Passiivne massitransport

Selle passiivne massitransport on substraatide difusioon läbi biomembraani. See difusioon toimub piki kontsentratsioonigradienti ja ei vaja energiat. Difusiooniprotsessi võib näiteks HIV-patsientide soolestikus häirida.

Mis on passiivne massitransport?

Rakud või rakumoodustised on kehas üksteisest eraldatud biomembraaniga. Spetsiaalsete struktuuride tõttu võimaldab see painduv eralduskiht transportida konkreetseid molekule ja teavet raku sisemusse ja sealt välja.

Ainete membraani sisse ja välja viimiseks on kaks peamist viisi. Membraanidel on selektiivne läbilaskvus. Need võimaldavad mõnel ainel hajuda, toimides samas teistele barjäärina.

Ainete aktiivne transport tähendab, et membraanid võivad sihipäraselt avaneda molekulidele, millele nad ei ole laengu, kontsentratsiooni või suuruse tõttu tegelikult läbitavad. Aktiivne transport toimub alati energia kasutamisel. Seda tuleb vahet teha ainete passiivse transpordi tüübil. Aine liikumisel läbi rakumembraani pole energiat vaja. Passiivset transporti tuleb võrdsustada difusiooniprotsessidega, mis toimuvad piki kontsentratsioonigradienti ja loovad kontsentratsiooni tasakaalu membraani kahe külje vahel.

Funktsioon ja ülesanne

Lahtris või lahtriruumis on teatud keemiline ja laadimiskeskkond, mis on vajalik raku funktsioneerimiseks. Seda keskkonda säilitavad ainult biomembraani omadused ja selektiivne läbilaskvus. Passiivse ja aktiivse aine transport varustab rakku või rakuruumi täpselt õiges koguses täpselt selliste ainetega, mis on vajalikud kasuliku keskkonna jaoks.

Passiivset transporti on kahte erinevat tüüpi. Lihtne difusioon mõjutab lipiidides lahustuvaid molekule ja toimub äärmiselt aeglaselt. Nad difundeeruvad vabalt läbi rakumembraani. See passiivse transpordi vorm on kõige väiksema vaevaga. Teise tüüpi passiivne difusioon on hõlbustatud difusioon, mille saab omakorda jagada kaheks alavormiks. Üks nendest alavormidest on kandjaga vahendatud hõlbustatud difusioon. Sellise passiivse aine transpordi vormis korjab membraan substraadi nn kandja abil. Kandja on valk, mida kasutatakse aine tuvastamiseks, millega substraat seondub. Kuna lihtne difusioon toimub madala kiirusega, aitab kandja ainet biomembraani kaudu transportida. Kõigi kandjamolekulide arv on piiratud.

Sel põhjusel toimub kandjamolekuli kaudu toimuv transport küllastumise kineetikaga. Ainete passiivset transporti kandemolekulide kaudu võib samuti takistada konkurents. Kui kandjamolekul ühendub oma substraadiga, muudab see oma konformatsiooni ja vastavalt ümberkorraldusi. Selle tulemusel transporditakse substraadimolekul läbi biomembraani ja vabastatakse uuesti ainult vastasküljel.

Mõni kandja võib korraga kanda ainult ühte molekuli ja seega on tal uniport. Teistel kandjatel on kahe erineva molekulaarse substraadi sidumissaidid ja need muudavad konformatsiooni ainult siis, kui mõlemad sidumissaitid on hõivatud. Kaks molekuli on kas samasuunalised või vastupidises suunas. Elektrilisest gradiendist pole sõltuvust.

Teist tüüpi hõlbustatud difusioon toimub pooride ja kanalite kaudu. See transpordivorm mõjutab eriti aminohappeid. Näiteks ioonide transpordi ajal imendub aminohappe substraat pooride kaudu rakumembraani. Kanaleid moodustavad valgud. Nendel valku sisaldavatel kanalitel on spetsiaalsed sidumissaidid. Hõlbustatud difusioon läbi pooride ja kanalite on selektiivne materjali transport, mida saab mõjutada elektriliselt ja keemiliselt.

Peaaegu kõik kanalid avatakse ainult vastuseks teatud signaalidele. Näiteks reageerib ligandiga kontrollitav kanal ainult messenger-ainele nagu hormoon. Mõni kanal on pingega juhitav ja on difusiooniks avatud membraanipotentsiaali muutumisega. Pärast kontsentratsiooni võrdsustamist kanalid suletakse uuesti.

Haigused ja tervisehäired

Kui membraani läbilaskvus ja seega ka passiivne massitransport on häiritud, ei ole erinevate ioonide läbilaskvus enam ideaalselt reguleeritud. Sellised membraani läbilaskvuse häired arenevad sageli südame-veresoonkonna haiguste tõttu ja kahjustavad mõnikord elektrolüütide tasakaalu.

Mõnikord on ka membraani läbilaskvuse häired pärilikud. Erinevad valgud moodustavad biomembraani ja annavad sellele selektiivselt läbilaskva kahekordse lipiidikihi. Kui valke muudetakse, muutub ka membraani läbilaskvus. See nähtus esineb näiteks Myotonia congenita Thomsenis. See lihasfunktsiooni geneetiline häire põhjustab geeni muteerumist, mis vastutab lihaskiudmembraanide üksikute kloriidikanalite kodeerimise eest. Mutatsiooni tõttu väheneb kloriidioonide läbilaskvus ja see põhjustab lihaste jäikust.

Autoimmuunhaigused võivad olla suunatud ka biomembraani vastu, näiteks antifosfolipiidne sündroom. Immuunsussüsteem ründab haiguse osana membraani fosfolipiididega seotud valke. Vere suurenenud kalduvus hüübida suurendab ka südameatakkide ja insultide riski.

Mitokondriaalsed haigused muudavad ka membraanide läbilaskvust. Mitokondrid on keha enda energiajõujaamad, mis vabastavad energia genereerimisel vabu radikaale. Neid aineid peetakse kinni tervetel inimestel. See protsess ebaõnnestub mitokondiopaatiaga patsientidel, mis kahjustab membraane ja vähendab oluliselt mitokondrite võimet energiat toota.

Ainete passiivset ja aktiivset transporti peensoole membraanide kaudu mõjutavad eriti sellised häired nagu HIV enteropaatia. See nähtus mõjutab eriti kroonilise kõhulahtisusega HIV-patsiente ja seda võib seostada interstinaalsete ensüümide vähenenud aktiivsusega.