Transportasi massal aktif

Dari transportasi massal aktif adalah bentuk pengangkutan substrat melalui biomembran. Transpor aktif terjadi terhadap konsentrasi atau gradien muatan dan terjadi dengan konsumsi energi. Proses ini terganggu pada penyakit mitokondria.

Apa itu transpor massa aktif?

Biomembran fosfolipid dan lapisan ganda memisahkan kompartemen sel individu satu sama lain dalam tubuh manusia. Karena komponen membrannya, berbagai biomembran mengambil peran aktif dalam pengangkutan zat secara selektif. Sebagai lapisan pemisah antara beberapa area, biomembran secara inheren tidak dapat ditembus oleh sebagian besar molekul. Hanya molekul lipofilik, lebih kecil dan hidrofobik yang berdifusi secara bebas melalui lapisan ganda lipid. Jenis permeabilitas membran terkoordinasi ini juga dikenal sebagai permeabilitas selektif.

Molekul yang dapat berdifusi termasuk, misalnya, molekul gas, alkohol, dan urea. Ion dan zat aktif biologis lainnya sebagian besar bersifat hidrofilik dan ditahan oleh penghalang biomembran. Biomembran memiliki protein transpor sehingga ion, air dan partikel yang lebih besar seperti gula dapat berdifusi. Anda secara aktif terlibat dalam pengangkutan zat. Transpor melalui biomembran disebut juga transpor membran atau aliran membran jika membran itu sendiri bergeser.

Biomembran dan permeabilitas selektifnya mempertahankan lingkungan sel tertentu di dalam sel, yang mendorong proses fungsional internal. Sel dan kompartemennya berkomunikasi dengan lingkungannya dan melakukan pertukaran zat dan partikel secara selektif. Mekanisme seperti transpor zat aktif memungkinkan jalur selektif melalui membran atas dasar ini. Transpor zat aktif harus dibedakan dari transpor zat pasif dan transpor zat pemindah membran.

Fungsi & tugas

Pengangkutan zat melalui biomembran berlangsung secara aktif atau pasif. Dengan transpor pasif, molekul melewati membran ke arah konsentrasi tertentu atau gradien potensial tanpa mengonsumsi energi apa pun. Oleh karena itu transpor pasif merupakan bentuk difusi khusus. Dengan cara ini, molekul yang lebih besar dapat mencapai sisi lain membran dengan bantuan protein transpor membran.

Sebaliknya, transpor aktif adalah proses transpor yang menggunakan energi melawan gradien suatu biosistem. Molekul yang berbeda dapat diangkut secara selektif melalui membran melawan gradien konsentrasi kimia atau gradien potensial listrik. Ini sangat penting untuk partikel bermuatan. Selain aspek muatan, aspek konsentrasi juga relevan dengan keseimbangan energinya. Pengurangan entropi dalam sistem tertutup menyebabkan peningkatan gradien konsentrasi.Hubungan ini memainkan peran yang sama pentingnya untuk keseimbangan energi seperti transpor muatan melawan medan listrik atau potensial membran istirahat.

Meskipun ini adalah masalah keseimbangan muatan atau energi dalam sistem, konsentrasi partikel dan perubahannya harus dipertimbangkan secara terpisah karena biomembran yang permeabel secara selektif. Energi untuk transpor aktif tersedia di satu sisi sebagai energi pengikat kimiawi, misalnya dalam bentuk hidrolisis ATP. Di sisi lain, pengurangan gradien muatan dapat berfungsi sebagai penggerak dan menghasilkan energi listrik. Kemungkinan ketiga memberikan hasil energi dari peningkatan kehadiran entropi dalam sistem komunikasi masing-masing dan dengan demikian dari pengurangan gradien konsentrasi lain. Transportasi melawan gradien listrik disebut elektrogenik. Bergantung pada sumber energi dan jenis pekerjaan, perbedaan dibuat antara transpor aktif primer, sekunder, dan tersier. Translokasi grup adalah bentuk khusus transpor aktif.

Transpor aktif terutama terjadi ketika ATP dikonsumsi, dengan bantuan ion anorganik dan proton dilakukan dari sel dengan mengangkut ATPase melalui biomembran. Sebuah ion dipompa, misalnya, dari konsentrasi yang lebih rendah ke sisi yang lebih pekat dengan bantuan pompa ion.

Pompa natrium-kalium adalah aplikasi utama dari proses ini di dalam tubuh manusia. Saat mengonsumsi ATP, ia memompa keluar ion natrium bermuatan positif dan secara bersamaan ion kalium bermuatan positif ke dalam sel. Dengan cara ini, potensi istirahat neuron tetap konstan dan potensial aksi dapat dihasilkan dan diteruskan.

Dengan transpor aktif sekunder, partikel diangkut sepanjang gradien elektrokimia. Energi potensial dari gradien digunakan sebagai penggerak untuk mengangkut substrat kedua ke arah yang sama melawan gradien listrik atau gradien konsentrasi. Transpor aktif ini berperan terutama untuk symport natrium-glukosa di usus halus. Jika substrat kedua diangkut ke arah yang berlawanan, dapat juga terjadi transpor massa sekunder yang aktif, misalnya dalam kasus antiport natrium-kalsium dengan alat penukar natrium-kalsium.

Transpor aktif tersier menggunakan gradien konsentrasi yang ditetapkan oleh transpor aktif sekunder berdasarkan transpor aktif utamanya. Jenis transpor ini berperan terutama untuk transpor di- dan tripeptida di usus halus, yang dilakukan oleh transporter peptida 1. Translokasi kelompok mengangkut monosakarida atau alkohol gula sebagai bentuk khusus pengangkutan zat aktif dan mengubah zat pengangkut secara kimiawi melalui fosforilasi. Sistem fosfotransferase asam fosfoenolpiruvat adalah contoh paling penting dari moda transportasi ini.

Penyakit & penyakit

Metabolisme energi serta enzim transporter khusus dan protein transporter berperan dalam transpor aktif zat. Jika protein atau enzim transporter yang dimaksud tidak ada dalam bentuk aslinya yang direncanakan secara fisiologis karena mutasi atau kesalahan dalam transkripsi materi genetik, maka transpor aktif zat hanya lebih sulit atau, dalam kasus yang ekstrim, tidak mungkin lagi sama sekali.

Misalnya, beberapa penyakit usus kecil dikaitkan dengan fenomena ini. Penyakit dengan suplai ATP yang terganggu juga dapat memiliki efek merusak pada transpor aktif zat dan menyebabkan gangguan fungsional di berbagai organ. Hanya dalam beberapa kasus penyakit seperti itu, hanya satu organ yang terpengaruh. Gangguan metabolisme energi sebagian besar merupakan penyakit multi organ yang seringkali memiliki dasar genetik.

Dalam semua penyakit mitokondria, misalnya, sistem enzim terpengaruh, yang terlibat dalam produksi energi melalui fosforilasi oksidatif. Gangguan ini termasuk, khususnya, gangguan sintase ATP. Enzim ini adalah salah satu protein transmembran yang paling penting dan muncul, misalnya, sebagai enzim transpor di pompa proton. Tugas utama enzim adalah mengkatalisis sintase ATP. Untuk menyediakan energi, sintase ATP menghubungkan transpor proton yang disukai secara energetik dengan pembentukan ATP di sepanjang gradien proton. Ini membuat ATP sintase salah satu pengubah energi terpenting dalam tubuh manusia dan dapat mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Penyakit mitokondria adalah malfungsi proses metabolisme mitokondria dan menyebabkan penurunan kinerja tubuh karena berkurangnya sintesis ATP.