การขนส่งเมมเบรน

ที่ การขนส่งเมมเบรน สารผ่านเยื่อชีวภาพหรือเคลื่อนย้ายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ตรงกันข้ามกับการขนส่งแบบแอคทีฟการแพร่กระจายเป็นเส้นทางการขนส่งเมมเบรนที่ง่ายที่สุดและไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมใด ๆ ความผิดปกติของการขนส่งเมมเบรนเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ

การขนส่งเมมเบรนคืออะไร?

Biomembranes ล้อมรอบพื้นที่เช่นไซโทพลาสซึมของเซลล์ดังนั้นจึงสร้างพื้นที่ควบคุมโดยมีสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างอิสระจากโลกภายนอก สภาพแวดล้อมของเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงภายในเซลล์สามารถสร้างและบำรุงรักษาได้เนื่องจากการป้องกันจากโลกภายนอกเท่านั้น

ไบโอเมมเบรนสองชั้นประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดและสามารถซึมผ่านได้เฉพาะกับก๊าซและขนาดเล็กในกรณีส่วนใหญ่โมเลกุลที่ไม่มีประจุ สำหรับไอออนโพลาร์ที่ชอบน้ำและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ lipid bilayer จะสอดคล้องกับสิ่งกีดขวางซึ่งจำเป็นต้องใช้กลไกการขนส่งเพิ่มเติมเพื่อเอาชนะ

การขนส่งเมมเบรนสอดคล้องกับการผ่านของสารผ่านไบโอเมมเบรน หลักการที่แตกต่างกันสองประการมีบทบาทที่นี่ หลักการแรกคือการแพร่กระจายหรือการซึมผ่านอย่างอิสระประการที่สองคือการขนส่งมวลชนแบบเลือกได้ นอกเหนือจากการแพร่กระจายอย่างง่ายแล้วหลักการทำงานเช่นการขนส่งแบบพาสซีฟผ่านโปรตีนในช่องทางหรือโปรตีนตัวพาและการขนส่งแบบแอคทีฟสำหรับการขนส่งเมมเบรนยังนับ

endocytosis, exocytosis และ transcytosis เป็นของการเคลื่อนย้ายพังผืด เนื่องจากชิ้นส่วนเมมเบรนถูกเลื่อนออกไประหว่างการเคลื่อนย้ายเมมเบรนจึงมีการกล่าวถึงการไหลของเมมเบรนในบางครั้ง

การขนส่งเมมเบรนสนับสนุนการทำงานของเซลล์และการสื่อสารของเซลล์กับสิ่งแวดล้อม การแลกเปลี่ยนวัสดุที่เลือกทำได้โดยกลไกการขนส่ง

ฟังก์ชันและงาน

lipid bilayer หรือ bimolecular lipid layer ของ biomembrane สอดคล้องกับสิ่งกีดขวางระหว่างช่องน้ำในรูปแบบของ extraplasmic และ cytoplasmic space มีเพียงโมเลกุลขนาดเล็กเท่านั้นที่สามารถแพร่กระจายระหว่างช่องต่างๆผ่านทางไบโอเมมเบรนตัวอย่างเช่นกรดอะซิติกและน้ำ สำหรับโมเลกุลขนาดใหญ่อัตราการแพร่กระจายค่อนข้างต่ำ

การซึมผ่านของเมมเบรนไปยังโมเลกุลขนาดเล็กเรียกอีกอย่างว่า semipermeability และเป็นพื้นฐานของการออสโมซิส ตามสมมติฐานปัจจุบัน biomembrane ทุกตัวเป็นโครงสร้างของไหลที่มีความผิดปกติชั่วคราวภายใน lipid bilayer โมเลกุลที่มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำจะละลายผ่านบริเวณเมมเบรนที่ไม่ชอบน้ำเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย แม้แต่อนุภาคขนาดใหญ่เช่นฮอร์โมนสเตียรอยด์ก็สามารถแพร่กระจายไปตามเยื่อได้

ในทางตรงกันข้ามโมเลกุลเฉพาะใช้การขนส่งเมมเบรนเฉพาะ เส้นทางการขนส่งเชื่อมโยงกับโปรตีนขนส่งชนิดหนึ่งที่เรียกว่าตัวแปลภาษา การขนส่งเฉพาะเจาะจงเป็นสารตั้งต้นและอิ่มตัว ตัวแปลภาษาของเส้นทางการขนส่งนี้รวมถึงพาหะที่เต็มไปด้วยวัสดุพิมพ์และอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปแบบในเมมเบรนเพื่อแนะนำประจุ

เนื่องจากอัตราการขนส่งค่อนข้างสูงจึงมีช่องทางการขนส่งถาวรในแต่ละเมมเบรน โปรตีนเมมเบรนที่มีหน้าที่ในการขนส่งเมมเบรนมักจะสอดคล้องกับโครงสร้างโอลิโกเมอริก ในกรณีของการขนส่งเฉพาะจะมีการแพร่ที่เร่งปฏิกิริยาโดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมหรือการขนส่งแบบแอคทีฟที่มีการใช้พลังงาน

