Меню сайта
Перенос малых молекул через мембрану
Так как внутренняя часть липидного слоя гидрофобна, он
представляет собой практически непроницаемый барьер для большинс-
тва полярных молекул. Вследствие наличия этого барьера, предотв-
ращается утечка содержимого клеток, однако из-за этого клетка бы-
ла вынуждена создать специальные механизмы для транспорта раство-
римых в воде веществ через мембрану. Перенос малых водораствори-
мых молекул осуществляется при помощи специальных транспортных
белков. Это особые трансмембранные белки, каждый из которых отве-
чает за транспорт определенных молекул или групп родственных мо-
лекул. В клетках существуют также механизмы переноса через мемб-
рану макромолекул (белков) и даже крупных частиц. Но к ним мы
вернемся позднее.
2.1. При опытах с искусственными липидными бислоями было ус-
тановлено, что чем меньше молекула и чем меньше она образует во-
дородных связей, тем быстрее она дифундирует через мембрану (рис.
2.1.). Итак, чем меньше молекула и чем более она жирорастворима
(гидрофобна или неполярна), тем быстрее она будет проникать через
мембрану.
Малые неполярные молекулы легко растворимы и быстро диффун-
дируют. Незаряженные полярные молекулы при небольших размерах
также растворимы и диффундируют. Важно, что вода очень быстро
проникает через липидный бислой несмотря на то, что она относи-
тельно нерастворима в жирах. Это происходит из-за того, что ее
молекула мала и электрически нейтральна. Итак, мембраны могут
пропускать воду и неполярные молекулы за счет простой диффузии.
Но клетке необходимо обеспечить транспортировку таких ве-
ществ как сахара, аминокислоты, нуклеотиды, а также многих других
полярных молекул.
Как уже говорилось, за перенос подобных веществ ответственны
специальные мембранные транспортные белки. Каждый из них предназ-
начен для определенного класса молекул а иногда и для определен-
ной разновидности молекул. Первые доказательства спецефичности
транспортных белков были получены, когда обнаружилось, что мута-
ции в одном гене у бактерий приводят к потере способности транс-
портировать определенные сахара через плазматическую мембрану. У
человека есть болезнь цистинурия, при которой отсутствует способ-
ность транспортировать некоторые аминокислоты, в частности цис-
тин, из мочи или кишечника в кровь, - в результате в почках обра-
зуются цистиновые камни.
Все изученные транспортные белки являются трансмембранными
белками, полипептидная цепь которых пересекает липидный бислой
несколько раз. Все они обеспечивают перенос молекул через мембра-
ну, формируя в ней сквозные проходы. В основном, транспортные
белки делятся на белки-переносчики и каналообразующие белки. Пер-
вые взаимодействуют с молекулой переносимого вещества и каким-ли-
бо способом перемещают ее сквозь мембрану. Каналообразующие бел-
ки, напротив, формируют в мембране водные поры, через которые
(когда они открыты) могут проходить вещества (обычно неорганичес-
кие ионы подходящего размера и заряда).
2.2. Если молекула не заряжена, то направление ее диффузии
определяется разностью концентраций по обеим сторонам мембраны
или градиентом концентрации. В то же время на направление движе-
ния заряженной молекулы будет влиять еще и разность потенциалов
на сторонах мемраны или мембранный потенциал (обычно внутренняя
сторона мембраны заряжена отрицательно относительно наружной).
Учитывая концентрационный и электрический градиенты Все каналооб-
разующие белки и многие белки-переносчики позволяют растворенным
веществам проходить через мембраны только пассивно, то есть, в
направлении электрохимического градиента. Такой вид транспорта
называется пассивным (облегченная диффузия), и не требует затрат
энергии.
2.3. Рассмотрим подробнее работу белка переносчика, обеспе-
чивающего пассивный транспорт веществ через клеточную мембрану.
Процесс, с помощью которого белки-переносчики связывают и транс-
портируют растворенные молекулы, напоминает ферментативную реак-
цию. В белках-переносчиках всех типов имеются участки связывания
для транспортируемой молекулы. Когда белок насыщен, скорость
транспортировки максимальна. Связывание может быть блокируемо как
конкурентными ингибиторами, (конкурирующими за тот же участок
связывания), так и не конкурентными ингибиторами, связывающимися
в другом месте и влияющими на структуру переносчика. Молекулярный
механизм работы белков переносчиков пока не известен. Предполага-
ется, что они переносят молекулы, претерпевая обратимые конформа-
Читайте больше >>>
Электротерапия
Все заболевания костно-мышечной системы могут быть
разделены на воспалительные, дистрофические, травматические и опухолевые.
В общем комплексе
лечебно-восстановительных мероприятий при лечении больных первых ...
Эндокринология (болезни поджелудочной железы)
Внешнесекреторная
функция поджелудочной железы состоит в выработке панкреатического сока,
играющего большую роль в переваривании продуктов питания. Панкреатический сок
имеет щелочную реакцию (рН 8,3 – 8,6). В ...
Разработка бизнес-плана проекта по производству и сбыту прибора для диагностики и медикаментозного тестирования БИОТЕСТ
Предлагаемый к рассмотрению бизнес-план разработан для
обоснования производства и развития нового медицинского прибора «Биотест» ,
предназначенного для диагностики и лечения многих заболевания по методу
разраб ...
Сестринский процесс в работе участковых медсестер при язвенной болезни
«В кругу жертв язвенной болезни все чаще оказываются люди
молодые, и даже подростки. Результаты профилактики и лечения этого недуга не
удовлетворяют ни врачей, ни больных. Социальная цена заболевания все еще
...