Kalvo liikenne

Solubiologian kutsutaan biologisen kalvon kuljetus kaikille mekanismeja, jotka säätelevät kulun liuenneita aineita, kuten ionit ja pienten molekyylien kautta solukalvojen, eli lipidikaksoiskerroksia ovat proteiineja upotettu niitä. Tämä ominaisuus johtuu kalvon selektiivisyyden, ominaisuus solukalvojen aineina, jotka nimenomaan mahdollistaa erottamisen aineiden kemialliselta luonteeltaan erilaisia; että on, voitaisiinko läpäisyä tiettyjä ravintoaineita, mutta ei muita.

Liikkeet lähes kaikki liuenneet aineet kalvon läpi välittävät kalvo liikenteen proteiineja, enemmän tai vähemmän erikoistunut liikenteen erityisiä molekyylejä. Koska monimuotoisuus ja fysiologian eri solujen organismin liittyy suurelta osin niiden kykyyn houkutella joitakin muita ulkoisia tekijöitä, oletetaan, että on oltava elin tietyn liikenteen proteiinien kullekin solutyypille ja kukin fysiologinen tiettynä aikana ; tällainen ero ilmentymistä säätelee: ero transkriptio geenien koodaavat näitä proteiineja ja sen käännös, eli geneettisen-molekyyli, mutta myös tasolla solubiologian: sanoi proteiinit voivat vaatia aktivoinnin välittämä reitit solusignalointia, aktivointia biokemiallisesti tai jopa lokalisointi rakkulat sytoplasmassa.

Yleiskatsaus

Termodynaamisesti, aineiden virtaa yhdestä osastosta toiseen voidaan tehdä tai vastaan ​​kaltevuus joko pitoisuus tai sähkökemialliset. Jos aineiden vaihtoa tapahtuu alas kaltevuus, joka on siinä mielessä alenevassa potentiaalia, vaatimus ulkoisen energiapolitiikan järjestelmään on nolla; Jos kuitenkin kuljetuksen tehdään vastaan ​​kaltevuus, osuus energian, metabolisen energian tarvitaan meidän tapauksessa. Esimerkiksi klassinen kemiallinen erottaminen mekanismi ei vaadi ulkoista virtalähdettä on dialyysi: täällä, puoliläpäisevä kalvo erottaa kaksi ratkaisua eroavat pitoisuus saman liuenneen aineen. Jos kalvo sallii veden kulku mutta ei liuenneen aineen, käy niin, että vesi virtaa lokeroon liuenneen aineen keskittynyt luomiseksi tasapaino, jossa järjestelmän virta on minimoitu. Tämä tapahtuu virrata, kun vesi kulkee erittäin keskittyneet yhteen paikkaan hyvin laimennettuna liuottimeen, ja siksi tekee kaltevuus, mitään ulkoista energiaa tarvitaan.

Luonne biologisia kalvoja, erityisesti niiden lipidien on amfipaattinen, mikä muodostaa kaksoiskerroksen, joka on hydrofobinen ja hydrofiilinen sisempi ulompi, mahdollistaa syntyy mahdollisuus liikenteen, yksinkertainen diffuusio tai passiivinen diffuusio joka on diffuusio aineiden läpi ilman metabolista energiankulutusta ilman apua kuljetusproteiinit. Siinä tapauksessa, että aineella on nettovaraus liikenteen, se leviää ei vain vastauksena konsentraatiogradienttia, vaan myös kalvon potentiaali, joka on, sähkökemiallinen gradientti.

Koska on olemassa muutamia molekyylejä, jotka kykenevät diffundoitumaan lipidikalvo, suurin osa liikenteen prosesseja, joihin liittyy liikenteen proteiineja. Nämä ovat transmembraaniproteiineja ottaa monet alfaheliksiä upotettu lipidimatriisi tai ainakin bakteerien, beeta lakanat. Tämä rakenne todennäköisesti liittyy yhdyskäytävän kautta hydrofiilisen proteiinin ympäristöjä, jotka aiheuttaisivat häiriöitä keskipitkällä koostuu erittäin hydrofobinen lipidien. Proteiinit, jotka osallistuvat eri tavoin liikenteen toimia sekä ATP ajaa pumput, eli metabolinen energia, tai helpottaa levittämistä kanavia.

Termodynamiikka

Fysiologinen prosessi voi tapahtua vain, jos ei toisin perus- termodynaamiset periaatteet. Kalvo liikenne johtuu fyysisiä lakeja osaamisalueilla ja siksi sen biologinen apuohjelma.

