No Transporte de membrana as substâncias passam por uma membrana biológica ou são ativamente transportadas por meio de membranas. Em contraste com o transporte ativo, a difusão é a rota de transporte de membrana mais simples e não requer nenhum fornecimento adicional de energia. Os distúrbios do transporte da membrana estão associados a uma variedade de doenças diferentes.
O que é transporte por membrana?
As biomembranas encerram áreas como o citoplasma das células e, portanto, geram uma região controlada com um meio relativamente independente do mundo exterior. O ambiente específico da célula dentro das células só pode ser construído e mantido devido à proteção do mundo externo.
A dupla camada de uma biomembrana é composta por fosfolipídios e só é permeável a gases e a moléculas pequenas, na maioria das vezes sem carga. Para íons polares hidrofílicos e outras substâncias bioativas, a bicamada lipídica corresponde a uma barreira, que mecanismos de transporte adicionais são necessários para superar.
O transporte por membrana corresponde à passagem de substâncias por uma biomembrana. Dois princípios diferentes desempenham um papel aqui. O primeiro princípio é a difusão ou permeação livre, o segundo é a transferência seletiva de massa. Além da difusão simples, princípios funcionais como o transporte passivo através de proteínas de canal ou proteínas carreadoras e o transporte ativo para o transporte transmembrana também contam.
Endocitose, exocitose e transcitose pertencem ao transporte de deslocamento da membrana. Uma vez que as próprias partes da membrana são deslocadas durante o transporte de deslocamento da membrana, um fluxo de membrana às vezes também é mencionado aqui.
O transporte por membrana suporta funções celulares e comunicação celular com o meio ambiente. A troca seletiva de material é possibilitada pelos mecanismos de transporte.
Função e tarefa
A bicamada lipídica ou camada lipídica bimolecular de uma biomembrana corresponde a uma barreira entre os compartimentos aquosos na forma do espaço extraplásmico e citoplasmático. Apenas pequenas moléculas podem se difundir entre os compartimentos através de uma biomembrana, por exemplo, ácido acético, bem como água. Para moléculas maiores, a taxa de difusão é relativamente baixa.
A permeabilidade das membranas a pequenas moléculas também é conhecida como semipermeabilidade e constitui a base da osmose. De acordo com os pressupostos atuais, toda biomembrana é uma estrutura fluida com irregularidades temporárias na bicamada lipídica. As moléculas com propriedade hidrofóbica se dissolvem através da área da membrana hidrofóbica devido ao seu coeficiente de distribuição. Partículas ainda maiores, como os hormônios esteróides, podem se difundir através das membranas.
Em contraste, moléculas específicas fazem uso de transporte de membrana específico. A rota de transporte está ligada a proteínas de transporte de membrana integrantes conhecidas como translocadores. O transporte específico é específico do substrato e saturável. Os translocadores deste trajeto de transporte incluem portadores que são carregados com o substrato e que podem provocar uma mudança conformacional na membrana para introduzir sua carga.
Devido às taxas de transporte relativamente altas, existe um canal de transporte permanente em cada membrana. As proteínas integrais da membrana com funções no transporte da membrana geralmente correspondem a estruturas oligoméricas. Com transporte específico há difusão catalisada sem consumo de energia adicional ou transporte ativo com consumo de energia.
A difusão catalisada e o transporte ativo oferecem a possibilidade de transportar apenas uma única partícula unidirecionalmente, duas partículas juntas na mesma direção ou na direção oposta. A difusão catalisada por proteínas de transporte de membrana apenas segue a equalização de concentração ao longo do gradiente de concentração de substâncias existente entre os dois compartimentos da célula. O transporte ativo sempre ocorre contra o gradiente de concentração.
Poros da biomembrana externa são usados para a passagem inespecífica de partículas hidrofílicas. O canal de transporte real de uma biomembrana consiste em folhas β. O transporte por membrana é indispensável para todas as funções corporais e tecidos do corpo, por exemplo, para o sistema nervoso e seus canais de íons dependentes de voltagem.
Doenças e enfermidades
Perturbações nos sistemas de transporte de membrana podem causar danos celulares graves e até falência de órgãos. No intestino ou nos rins, distúrbios do transporte da membrana resultam, por exemplo, de distúrbios de absorção e secreção.
As mitocondriopatias, por exemplo, levam a distúrbios do transporte da membrana. Nesse caso, o sistema enzimático é afetado, o que permite que a energia seja gerada por meio da fosforilação oxidativa. Os distúrbios da ATP sintase merecem menção especial neste contexto. Essa enzima é uma das proteínas transmembrana mais importantes que, por exemplo, assume a função de enzima de transporte dentro da bomba de prótons. A enzima catalisa o fornecimento de ATP no corpo saudável e permite o transporte de prótons com economia de energia ao longo do gradiente de prótons com a formação de ATP. A ATP sintase é, portanto, um dos conversores de energia mais importantes do organismo humano e transforma uma forma de energia em outra. Os distúrbios mitocondriais são disfunções dos processos metabólicos mitocondriais que causam um fornecimento reduzido de síntese de ATP e, portanto, reduzem o desempenho do corpo.
Além disso, todas as proteínas e enzimas transportadoras podem ser afetadas por mutações ou defeitos de transcrição. Mutações no material genético das proteínas transportadoras deixam as proteínas afetadas de forma modificada, dificultando o transporte da substância ativa. Esse fenômeno é relevante, por exemplo, para algumas doenças do intestino delgado.
Os distúrbios no fluxo da membrana podem, por sua vez, estar associados a uma ampla variedade de doenças. Em tumores, por exemplo, a endocitose costuma ser mais difícil. Infecções ou doenças neurogerativas também podem causar distúrbios a esse respeito. Neuropatias com capacidade de locomoção prejudicada e velocidade de condução nervosa reduzida, bem como distúrbios sensoriais, são um exemplo de queixas neurodegenerativas devido ao fluxo de membrana prejudicado.
A doença de Huntington relacionada à mutação também interrompe o fluxo da membrana neurogenicamente. Além disso, a exocitose dos neurotransmissores pode ser prejudicada devido às toxinas. A exocitose perturbada também é a base de doenças metabólicas, como a fibrose cística. Distúrbios de pinocitose agora também estão associados a doenças como Alzheimer.
Os distúrbios do transporte da membrana podem não apenas ter muitas razões diferentes, mas também levar a muitos sintomas diferentes e a uma ampla variedade de doenças.
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