Транспорт веществ через мембрану

Механизмы прохождения веществ через клеточную мембрану

Основные процессы, с помощью которых вещества проникают через мембрану
Простая диффузия
Облегченная диффузия (другое название: диффузия опосредованная переносчиком)
Активный транспорт

Диффузия -
это ненаправленное движение, посредством которого молекула пересекает клеточную мембрану по электрохимическому градиенту

Свойства простой диффузии
Диффузия происходит по электрохимическому градиенту
Скорость диффузии линейно зависит от градиента концентрации вещества
На диффузию не расходуется энергия

Облегченная диффузия
это процесс переноса вещества через мембрану путем взаимодействия с транспортными белками

Свойства облегченной диффузии
Происходит по электрохимическому градиенту
Вещества связываются с белком переносчиком, который в процессе переноса вещества испытывает обратимые конформационные изменения
Ограниченный по скорости и насыщаемый процесс
Энергия на диффузию не расходуется

Активный транспорт
это прохождение веществ через клеточную мембрану против электрохимического градиента

Свойства активного транспорта
Вещества перемещаются против электрохимического градиента
Для обмена веществ необходим транспортный белок
Это ограниченный по скорости и насыщаемый процесс
Для энергетического обеспечения процесса требуется гидролиз аденозинтрифосфата (АТФ)

Типы активного транспорта
Первичный активный транспорт происходит за счет энергии, образующейся непосредственно при гидролизе АТФ или других энергетических фосфатов.
Вторичный активный транспорт происходит за счет энергии, создаваемой при помощи первичного активного транспорта из-за неодинаковой концентрации ионов по разные стороны мембраны

Прототипом активного транспорта считают Na/K насос. Он состоит из двух α-субъединиц, которые образуют основной транспортный белок, и двух добавочных b-субъединиц. Цитоплазматическая сторона α-субъединицы связывает одну молекулу АТФ и 3 иона внутриклеточного Na+, которые затем обменивает на 2 иона внеклеточного K+.

Схема Na/К–насоса – АТФазы

Na/К–насос называют электрогенным механизмом обмена, поскольку обмен трех внутриклеточных ионов Na+ на два внеклеточных иона K+ изменяет суммарный внутриклеточный заряд на -1.

Сравнительный состав внутриклеточной и внеклеточной жидкости

Ионные каналы
это специализированные белки клеточной мембраны, образующие гидрофильный проход, по которому заряженные ионы могут пересекать клеточную мембрану по электрохимическому градиенту.

Градиент
это пространственно ориентированные количественные отличия в тех или иных физиологических или морфологических свойствах организма, изменяющиеся на каждом из этапов его развития.

Основные различия ионного канала и поры
Мембранные поры – это щели между молекулами липидов, которые обеспечивают простую диффузию в мембране.
Ионные каналы – это пути с воротами, которые могут находиться в открытом или закрытом состоянии и регулировать скорость потока через мембрану.

Конформационные состояния ионного канала
Состояние покоя – канал закрыт, но готов к открытию в ответ на химический или электрический импульс.
Состояние активации – канал открыт и обеспечивает прохождение ионов.
Состояние инактивации – канал закрыт неспособен к активации.

Формы вторичного ионного транспорта
Симпорт происходит, если два вещества перемещаются через клеточную мембрану однонаправлено с помощью одного и того же энергозависимого белка-переносчика.
Антипорт – это одновременный перенос двух веществ в противоположных направлениях через клеточную мембрану с помощью одного белка переносчика.

Симпорт и антипорт веществ