Мембранный транспорт


Мембранный транспорт

Мембранный транспорт — транспорт веществ сквозь клеточную мембрану в клетку или из клетки, осуществляемый с помощью различных механизмов — простой диффузии, облегченной диффузии и активного транспорта.

Важнейшее свойство биологической мембраны состоит в ее способности пропускать в клетку и из нее различные вещества. Это имеет большое значение для саморегуляции и поддержания постоянного состава клетки. Такая функция клеточной мембраны выполняется благодаря избирательной проницаемости, то есть способностью пропускать одни вещества и не пропускать другие.

Содержание

Транспорт сквозь липидный бислой (простая диффузия) и транспорт при участии мембранных белков

Легче всего проходят через липидный бислой неполярные молекулы с малой молекулярной массой (кислород, азот, бензол). Достаточно быстро проникают сквозь липидный бислой такие мелкие полярные молекулы, как углекислый газ, оксид азота, вода, мочевина. С заметной скоростью проходят через липидный бислой этанол и глицерин, а также стероиды и тиреоидные гормоны. Для более крупных полярных молекул (глюкоза, аминокислоты), а также для ионов липидный бислой практически непроницаем, так как его внутрення часть гидрофобна. Так, для воды коэффициент проницаемости (см/с) составляет около 10−2, для глицерина — 10−5, для глюкозы — 10−7, а для одновалентных ионов — меньше 10−10.

Перенос крупных полярных молекул и ионов происходит благодаря белкам-каналам или белкам-переносчикам[1]. Так, в мембранах клеток существуют каналы для ионов натрия, калия и хлора, в мембранах многих клеток — водные каналы аквапорины, а также белки-переносчики для глюкозы, разных групп аминокислот и многих ионов.

Активный и пассивный транспорт

Пассивный транспорт — транспорт веществ по градиенту концентрации, не требующий затрат энергии. Пассивно происходит транспорт гидрофобных веществ сквозь липидный бислой. Пассивно пропускают через себя вещества все белки-каналы и некоторые переносчики. Пассивный транспорт с участием мембранных белков называют облегченной диффузией.

Другие белки-переносчики (их иногда называют белки-насосы) переносят через мембрану вещества с затратами энергии, которая обычно поставляется при гидролизе АТФ. Этот вид транспорта осуществляется против градиента концентрации переносимого вещества и называется активным транспортом.

Симпорт, антипорт и унипорт

Мембранный транспорт веществ различается также по направлению их перемещения и количеству переносимых данным переносчиком веществ:

  • 1) Унипорт — транспорт одного вещества в одном направлении в зависимости от градиента
  • 2) Симпорт — транспорт двух веществ в одном направлении через один переносчик.
  • 3) Антипорт — перемещение двух веществ в разных направлениях через один переносчик.

Унипорт осуществляет, например, потенциал-зависимый натриевый канал, через который в клетку во время генерации потенциала действия перемещаются ионы натрия.

Симпорт осуществляет переносчик глюкозы, расположенный на внешней (обращенной в просвет кишечника) стороне клеток кишечного эпителия. Этот белок захватывает одновременно молекулу глюкозы и ион натрия и, меняя конформацию, переносит оба вещества внутрь клетки. При этом используется энергия электрохимического градиента, который, в свою очередью создается за счет гидролиза АТФ натрий-калиевой АТФ-азой.

Антипорт осуществляет, например, натрий-калиевая АТФаза (или натрий-зависимая АТФаза). Она переносит в клетку ионы калия. а из клетки — ионы натрия.

Работа натрий-калиевой АТФазы как пример антипорта и активного транспорта

Первоначально этот переносчик присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na^+ . Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФазы. После такой активации АТФаза способна гидролизовать одну молекулу АТФ, причем фосфат-ион фиксируется на поверхности переносчика с внутренней стороны мембраны.