Yleinen periaate termodynamiikan säätelevän aineiden siirtymistä poikki kalvojen tai muiden pintojen on muutos vapaan energian, .DELTA.G, kuljetukseen yksi mooli tiivistetyn aineen yhden osaston C1, paikkaan joka on C2, se on:

Joten jos C2 on pienempi kuin C1, .DELTA.G on myös negatiivinen, ja prosessi on termodynaamisesti suotuisa. Koska se menee siirtää energiaa yhdestä osastosta toiseen, elleivät muut tekijät ovat mukana, tulet tasapaino, jossa C2 = C1, ja siksi .DELTA.G = 0. On kuitenkin olemassa kolme tilanteita, joissa tämä voidaan välttää tasa-arvoa, elämä olosuhteet suorittamista varten in vivo funktio biologisia kalvoja:

  • Makromolekyylien yhdeltä puolelta kalvon voi sitoutua spesifisesti tietyn yhdisteen tai kemiallisesti modifioitu. Näin ollen, vaikka yhdisteen pitoisuus on itse asiassa erilainen molemmin puolin kalvon, sen rajoitettu saatavuus osastojen voi olla, käytännön tarkoituksia varten ei ole gradienttia, joka suosii liikenne.
  • Voi olla kalvo sähköinen potentiaali sen poikki, joka vaikuttaa jakelua ioneja. Esimerkiksi prosessi, jossa liikenteen ionien ulkoa sisälle, se tapahtuu niin, että:
  • Jos prosessi on kytketty negatiivisen .DELTA.G prosessi, koko .DELTA.G on muutettava. Tämä yleinen aktiivinen liikenteen, tilanne kuvattu:

Tyyppi

Yksinkertainen diffuusio

Yksinkertainen diffuusio tapahtuu, kun liikkeen aineiden soluun yhdenvertaisen pitoisuudet tiettyyn ympäristöön. Tämän tyyppinen liikenne tapahtuu spontaanisti, lähinnä kaasuja, kuten typpeä, hiilidioksidia, happea ja varauksettomia molekyylien kuten etanolin ja ureaa, joka voi tulla ja mennä vapaasti mukaan tiedotusvälineiden keskittymistä jossa aineen havaitaan . Tärkeä ominaisuus on, että liikenne on annettu ilman energiankulutuksen hyväksi pitoisuusgradientti. Se ei vaadi väliintuloa membraaniproteiinien, mutta ominaisuudet ainetta voidaan kuljettaa ja luonne kaksoiskerroksen. Kun kyseessä on puhdas fosfolipidikalvolla, diffuusionopeutta aineen riippuu sen:

  • konsentraatiogradientti,
  • hydrofobisuus,
  • koko,
  • ladata, jos molekyyli on nettovaraus.

Nämä tekijät vaikuttavat eri tavoin määrä passiivisen diffuusion:

  • korkeampi konsentraatiogradienttia, nopeampi levittäminen,
  • korkeampiin hydrofobisuuden, eli korkeampi jakaantumiskerroin, suurempi liukoisuus rasva- ja siksi suurempi diffuusionopeutta,
  • suurempi, hitaampi diffuusio,
  • kalvona potentiaali, eli välinen potentiaaliero exoplasmática kasvojen ja endoplasmisessa kalvo ja pitoisuusgradientti sähkökemiallisen gradientin, joka määrittää osoitteet energeettisesti suotuisa kuljetuksen varautunut molekyyli, riippuen määrittelee luonne ja merkin mahdollisen, vaikka useimmat eläinsoluja ovat negatiivisesti varautuneita ulkopuolella.

Yksinkertainen diffuusio läpi lipidikalvoon osoittaa kinetiikka tyydyttymättömyyttä, eli koska nettomuutosnopeus merkintä määrittää vain ero molekyylien lukumäärä kummallakin puolella kalvon, panos kasvaa verrannollinen liuenneen aineen pitoisuus ekstrasellulaarinestettä. Tämä ominaisuus erottaa yksinkertainen diffuusion tunkeutuminen mekanismien välittämien siirtokanaville.

