Студопедия — Значение мембранного потенциала для процессов поступления ионов в клетку
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

Значение мембранного потенциала для процессов поступления ионов в клетку






Движущей силой пассивного транспорта ионов через мембраны является электрохимический потенциал. С термодинамической точки зрения направление диффузии определяется химическим потенциалом вещества. Чем выше концентрация вещества, тем выше его химический потенциал. Передвижение идет в сторону меньшего химического потенциала. Направление движения ионов определяется не только химическим, но также электрическим потенциалом. Следовательно, пассивное передвижение ионов может идти по градиенту химического и электрического потенциала.

Электрический потенциал на мембране – трансмембранный потенциал – может возникать в силу разных причин:

1) поступление ионов идет по градиенту концентрации (градиенту химического потенциала), однако благодаря разной проницаемости мембраны с большей скоростью поступает либо катион, либо анион. В силу этого на мембране возникает разность электрических потенциалов, что, в свою очередь, приводит к диффузии противоположно заряженного иона;

2) при наличии на внутренней стороне мембраны белков, фиксирующих определенные ионы. За счет фиксированных зарядов создается дополнительная возможность поступления ионов противоположного заряда (доннановское равновесие);

3) в результате активного (связанного с затратой энергии) транспорта либо катиона, либо аниона. В данном случае противоположно заряженный ион может передвигаться пассивно по градиенту электрического потенциала.

При активном транспорте перенос веществ через мембрану осуществляется следующими способами:

1. перенос веществ с участием активных белков-переносчиков (насосов).

Особенности такого транспорта:

– необходима энергия;

– при недостатке кислорода, снижении температуры или действии ингибиторов метаболизма этот транспорт угнетается;

– скорость такого транспорта довольно высока, однако она не может превысить некоторое значение насыщения;

– транспорт угнетается некоторыми веществами по типу конкурентного ингибирования.

2. путем экзоцитоза (везикулярная секреция) и эндоцитоза (за счет инвагинации мембран).

Насосы (помпы) – интегральные транспортные белки, осуществляющие активное поступление ионов. Для использования энергии, заключенной в АТФ, это соединение должно быть гидролизовано по уравнению АТФ + НОН → АДФ + Фн. Ферменты, осуществляющие гидролиз АТФ, называются аденозинтрифосфатазы (АТФазы). В мембранах клеток обнаружены К+/Na+–АТФаза; Са2+–АТФаза; Н+–АТФаза.

***Расчет показывает, что для того, чтобы 1 моль соли диффундировал против градиента концентрации, необходимо затратить около 4600 Дж. Вместе с тем при гидролизе АТФ выделяется 30660 Дж/моль. Следовательно, этой энергии АТФ должно хватить для транспорта нескольких моль соли.***

Насосы делят на две группы:

1) электрогенные, которые осуществляют активный транспорт иона какого-либо одного заряда только в одном направлении. Этот процесс ведет к накоплению заряда одного типа на одной стороне мембраны;

2) электронейтральные, при которых перенос иона в одном направлении сопровождается перемещением иона такого же знака в противоположном либо перенос двух ионов с одинаковыми по величине, но разными по знаку зарядами в одинаковом направлении.

Особую роль в плазмалемме и в тонопласте растительных клеток играет Н+-насос, со­здающий через эти мембраны электрический (Δψ) и химический (ΔрН) градиенты ионов Н +.

Электрический (мембранный) потенциал (Δψ) ионов Н+ может быть использован на транспорт катионов по электрическому градиенту против кон­центрационного. В свою очередь химический потенциал (ΔрН) служит энергетической основой для переноса через мембрану С1, SO42– и др. в симпорте с ионами Н + (т. е. в ту же сторону) или для выкачки из­лишнего Na+ в антипорте с Н+ (т. е. в противоположные сто­роны). В этом случае перенос ионов Н+ по концентрационному градиенту с по­мощью специальных белков-переносчиков сопряжено с транс­портом других ионов (Cl, Na +) против их концентрационных градиентов. Такой способ передвижения веществ через мембра­ну получил название вторичного активного транспорта.

 
 

Рисунок 11 — Три класса транспортных белков:

1 — белковый канал; 2 — переносчик; 3 — помпа

 

В плазмалемме обнаружены белки-переносчики сахаров, ами­нокислот, которые приобретают высокое сродство к субстрату только в условиях протонирования. Поэтому когда Н+-насос начинает работать и на наружной поверхности плазмалеммы увеличивается концентрация ионов Н+, то эти белки-перено­счики протонируются и связывают сахара (аминокислоты). При переносе молекул сахара на внутреннюю сторону мем­браны, где ионов Н+ очень мало, Н+ и сахара освобождаются, причем сахара поступают в цитоплазму, а ионы Н+ снова вы­качиваются из клетки Н+-насосом.

Na+/ К+-насос характерен для животных клеток, однако у видов растений, обитающих на засоленных почвах, может функционировать и Na+/ К+-насос.

 

 

Действие АТФ-азного насоса цитоплазматической мембраны.







Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 637. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста. Врачи-хирурги выяснили...

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ, И МЕТОДЫ СНИЖЕНИИ СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ Кроме названных причин разрушений и износов, знание которых можно использовать в системе технического обслуживания и ремонта машин для повышения их долговечности, немаловажное значение имеют знания о причинах разрушения деталей в результате старения...

Различие эмпиризма и рационализма Родоначальником эмпиризма стал английский философ Ф. Бэкон. Основной тезис эмпиризма гласит: в разуме нет ничего такого...

Основные разделы работы участкового врача-педиатра Ведущей фигурой в организации внебольничной помощи детям является участковый врач-педиатр детской городской поликлиники...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия