Ugrás a tartalomhoz

A sportmozgások biológiai alapjai I.

Csoknya Mária, Wilhelm Márta (2011)

Pécsi Tudományegyetem, Szegedi Tudományegyetem, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Eszterházy Károly Főiskola, Dialóg Campus Kiadó-Nordex Kft.

Transzportfolyamatok

Transzportfolyamatok

Mint említettük, a biológiai membránok több funkcióval rendelkezhetnek. Részben határoló hártyák, részben pedig biológiai folyamatok színhelyei. A sejt önálló működése megkívánja, hogy membránja ne legyen átjárható minden molekula számára. Alapvetően kétféle transzportfolyamatot különböztetünk meg.

A passzív transzport lezajlásához energia befektetésére nincs szükség a folyamat a koncentráció különbség alapján zajlik, a nagyobb koncentrációjú hely felől a kisebb koncentrációjú hely felé áramlik (koncentráció grádiens irányába). Ilyen folyamat a diffúzió (2.4. ábra, A. kép), amely elsősorban a gázok, ill. kisméretű molekulák mozgását teszi lehetővé a membránon keresztül, esetleg a cytoplasmán át. A diffúzió sebességét alapvetően a hőmérséklet, ill. a koncentráció grádiens határozza meg. Az élő sejtekben diffúzióval mozog az O2, CO2, N2 stb., emellett a víz, az alkoholok (pl. etanol), az urea, és a kisméretű lipidek többsége.

A facilitált diffúzió (2.4. ábra, B. kép) során szintén energia befektetése nélkül történik az anyagtranszport, de a folyamathoz egy hordozó fehérje (carrier, transzporter molekula) szükséges. Ennek a fehérjének a szerkezetében történő változás juttatja át az olyan molekulát a membránon mint a glükóz és az aminosavak.

Az osmosis (2.4. ábra, C. kép) szintén passzív transzportfolyamat, melynek során a membránon, amely féligáteresztő hártyaként működik (csak a kis molekulák jutnak át szabadon, a nagyobb molekulák nem férnek át a membrán pórusain), az oldott molekula nem fér át, ezért az oldószer vándorol. Ez a folyamat a koncentráció grádienssel ellentétes irányban zajlik. Vizes közegekben egyszerűsítve a víz mozgásaként is említik.

A filtráció (2.4. ábra, D. kép) szintén féligáteresztő hártyán történő passzív transzportfolyamat, ahol a hajtóerő az a nyomáskülönbség, ami a membrán két oldala között jelentkezik. Valójában a filtráció a sejt két oldala (külső-belső, külső-külső) között lezajló folyamat, így pl. filtráció történik a vese glomerulusaiban a szűrletképzés során, ill. filtráció zajlik a kapillárisokban a szöveti anyagcsere folyamataiban.

2.4. ábra - Különböző passzív transzportfolyamatok

Különböző passzív transzportfolyamatok

A koncentráció grádiens ellenében történő anyagtranszport többnyire energiaigényes folyamat. Ezeket nevezzük aktív transzportnak. Ennek egyik tipikus példája a Na-K pumpa (2.5. ábra, A. kép) működése, amely az ATP bontásából származó energia segítségével 3 Na+-iont pumpál ki, míg 2 K+-iont pumpál be a sejtbe kb. tízszeres koncentráció grádiens ellenében. A Na-K pumpa működése elengedhetetlen az élő sejtek létéhez. Döntő a sejt osmoticus viszonyainak, a sejt térfogatának és alakjának fenntartásához, az idegsejtek membránjának ingerelhetőségéhez. Miután a sejt és szervezet nyugalmi energiaigényének egyharmadát a pumpa működése jelenti, s ez csak az ATP bontásával lehetséges, így a pumpát Na-K-ATP-áz-ként is említik. Hasonlóan működik a Ca2+ ATP-áz enzim is. Az élő sejtek működéséhez elengedhetetlen a H+-pumpa, amely eukaryota sejtekben a sejtorganellumok falában található (pl. mitochondrium). Az esetek többségében ebből az organellumból pumpálja ki a H+ iont.

A co-transzport (2.5. ábra, B. kép) az aktív transzport azon formája, ahol egy hordozómolekula kétféle anyagot juttat át egyszerre a membránon. Ezen anyagszállítási rendszer olyan hordozómolekulákkal valósul meg, ahol a fehérjének két aktív kötőhelye van, különböző anyagok szállítására. Az anyagáramlás csak akkor lehetséges, ha mindkét kötőhely foglalt. Ilyen pl. a Na+ és glukóz, ill. a Na+ és aminosavak együttes szállítása. Tipikus példa erre a vékonybél hámsejtjein található. Az emésztés végén a glukóz és aminosavak felszívódása ilyen módon történik. A folyamat hajtóereje a Na+-ion koncentráció grádiens iránya. A szállítómolekulához kapcsolódva emiatt mindig „csorog” befelé Na+ a sejt belsejébe. A felesleges Na+-ot majd a Na-K- pumpa újra kipumpálja.

Antiport (counter-, ellenirányú) transzport nevezzük azt az anyagáramlást, amikor a szállítófehérje egyik anyagnak a sejt belseje felé, másik anyagnak a sejt külső felszíne felé történő áramlását segíti. A folyamat nem ATP igényes, mivel az egyik anyag passzív módon történő (koncentráció különbség) áramlása hajtja a másik anyag mozgását. Ilyen pl. a Na+ és Ca2+ ellentétes irányú mozgása. A Na+ koncentráció olyan kicsi a sejt belsejében, hogy annak mozgása hajtja a Ca2+ kifelé áramlását annak ellenére, hogy a sejten kívül amúgy is nagyobb a kalcium koncentráció.

A membránok mozgásával járó transzportfolyamatok két fő típusa az endocytosis (bekebelezés) és az exocytosis (kiürítés, kilökődés; 2.5. ábra, C. kép). Mindkettő nagy előnye, hogy nagyobb mennyiségű anyag felvételére ill. ürítésére képes így a sejt.

2.5. ábra - Aktív transzport folyamatok

Aktív transzport folyamatok

g: glukóz, G: Golgi-apparátus, N: nucleus.

A sejtmembrán befűződésével és egy vesicula képződésével jut az anyag a sejt belsejébe. A vesicula lysosomákkal egyesül, a szükséges anyagok a célszervekhez jutnak. A tápanyagokat a lysosoma emésztőenzimjei lebontják. A lefűződött membrán újra felhasználódik. A nagyméretű szilárd anyagok felvételét phagocytosisnak, a folyadékok felvételét pinocytosisnak nevezzük.

Az exocytosis során a membránnal körülvett anyagok mozgása az előzővel ellentétes, a sejt külső felszíne felé történik. A vesicula a sejtmembránnal egyesül, kinyílik és a szállított anyag az extracelluláris térbe ürül. Pl. a transzmitterek ürítése a synapticus vesiculákból. A különböző anyagokat termelő sejtek (hormon, enzim stb.) szintén exocytosissal ürítik az általuk termelt secretumokat.