Passieve massa transport is de diffusie van substraten door een biomembraan. Deze diffusie vindt plaats langs de concentratie gradiënt en vereist geen energie. Het diffusieproces kan bijvoorbeeld verstoord zijn in de darmen van hiv-patiënten.
Wat is passieve massaoverdracht?
Passief transport van opgeloste stoffen is de diffusie van substraten door het biomembraan van cellen in het menselijk lichaam. Cellen of celformaties worden in het lichaam van elkaar gescheiden door een biomembraan. Deze flexibele scheidingslaag maakt door zijn gespecialiseerde structuren het transport van specifieke moleculen en informatie in en uit het celinterieur. Er zijn twee basismodi voor het transporteren van stoffen in en uit het membraan. Membranen hebben een selectieve permeabiliteit. Ze laten sommige stoffen diffunderen, terwijl ze een barrière vormen voor andere. De massa overdrachtsmodus van actief transport maakt het mogelijk dat membranen selectief openen naar moleculen waarvoor ze vanwege hun lading niet echt doorlaatbaar zijn, concentratie of maat. Actief transport vindt altijd plaats met energieverbruik. Er moet onderscheid worden gemaakt tussen dit en het massa vervoer type passief vervoer. In deze vorm van massabeweging door een celmembraan, er is geen energie voor nodig. Passief transport kan worden gelijkgesteld met diffusieprocessen die plaatsvinden langs de concentratie gradiënt en vestigt een concentratie evenwicht tussen de twee zijden van het membraan.
Functie en taak
Binnen een cel of celcompartiment bestaat chemisch en ladingsgewijs een bepaald milieu dat de cel nodig heeft om zijn functie uit te voeren. Dit milieu wordt uitsluitend in stand gehouden door biomembraaneigenschappen en selectieve permeabiliteit. Passief en actief transport van opgeloste stoffen voorziet de cel of het celcompartiment van precies de juiste hoeveelheid van de stoffen die nodig zijn om een gunstig milieu te behouden. Er zijn twee verschillende soorten passief transport. Simpele diffusie omvat in lipiden oplosbaar moleculen en treedt op met een extreem lage snelheid. Ze verspreiden zich vrijelijk over de celmembraan Deze vorm van passief vervoer is degene met de minste moeite. Het tweede type passieve diffusie is gefaciliteerde diffusie, die weer kan worden onderverdeeld in twee subtypen. Een van deze subtypen is drager-gemedieerde gefaciliteerde diffusie. Bij deze vorm van passieve massaoverdracht neemt het membraan het substraat op met behulp van een zogenaamde drager. De drager is een eiwit voor het labelen van de stof waaraan het substraat bindt. Omdat eenvoudige diffusie bij lage snelheid plaatsvindt, helpt de drager de stof door het biomembraan te transporteren. Het aantal van alle dragermoleculen is beperkt. Om deze reden is transport door een dragermolecuul onderhevig aan verzadigingskinetiek. Passief massatransport door dragermoleculen kan ook onderhevig zijn aan competitieve remming. Wanneer een dragermolecuul zich aan zijn substraat bindt, verandert het van conformatie en herschikt het zichzelf dienovereenkomstig. Het resultaat is dat het substraatmolecuul door het biomembraan wordt gedragen en alleen aan de andere kant wordt vrijgegeven. Sommige dragers kunnen maar één molecuul tegelijk dragen en hebben dus een uniport. Andere dragers hebben bindingsplaatsen voor twee verschillende moleculaire substraten en veranderen alleen van conformatie wanneer beide bindingsplaatsen bezet zijn. De twee moleculen worden dus ofwel in dezelfde richting gesymboliseerd of in tegengestelde richtingen tegengesteld. Er is dus geen afhankelijkheid van de elektrische gradiënt. Het tweede type gefaciliteerde diffusie is door poriën en kanalen. Bij deze vorm van transport gaat het om aminozuren met name. Tijdens ionentransport wordt bijvoorbeeld het substraat van het aminozuur opgenomen in de celmembraan door de poriën. De kanalen worden gevormd door eiwitten Op deze eiwithoudende kanalen zijn speciale bindingsplaatsen aanwezig. Aldus is gefaciliteerde diffusie door poriën en kanalen een selectief massatransport dat elektrisch en chemisch kan worden beïnvloed. Bijna alle kanalen worden alleen geopend als reactie op specifieke signalen. Een ligand-gated kanaal reageert bijvoorbeeld alleen op een boodschappersubstantie zoals een hormoon. Sommige kanalen zijn spanningsafhankelijk en open voor diffusie met een verandering in membraanpotentiaal. Na concentratie-equilibratie sluiten de kanalen weer.
Ziekten en kwalen
Wanneer de membraanpermeabiliteit, en dus het passieve transport van opgeloste stoffen, wordt verstoord, wordt de permeabiliteit van verschillende ionen niet langer optimaal geregeld. Dergelijke stoornissen van de membraanpermeabiliteit ontstaan vaak door hart- en vaatziekten en hebben soms invloed op de elektrolyt evenwicht Soms zijn membraanpermeabiliteitsstoornissen ook erfelijk. Diverse eiwitten bouw het biomembraan op en geef het een selectief permeabele dubbele lipidenlaag. Als het eiwitten die bij dit proces betrokken zijn, worden gewijzigd, de membraanpermeabiliteit verandert ook. Dit fenomeen is bijvoorbeeld aanwezig bij myotonia congenita Thomsen. Deze genetische aandoening van de spierfunctie muteert een gen verantwoordelijk voor het coderen van het individu chloride kanalen in de spiervezel membranen. Vanwege de mutatie, permeabiliteit voor chloride ionen worden verminderd, waardoor spierstijfheid ontstaat. auto-immuunziekten kan ook gericht zijn op het biomembraan, zoals het antifosfolipidensyndroom. Als onderdeel van de ziekte, de immuunsysteem valt de aan fosfolipide gebonden eiwitten van het membraan aan. De resulterende verhoogde neiging tot bloed stolling verhoogt ook het risico op hart- aanvallen en beroertes. Mitochondriopathieën veranderen ook de permeabiliteit van het membraan. De mitochondria zijn de eigen energiecentrales van het lichaam die tijdens de energieproductie vrije radicalen afstoten. Bij gezonde personen worden deze stoffen weggevangen. Dit proces mislukt bij mitochondiopathiepatiënten, beschadigt de membranen en vermindert de mitochondriahet vermogen om energie op te wekken. Het passieve en actieve transport van stoffen door de membranen van de dunne darm wordt specifiek beïnvloed door aandoeningen zoals HIV-enteropathie. Dit fenomeen treft vooral hiv-patiënten met chronische diarree en kan in verband worden gebracht met verminderde activiteit van interstinal enzymen.
