膜輸送

で 膜輸送 物質は生体膜を通過するか、膜を介して活発に輸送されます。能動輸送とは対照的に、拡散は最も単純な膜輸送経路であり、追加のエネルギーを必要としません。膜輸送障害は、さまざまな病気に関連しています。

膜輸送とは何ですか？

生体膜は、細胞の細胞質などの領域を囲み、外界から比較的独立した環境で制御された領域を生成します。セル内の特定のセル環境は、外界からのシールドのためにのみ構築および維持できます。

生体膜の二重層はリン脂質で構成されており、ガスと小さな、ほとんどの場合は帯電していない分子に対してのみ透過性があります。 親水性極性イオンおよびその他の生理活性物質の場合、脂質二重層は障壁に対応します。障壁を克服するには、追加の輸送メカニズムが必要です。

膜輸送は、生体膜を通過する物質の通過に対応します。ここでは2つの異なる原則が役割を果たします。最初の原理は拡散または自由浸透であり、2番目の原理は選択的物質移動です。単純な拡散に加えて、チャネルタンパク質または担体タンパク質を介した受動輸送および膜貫通輸送のための能動輸送などの機能原理も考慮されます。

エンドサイトーシス、エキソサイトーシスおよびトランスサイトーシスは、膜置換型輸送に属します。膜置換輸送中に膜部品自体が移動するため、膜の流れもここで言及されることがあります。

膜輸送は、細胞機能と環境との細胞コミュニケーションをサポートします。選択的な材料交換は、輸送メカニズムによって可能になります。

機能とタスク

生体膜の脂質二重層または二分子脂質層は、細胞外および細胞質空間の形の水性コンパートメント間のバリアに対応します。小分子のみが、コンパートメント間の生体膜を介して拡散できます。たとえば、酢酸と水だけです。より大きな分子の場合、拡散速度は比較的低いです。

小分子に対する膜の透過性は半透過性とも呼ばれ、浸透の基礎を形成します。現在の仮定によれば、すべての生体膜は、脂質二重層内に一時的な不規則性を持つ流体構造です。疎水性を持つ分子は、その分配係数により、疎水性の膜領域を介して溶解します。 ステロイドホルモンのようなより大きな粒子でも、膜を越えて拡散する可能性があります。

対照的に、特定の分子は特定の膜輸送を利用します。輸送経路は、トランスロケーターとして知られている内在性膜輸送タンパク質に関連付けられています。特定の輸送は基質特異的で飽和可能です。この輸送経路のトランスロケーターには、基質が装填され、その電荷を導入するために膜に構造変化をもたらすことができる担体が含まれる。

輸送速度が比較的速いため、各膜には恒久的な輸送チャネルがあります。膜輸送に機能を持つ内在性膜タンパク質は、通常、オリゴマー構造に対応しています。特定の輸送の場合、追加のエネルギー消費またはエネルギー消費を伴う能動輸送なしの触媒拡散があります。

触媒拡散と能動輸送は、単一の粒子のみを一方向に輸送し、2つの粒子を一緒に同じ方向または反対方向に輸送する可能性を提供します。膜輸送タンパク質を介した触媒拡散は、細胞の2つのコンパートメント間の物質の既存の濃度勾配に沿った濃度均等化のみに従います。能動輸送は常に濃度勾配に対して行われます。

外側の生体膜の細孔は、親水性粒子の非特異的通過に使用されます。生体膜の実際の輸送チャネルは、βシートで構成されています。膜輸送は、たとえば神経系やその電位依存性イオンチャネルなど、身体のすべての身体機能や組織に不可欠です。

病気と病気

膜輸送システムの障害は、深刻な細胞損傷や臓器不全さえ引き起こす可能性があります。腸または腎臓内で、膜輸送の障害は、例えば、吸収障害および分泌障害に起因する。

たとえば、ミトコンドリア症は膜輸送障害を引き起こします。この場合、酵素系が影響を受け、酸化的リン酸化によってエネルギーを発生させることができます。 ATPシンターゼの障害は、この文脈で特別な言及に値します。この酵素は、例えば、プロトンポンプ内の輸送酵素の機能を担う最も重要な膜貫通タンパク質の1つです。この酵素は、健康な体内でのATPの供給を触媒し、ATP形成によるプロトン勾配に沿ったエネルギー効率の高いプロトン輸送を可能にします。したがって、ATPシンターゼは、人体において最も重要なエネルギーコンバーターの1つであり、ある形態のエネルギーを別の形態に変換します。 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合成の供給を低下させ、体のパフォーマンスを低下させます。

さらに、すべてのトランスポータータンパク質と酵素は、最終的に変異または転写欠陥の影響を受ける可能性があります。トランスポータータンパク質の遺伝物質の変異は、影響を受けたタンパク質を改変された形で残し、活性物質の輸送をより困難にします。この現象は、たとえば小腸の一部の疾患に関連しています。

膜の流れの乱れは、さまざまな病気に関連している可能性があります。例えば、腫瘍では、エンドサイトーシスはしばしばより困難です。感染症または神経発生疾患もこの点で障害を引き起こす可能性があります。歩行能力に障害があり、神経伝導速度が低下している神経障害や感覚障害は、膜の流れが乱れることによる神経変性症状の例です。

突然変異に関連するハンチントン病はまた、膜の流れを神経原的に破壊します。さらに、毒素により神経伝達物質のエキソサイトーシスが妨げられる可能性があります。エキソサイトーシスの障害は、嚢胞性線維症などの代謝性疾患の基礎でもあります。 飲作用の障害は現在、アルツハイマー病などの疾患とも関連しています。

膜輸送の障害には多くの異なる理由があるだけでなく、最終的には多くの異なる症状と多種多様な疾患を引き起こす可能性があります。