Виды пассивной диффузии:

1. Простая диффузия, описывается уравнением Фика или Нернста-Планка. Таким образом осуществляется транспорт через мембрану небольших по диаметру незаряженных молекул, в основном газов, кислорода, азота и др.

2. Поровая диффузия – транспорт малых гидрофильных молекул через мембрану (вода, метанол и др.) осуществляется через: а) кинки – подвижные динамические структуры, создаваемые в углеводородной области мембраны, вследствии латеральной диффузии и движения хвостов липидов; б) поры, сформированные интегральными белками.

3. Облегченная диффузия незаряженных сравнительно небольших частиц через мембрану (сахар, аминокислоты и т.п.) осуществляется при участии переносчиков.

Характеристики облегченной диффузии

1. Проницаемость мембраны значительно выше, чем определяемые законом диффузии Фика (в 100 и 1000 раз).

2. Насыщение – поток вещества увеличивается только до достижения некоторого предельного значения градиента концентрации.

3. Высокая специфичность – перенос только определенных веществ, близких по своей структуре.

4. Выраженная чувствительность к низким концентрациям ингибиторов и активаторов переносчика.

5. Сопряжение с потоками ионов через мембрану.

Виды транспорта при участии переносчиков:

Переносчики – это транспортные белковые комплексы, локализованные в мембране, способные переносить определенные вещества.

1. Миграция – этот вид транспорта присущ переносчикам, размеры которых меньше толщины мембраны.

Рис. 11

2. Ротация – транспорт веществ за счет поворота крупной молекулы, размеры которой превышают толщу мембраны. Эффективный транспорт одномоментного переноса многих молекул.

Рис. 12

Рис. 13

3. Сдвиг – транспорт с конформационными перестройками неподвижного носителя, обеспечивающих сдвиг переносимого вещества относительно мембраны.

Активный транспорт

Основные характеристики:

1. Транспорт веществ осуществляется в сторону возрастания концентрации.

2. Происходит с затратами энергии выделяющейся при гидролизе АТФ, поглощении квантов света, протекание химических реакций метаболизма.

3. Чувствителен к изменению температуры.

4. Чувствителен к действию ингибиторов и активаторов.

5. Представляет собой сопряжение ферментативных катализируемых реакций с конформационной перестройкой белка-носителя, локализованного в толще мембраны, и транспорт ионов.

Надмолекулярные структуры, при участие которых осуществляется активный транспорт веществ, называются насосами. Различают натрий-калиевый, кальциевый, протонный насосы.

Потенциал покоя.

Потенциал покоя – разность потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью в состоянии покоя.

Причины образования потенциала покоя:

1. наличие градиентов концентрации ионов Na⁺, К⁺, Cl^-, анионов белков и крупных анионов неорганических соединений в цитоплазме.

2. различная проницаемость мембраны для ионов Na⁺,K⁺иCl^-, различные потоки этих ионов через мембрану. Р(Na⁺):Р(K⁺):Р(Cl^-)=0,04:1:0,45

3. пассивный транспорт, активный перенос Na⁺иK⁺ через мембрану в состоянии покоя.

4. равенство нулю суммарного потока ионов Na+, K+ и Cl- (условия станционарности)

5. поток каждого из ионов Na+,K+ и Cl- в состоянии покоя через мембрану отличен от нуля.

Значение потенциала покоя для различных клеток лежит в пределах от-10 до -100 и более мВ.

Значение потенциала покоя можно рассчитать, применяя уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца:

где R=8,31 Дж/моль*К – универсальная газовая постоянная, Т – термодинамическая температура, F=9,65*10⁴Кл/моль – постоянная Фарадея, Р – проницаемость мембраны для иона; [ ]_i и [ ]_e – значение концентрации ионов соответственно внутри и вне клетки, таблица Мембранный потенциал.