ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Транспорт веществ через биомембраны из "Химические основы жизни" Клеточные мембраны, как и внутриклеточные мембранные структуры, являются полупроницаемыми. Максимальной проникающей способностью обладают вода и растворенные в ней газы, причем липидный слой практически непроницаем для ионов и большинства полярных молекул. [c.444] Транспорт веществ через клеточные мембраны осуществляется тремя способами простой диффузией, облегченным или активным транспортом. [c.444] Простая диффузия осуществляется за счет теплового движения частиц в направлении градиента их концентраций, и ее скорость зависит от величины этого градиента, коэффициента диффузии, температуры, значения коэффициента распределения. Такой перенос веществ осуществляется через поры мембран в белоксодержащих участках, которые проницаемы для малых молекул (Н2О, мочевина, СО2, О2), или через липидный слой мембраны, служащий растворителем для гидрофобных веществ (простые и сложные эфиры, высшие спирты, жирные кислоты и др.). Перенос вещества с помощью простой диффузии прекращается, когда градиент концентрации становится равным нулю. Однако большинство веществ проникает через биомембраны с помощью специфических транспортных систем. Простейшим процессом такого вида транспорта является облегченная диффузия. [c.444] Каждый из транспортных белков предназначен для определенного класса молекул, а иногда и для определенной разновидности молекул. [c.445] Иногда транспорт какого-либо соединения с участием переносчика сопровождается параллельной транслокацией другого соединения в том же направлении — симпорт или в противоположном — антипорт. Примером симпорта может служить транспорт молекул глюкозы, при котором ионы На связываются с белком мембраны и увеличивают его сродство к глюкозе. Поскольку внеклеточная жидкость содержит больше ионов Ма , чем внутриклеточная, то вне клетки присоединение ионов Ка , а следовательно, и глюкозы происходит чаще и молекулы глюкозы транспортируются внутрь клетки. Таким образом, наряду с пассивным транспортом ионов Ма происходит симпорт глюкозы. Строго говоря, энергия, необходимая для работы данного механизма, запасается в процессе активного транспорта, т. е. при работе (Ма , К )-насоса, механизм которого рассмотрен далее. [c.445] Активный транспорт осуществляется против градиента концентраций и требует наличия не только носителя, но и источника энергии, в качестве которого обычно выступает АТФ. [c.445] Активный транспорт может служить для переноса одного вещества в одном направлении либо для переноса двух веществ в одном или в противоположных направлениях. В последнем случае он называется сопряженным активным транспортом. Примером типичного сопряженного активного транспорта является работа натрий-калиевого насоса, который локализован в плазматической мембране практически всех клеток организма и переносит ионы натрия и калия против градиента концентраций с использованием энергии гидролиза АТФ. [c.446] Для осуществления многих важных биологических процессов, в том числе передачи нервного импульса, необходимо постоянно поддерживать градиент концентраций ряда ионов по разные стороны мембран клеток, что требует затрат энергии. Так, например, концентрация ионов К внутри клетки примерно в 35 раз выше, чем вне ее, а концентрация ионов Ма во внеклеточной жидкости в 15 раз больше, чем внутри клетки. Постоянство электролитного состава внутри и вне клетки поддерживается за счет активного транспорта ионов через клеточные мембраны, обладающие высокоселективной ионной проницаемостью. Поток различных ионов строго регулируется специфическими транспортными системами, среди которых главная роль принадлежит так называемому тонному , или на-трий-калиевому насосу, который обозначают как (Ма , К )-насос. Он обеспечивает активный транспорт ионов К и Ма через клеточные мембраны с использованием энергии гидролиза АТФ. [c.446] Составной частью (Ма , К )-насоса, схематически изображенного на рис. 15.5, является Ма , К -АТФяза — фермент, гидролизующий АТФ в присутствии ионов Ма , и до АДФ и Н3РО4. (Ма , К )-Насос расположен в мембране клетки и представляет собой сложный белок, состоящий из четырех субъединиц. Он имеет две энергетически выгодные конформации. Одна из конформаций ( 1) характеризуется наличием полости, обращенной внутрь клетки и обладающей высоким стереохимическим сродством к ионам Ма другая конформация ( 2) имеет полость вне клетки и обладает сродством к ионам К . [c.446] Активный транспорт протонов из цитоплазмы поддерживается двумя типами реакций действием электронотранспортной цепи и гидролизом АТФ. Редокс-насос и гидролитический насос, перекачивающие ионы находятся в мембранах, способных превращать световую или химическую энергию в энергию Ацн+ (плазматические мембраны прокариот, сопрягающие мембраны хлоропластов и митохонрий). Электрохимический градиент протонов может быть использован для сопряженного транспорта вторичный активный транспорт) большого числа метаболитов — анионов, моносахаридов, аминокислот и т. д. [c.447] Вернуться к основной статье