Transportasi membran

Pada Transportasi membran zat melewati membran biologis atau secara aktif diangkut melalui membran. Berbeda dengan transpor aktif, difusi adalah jalur transpor membran paling sederhana dan tidak memerlukan energi tambahan. Gangguan transportasi membran dikaitkan dengan berbagai penyakit yang berbeda.

Apa itu transpor membran?

Biomembran membungkus area seperti sitoplasma sel dan dengan demikian menghasilkan wilayah terkontrol dengan lingkungan yang relatif independen dari dunia luar. Lingkungan sel tertentu di dalam sel hanya dapat dibangun dan dipertahankan karena perlindungan dari dunia luar.

Lapisan ganda dari biomembran terdiri dari fosfolipid dan hanya dapat ditembus oleh gas dan kecil, dalam banyak kasus molekul yang tidak bermuatan. Untuk ion polar hidrofilik dan zat bioaktif lainnya, lapisan ganda lipid berhubungan dengan penghalang, yang diperlukan mekanisme transpor tambahan untuk mengatasinya.

Transpor membran berhubungan dengan perjalanan zat melalui biomembran. Dua prinsip berbeda berperan di sini. Prinsip pertama adalah difusi atau permeasi bebas, yang kedua adalah transportasi massa selektif. Selain difusi sederhana, prinsip fungsional seperti transpor pasif melalui protein saluran atau protein pembawa dan transpor aktif untuk transpor transmembran juga dihitung.

Endositosis, eksositosis, dan transcytosis termasuk dalam transpor yang menggantikan membran. Karena bagian-bagian membran itu sendiri bergeser selama transpor pemindahan membran, aliran membran kadang-kadang juga disebutkan di sini.

Pengangkutan membran mendukung fungsi sel dan komunikasi sel dengan lingkungan. Pertukaran material selektif dimungkinkan oleh mekanisme transportasi.

Fungsi & tugas

Lapisan ganda lipid atau lapisan lipid bimolekuler dari biomembran berhubungan dengan penghalang antara kompartemen berair dalam bentuk ruang ekstraplasmik dan sitoplasma. Hanya molekul kecil yang dapat berdifusi melalui biomembran antar kompartemen, misalnya asam asetat dan air. Untuk molekul yang lebih besar, laju difusi relatif rendah.

Permeabilitas membran terhadap molekul kecil juga dikenal sebagai semipermeabilitas dan membentuk dasar osmosis. Menurut asumsi saat ini, setiap biomembran adalah struktur fluida dengan ketidakteraturan sementara dalam lapisan ganda lipid. Molekul dengan sifat hidrofobik larut melalui area membran hidrofobik karena koefisien distribusinya. Partikel yang lebih besar seperti hormon steroid dapat berdifusi melalui membran.

Sebaliknya, molekul tertentu menggunakan transpor membran tertentu. Rute transpor terikat pada protein transpor membran integral yang dikenal sebagai translocator. Pengangkutan spesifik bersifat khusus substrat dan dapat jenuh. Penerjemah jalur transpor ini termasuk pembawa yang dibebani dengan substrat dan yang dapat membawa perubahan konformasi pada membran untuk memasukkan muatannya.

Karena laju transpor yang relatif tinggi, maka terdapat saluran transpor permanen di setiap membran. Protein membran integral dengan fungsi dalam transpor membran biasanya sesuai dengan struktur oligomer. Dalam kasus transpor spesifik, terjadi difusi yang dikatalisasi tanpa konsumsi energi tambahan atau transpor aktif dengan konsumsi energi.

Difusi terkatalisis dan transpor aktif menawarkan kemungkinan hanya mengangkut satu partikel secara searah, dan mengangkut dua partikel bersama-sama ke arah yang sama atau ke arah yang berlawanan. Difusi yang dikatalisasi melalui protein transpor membran hanya mengikuti pemerataan konsentrasi sepanjang gradien konsentrasi zat yang ada di antara dua kompartemen sel. Transpor aktif selalu terjadi melawan gradien konsentrasi.

Pori-pori luar biomembran digunakan untuk bagian partikel hidrofilik yang tidak spesifik. Saluran transpor aktual dari sebuah biomembran terdiri dari β-sheets. Pengangkutan membran sangat diperlukan untuk semua fungsi tubuh dan jaringan di dalam tubuh, misalnya untuk sistem saraf dan saluran ion yang bergantung pada tegangan.

Penyakit & penyakit

Gangguan pada sistem transpor membran dapat menyebabkan kerusakan sel yang parah bahkan kegagalan organ. Di dalam usus atau ginjal, terjadi gangguan pada transpor membran, misalnya dari gangguan absorpsi dan sekresi.

Mitokondriopati, misalnya, menyebabkan gangguan transpor membran. Dalam hal ini, sistem enzim terpengaruh, yang memungkinkan energi dihasilkan melalui fosforilasi oksidatif. Gangguan sintase ATP layak mendapat perhatian khusus dalam konteks ini. Enzim ini adalah salah satu protein transmembran terpenting yang, misalnya, berfungsi sebagai enzim transpor di dalam pompa proton. Enzim mengkatalisasi suplai ATP dalam tubuh yang sehat dan memungkinkan transportasi proton hemat energi sepanjang gradien proton dengan pembentukan ATP. Oleh karena itu, ATP sintase adalah salah satu pengubah energi terpenting dalam organisme manusia dan mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk lain. Penyakit mitokondria adalah malfungsi proses metabolisme mitokondria, yang menyebabkan berkurangnya pasokan sintesis ATP dan dengan demikian menurunkan kinerja tubuh.

Selain itu, semua protein dan enzim transporter pada akhirnya dapat dipengaruhi oleh mutasi atau cacat transkripsi. Mutasi pada bahan genetik protein transporter meninggalkan protein yang terkena dampak dalam bentuk yang dimodifikasi, sehingga transpor zat aktif menjadi lebih sulit. Fenomena ini relevan, misalnya, untuk beberapa penyakit pada usus kecil.

Gangguan pada aliran membran pada gilirannya dapat dikaitkan dengan berbagai macam penyakit. Pada tumor, misalnya, endositosis seringkali lebih sulit. Infeksi atau penyakit neurogeneratif juga dapat menyebabkan gangguan dalam hal ini. Neuropati dengan gangguan kemampuan berjalan dan kecepatan konduksi saraf yang menurun serta gangguan sensorik merupakan contoh keluhan neurodegeneratif akibat aliran membran yang terganggu.

Penyakit Huntington yang terkait dengan mutasi juga mengganggu aliran membran secara neurogenik. Selain itu, eksositosis neurotransmitter dapat terhambat karena racun. Eksositosis yang terganggu juga merupakan dasar dari penyakit metabolik seperti fibrosis kistik. Gangguan pinositosis kini juga dikaitkan dengan penyakit seperti Alzheimer.

Gangguan transportasi membran tidak hanya memiliki banyak alasan berbeda, tetapi pada akhirnya juga menyebabkan banyak gejala berbeda dan berbagai macam penyakit.