Oglašavanje na portalu

Što je aktivni transport u biologiji. Pasivni i aktivni transport. Natrijum i kalijum pumpa

Aktivni transport naziva se procesima u kojima se molekul treba kretati kroz membranu, bez obzira na smjer njegovog koncentracije. Najčešće se javlja, IC regija sa nižom koncentracijom u područje sa višim i praćena je povećanjem besplatne energije, što je 5,71 LGC2 / C | KJ-MOL-1.

Kao što je ranije naznačeno, ovaj proces prenošenja tvari sa mjesta s manjom vrijednošću elektrohemijskog potencijala na mjestima sa velikom vrijednošću.

Budući da je aktivni transport u membrani praćen povećanjem GIBBS energije, ne može se spontano ići, odnosno za takav proces, potrebno je uparivanje s nekim spontano tekućim reakcijama potrebna. Općenito, to se može provesti na dva načina: 1) u konjugaciji s postupkom hidrolize ATP, I.E. zbog troškova energije pohranjene u makroercnicama; 2) posredovana membranskim potencijalom i / ili gradijent koncentracije jona u prisustvu i membrani određenih prevoznika.

U prvom slučaju, transport se vrši pomoću električnih jonskih pumpi koje rade zbog slobodne energije ATP hidrolize. Oni su povezani sa posebnim sistemima integralnih proteina i nazivaju se prijevoz u anketima. Trenutno postoje tri vrste električnih jonskih pumpi koje provodiju ioni kroz membranu: k + - na + - ATPASE, zbog energije koja se oslobađa tijekom hidrolize svakog ATP molekula, dva kalijum-jona prenose se na ćeliju i tri natrijuma ioni se resetiraju; U CA2 + - AtPaz zbog energije hidrolize ATP, prenose se dva iona kalcijuma; U H + - Pompe - dva protona.

U drugom slučaju, vozila tvari su sekundarna, za koju su tri šeme duboko istražene.

Jedinstveni prijenos jona u kompleksu sa specifičnim nosačem primio je naziv neugodnosti. Istovremeno, naknada se prenosi kroz membranu ili kompleks ako je ili molekula nosača ili prazan nosač ako je transport osiguran napadnim nosačem. Rezultat prenosa bit će akumulacija jona smanjujući se membranski potencijal. Takav je efekat primijećen u nakupljanju kalijuma jona u prisustvu valinizine u energetskim mitohondriji.

Kontra prenos jona sa sudjelovanjem jedne molekule - nosač je primio ime antiporta. Pretpostavlja se da molekul za nosač formira čvrsti kompleks sa svakim od prijenosnih jona. Transfer se vrši u dvije faze: prvo, jedan ion prelazi membranu s lijeva na desno, tada je drugi ion u suprotnom smjeru. Membranski potencijal se ne mijenja. Očigledno vožnja snaga Ovaj proces je razlika u koncentraciji jednog od prenosnih jona. Ako je razlika u koncentraciji drugog jona izostala, tada će rezultati prenosa biti nakupljanje drugog jona smanjenjem razlike u koncentracijama prvog koncentracija. Klasičan primjer antiportica prebačen je kroz ćelijsku membranu kalijuma i vodikovih jona koji uključuju Nihiricin Antibiotik. Treba napomenuti da većina prevoznika funkcionira prema vrsti Antiport, I.E., kretanje tvari kroz membranu postaje moguć samo u zamjenu za bilo koju prilično specifičnu supstancu koja ima isti način, ali kretanje u suprotnom smjeru.

Dakle, izlaz velike komponente ćelije od strane gradijent koncentracije, Može kontrolirati kretanje tvari koja ide prema svom gradijentu i izvrši "rad" dok obje pokretačke snage nisu izjednačene.

Zajednički jednosmjerni prijenos tvari sa sudjelovanjem dvostrukog nosača naziva se Simport. Pretpostavlja se da dvije elektronske čestice mogu biti u membrani: prevoznik u kompleksu sa kation i anion i prazan nosač. Budući da membranski potencijal u takvom prenosu ne mijenja, uzrok prevoza može biti razlika u koncentraciji jednog od jona. Vjeruje se da prema shemi Symporta slijedi da ovaj proces treba popraviti značajnim premještanjem osmotskih ravnoteže, jer u jednom ciklusu, dvije čestice prenose se kroz membranu u jednom smjeru.

