Transport aktívnych látok je forma transportu substrátov cez biomembránu. Aktívny transport nastáva proti a koncentrácie alebo gradient nabíjania a vyskytuje sa pri spotrebe energie. Pri mitochondriách je tento proces narušený.
Čo je aktívny transport rozpustených látok?
Preprava aktívnych látok je spôsob prepravy substrátov cez biomembránu. V ľudskom tele oddeľujú jednotlivé bunkové kompartmenty fosfolipidové a dvojvrstvové biomembrány. Na základe svojich membránových zložiek preberajú rôzne biomembrány aktívne selektívne úlohy hmota doprava. Ako separačná vrstva medzi niekoľkými oddeleniami je biomembrána vnútorne nepriepustná pre väčšinu zo všetkých molekuly. Iba lipofilné, menšie a hydrofóbne molekuly voľne difundujú cez lipidovú dvojvrstvu. Tento typ vyladenej membránovej permeability je tiež známy ako selektívna permeabilita. Difúzne molekuly napríklad plyn, alkohol a močovina molekuly. Ióny a ďalšie biologicky aktívne látky sú väčšinou hydrofilné a zastavuje ich bariéra biomembrány. Za účelom iónov, voda a väčšie častice, ako sú napríklad cukry, aby difundovali, má biomembrána transport proteíny. Aktívne sa podieľajú na preprave látok. Transport cez biomembránu sa tiež nazýva membránový transport alebo membránový tok, ak je v procese membrána sama vytlačená. Biomembrány a ich selektívna permeabilita udržujú vo vnútri bunky špecifické bunkové prostredie, ktoré podporuje vnútorné funkčné procesy. Bunka a jej oddelenia komunikujú so svojím prostredím a selektívne sa zapájajú hmota a výmenu častíc. Mechanizmy, ako je napríklad transport aktívnej rozpustenej látky, umožňujú na tomto základe selektívny prechod membrán. Aktívny transport rozpustených látok je potrebné odlíšiť od pasívneho transportu rozpustných látok a transportu rozpustných látok s membránovým posunom.
Funkcia a úloha
K transportu látok cez biomembránu dochádza aktívne alebo pasívne. Pri pasívnom transporte prechádzajú molekuly membránou bez spotreby energie v smere konkrétnej látky koncentrácie alebo potenciálny gradient. Pasívny transport je teda zvláštnou formou šírenia. Ešte väčšie molekuly sa teda pomocou membránového transportu dostanú na druhú stranu membrány proteíny. Aktívna doprava je na druhej strane transportný proces, ktorý prebieha so spotrebou energie proti gradientu biosystému. Rôzne molekuly sa tak môžu selektívne transportovať cez membránu proti chemickej látke koncentrácie gradient alebo gradient elektrického potenciálu. Toto zohráva úlohu najmä pre nabité častice. Okrem aspektov náboja sú pre energiu relevantné aj aspekty koncentrácie vyvážiť z nich. Zníženie entropie v uzavretom systéme vedie k zosilneniu koncentračného gradientu. Tento vzťah hrá ako dôležitá úloha v energii vyvážiť ako transport náboja proti elektrickému poľu alebo potenciálu pokojovej membrány. Aj keď nám ide o náboj alebo energiu vyvážiť v systéme je potrebné osobitne zvážiť koncentráciu častíc a ich zmenu z dôvodu selektívne priepustnej biomembrány. Energia na aktívny transport sa poskytuje na jednej strane ako chemická väzbová energia, napríklad vo forme hydrolýzy ATP. Na druhej strane, rozpad gradientu náboja môže slúžiť ako hnacia sila a tým generovať elektrickú energiu. Tretia možnosť zásobovania energiou vyplýva zo zvýšenia entropie prítomnej v príslušnom komunikačnom systéme, a teda z rozkladu koncentračného gradientu inde. Transport proti elektrickému gradientu sa nazýva