Helpottavan diffuusio

Saman termodynaaminen periaate, että kun kyseessä on yksinkertaisella diffuusiolla, eli liuenneen aineen kuljetus ei gradienttijärjestelmille helpottaa diffuusion toimii samalla tavoin, mutta helpottaa olemassaolo kanavan proteiineja, jotka ovat helpottaa kuljetusta, tässä tapauksessa, veteen tai johonkin ionien ja hydrofiilinen molekyylejä. Näiden kiinteä kalvo proteiinit käsittävät muotoinen rakenteita Pore upotettu kaksoiskerroksen, jolloin hydrofiilinen sisäinen kanava, joka sallii läpikulun molekyylien erittäin lipofobisen kuten edellä on mainittu. Avaaminen sisäkanavan voi olla konstitutiivinen, eli jatkuva ja sääntelemätöntä, sääntelemätöntä kanavia, tai voi vaatia signaali, joka välittää sen avaaminen tai sulkeminen: Jos kyseessä on säännelty kanavia.

Aktiivinen kuljetus ja yhteistyötä liikenne

Se on tehty liikenteen vastaan ​​konsentraatiogradienttia tai sähkökemialliset ja tätä varten, kuljettimen proteiinit, jotka osallistuvat metabolisen energian kulutusta. Hydrolyysi yhdisteen toimivat energia valuuttaa voi olla hyvin ilmeistä, kuten tapauksessa kuljettimet, jotka ovat ATPaasit, tai voi olla epäsuora lähde: esim kotransportteri tiettyjen liuenneita aineita kaltevuudet käytetään ajaa liikenteen tietyn yhdisteen vastaan ​​kaltevuus kustannuksella ensimmäisen gradientin hajoamista mainittu. Se voi tuntua, että tässä tapauksessa kyse energiankulutuksen, mutta ei perustamisesta lähtien kaltevuus aineen sivusukulaisten kuljetetaan kohdeyhdiste on vaatinut ATP hydrolyysi hänen sukupolven avulla tietyntyyppisten kutsuttujen proteiinien pumppuja. Siksi ensisijainen aktiivinen kuljetus on määritelty, joka hydrolysoi ATP suoraan kuljettamiseen aihe yhdiste, ja keskiasteen aktiivinen kuin se, joka käyttää varastoitunutta energiaa sähkökemiallisessa kaltevuus liikenne.

Löytö tällaisista harjoittajien tuotetaan kineettisesti tutkia siirto molekyylien kalvojen läpi: joillekin liuotteille, havaitsimme, että tulo nopeus tasaantuu, kun tietty ulkoinen pitoisuus, josta ei suurentunut merkitsevästi Kertymävakio tapahtuu, että on, logistinen käyrä syntyy kirjoita vastaus. Se tulkitaan tässä kuljetus tapahtuu kompleksin muodostuminen substraatin-kuljetin, käsitteellisesti samanlainen kuin entsyymi-substraatti-entsyymi kinetiikkaa. Näin ollen, kukin kantajaproteiini on affiniteettivakio liukenevaa ainetta, joka on yhtä suuri kuin liukenevan aineen pitoisuus, kun kuljetus- nopeus on puolet sen arvo kmáximo.

Joitakin tärkeitä ominaisuuksia aktiivisen liikenteen, sekä sen kyky puuttua jopa vastaan ​​kaltevuus kinetiikka ja käyttö ATP, ovat sen suuri selektiivisyys ja helppous valikoiva farmakologinen esto.

Kuljetin

Kuljetin voi mobilisoida eri ionien ja molekyylien. Mukaan suuntautuneisuus erotetaan:

  • Kuljetukset kutsuttujen proteiinien symport on myös co-liikenne, liikkuu ioni sen konsentraatiogradientti ja muut vastaan ​​kaltevuus mutta samassa mielessä tämä liikenne kuluttaa ATP energian mutta saa aika liikkuu ioni sen kaltevuus. Tämä liikenne on ominaista useita erittäin tärkeitä, varsinkin imukykyinen ohutsuolen epiteelin ja munuaisten tubulussolujen fysiologisia prosesseja. Esimerkki tästä liikenteen kutsutaan SGLUT yksi.
  • Kulkeutumista proteiini nimeltään antiporter kutsutaan countertransport, liikkuu kaksi molekyyliä tai kaksi ioneja vastakkaisiin suuntiin myös energiankulutuksen ATP.

Pumppu on proteiini, joka hydrolysoi ATP: tä kuljettaa kalvon läpi tietyn liuenneen aineen tuottaa sähkökemiallinen gradientti annetaan mahdollisten ominaisuuksien mukaisesti. Tämä kaltevuus on kiinnostunut itse määritellä valtion solun, kuten Nernst mahdollinen, mutta aktiivisesti mukana aineiden kuljetuksia kalvon läpi, joka on ylärungon, koska se tuo kasvua entropia järjestelmän jos cotransport aineita löytyy raastava vastaan ​​sen kaltevuus.

