Транспорт питательных веществ через мембрану

План лекции
1. Виды транспорта питательных веществ.
2. Пассивный транспорт.
3. Активный транспорт.
4. Классификация ферментов.

Транспорт питательных веществ через мембрану
Способы питания живых существ:
Голозойный - при этом способе питания живой организм захватывает или заглатывает плотные частицы пищи, которая затем переваривается в пищеварительном тракте.
Голофитный - при этом способе питания живые существа, не имеющие специальных органов для заглатывания и пищеварения, используют питательные вещества, всасывая их в виде относительно небольших молекул из водного раствора.

Транспорт веществ важен в жизни клетки по ряду причин:
Обеспечивает поддержание в клетке соответствующего рН, надлежащей ионной концентрации необходимой для эффективной работы клеточных ферментов.
Поставляет питательные вещества, которые служат источником энергии и «сырьем» для образования клеточных компонентов.
Выводит из клетки токсические отходы, или продукты секреции полезных веществ.
Создает ионные градиенты, необходимые для метаболической активности клеток.

Транспорт питательных веществ.
Транспорт
Пассивный
Активный
Без переносчика
С переносчиком
Осмос
Простая
диффузия
Облегченная диффузия
Первичный
Вторичный
Антипорт
Унипорт
Симпорт
Транслокация групп
Через липидный бислой
Через поры в липидном бислое
Через белковую пору
С подвижным переносчиком
С фиксированным переносчиком

Пассивный транспорт
1. Осмос – переход молекул растворителя из области более высокой концентрации в область с более низкой концентрацией вещества через полупроница-емую мембрану.
2. При простой диффузии транспорт вещества происходит через цитоплазматическую мембрану под действием разности концентраций (для неэлектролитов) или разности электрических потенциалов (для ионов) по обе стороны мембраны.

Пассивный транспорт
Алифатические соединения - бутанол
Ароматические соединения - бензол.
Уксусная кислота - проходит через мембрану в протонированной форме.
Аммоний - проникает через мембрану в депротонированной форме.
Соединения, поглощаемые бактериями с помощью специфической облегчающей транспорт системы.
1. Ионы аммония
2. Ароматические аминокислоты и
3. Жирные кислоты

Пассивный транспорт
Классы каналообразующих белков наружной мембраны
I) неспецифичные каналы, называемые также общими поринами (белок LamB наружной мембраны Е. coli ),
II) более или менее специфичные каналы (специфичные порины – белки наружной мембраны Е. coli , кодируемые генами ompF, отрС и phoE )
III) системы активного транспорта, родственные поринам.

Пассивный транспорт
Основные отличия облегченной диффузии от простой:
более быстрая скорость переноса;
свойство насыщения (при увеличении концентрации с одной стороны мембраны плотность потока возрастает лишь до некоторого предела, определяемого вовлечением в этот процесс всех молекул переносчика);
конкуренция переносимых веществ в случае, когда транспорт каждого из них осуществляется одним и тем же белком-переносчиком.

Активный транспорт
«Первичный» активный транспорт
Транспортные системы:
1 класса функционируют за счет энергии окислительно-восстановительной реакции или света;
в транспортных системах 2 класса перенос растворенного вещества сопряжен с синтезом или гидролизом АТФ.
в системах 3 класса транспорт Na+ сопряжен с реакцией декарбоксилирования.

Активный транспорт
Класс 1 - транспортные системы осуществляют перенос Н+ или Na+, сопряженный с окислительно-восстановительными или световыми реакциями (при дыхании или фотосинтезе).
Класс 2 – транспортные системы осуществляют перенос вещества, сопряженный с синтезом или гидролизом АТФ — АТФазы, или АТФ-синтазы (Н+, К+, Na+,Са2+, Mg2+).
1. АТФ-синтазы F-типа (FiFo-АТФаза)
2. АТФазы Р-типа (К+-АТФаза бактерий)
3. АТФазы V-типа
ABC-переносчики (АТФ-binding cassette)
Класс 3 - специфические транспортные системы осуществляют выведение из клеток Na+, сопряженное с декарбоксилированием (Propionigenium modestum, Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhimurium).

Активный транспорт
«Вторичный» активный транспорт

Активный транспорт
«Вторичный» активный транспорт
Унипорт - переносчик, обеспечивающий облегченную диффузию глюкозы у Zymomonas mobilis, системы транспорта глицерола.
Антипорт - малат/лактат (Lactococcus lactis), оксалат/формиат (Oxalobacter formigenes), лактоза/галактоза и аргинин/орнитин (молочнокислых бактерий), фосфат/ сахарофосфат (Е. coli)), токсичные соединения и продукты их детоксикации.
Симпорт - Н+, Na+ при транспорте аминокислот, моносахаридов и дисахаридов.