elektrogénny. V závislosti od zdroja energie a typu práce sa rozlišuje medzi primárnou, sekundárnou a terciárnou aktívnou dopravou. Skupinová translokácia je zvláštna forma aktívneho transportu. Primárny aktívny transport nastáva, keď je spotrebovaný ATP a anorganické ióny a protóny sú transportované z bunky biomembránou transportnými ATPázami. Ión sa tak čerpá pomocou iónovej pumpy napríklad z menej koncentrovanej strany na vyššiu koncentrovanú stranu. The sodík-draslík čerpadlo je najdôležitejšou aplikáciou tohto procesu v ľudskom tele. Čerpá kladne nabité sodík ióny pod spotrebou ATP a súčasne prečerpávajú kladne nabité draslík iónov do bunky. Pokojový potenciál neurónov tak zostáva konštantný a môžu sa generovať a prenášať akčné potenciály. Pri sekundárnom aktívnom transporte sú častice transportované pozdĺž elektrochemického gradientu. Potenciálna energia gradientu slúži ako pohon na prepravu druhého substrátu v rovnakom smere proti elektrickému gradientu alebo gradientu koncentrácie. Tento aktívny transport hrá úlohu špecificky v sodík-glukóza symport v tenké črevo. Ak sa druhý substrát transportuje v opačnom smere, môže byť prítomný aj sekundárny aktívny transport, napríklad v sodíkuvápnik antiport využívajúci výmenníky sodík-vápnik. Terciárny aktívny transport používa koncentračný gradient stanovený sekundárnym aktívnym transportom na základe primárneho aktívneho transportu. Tento typ prepravy hrá úlohu hlavne pre prepravu di- a tripeptidov v EÚ tenké črevo, ktorý sa uskutočňuje peptidovým transportérom 1. Skupinové translokačné transporty monosacharidy or cukor alkoholy ako špeciálna forma aktívneho transportu, chemicky upravujúca transportné látky fosforyláciou. Systém fosfoenolpyrohroznovej kyseliny fosfotransferázy je najdôležitejším príkladom tohto typu transportu.
Choroby a poruchy
Energetický metabolizmus ako aj konkrétny transportér enzýmy a transportér proteíny zohrávajú úlohu v aktívnom metabolickom transporte. Ak transportné proteíny alebo enzýmy keďže príslušné mutácie alebo chyby v transkripcii genetického materiálu nie sú prítomné v pôvodnej fyziologicky plánovanej podobe, potom je aktívny metabolický transport možný iba s ťažkosťami alebo v extrémnych prípadoch vôbec. Niektoré choroby tenké črevosú napríklad spojené s týmto javom. Choroby s narušeným prísunom ATP môžu mať tiež ničivé účinky na transport a príčiny transportu účinných látok funkčné poruchy rôznych orgánov. Iba v niekoľkých prípadoch takýchto ochorení je postihnutý iba jeden orgán. Väčšinou, energetický metabolizmus poruchy sú multiorgánové ochorenia, ktoré majú často genetický základ. Napríklad pri všetkých mitochondriách je ovplyvnený enzýmový systém podieľajúci sa na výrobe energie oxidačnou fosforyláciou. Medzi tieto poruchy patrí najmä narušenie ATP syntázy. Tento enzým je jedným z najdôležitejších transmembránových proteínov a objavuje sa tak napríklad v protónovej pumpe ako transportný enzým. Hlavnou úlohou enzýmu je katalyzovať syntázu ATP. Aby poskytla energiu, ATP syntáza priečne väzby energeticky uprednostňovala transport protónov s tvorbou ATP pozdĺž protónového gradientu. ATP syntáza je teda jedným z najdôležitejších prevádzačov energie v ľudskom tele a môže premieňať jednu formu energie na iné formy energie. Mitochondriopatie sú poruchy mitochondriálnych metabolických procesov a vedú k zníženiu výkonnosti tela v dôsledku zníženej syntézy ATP.
