポンプで送られます。

ナトリウムカリウムポンプは、人体におけるこのプロセスの主な用途です。 ATPを消費しながら、正に帯電したナトリウムイオンと同時に正に帯電したカリウムイオンを細胞内に送り出します。このようにして、ニューロンの静止電位は一定に保たれ、活動電位を生成して伝達することができます。

二次能動輸送では、粒子は電気化学的勾配に沿って輸送されます。勾配のポテンシャルエネルギーは、電気勾配または濃度勾配に対して同じ方向に2番目の基板を輸送するためのドライブとして使用されます。この能動輸送は、特に小腸のナトリウム-グルコース共輸送に役割を果たす。第２の基質が反対方向に輸送される場合、例えば、ナトリウム－カルシウム・アンチポートの場合、ナトリウム－カルシウム交換器による能動的な二次質量輸送もあり得る。

三次能動輸送は、主に能動輸送に基づく二次能動輸送によって確立された濃度勾配を使用します。このタイプの輸送は、主に小腸でのジおよびトリペプチド輸送に役割を果たし、ペプチド輸送体1によって実行されます。グループ転座は、単糖類または糖アルコールを特殊な形の活性物質輸送として輸送し、リン酸化により輸送物質を化学的に変化させます。ホスホエノールピルビン酸ホスホトランスフェラーゼ系は、この輸送様式の最も重要な例です。

病気と病気

エネルギー代謝ならびに特別なトランスポーター酵素およびトランスポータータンパク質は、物質の能動輸送に役割を果たします。問題のトランスポータータンパク質または酵素が、遺伝物質の転写における変異またはエラーのために元々生理学的に計画された形で存在しない場合、物質の能動輸送はさらに困難であるか、極端な場合には、もはや不可能です。

例えば、小腸のいくつかの病気はこの現象に関連しています。 ATP供給が損なわれた疾患は、物質の能動輸送に壊滅的な影響を及ぼし、さまざまな臓器に機能障害を引き起こす可能性があります。そのような病気のほんの少しのケースでのみ影響を受けるのは単一の臓器だけです。エネルギー代謝障害は通常、多くの場合、遺伝的根拠を持つ多臓器疾患です。

たとえば、すべてのミトコンドリア病では、酵素系が影響を受けます。これは、酸化的リン酸化によるエネルギーの生成に関与しています。これらの障害には、特に、ATPシンターゼの破壊が含まれる。この酵素は最も重要な膜貫通タンパク質の1つであり、たとえばプロトンポンプでは輸送酵素として現れます。酵素の主な役割は、ATPのシンターゼを触媒することです。エネルギーを提供するために、ATPシンターゼはエネルギー的に有利なプロトン輸送をプロトン勾配に沿ったATPの形成と結びつけます。これにより、ATPシンターゼは人体で最も重要なエネルギーコンバーターの1つになり、ある形態のエネルギーを別の形態のエネルギーに変換することができます。 ミトコンドリア病は、ミトコンドリアの代謝プロセスの機能不全であり、ATPの合成の低下により、身体のパフォーマンスの低下につながります。