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: 1132. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



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

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

Классификация холодных блюд и закусок. Урок №2 Тема: Холодные блюда и закуски. Значение холодных блюд и закусок. Классификация холодных блюд и закусок. Кулинарная обработка продуктов...

ТЕРМОДИНАМИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. 1. Особенности термодинамического метода изучения биологических систем. Основные понятия термодинамики. Термодинамикой называется раздел физики...

Травматическая окклюзия и ее клинические признаки При пародонтите и парадонтозе резистентность тканей пародонта падает...

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