Transporte de massa ativo

Do transporte de massa ativo é uma forma de transporte de substratos por meio de uma biomembrana. O transporte ativo ocorre contra uma concentração ou gradiente de carga e ocorre com o consumo de energia. Na doença mitocondrial, esse processo é perturbado.

O que é transporte de massa ativo?

O fosfolipídio e as biomembranas de duas camadas separam os compartimentos celulares individuais uns dos outros no corpo humano. Devido aos seus componentes de membrana, as diferentes biomembranas assumem papéis ativos no transporte seletivo de substâncias. Como uma camada separadora entre várias áreas, a biomembrana é inerentemente impermeável à maioria de todas as moléculas. Apenas moléculas lipofílicas, menores e hidrofóbicas se difundem livremente através da bicamada lipídica. Este tipo de permeabilidade de membrana coordenada também é conhecido como permeabilidade seletiva.

As moléculas difusíveis incluem, por exemplo, moléculas de gás, álcool e ureia.Os íons e outras substâncias biologicamente ativas são principalmente hidrofílicos e são retidos pela barreira da biomembrana. A biomembrana possui proteínas de transporte para que íons, água e partículas maiores, como o açúcar, possam se difundir. Você está ativamente envolvido no transporte de substâncias. O transporte através de uma biomembrana também é chamado de transporte de membrana ou fluxo de membrana, se a própria membrana se deslocar.

As biomembranas e sua permeabilidade seletiva mantêm um ambiente celular específico dentro da célula, que promove processos funcionais internos. Uma célula e seus compartimentos se comunicam com seu ambiente e realizam trocas seletivas de substâncias e partículas. Mecanismos como o transporte da substância ativa permitem a passagem seletiva através das membranas nesta base. O transporte da substância ativa deve ser diferenciado do transporte passivo da substância e do transporte da substância que desloca a membrana.

Função e tarefa

O transporte de substâncias através de uma biomembrana ocorre de forma ativa ou passiva. Com o transporte passivo, as moléculas passam através da membrana na direção de uma concentração específica ou gradiente de potencial sem consumir energia. O transporte passivo é, portanto, uma forma especial de difusão. Dessa forma, moléculas ainda maiores chegam ao outro lado da membrana com a ajuda de proteínas de transporte de membrana.

O transporte ativo, por outro lado, é um processo de transporte que usa energia contra o gradiente de um biossistema. Diferentes moléculas podem ser transportadas seletivamente através da membrana contra o gradiente de concentração química ou o gradiente de potencial elétrico. Isso é particularmente importante para partículas carregadas. Além dos aspectos de carga, os aspectos de concentração também são relevantes para o balanço energético. A redução da entropia em um sistema fechado leva a um aumento no gradiente de concentração. Essa relação é tão importante para o balanço de energia quanto o transporte de carga contra o campo elétrico ou o potencial de membrana em repouso.

Embora se trate de um balanço de carga ou energia no sistema, a concentração de partículas e sua mudança devem ser consideradas separadamente por causa da biomembrana seletivamente permeável. A energia para o transporte ativo é disponibilizada, por um lado, como energia de ligação química, por exemplo, na forma de hidrólise de ATP. Por outro lado, a redução do gradiente de carga pode servir como força motriz e assim gerar energia elétrica. A terceira possibilidade de fornecimento de energia resulta de um aumento da entropia presente no respectivo sistema de comunicação e, portanto, da redução de outro gradiente de concentração. Um transporte contra o gradiente elétrico é denominado eletrogênico. Dependendo da fonte de energia e do tipo de trabalho, é feita uma distinção entre transporte ativo primário, secundário e terciário. A translocação de grupo é uma forma especial de transporte ativo.

O transporte principalmente ativo ocorre quando o ATP é consumido, com a ajuda do qual íons inorgânicos e prótons são transportados para fora da célula pelo transporte de ATPases através de uma biomembrana. Um íon é bombeado, por exemplo, do lado mais concentrado para o lado mais concentrado, com a ajuda de uma bomba de íons.

A bomba de sódio-potássio é a principal aplicação desse processo no corpo humano. Enquanto consome ATP, ele bombeia íons de sódio carregados positivamente e, simultaneamente, íons de potássio carregados positivamente em uma célula. O potencial de repouso dos neurônios, portanto, permanece constante e os potenciais de ação podem ser gerados e transmitidos.

Com o transporte ativo secundário, as partículas são transportadas ao longo do gradiente eletroquímico. A energia potencial do gradiente é usada como um impulsionador para transportar um segundo substrato na mesma direção contra o gradiente elétrico ou gradiente de concentração. Este transporte ativo desempenha um papel especialmente para o simporte sódio-glicose no intestino delgado. Se o segundo substrato for transportado na direção oposta, também pode haver transporte de massa secundário ativo, por exemplo, no caso do antiporto de sódio-cálcio usando um trocador de sódio-cálcio.

O transporte ativo terciário usa um gradiente de concentração estabelecido pelo transporte ativo secundário com base no transporte ativo principalmente. Esse tipo de transporte é particularmente importante para o transporte de di e tripeptídeos no intestino delgado, que é realizado pelo transportador de peptídeos 1. O grupo de translocação transporta monossacarídeos ou álcoois de açúcar como uma forma especial de transporte de substância ativa e altera quimicamente as substâncias de transporte por meio da fosforilação. O sistema de fosfotransferase do ácido fosfoenolpirúvico é o exemplo mais importante deste meio de transporte.

Doenças e enfermidades

Tanto o metabolismo energético quanto as enzimas transportadoras especiais e as proteínas transportadoras desempenham um papel no transporte ativo de substâncias. Se as proteínas ou enzimas transportadoras em questão não estão presentes na sua forma originalmente planejada fisiologicamente devido a mutações ou erros na transcrição do material genético, o transporte ativo das substâncias é apenas mais difícil ou, em casos extremos, não é mais possível.

Por exemplo, algumas doenças do intestino delgado estão associadas a esse fenômeno. Doenças com suprimento deficiente de ATP também podem ter efeitos devastadores no transporte ativo de substâncias e causar distúrbios funcionais em vários órgãos. Apenas em alguns casos de tais doenças, apenas um único órgão é afetado. Os distúrbios do metabolismo energético são geralmente doenças de múltiplos órgãos que costumam ter uma base genética.

Em todas as doenças mitocondriais, por exemplo, é afetado o sistema enzimático, que está envolvido na produção de energia por meio da fosforilação oxidativa. Esses distúrbios incluem, em particular, a interrupção da ATP sintase. Essa enzima é uma das proteínas transmembrana mais importantes e aparece, por exemplo, na bomba de prótons como uma enzima de transporte. A principal tarefa da enzima é catalisar a sintase do ATP. Para fornecer energia, a ATP sintase liga o transporte energeticamente favorecido de prótons com a formação de ATP ao longo do gradiente de prótons. Isso torna a ATP sintase um dos conversores de energia mais importantes do corpo humano e pode transformar uma forma de energia em outras formas de energia. As doenças mitocondriais são disfunções dos processos metabólicos mitocondriais e levam a um desempenho reduzido do organismo devido à síntese reduzida de ATP.