Студопедия — Механизмы мембранного транспорта
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Механизмы мембранного транспорта






Липидные бислои в значительной степени непроницаемы для подавляющего большинства веществ, и поэтому перенос через липидную фазу требует значительных энергетических затрат.

Различают активный транспорт и пассивный транспорт (диффузию).

Пассивный транспорт – это перенос молекул по концентрационному или электрохимическому градиенту, т.е. он определяется только разностью концентраций переносимого вещества на противоположных сторонах мембраны или направлением электрического поля и осуществляется без затраты энергии АТФ. Возможны два типа диффузии: простая и облегченная (рис. 4.5).

1. Простая диффузия. Происходит без участия мембранного белка. Скорость простой диффузии хорошо описывается обычными законами диффузии для веществ, растворимых в липидном бислое. Скорость движения молекулы определяется концентрационным градиентом и растворимостью молекулы в липидах. Механизм диффузии водорастворимых веществ менее изучен. Перенос вещества через липидный бислой, например, таких соединений, как этанол, возможен через временные поры в мембране, образованные разрывами в липидном слое при движении мембранных липидов. В мембранах также существуют каналы, образованные белками, через которые могут двигаться молекулы. По механизму простой диффузии осуществляется трансмембранный перенос газов (например, О2 и СО2), воды, некоторых простых органических ионов и ряда низкомолекулярных жирорастворимых соединений. Следует помнить, что простая диффузия осуществляется неизбирательно и отличается низкой скоростью.

 

Рис. 4.5. Механизмы пассивного транспорта.

2. Облегченная диффузия – движение молекул по градиенту концентрации с использованием специфических мембранных белков-переносчиков. Следовательно, облегченная диффузия – это диффузионный процесс, сопряженный с химической реакцией взаимодействия транспортируемого вещества с белком-переносчиком. Этот процесс специфичен и протекает с более высокой скоростью, чем простая диффузия. Скорость переноса определяется концентрационным градиентом через мембрану и количеством молекул переносчика.

Известны два типа мембранных транспортных белков: белки-переносчики, называемые транслоказами или пермеазами, и белки каналообразующие.

3. Активный транспорт – это транспорт веществ против градиента концентрации, с использованием переносчика и затратой энергии. Источником энергии может быть АТФ, градиент концентрации или солнечная энергия. Различают первичный активный транспорт и вторичный активный транспорт.

В первичном активном транспорте используется энергия гидролиза АТФ. Известны три основных типа первичного активного транспорта:

1) Натрий-калиевый насос – Na/K+- аденозинтрифосфатаза (Na/K+-АТФ-аза) переносит ионы натрия из клетки, а калия – в клетку.

2) Кальциевый насос – Ca2+-АТФ-аза, который транспортирует Са2+ из клетки или цитозоля в саркоплазматический ретикулум.

3) Н+-АТФ-аза – протонный насос, функционирующий в сопрягающих мембранах, в том числе в митохондриальной мембране.

Для активного транспорта, как и для облегченной диффузии, характерны высокая специфичность, эффект насыщения транспортных белков транспортируемыми молекулами, а также действие ингибиторов.

В качестве примера первичного активного транспорта можно привести транспорт, осуществляемый Na+,K+-АТФ-азой, как одной из наиболее важных и широко распространенных активных транспортных систем в плазматической мембране животных- клеток.

Клетка содержит низкую концентрацию Na+ (в 10 раз ниже) и высокую концентрацию К+ (в 30 раз выше), чем в окружающей среде. Na+,K+-АТФ-аза была открыта в 1957 г. Й.Скоу во фракции плазматических мембран нервов краба, впоследствии она была обнаружена во всех исследованных клетках животных, особенно велико ее содержание в органах, осуществляющих солевой обмен (почки) или выполняющих электрическую работу (мозг, нервы).

Na+,K+-АТФ-азой является интегральным мембранным белков (м.м. 250 000). Состоит из 2-х α и 2-х β субъединиц. α-Субъединица пронизывает мембрану насквозь и имеет центры связывания для АТФ и Na+ на цитоплазматической стороне мембраны и центры для связывания с К+ на внешней стороне. β-субъединицы содержат углеводные группы, расположенные на наружной стороне плазматической мембраны. Она способствует правильной ориентации ферментов в липидном бислое. Перенос ионов происходит за счет изменения конформации фермента при его фосфорилировании-дефосфорилировании за счет АТФ.

По общепринятому представлению, механизм действия АТФ-азы включает несколько стадий.

1. Присоединение 3Na+ вызывает активацию АТФ-азы, происходит гидролиз АТФ и фосфорилирование фермента.

2. Фосфорилирование фермента вызывает изменение конформации и открытие канала снаружи. АТФ-аза теряет сродство к ионам натрия и 3Na+ выводятся через канал на наружную сторону.

3. Два иона К+ присоединяется к ионсвязывающим центрам фосфорилированного белка.

4. Происходит (возможно, самопроизвольный) гидролиз фосфоэфирной связи и дефосфорилирование фермента, что вызывает его переход в исходную конформацию (открытие канала внутри).

5. Происходит снижение сродства к ионам К+ и выход их в цитозоль и вновь присоединяется АТФ и 3 Na+.

Неравнозначный перенос заряженных ионов (частиц) через мембрану вызывает ее поляризацию: появление «+» снаружи и «-» изнутри. Создаваемый градиент используется для вторичного активного транспорта, например, глюкозы в клетки. Переносчик глюкозы обеспечивает транспорт глюкозы в клетку кишечника за счет входа в клетку ионов Na+ под действием электрохимического градиента (концентрация Na+ высокая в просвете кишечника и низкая в цитозоле клеток). Глюкоза из клетки переходит во внеклеточную жидкость по механизму облегченной диффузии. Nа++-АТФаза поддерживает эту концентрацию Na+ за счет его откачки в межклеточное пространство в обмен на ионы К+ с затратой АТФ.







Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 1130. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Йодометрия. Характеристика метода Метод йодометрии основан на ОВ-реакциях, связанных с превращением I2 в ионы I- и обратно...

Броматометрия и бромометрия Броматометрический метод основан на окислении вос­становителей броматом калия в кислой среде...

Понятие массовых мероприятий, их виды Под массовыми мероприятиями следует понимать совокупность действий или явлений социальной жизни с участием большого количества граждан...

Тактика действий нарядов полиции по предупреждению и пресечению правонарушений при проведении массовых мероприятий К особенностям проведения массовых мероприятий и факторам, влияющим на охрану общественного порядка и обеспечение общественной безопасности, можно отнести значительное количество субъектов, принимающих участие в их подготовке и проведении...

Тактические действия нарядов полиции по предупреждению и пресечению групповых нарушений общественного порядка и массовых беспорядков В целях предупреждения разрастания групповых нарушений общественного порядка (далееГНОП) в массовые беспорядки подразделения (наряды) полиции осуществляют следующие мероприятия...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия