Меню сайта

Перенос малых молекул через мембрану

ционные изменения, которые позволяют их участкам связывания рас-

полагаться попеременно то на одной, то на другой стороне мембраны

(рис. 2.2.). На данной схеме представлена модель, показывающая,

как конформационные изменения в белке могли бы обеспечить облег-

ченную диффузию растворенного вещества. Белок переносчик может

состоять в двух конформационных состояниях "пинг" и "понг". Пере-

ход между ними осуществляется случайным образом и полностью обра-

тим. Однако, вероятность связывания молекулы транспортируемого

вещества с белком гораздо выше в состоянии "пинг". Поэтому моле-

кул, перемещенных в клетку, будет гораздо больше чем тех, которые

ее покинут. Происходит транспорт вещества по электрохимическому

градиенту.

2.4. Некоторые транспортные белки просто переносят какое-ли-

бо растворенное вещество с одной стороны мембраны на другую. Та-

кой перенос называется унипортом. Другие белки являются контранс-

портными системами. В них происходит:

а) перенос одного вещества зависит от одновременного / последо-

вательного / переноса другого вещества в том же направлении

(симпорт).

б) перенос одного вещества зависит от одновременного / последо-

вательного / переноса другого вещества в противоположном

направлении (антипорт).

Например, большинство животных клеток поглощает глюкозу из

внеклеточной жидкости, где ее концентрация высока путем пассивно-

го транспорта осуществляемого белком, который работает как уни-

порт. В то же время, клетки кишечника и почек поглощают ее из лю-

менального пространства кишечника и из почечных канальцев, где ее

концентрация очень мала, с помощью симпорта глюкозы и ионов Na.

(рис. 2.3.)

Итак, мы рассмотрели осноаные виды пассивного транспорта ма-

лых молекул через биологические мембраны.

2.5. Часто бывает необходимым обеспечить перенос через мемб-

рану молекул против их электрохимического градиента. Такой про-

цесс называется активным транспортом и осуществляется белками-пе-

реносчиками, деятельность которых требует затрат энергии. Если

связать белок-переносчик с источником энергии, можно получить ме-

ханизм, обеспечивающий активный транспорт веществ через мембрану.

(рис. 2.4.).

Одним из главных источников энергии в клетке является гидро-

лиз АТФ до АДФ и фосфата. На этом явлении основан важный для жиз-

недеятельности клетки механизм (Na + K)-насос (рис. 2.5). Он слу-

жит прекрасным примером активного транспорта ионов. Концентрация

K внутри клетки в 10-20 раз выше, чем снаружи. Для Na картина

противоположная. Такую разницу конценраций обеспечивает работа

(Na + K)-насоса, который активно перекачивает Na из клетки, а K в

клетку. Известно, что на работу (Na + K)-насоса тратится почти

треть всей энергии необходимой для жизнедеятельности клетки. Вы-

шеуказанная разность концентраций поддерживается со следующими

целями:

1) Регулировка объема клеток за счет осмотических эффектов.

2) Вторичный транспорт веществ (будет рассмотрен ниже).

Опытным путем было установлено, что:

1) Транспорт ионов Na и K тесно связан с гидролизом АТФ и

не может осуществляться без него.

2) Na и АТФ должны находиться внутри клетки, а K снаружи.

3) Вещество уабаин ингибирует АТФазу только находясь вне

клетки, где он конкурирует за участок связывания с K.

(Na + K)-АТФаза активно транспортирует Na наружу а K внутрь

клетки. При гидролизе одной молекулы АТФ три иона Na выкачиваются

из клетки а два иона K попадают в нее (рис. 2.6.).

1) Na связывается с белком.

2) Фосфорилирование АТФазы индуцирует конформационные

изменения в белке, в результате чего ъ

3) Na переносится на внешнюю сторону мембраны и высвобо-

ждается.

4) Связывание K на внешней поверхности.

5) Дефосфорилирование.

6) Высвобождение K и возврат белка в первоначальное состо-

яние.

По всей вероятности в (Na + K)-насосе есть три участка свя-

зывания Na и два участка связывания K. (Na + K)-насос можно зас-

тавить работать в противоположном направлении и синтезировать

АТФ. Если увеличить концентрации ионов с соответствующих сторон

от мембраны, они будут проходить через нее в соответствии со сво-

ими электрохимическими градиентами, а АТФ будет синтезироваться

из ортофосфата и АДФ с помощью (Na + K)-АТФазы.

2.6. Если бы у клетки не существовало систем регуляции осмо-

тического давления, то концентрация растворенных веществ внутри

нее оказалась бы больше их внешних концентраций. Тогда концентра-

ция воды в клетке была бы меньшей, чем ее концентрация снаружи.

Перейти на страницу: 1 2 3

Читайте больше >>>

Терапия (гемофилия)
Гемофилия относится к наследственным коагулопатиим, связанным с дефицитом плазменных факторов свертывания. Термин «гемофилия» объединяет в основном два дефекта свертывания: дефицит фактора VIII (гемофилия А) и ...

Синдром желудочно-кишечного кровотечения. Принципы диагностики и лечения
Острое желудочно-кишечное кровоте­чение — частое осложнение язвенной болезни, отличающееся трудностью диагнос­тики и неудовлетворительными результами консервативного и оперативного лечения. Всех больных с ...

Состояние иммунной системы у подростков
С учетом соматического, психологического и социального созревания можно считать оптимальным предложение экспертов ВОЗ (1977) считать подростками лиц в возрасте 10-20 лет, как это принято сейчас в большинс ...

Растения и аллергия
Наша эпоха характеризуется углубленным изучением многих сопровождающих человека в процессе жизнедеятельности явлений, так или иначе связанных с его трудоспособностью, здоровьем и в значительной степени о ...