Zbog prisustva prilično dobro razvijenih (teorija, mehanizama za prijenos jona i endogene organske materije Stanica je omogućena interpretirati podatke dobivene u eksperimentima na drogama (odjeljak 6.3.3).

Analogno sa smokom. 6.10 Aktivni transport može biti predstavljen na putu kao što je prikazano na Sl. 6.11.

U ovom slučaju, prevoznik C se oblikuje na vanjskoj strani membrane sa kompleksom lijeka (L) ca. Prodire u membranu, cijepljenoj l s druge strane. U slučaju aktivnog transporta, koncentracija l na unutrašnjoj strani membrane može biti mnogo koncentrirana na vanjskom. Za razliku od pasivnog transporta (Sl. 6.10), SA kompleksom koristeći ATP energiju pretvara se u kompleks sa "A, koji lako čisti l (Sl. 6.11). S obzirom na potrebu za energetskim troškovima da izvedu transport CA Suprotni smjer membrane, možemo pretpostaviti da / (, (cijepanje konstante) na unutrašnjoj unutrašnjoj strani više k0. Ovo je takozvani asimetrični dijeljenje kompleksa za prijevoz droga.

Vanjska vodena faza

Koncentracija [l] 0 Aktivnost (l) 0

U živim organizmima aktivni transportni mehanizmi su rasprostranjeni i mogu se smatrati jednom od osnovnih funkcija ćelije. Na primjer, u ćelijama postoji velika koncentracija koncentracije kalijuma i niske natrijumske koncentracije, za razliku od vanjčeličnog prostora, gdje su ovi joni u obrnutom odnosu. Membrane su slobodno prohodne za oba iona i asimetrična distribucija koja podržava konstantno "pumpanje" natrijum iz ćelije vani i kalijuma iznutra. Set NS1 u stomaku pravi je aktivni transport H + i SG. Jood koncentrira se u štitnoj žlezdi prema sličnom mehanizmu. Šećer se prenosi na veću koncentraciju u crevima i proksimalnim bubrežnim tubulima. Aminokiseline u crevima, bubrezima, mišićima i mozgom ponašaju se slično. Izlučivanje organskih kiselina (Napa-Aminobenzoic, Hippour) bubrežne tubule je aktivni proces transporta.

Mehanizam aktivnog prevoza vrlo je specifičan, jer je stvorena priroda kako bi se zadovoljila biološke potrebe tijela u potrebnim hranjivim sastojcima ili proizvodima njihovih metabolizma iz njega. Što se tiče droga koji su podvrgnuti aktivnom prevozu, tada bi u ovom slučaju trebali biti u neposrednoj blizini kemijske strukture prirodnim tvarima tijela. Aktivnim prevozom u crijevu se apsorbira analog pirimidin fluorofora i gvožđa. Uz pomoć iste razine Levodofta, prodire kroz hematorefephaličnu barijeru. U kanalima bubrega tajne lekove koji se odnose na organske kiseline i terene.

Rezimiranje razmatranja transportnih transportnih mehanizama tvari moraju ponovo naglasiti da u procesu vitalne aktivnosti stanice prelaze različite supstance čiji su potoci učinkovito podesivi. Ovim zadatkom, ćelijska membrana sa transportnim sistemima ugrađena u nju, uključujući jonske pumpe, nosače i sistem visokog selektivnog molekula iON kanali.

Takvo obilje prenosnih sistema na prvi pogled čini se nepotrebnim, jer vam rad samo jonskih pumpi omogućuju vam da osigurate karakteristične funkcije biološki transport: Selektivnost svjetla, prijenos tvari na difuzijske sile i električnog polja. Paradoks je, međutim, iznos tokova koji treba regulirati beskrajno je velik, dok su pumpe samo tri. U ovom slučaju mehanizmi suveniranja jona, koji su dobili ime sekundarnog aktivnog prevoza, u koji difuzni procesi igraju važnu ulogu. Dakle, kombinacija aktivnih vozila tvari s pojavom difuzijskog prijenosa u ćelijskoj membrani je osnova koja osigurava vitalnu aktivnost ćelije.

U prevozu jona, proteini membranskih transporta sudjeluju u plasmami. Ovi proteini mogu istovremeno izvršiti jednu supstancu (ujediniti) ili nekoliko tvari (Sympl), a zajedno sa uvozom jedne tvari, izlazom drugog (Antiport). Glukoza, na primjer, može biti u ćelijama simpatično zajedno s na + ion. Prijevoz iona može se pojaviti u gradijentu koncentracije, i.e. pasivno, bez dodatnih troškova energije. U slučaju pasivnog transporta, neki membranski transportni proteini formiraju molekularne komplekse, kanali kroz koje rastvorene molekule prolaze kroz membranu zbog jednostavne difuzije u gradijentu koncentracije. Neki od tih kanala stalno su otvoreni, drugi se mogu zatvoriti ili otvoriti kao odgovor ili obvezujući za signalne molekule ili za promjenu unutarćelijske koncentracije jona. U ostalim slučajevima, posebni nosači membrana selektivno su povezani s jednim ili drugim jonom i prenose ga kroz membranu (difuzija svjetla). Koncentracija jona u citoplazmima ćelija oštro je različita ne samo na koncentraciji u vanjskom okruženju, već čak ni na plazmi krvi, perilicama u organizmu viših životinja. Ukupna koncentracija monolentnih kationa unutar ćelija i gotovo je ista (150 mm), je izotonična. Ali u koncentraciji citoplazme do + gotovo 50 puta veće, a na + je niža nego u krvnoj plazmi, a ta se razlika održava samo u živoj ćeliji: ako se u njemu ubije ili potiskuju u njemu metabolički procesi, zatim nakon nekog vremena, Jonske razlike sa obje strane plazma membrana će nestati. Jednostavno možete ohladiti ćelije na +2 o C, a nakon nekog vremena koncentracija K + i NA + s obje strane membrane postat će ista. Kad se ćelijsko grijanje, ova razlika obnovlja. Ovaj fenomen je zbog činjenice da u ćelijama postoje nosači proteina membranskih proteina koji djeluju protiv koncentracionog gradijenta, trošeći energiju na štetu ATP hidrolize. Ova vrsta tvari prenos se naziva aktivni transport, a provodi se pomoću proteinskih jonskih pumpi. U plazmi membrana postoji dvojedna molekula (k + + na +) - pumpa koja je istovremeno i atpasus. Ova pumpa ispumpava se za jedan ciklus od 3 iona na + i pumpa 2 ion na ion u gradijent koncentracije. Istovremeno, jedna ATP molekula troši na fosforizaciju ATPAse-a, kao rezultat toga što se NA + prenosi kroz membranu iz ćelije, a K + može kontaktirati molekulu proteina, a zatim prenijeti na ćeliju. Kao rezultat aktivnog prevoza pomoću membranskih pumpi, regulacija u koncentracionim ćelijama i bivalentnim katima MG 2+ i CA + takođe se javljaju i sa troškovima ATP-a. U kombinaciji sa aktivnim prevozom Iona, raznim šećerima, nukleotidima i aminokiselinama prodire kroz plazma membranu. Dakle, aktivni transport glukoze, koji je simpatičan (istovremeno) prodire u ćeliju zajedno s protokom pasivno prevoženog Ion Na +, ovisit će o aktivnosti (k +, na +) - pumpu. Ako je ova pumpa blokirana, tada će razlika između koncentracije na + s obje strane membrane nestati, dok će se difuzija na + unutar ćelije smanjiti, a istovremeno protok glukoze u ćeliju će biti prestani. Čim se operacija obnovljena (K + + NA +) - Stvorena je ATPASE i razlika u koncentraciji jona, tada difuzni stream na + i istovremeno prevoz glukoze u isto vrijeme je u isto vrijeme. Volim ovo

aminokiseline se prevoze, koje se prenose kroz membranu sa posebnim proteinima nosača koji rade kao sustave simpatija, prijenošanja jona istovremeno. Aktivni prevoz šećera i aminokiselina u bakterijskim ćelijama nastaje zbog gradijenta iona hidrogije. Učešće posebnih membranskih proteina u pasivnom ili aktivnom prevozu priključaka sa malim molekularne težine prikazuje visoku specifičnost ovog procesa. Čak i u slučaju pasivnog jonskog prevoza, proteini "prepoznaju" ovaj ION, komuniciraju s njim, obvezujući se da konkretno promijene njihovu konformaciju i funkciju. Stoga, već na primjeru prijevoza jednostavnih tvari Membrane djeluju kao analizatori kao receptori. Funkcija receptora membrane posebno se očituje prilikom apsorpcije biopolimera po ćeliji.

