6.6 : The Significance of Membrane Transport

Транспортировка растворенных веществ через клеточную мембрану имеет важное значение для метаболических процессов, таких как поддержание размера и объема клеток, создание потенциала действия, обмен питательными веществами и газами и т. д. Мембранный транспорт может быть как пассивным, так и активным. Это может быть простой диффузионный, облегченный или опосредованный транспорт с помощью транспортных белков, таких как транспортеры и каналы.

Транспортеры способствуют как активному, так и пассивному движению растворенных веществ. Они могут позволить одной молекуле транспортироваться вниз по ее концентрации или электрохимическому градиенту. В то же время некоторые транспортеры могут транспортировать две разные молекулы одновременно, в одном и том же или противоположном направлении. Транспортер может использовать энергию гидролиза АТФ для перемещения растворенного вещества против его концентрации или электрохимического градиента. Транспортеры особенно активно участвуют в поддержании клеточного гомеостаза, трансклеточного транспорта растворенных веществ, таких как аминокислоты, моносахариды, ионы и т.д.

Каналы образуют трансмембранные поры, которые обеспечивают пассивный транспорт растворенных веществ. Стробированные каналы открываются только при определенных условиях, в то время как нестробируемые каналы всегда открыты, что позволяет ионам непрерывно проходить через них вниз по градиенту концентрации. Каналы выполняют множество функций, таких как передача сигнала, трансэпителиальный транспорт, регулирование pH и т. д.

Каналы действуют быстрее, чем транспортеры. Например, когда мы прикасаемся к горячей поверхности или похлопываем по спине, рецепторы, обнаруживающие это действие, представляют собой катион-зависимые каналы, которые открываются в ответ на эти стимулы и помогают нам реагировать в течение нескольких секунд.

Клинический эффект нефункциональных транспортных белков

Многие заболевания возникают из-за мутаций или дефектов в регуляции мембранных транспортных белков. Муковисцидоз возникает из-за нефункциональных белков транспорта ионов хлора в эпителиальных клетках, что приводит к чрезмерному накоплению слизи в легких. Некоторые члены семейства мембранных транспортеров ABC (АТФ-связывающая кассета) способствуют резистентности раковых клеток к химиотерапии, ограничивая эффективность лечения. Непереносимость глюкозы при сахарном диабете 2 типа в основном связана с дефектными транспортерами глюкозы в мышечных и жировых тканях.