Транспортная функция мембраны

•Простая диффузия представляет собой процесс, при котором газ или растворенные вещества распространяются и заполняют весь объём вещества. Молекулы или ионы, растворённые в жидкости, находясь в хаотичном состоянии, сталкиваются со стенками клеточной мембраны, что может вызвать двоякий исход: молекула либо отскочит, либо пройдёт через мембрану. Если вероятность последнего велика, то говорят, что мембрана проницаема для данного вещества.

•Если концентрация данного вещества по обе стороны мембраны различна, то возникает процесс, который способствует выравниванию концентрации. Через клеточную мембрану проходят как хорошо растворимые (гидрофильные), так и нерастворимые (гидрофобные) вещества.

•В случае, когда мембрана плохо проницаема, либо непроницаема для данного вещества, она подвергается

действию осмотических сил. При более низкой

Транспортная функция мембран

Облегчённая диффузия

•При облегчённой стереоспецифичной диффузии наблюдаются конкурентные взаимодействия между структурными аналогами. Скорость транспорта при повышении концентрации субстрата возрастает только до определённого предела, т.е. имеет место насыщение системы транспорта. Облегчённая диффузия связана с работой специфических переносчиков, находящихся в мембране. Обычно происходит симпорт субстрата с протоном и белком переносчиком (транспортёр). Процесс облегчённой диффузии может быть не сопряжён с энергетическими реакциями, но у глодающих клеток этот транспорт обычно нарушается

Транспортная функция мембран

•Белки-переносчики — это трансмембранные белки, которые специфически связывают молекулу транспортируемого вещества и, изменяя конформацию, осуществляют перенос молекулы через липидный слой мембраны. В белках-переносчиках всех типов имеются определённые участки связывания для транспортируемой молекулы. Они могут обеспечивать как пассивный, так и активный мембранный транспорт.

Транспортная функция мембран

•Полярные вещества (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) проходят через мембраны с помощью облегчённой диффузии при участии белков-каналов или белков-переносчиков. Участие белков-переносчиков обеспечивает более высокую скорость облегчённой диффузии по сравнению с простой пассивной диффузией. Скорость облегчённой диффузии зависит от ряда причин: от трансмембранного концентрационного градиента переносимого вещества, от количества переносчика, который связывается с переносимым веществом, от скорости связывания вещества переносчиком на одной поверхности мембраны (например, на наружной), от скорости конформационных изменений в молекуле переносчика, в результате которых вещество переносится через мембрану и высвобождается на другой стороне мембраны. Облегчённая диффузия не требует специальных энергетических затрат за счёт гидролиза АТФ. Эта особенность отличает облегчённую диффузию от активного трансмембранного транспорта.

Транспортная функция мембран

•Характерными чертами этого вида транспорта являются:

•Высокая скорость переноса веществ.

•Зависимость от строения веществ.

•Насыщаемость.

•Конкуренция и чувствительность к специальным веществам —

Различают несколько видов транспорта веществ посредством облегченной диффузии :

•Унипорт, когда молекулы или ионы переносятся через мебрану независимо от наличия или переноса других соединений (транспорт глюкозы, аминокислот через базальную мембрану эпителиоцитов);

•Симпорт, при котором их перенос осуществляется одновременно и однонаправленно с другими соединениями (натрий- зависимый транспорт Сахаров и аминокислот Na+ K+, 2Cl- и котран-спорт);

•Антипорт — (транспорт вещества обусловлен одновременным и противоложно направленным транспортом другого соединения или иона (Na+/Ca2+, Na+/H+ Сl-/НСО3- — обмены).

•Симпорт и антипорт — это виды котранспорта, при которых скорость

переноса контролируется всеми участниками транспортного процесса.

Транспортная функция мембраны

Активный транспорт

•Активный транспорт тоже связан с работой специфического белка – переносчика, но в этом случае функционирует ещё специальная система, обеспечивающая транспорт энергией. Он может идти против градиента

концентрации.

Транспортная функция мембран

•При дыхании в расположенной в мембране дыхательной цепи происходит выброс протонов. Их перенос через мембрану создаёт протондвижущую силу Δр, определяемую мембранным потенциалом Δψ (отрицательный внутри клетки) и градиентом протонов ΔрН (внутри щелочной)

Δр = Δψ – ZpH , Где Z – фактор перевода рН в мв.

Транспортная функция мембран

Первично-активный транспорт

Первично-активный перенос осуществляется транспортными

АТФа-зами, которые получили название ионных насосов. В клетках животных наиболее распространена Na+ ,K+ — АТФаза

(натриевый насос), представляющая собой интегральный белок плазматической мембраны и Са2+ — АТФазы, содержащиеся в плазматической мембране сарко-(эндо)-плазматического ретикулума. Все три белка обладают общим свойством —

способностью фосфорилироваться и образовывать про межуточную

фосфорилированную форму фермента. В фосфорилированном состоянии фермент может находиться в двух конформациях, которые принято обозначать Е1 и Е2

Транспортная функция мембран

•Na+/K+- АТФаза обеспечивает сопряженный активный транспорт Na+ из клетки и К+ в цитоплазму. В молекуле Na+/K+- АТФазы имеется особая область (участок), в которой происходит связывание ионов Na и К. При конформации фермента E1 эта

область обращена внутрь плазматического ретикулума. Для осуществления этой стадии превращения Са2+-АТФазы необходимо присутствие в саркоплазматическом ретикулуме ионов магния. В последующем цикл работы фермента повторяется.