受動的な大量輸送

の 受動質量輸送 生体膜を通した基質の拡散です。この拡散は濃度勾配に沿って行われ、エネルギーを必要としません。たとえば、HIV患者の腸では拡散過程が妨げられる可能性があります。

受動質量輸送とは何ですか？

細胞または細胞形成は、生体膜によって体内で互いに分離されています。特殊な構造のおかげで、この柔軟な分離層により、特定の分子と情報を細胞内部に出し入れすることができます。

物質を膜の内外に輸送するには、2つの基本的なモードがあります。膜には選択的な透過性があります。それらは他の物質のバリアとして機能する一方で、いくつかの物質の拡散を可能にします。

物質の能動輸送とは、電荷、濃度、またはサイズが原因で膜が実際に透過できない分子に対して、膜が標的を定めた方法で開くことを意味します。能動輸送は常にエネルギーを使用して行われます。これと受動輸送タイプの物質輸送を区別する必要があります。細胞膜を通過するこの種の物質の動きにエネルギーは必要ありません。受動的輸送は、濃度勾配に沿って行われ、膜の2つの側の間に濃度バランスを作成する拡散プロセスと同じです。

機能とタスク

細胞または細胞区画には、細胞が機能するために必要な特定の化学的および電荷関連の環境があります。この環境は、生体膜の特性と選択的透過性によってのみ維持されます。受動的および能動的物質輸送は、有益な環境に必要な物質を正確に適切な量で細胞または細胞区画に供給します。

パッシブトランスポートには2つの異なるタイプがあります。単純な拡散は脂溶性分子に影響を及ぼし、非常に遅い速度で発生します。それらは細胞膜を通って自由に拡散します。この形式のパッシブトランスポートは、最も手間がかからない形式です。 2番目のタイプのパッシブ拡散は、促進拡散であり、2つのサブフォームに分割できます。これらのサブフォームの1つは、キャリア媒介促進拡散です。この形式の受動的な物質移動では、膜はいわゆるキャリアの助けを借りて基板をピックアップします。担体は、基質が結合する物質を特定するために使用されるタンパク質です。単純な拡散は遅い速度で行われるため、担体は生体膜を通して物質を輸送するのに役立ちます。すべての担体分子の数は限られています。

このため、担体分子を介した輸送は飽和速度の影響を受けます。担体分子による物質の受動輸送もまた、競合阻害を受ける可能性がある。担体分子がその基質に結合すると、その構造が変化し、それに応じて再配置されます。その結果、基質分子は生体膜を通って輸送され、反対側でのみ再び放出されます。

一部のキャリアは一度に1つの分子しか運ぶことができないため、ユニポートを持っています。他の担体は、2つの異なる分子基質の結合部位を持ち、両方の結合部位が占有されている場合にのみコンフォメーションを変更します。 2つの分子は、同じ方向にシンポートするか、反対方向にアンチポートします。電気勾配への依存はありません。

促進された拡散の2番目のタイプは、細孔とチャネルを介したものです。この輸送形態は、特にアミノ酸に影響を与えます。例えば、イオン輸送の間、アミノ酸の基質は孔を通して細胞膜に吸収されます。チャネルはタンパク質で構成されています。これらのタンパク質含有チャネルには特別な結合部位があります。細孔およびチャネルを介した促進拡散は、電気的および化学的に影響を受ける可能性のある選択的な材料輸送です。

ほとんどすべてのチャネルは、特定の信号に応答してのみ開かれます。たとえば、リガンド制御チャネルは、ホルモンなどのメッセンジャー物質にのみ反応します。一部のチャネルは、電圧制御されており、膜電位の変化を伴う拡散に開放されています。濃度の均一化後、チャネルは再び閉じます。

病気と病気

膜透過性、ひいては受動質量輸送も妨害されると、さまざまなイオンの透過性はもはや理想的に調整されなくなります。そのような膜透過性障害は、しばしば心血管疾患から発症し、時には電解質バランスを損なう。

時には膜透過性障害も遺伝性です。さまざまなタンパク質が生体膜を構築し、選択的に透過性のある二重脂質層を与えます。関与するタンパク質が変化すると、膜透過性も変化します。この現象は、たとえばミオトニア先天性トムセンで発生します。この筋機能の遺伝的障害により、筋線維膜の個々の塩素チャンネルをコード化する原因となる遺伝子が変異します。変異により、塩素イオンの透過性が低下し、筋肉の硬直を引き起こします。

自己免疫疾患、例えば抗リン脂質症候群なども生体膜に対して向けることができる。免疫系は、疾患の一部として膜のリン脂質結合タンパク質を攻撃します。血液が凝固する傾向が高まると、心臓発作や脳卒中のリスクも高まります。

ミトコンドリア病も膜の透過性を変化させます。ミトコンドリアは、エネルギーを生成するときにフリーラジカルを放出する、身体自身のエネルギー発電所です。これらの物質は健康な人に遮断されます。このプロセスは、膜を損傷し、ミトコンドリアがエネルギーを生成する能力を大幅に低下させるミトコンドパシーの患者では失敗します。

小腸の膜を通過する物質の受動的および能動的輸送は、特にHIV腸症などの障害の影響を受けます。この現象は特に慢性下痢のHIV患者に影響を及ぼし、内因性酵素の活性低下と関連している可能性があります。