Intercellulalni kontakti.

U višekratnim organizmima, zbog međućelijskih interakcija formiraju se složeni ansambli za stanice, čiji se održavanje vrši različitim stazama. U germinalnoj, embrionalnoj tkivima, posebno u ranim fazama razvoja, ćelije ostaju u vezi jedni s drugima zbog sposobnosti njihovih površina da se drže zajedno. Ovo imanje prianjanje (spojevi, kvačilo) ćelije mogu se odrediti svojstvima njihovih površina koje posebno međusobno komuniciraju. Ponekad, posebno u jednoslojnim epitelima, plazma membrane susjednih ćelija tvore više penzije koji nalikuju stolarnim šavovima. To stvara dodatnu snagu međućelijskog spoja. Pored tako jednostavnog složenog sloja (ali specifičnog), postoji niz posebnih međućelijskih struktura, kontakata ili veza koje obavljaju određene funkcije. Ovo su zaključavanje, obvezujući i komunikacijski spojevi. Zaključavanje ili gust Veza je karakteristična za jednoslojni epitel. Ovo je zona u kojoj su vanjski slojevi dvije plazma membrane najviše bliže. Troslojnost membrane u ovom kontaktu često je vidljiva: dva vanjskog osmofilnog sloja obje membrane su se pojavile u jedno zajednički sloj debljine 2 - 3 Nm. Na ravnini priprema plazomatske membrane, u zoni gustim kontaktom pomoću metode zamrzavanja i ljuljanja, utvrđeno je da su kontaktne točke membrane globule (najvjerovatnije, posebni integralni proteini plazma membrane) izgrađenih od redaka. Ovi redovi globule ili trake mogu presijecati na takav način koji čine mrežu ili mrežu na površini pilića vrlo je karakterističan za ovu strukturu za epitele, posebno Furdruginous i crijevo. U potonjem slučaju gust kontakt formira čvrstu fuzijsku zonu plazmih membrana, kliznu ćeliju u apikalu (gornju, gledajući u crijevnu lumeninu) svojih dijelova. Stoga se čini da se svaka ćelija rezervoara zaokružuje vrpcom ovog kontakta. Takve strukture s posebnim bojanjem mogu se vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom. Primili su ime zatvaranja u morfolozima. U ovom slučaju, uloga završne guste kontakta nije samo u mehaničkom priključku ćelija jedni s drugima. Ovo područje kontakta je slabo propusno za makromolekule i jone i na taj način se brave, puše međukulturnoj šupljini, izolirajući ih (i zajedno sa njima unutrašnjim medijem tijela) iz vanjskog okruženja (u ovom slučaju crijevo) lumen). Iako su svi gusti kontakti barijere za makromolekule, njihova propusnost za male molekule različita je u različitim epitelima. Ležaj (stezanje) Spojevi ili kontakti su tako nazivani jer ne spajaju samo plazma membrane susjednih ćelija, već se vežu i na vlaknaste elemente citoskeleta. Za ovu vrstu spojeva karakteristična je prisutnost dvije vrste proteina. Jedan od njih predstavljen je proteinima koji su uključeni u proteine \u200b\u200bkoji su uključeni u obrnuto intercelularni spoj ili u složenim plasmama sa komponentama vanćelijske matrice (bazalna epitela membrana, vanselularni strukturni proteini vezivnog tkiva). Drugi tip uključuje intracelularne proteine \u200b\u200bkoji povezuje ili vezivanje, membranske elemente takvog kontakta sa citoplazmatskim fibrilima citoskeleta. Spojevi spojke Intercellary tačke otkrivaju se u mnogim neepitalnijim tkivima, ali struktura ljepila (ljepljive) strukture jasnije je opisana. trake, ili pojas, u jednoslojnim epitelima. Ova struktura pomiče čitav perimetar epitelne ćelije, baš kao što se događa u