การแพร่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาและการขนส่งแบบแอคทีฟให้ความเป็นไปได้ในการขนส่งเพียงอนุภาคเดียวในทิศทางเดียวและขนส่งอนุภาคสองอนุภาคเข้าด้วยกันในทิศทางเดียวกันหรือในทิศทางตรงกันข้าม การแพร่โดยเร่งปฏิกิริยาผ่านโปรตีนขนส่งเมมเบรนจะทำตามการทำให้เท่าเทียมกันของความเข้มข้นตามการไล่ระดับความเข้มข้นที่มีอยู่ของสารระหว่างสองช่องของเซลล์ การขนส่งแบบแอ็คทีฟจะเกิดขึ้นกับการไล่ระดับความเข้มข้นเสมอ

รูพรุนของไบโอเมมเบรนด้านนอกใช้สำหรับการผ่านของอนุภาคที่ชอบน้ำโดยไม่เฉพาะเจาะจง ช่องทางการขนส่งที่แท้จริงของ biomembrane ประกอบด้วยβ-sheets การขนส่งเมมเบรนเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการทำงานของร่างกายและเนื้อเยื่อทั้งหมดในร่างกายตัวอย่างเช่นสำหรับระบบประสาทและช่องไอออนที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

การรบกวนในระบบขนส่งเมมเบรนอาจทำให้เซลล์เสียหายอย่างรุนแรงและแม้กระทั่งอวัยวะล้มเหลว ภายในลำไส้หรือไตความผิดปกติของการขนส่งเมมเบรนส่งผลเช่นจากความผิดปกติของการดูดซึมและการหลั่ง

Mitochondriopathies เช่นนำไปสู่ความผิดปกติของการขนส่งเมมเบรน ในกรณีนี้ระบบเอนไซม์จะได้รับผลกระทบซึ่งทำให้สามารถสร้างพลังงานโดยใช้ฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชั่น การรบกวนของการสังเคราะห์ ATP เป็นสิ่งที่น่าสังเกตอย่างยิ่งในบริบทนี้ เอนไซม์นี้เป็นโปรตีนที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งซึ่งรับหน้าที่ของเอนไซม์ขนส่งภายในปั๊มโปรตอน เอนไซม์เร่งการจัดหา ATP ในร่างกายที่แข็งแรงและช่วยให้การขนส่งโปรตอนแบบประหยัดพลังงานไปตามการไล่ระดับโปรตอนด้วยการสร้าง ATP ATP synthase จึงเป็นหนึ่งในตัวแปลงพลังงานที่สำคัญที่สุดในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์และเปลี่ยนพลังงานรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง โรคไมโตคอนเดรียเป็นความผิดปกติของกระบวนการเผาผลาญของไมโทคอนเดรียซึ่งทำให้การสังเคราะห์ ATP ลดลงและทำให้ประสิทธิภาพของร่างกายลดลง

นอกจากนี้โปรตีนและเอนไซม์ตัวขนส่งทั้งหมดอาจได้รับผลกระทบจากการกลายพันธุ์หรือข้อบกพร่องในการถอดความในที่สุด การกลายพันธุ์ในสารพันธุกรรมของโปรตีนขนย้ายจะทำให้โปรตีนที่ได้รับผลกระทบอยู่ในรูปแบบที่ดัดแปลงเพื่อให้การขนส่งสารออกฤทธิ์ทำได้ยากขึ้น ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับโรคบางอย่างของลำไส้เล็กเช่น

การรบกวนในการไหลเวียนของพังผืดอาจเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆมากมาย ในเนื้องอกเช่น endocytosis มักทำได้ยากกว่า การติดเชื้อหรือโรคเกี่ยวกับระบบประสาทอาจทำให้เกิดความผิดปกติในเรื่องนี้ โรคระบบประสาทที่มีความสามารถในการเดินบกพร่องและความเร็วในการนำกระแสประสาทลดลงรวมทั้งความผิดปกติของประสาทสัมผัสเป็นตัวอย่างของการร้องเรียนเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพของระบบประสาทเนื่องจากการไหลเวียนของพังผืดบกพร่อง

โรคฮันติงตันที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ยังขัดขวางการไหลเวียนของเยื่อหุ้มเซลล์ในระบบประสาท นอกจากนี้การเกิด exocytosis ของสารสื่อประสาทสามารถขัดขวางได้เนื่องจากสารพิษ exocytosis ที่ถูกรบกวนยังเป็นพื้นฐานของโรคเกี่ยวกับการเผาผลาญเช่น cystic fibrosis ความผิดปกติของ pinocytosis ในขณะนี้ยังเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆเช่นอัลไซเมอร์

ความผิดปกติของการเคลื่อนย้ายเมมเบรนไม่เพียง แต่มีสาเหตุหลายประการเท่านั้น แต่ในที่สุดยังนำไปสู่อาการต่างๆมากมายและโรคที่หลากหลาย