Yksi tärkeimmistä pumppujen eläinsoluissa on natrium-kalium-pumpun, joka toimii kautta seuraavan mekanismin:

  • Unionin kolme Na heidän aktiivista sivustoja.
  • Fosforylaatio sytoplasmisen kasvot pumpun indusoi konformaatiomuutoksen proteiinissa. Tämä fosforylaatio tapahtuu siirto päätelaitteen ryhmän ATP: asparagiinihappotähde proteiinin.
  • Konformaatiomuutos aiheuttaa Na vapautuu ulkopuolella.
  • Kun vapautetaan Na, K-kaksi molekyylit niiden sitoutumiskohdat solunulkoiseen puolella sitovaan proteiiniin.
  • Defosforyloitiin proteiini tuloksena konformationaalisen muutoksen tästä, jolloin siirto-ionien K sytosoliin.

Kalvo valikoivuus

Koska ensisijainen ominaisuus liikenteen läpi biologisen kalvon on selektiivisyys tämän ja jälkikäteen erityisenä esteenä tiettyjen aineiden, taustalla fysiologiaa tämä ilmiö on tutkittu laajasti. Klassisesti se jakoi tutkimuksen tämän omaisuutta koskevat elektrolyyttejä ja ei-elektrolyyttejä.

Selektiivisyys elektrolyyttejä

Ionikanavien määrittävät sisä- halkaisija, joka sallii läpikulun pieniä ioneja enemmän tai vähemmän erityisellä tavalla. Koska koko ionin liittyy kemiallisia, voisi olettaa, a priori, että kanava, jonka huokosten halkaisija on riittävä kulkua ionin mahdollistaisi myös siirtää muita pienempiä, mikä ei tapahdu useimmilla tapauksissa. On kaksi ulkopuolella koko ominaisuudet, jotka ovat tärkeitä tekijöitä valikoivuus membraanihuokosten: helppous nestehukka ja vuorovaikutus kuormien sisällä pore.

Saat ioni kirjoittamalla huokosten on erottaa vesimolekyylit peräkkäisissä päällä kerroksittain hydrataatiotila. Taipumus kuivata tai helppous näin liittyy ioni koko: suuri ionit tehdä helpommin kuin pienet, joten heikko polaarinen keskukset huokosten edullisesti myöntää suuri ioneja pikemminkin kuin pieni.

Kun sisäpuoli kanavan kuuluu polaarisia ryhmiä sivuketjujen sen aminohapon komponentteja, kuivattu ioni vuorovaikutus näiden keskukset voivat olla tärkeämpää kuin helppous nestehukka antaa spesifisyyden kanavalle. Esimerkiksi, histidiini ja arginiini päällystetty positiivisesti varautuneita ryhmiä, selektiivisesti ohjata torjumaan varautuneita ioneja, joilla on sama merkki, mutta helpottaa kulkua negatiivisesti varautuneita. Lisäksi tässä tapauksessa pienempi ionit voivat olla vuorovaikutuksessa tiiviimmin steerisillä kysymyksiä, mikä lisää huomattavasti maksu-maksu vuorovaikutus ja näin liioittelee vaikutusta.

Valikoivuus nonelectrolytes

Nonelectrolytes, aineet, jotka ovat yleensä hydrofobisia ja lipofiilisiä, tyypillisesti kalvon läpi liuottamalla lipidikaksoiskerrokseen ja siten, yksinkertaisella diffuusiolla. Helppo levittää tässä tapauksessa on riippuvainen jakaantumiskerroin K, tyypillisesti, vaikka joitakin ei-elektrolyyttejä, jotka kulkevat kalvon operaattorin välityksellä tapahtuvaa kuljetusta.

Ei-elektrolyytti on osittain täynnä, eli enemmän tai vähemmän polaarinen, kuten etanolin, metanolin tai ureaa, kulkea kalvon läpi upotetaan kalvon vesikanavien sallittu. On mielenkiintoista huomata, että on olemassa sääntelymekanismi luoda tehokkaat esteitä liikenteen, mikä merkitsee luontainen haavoittuvuutta solujen tunkeutuminen näiden molekyylien.

  0   0
Edellinen artikkeli Peppino De Filippo
Seuraava artikkeli Differential Object Marking

Kommentit - 0

Ei kommentteja

Lisääkommentti

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Merkkiä jäljellä: 3000
captcha