slučaju guste veze. Najčešće se takav pojas ili traka, leži ispod gustom vezom. Na ovom mestu, plazma membrana se sakuplja, pa čak i nekoliko osim udaljenosti od 25-30 Nm, a vidljiva je povećana zona gustine između njih. Ovo nije ništa drugo do interakcije transmembranski glikoproteina, koji su, uz sudjelovanje CA ++ jona, posebno povezane i pružaju mehaničku povezanost membrana dvije susjedne ćelije. Linker proteini odnose se na Cadhelerins - receptori koji pružaju specifično prepoznavanje homogenih membranskih stanica. Uništavanje sloja glikoproteina dovodi do odvajanja pojedinih ćelija i uništavanja epitelne formacije. Sa citoplazmatske strane u blizini membrane vidljiva je klaster gusta supstancaNa koji je sloj tanke (6 - 7 nm) koji leži duž plazma membrane u obliku snopa koji dolazi oko čitavog oboda ćelije. Tanki filamenti pripadaju Actin Fibrils; Oni se vežu za plazma membranu vinculin proteinom koji formira gust bliži sloj. Funkcionalna vrijednost spoja remena nije samo u mehaničkom kvačilu ćelija jedni s drugima: uz smanjenje akrenalnih filamenata u vrpci mogu promijeniti oblik ćelije. Fokusni kontakti ili plakovi kvačilaPostoji mnogo ćelija i posebno su dobro proučavani u Fibroblastima. Izgrađeni su zajedničkim planom sa ljepljivim vrpci, ali su izraženi u obliku malih područja - plaketa na plazmi torba. U ovom slučaju, proteini TransMBRANE Linker posebno su povezani sa proteinima vanćelijske matrice, na primjer sa fibronektinom. Iz citoplazme, isti glikoproteini povezani su s grambritskim proteinima, koji uključuju Vinculin, koji je zauzvrat povezan s gomilom akrenskih filamenata. Funkcionalna vrijednost žarišnih kontakata je u pričvršćivanju ćelije na vanćelijskim strukturama i u stvaranju mehanizma koji omogućava da ćelijama se kretati. DosemomomomomiImati oblik plaketa ili tipki, također povezuju ćelije jedni s drugima. U međuvremenom prostoru vidljiv je i gusti sloj, predstavljen interakcijom integralnih membranskih glikoproteina - Desmogleine, koji se, ovisno o CA ++ ioni, međusobno povezani. Sa citoplazmatičke strane, sloj proteina-demoplakina, s kojim su srednji filamenti citoskeleta povezani sa plasmolemom. DosemoMomi se najčešće nalaze u epiteliju, u ovom slučaju, intermedijarni filamenti sadrže keratine. Ćelije srčanog mišića, kardiomiocita, sadrže isno fibrile u dizajnu. U entotelu plovila, vitrino srednji filamenti dijela su očaja. PedesMosmos su slični strukturi s des #, ali su kombinacija ćelija sa međućelijskim strukturama. Funkcionalna uloga je DesMembos i poluammos čisto su mehanički: oni ćelije povezuju jedni s drugima i s predmetom vanćelijske matrice. Za razliku od uskih kontakata Sve vrste kontakti kvačila Propusna za vodena rješenja i ne igraju nikakvu ulogu u ograničavanju difuzije. Slisalni kontakti Razmatraju se u obzir komunikacijske jedinjenje. Te su strukture uključene u direktan prijenos hemijske supstance Od kaveza do ćelije. Za ovu vrstu kontakata karakterizira konvergenciju plazmih membrana dvije susjedne ćelije na udaljenosti od 2 - 3 nm. Korištenje metode smrzavanja - ljuljanje. Pokazalo se da se u čipsu membrane kontaktne zone utora (mjerenje od 0,5 do 5 do 5 μm) prečnika promjera 7 - 8 nm, smještenim šesterokutnim sa periodom od 8 - 10 Nm i u sredini kanala oko 2 yam širina. Te su čestice nazvani Connexon. U zonama proreznog kontakta može biti od 10 do 20 