Выделившаяся энергия расходуется на изменение конформации АТФазы, после чего три иона Na^+ и ион PO_4^{3-} (фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na^+ отщепляются, а PO_4^{3-} замещается на два иона K^+ . Затем конформация переносчика изменяется на первоначальную, и ионы K^+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы K^+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе.

Более кратко действия АТФазы можно описать так:

  • 1) Она изнутри клетки «забирает» три иона Na^+ ,затем расщепляет молекулу АТФ и присоединяет к себе фосфат
  • 2) «Выбрасывает» ионы Na^+ и присоединяет два иона K^+ из внешней среды.
  • 3) Отсоединяет фосфат, два иона K^+ выбрасывает внутрь клетки

В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na^+ , а внутри клетки — высокая концентрация K^+. Работа Na^+, K^+ — АТФаза создает не только разность концентраций, но и разность зарядов (она работает как электрогенный насос). На внешней стороне мембраны создается положительный заряд, на внутренней — отрицательный.

См. также

Примечания

Источники

  • Основы цитологии
  • Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. В 3-х т.т. М., Мир, 1994
  • Геннис Р. Биомембраны. Молекулярная структура и функции. М., Мир, 1997
  • А. О. Рувинский и др. Общая биология. Учебник для 10-11 классов с углубленным изучением биологии. М., Просвещение, 1993.


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Мембранный транспорт" в других словарях:

  • МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ — разность электрич. потенциалов между р рами электролитов a и b, разделенных проницаемой мембраной m: Dabj = ja jb. В частном случае, когда мембрана проницаема только для определенного иона В z в (zB зарядовое число), общего для р ров электролитов …   Химическая энциклопедия

  • Активный транспорт — перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану (трансмембранный А.т.) или через слой клеток (трансцеллюлярный А.т.), протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой… …   Википедия

  • Пассивный транспорт — Пассивный транспорт  перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой, без затрат энергии (например, диффузия, осмос). Диффузия  пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к… …   Википедия

  • AMPA-рецептор — Рисунок 1. Молекулярная структура АМРА рецептора, встроенного в клеточную мембрану, и связывание с ним лиганда АМРА рецептор (рецептор α амино 3 гидрокси 5 метил 4 изоксазолпропионовой кислоты, AMPAR …   Википедия

  • ГЭРЛ — Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление. Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. Г …   Википедия

  • БЕЛКИ-ПЕРЕНОСЧИКИ — (транспортные белки), участвуют в переносе метаболитов, ионов и др. в в по руслу крови, во внеклеточных тканевых жидкостях, а также внутрь клеток через биол. мембраны. Б. п., локализованные в биол. жидкостях (см. табл.), участвуют в переносе в в …   Химическая энциклопедия

  • Антипорт — Некоторые белки функционируют как котранспортные системы, в которых перенос одного растворенного вещества зависит от одновременного или последовательного переноса другого вещества либо в том же направлении, либо в противоположном. Антипорт … …   Википедия

  • Симпорт — парный транспорт двух различных органических молекул или ионов через мембрану клетки благодаря активному транспорту, осуществляемому специфичными белками, расположенными внутри мембраны. Такие белки называются котранспортерами. Осуществление… …   Википедия

  • Тубулопатии — МКБ 10 N10.10. N16.16. Тубулопатии  большая группа заболеваний, протекающих с нарушением канальцевого транспорта органических веществ и электролитов. С …   Википедия

  • Чизмаджев, Юрий Александрович — Юрий Александрович Чизмаджев Дата рождения: 15 декабря 1931(1931 12 15) (81 год) Место рождения: Тифлис, Грузинская ССР, СССР Страна …   Википедия

Книги

  • Мембранный транспорт, А. Котык, К. Яначек. Мембранология - одно из наиболее бурно развивающихся направлений, которое находится на стыке наук - физики, химии и биологии. Предлагаемая вниманию читателей книгадвух известных чехословацких… Подробнее  Купить за 380 руб