Membrane transport

1. 세포막을 통한 물질 수송의 2가지 특성           ① Lipid-solubility       - lipid soluble 물질은 세포막을 통한 확산(diffusion) 가능           ② Size of the particle       - 작은 ion 분자는 ion channel을 통한 확산(diffusion) 가능 - 상기의 2가지 특성 외에 transport를 위한 원동력이 필요한데, 이때 ATP를 필요로 하면 능동수송(active transport),  ATP가 필요하지 않으면 수동수송(passive tansport)이라 한다.             2. 수동수송           1) 수송의 원동력               ① Concentration gradient (chemical gradient)         - 두 용액사이의 농도 경사가 발생하면 고농도에서 저농도로 용질의 이동이 일어나 2용액간의 농도경사를 없애게 되고, 이러한 steady state를 유지하기 위해서 용질의 counter flow가 계속 된다.               ② Electrical gradient         - ion의 경우 electrical charge에 의해서 흐름이 영향을 받게 된다.

[그림 3-3]   [그림 3-4]              3. Osmosis (삼투압)     - 농도 구배에 따라 저농도에서 고농도로 용매의 이동     - tonicity of solution : cell을 둘러싸고 있는 용액속의 비투과성 용질의 농도가 cell volume에 미치는 영향     - isotonic soln. : 용액 속의 비투과성 용질의 농도가 생체 내 농도와 동일한 경우     - hypotonic soln. : 용액 속의 비투과성 용질의 농도가 생체 내 농도보다 낮은 경우           [그림 3-5]         4. Carrier-mediated transport           - 세포막을 통과할 수 없는 특정한 분자에 대한 special transport mechanism     - carrier-mediated transport의 3가지 특성                ① Specificity(특이성)          특정 물질에 대한 특정 carrier가 존재        ② Saturation(포화)           물질의 수송능력은 carrier의 개수와 관련되어 있으며, 막에 존재하는 carrier양에 따라 수송 한계가 있음       ③ Competition(경쟁)         구조적으로 유사한 물질의 경우 carrier가 구분을 할 수 없으므로 경쟁적으로 수송              1) 이동되는 개체 수에 따른 분류                 ① Uniport         - 하나의 물질만을 수송       ② Cotransport         - 두개 이상의 물질을 동시에 수송             antiport : 서로 다른 물질을 서로 반대 방향으로 수송               symport : 서로 다른 물질을 같은 방향으로 수송     [그림 3-6]         2) Energy 공급방식에 따른 분류                 ① Facilitated diffusion(촉진확산)                     [그림 3-7]               ② Active transport         - ATP를 필요로 하는 능동수송으로 농도구배에 역행해서 분자를 이동 conformational change가 수반됨     ⅰ) Primary active transport   물질을 운반하는데 ATP energy를 직접적으로 필요한 경우   예) Na +-K +ATPase pump             [그림 3-8]  〈Mechanism of the Na +_ K +_ Atpase〉           ii) secondary active transport           물질을 운반하는데 energy가 간접적으로 필요한 경우 (ATP 이외의 형태로 활용)           예) glucose carrier   [그림 3-9]     5. Vesicular transport                1) Phagocytosis        - 이물질에 대한 세포의 탐식 작용     [그림 3-10]         2) Endocytosis         - 외부물질이 세포내로 vesicle 형태로 함입되어 들어오는 것                   ① Pinocytosis         ② Receptor-mediated endocytosis :       특정한 물질을 세포내로 함입할 때 receptor-ligand의 complex가 형성되고그 부위로 clathrin-coated pits이 형성되는 경우     [그림 3-11]   <Receptor-mediated endocytosis and exocytasis>           ③ Potocytosis         - caveolae ("little caves" : 세포막 표면에 있는 움푹 패인 자리)을 이용한다는 점에서 receptor-mediated endocytosis와 구별된다 - caveolae에 물질이 결합된 후 세포 내로 유입되는 것                3) Exocytosis       -세포내부의 물질이 vesicle에 싸여서 세포 밖으로 내보내지는 것               [그림 3-12]       6. Transepithelial transport using membrane proteins               - the movement of glucose (or amino acid) from lumen of the kidney tubule or intestine to the extracellular fluid of the body       - uses 3 different transport systems                    ① Secondary active transport of glucose with Na +  from the lumen into the cell at the apical membrane          ② Active transport of Na +          ③ Facilitated diffusion of glucose out of the cell       [그림 3-13]                               7. Transcytosis               - a combination of endocytosis, vesicular transport across the cell, and exocytosis - 단백질과 같은 거대 분자는 상피세포의 membrane transporter를 이용하여 수송하기 어렵고 transcytosis의 형태로 일어난다.                     atherosclerosis 발생과 caveolar transcytosis   cholesterol-lipoproteins의 수송 : caveolae를 이용하여 혈관내피세포를 가로질러 수송되는데 이와 같은 수송에 문제가 발생할 경우 atherosclerosis로 발전하게 된다         [그림 3-14]