do nekoliko hiljada priključaka, ovisno o funkcionalnim značajkama ćelija. Sandexons su dodijeljeni pripravni. Sastoje se od šest podjedinica Connectina - proteina. Kombiniranjem jedni druge, povezuje se na cilindričnoj jedinici - Connexon, u centru od kojeg se nalazi kanal. Odvojeni priključci ugrađeni su u plazma membranu tako da se projicira. Jedan Connexon na plazma membranskim stanicama precizno se protivi Connexonu na plazma membrani susjedne ćelije, tako da kanali dva Connexona formiraju jedan cijeli broj. Connexons Igraju ulogu direktnih međućelijskih kanala, duž kojih ioni i male molekularne mase mogu difuzne iz ćelije u ćeliji. Connexons se mogu zatvoriti mijenjanjem promjera unutarnjeg kanala, a oni uključuju u regulaciju molekula transporta između ćelija. Ni proteini niti nukleinske kiseline Kroz utorske kontakte ne mogu proći. Mogućnost prorezanja kontakata za prolazak niskih molekularne težine podlogili su brzi prijenos električnog pulsa (uzbudljivi val) iz ćelije do ćelije bez sudjelovanja nervnog medijatora. Sinaklički kontakt (sinapse). Synapse su odjeljci kontakata dvije ćelije navedene za jednostrani prijenos uzbuđenja ili kočenja iz jednog elementa u drugu. Ova vrsta kontakata karakteristična je za nervni tkivo i javlja se i između dva neurona i između neurona i bilo kojeg drugog elementa - receptora ili efekata. Primjer sinaptičkog kontakta je i nervni mišićav kraj. Privremene sinapse obično imaju neku vrstu proširenja u obliku kruške (plakete). Sinaptički plakovi mogu se obratiti i tijelu drugog neurona i sa svojim procesima. Periferni procesi nervnih ćelija (Axons) obrađuju specifične kontakte sa ćelijskim ćelijama (mišićnim ili željezom) ili željenim stanicama. Shodno tome, sinape su specijalizirana struktura formirana između dijelova dvije ćelije (kao i desmama). U mjestima sinaptičkih kontakata, ćelijske membrane odvojene su međućelijskim prostorom - sinaptičkim prorezom oko 20 - 30 Nm širine. Često u lumen utora, tanki cvijet, okomito se nalazi u odnosu na materijal membrane. Membrana jedne prenosećih pobuda, u regiji sinaptičkog kontakta naziva se presinaptičkom, membranom druge ćelije koja opaža puls je postsinaptic. U blizini presinaptičke membrane se otkriva velika količina Mali vakuole - sinaptički mjehurići ispunjeni posrednicima. Sadržaj sinaptičkih mjehurića u vrijeme prolaska nervnog pulsa izbacuje se egzocitozom u sinaptički utor. Postsinaptička membrana često izgleda debljim običnim membranama zbog akumulacije u blizini od citoplazme pluralnosti tankih vlakova. Plasmodesma. Ova vrsta međućelijskih veza događa se u biljkama. Plasmodesma su tanke cevasti citoplazmični kanali koji povezuju dvije susjedne ćelije. Prečnik ovih kanala obično je 20 - 40 Nm. Ograničavajući membranski kanali direktno se pretvaraju u plazma membrane susjednih ćelija. Plasmodesma prolazi kroz stanice za odvajanje zida ćelije. Membranski cevasti elementi mogu prodrijeti u plazmode koji spajaju rezervoare endoplazmatskog retikuluma susjednih ćelija. Plasmodesma se formiraju tokom podjele kada je izgrađena primarna stanica ćelija. U jedinim podijeljenim ćelijama broj plazmoda može biti vrlo velik (do 1000 po ćeliji). Kad starenje ćelija, njihov broj padne zbog prekida s povećanjem debljine ćelijskog zida. Kapi lipida mogu se premjestiti plasmodemi. Kroz plazmodešu, ćelije su zaražene vitrinama.

Stanica je strukturalna jedinica za život na našoj planeti i otvorenom sistemu. To znači da za njegove sredstva za život zahtijeva stalni metabolizam i energiju sa okolišni. Ova se razmjena provodi kroz membranu - glavnu granicu ćelije, koja je osmišljena tako da sačuva njegov integritet. Kroz membranu se vrši do mobilne mjenjače i dolazi do gradijenta koncentracije bilo koje tvari ili protiv. Aktivni transport kroz citoplazmatsku membranu - proces je složen i koji konzumiraju energiju.

Membrana - barijera i gateway

Citoplazminalna membrana dio je mnogih ćelijskih organela, plastida i uključenja. Moderna nauka zasniva se na modelu tekućine-mozaika membranske strukture. Aktivni transport tvari kroz membranu moguć je zbog svoje specifične strukture. Osnova membrana formira Lipid Bilay - uglavnom fosfolipidi, koji se nalaze u skladu sa njihovim glavnim svojstvima lipidnog Bilayera - je li fluidnost (sposobnost ugrađivanja i gubitka područja), samozakloni i asimetrije. Druga komponenta membrana - proteini. Njihove funkcije su različite: aktivni transport, prijem, fermentacija, priznanje.

Proteini se nalaze na površini membrana i iznutra, a neki u nekoliko puta prožimaju. Nekretnina proteina u membrani je sposobnost prelaska s jedne strane membrane u drugu ("Flip-Flop" raskrsnice). I posljednju komponentu - sahacharide i polisaharidni ugljikohidratni lanci na površini membrana. Njihove funkcije i danas su kontroverzna.

Vrste aktivnih vozila tvari kroz membranu

Bit će aktivan takav prijenos tvari kroz ćelijsku membranu, koja se kontrolira, javlja se s troškovima energije i nasuprot je gradijent koncentracije (tvari se prenose iz niske koncentracije u regiju visoke koncentracije). Ovisno o tome koji se koristi izvor energije, odlikuju se sljedeće vrste transporta:

  • U početku je aktivan (izvor energije - hidroliza na adenozin infuzion ADP).
  • Sekundarna aktivna (osigurala je sekundarna energija nastala kao rezultat rada mehanizama primarnih aktivnih vozila).

Proteini-asistenti

I u prvom, a u drugom slučaju, prijevoz je nemoguć bez proteina prijevoznika. Ovi transportni proteini su vrlo specifični i namijenjeni su prenošenju određenih molekula, a ponekad čak i određene raznolikosti molekula. To je dokazano eksperimentalno na mutirajućim genima bakterija, što je dovelo do nemogućnosti aktivnog transporta kroz dijafragmu određenog ugljikohidrata. Transmembrane prijevoznici mogu biti zapravo prevoznici (oni komuniciraju s molekulama i direktno ih nose kroz membranu) ili oblikovanje kanala (obrazac poreza u membranama koji su otvoreni za određene tvari).

Natrijum i kalijum pumpa

Najuslužbeniji primjer primarnih aktivnih vozila tvari kroz membranu je na + -, k + -nso. Ovaj mehanizam osigurava razliku u koncentracijama NA + Iona i K + s obje strane membrane, što je potrebno za održavanje osmotskih pritiska u ćeliji i drugim metaboličkim procesima. Transferiran proteinski nosač - natrijum-kalijum ATP-Aza - sastoji se od tri dijela:

  • Sa vanjske strane membrane, protein se nalazi dva receptora za kalijum ioni.
  • Na unutrašnjoj strani membrane - tri receptora za natrijum jone.
  • Unutarnji dio proteina karakterizira ATP aktivnost.

Kada su dva kalijum i tri sata natrijuma povezana sa proteinskim receptorima s obje strane membrane, aktivira se ATP. ATP molekula je hidrolizirana na ADP sa oslobađanjem energije, koja se troši na prijenos kalijevih jona iznutra, a natrijum-joni će vanjsku citoplazmičnu membranu. Procjenjuje se da je efikasnost takve pumpe više od 90%, što je samo po sebi prilično iznenađujuće.

Za referencu: Učinkovitost motora sa unutrašnjim sagorijevanjem iznosi oko 40%, električni - do 80%. Zanimljivo je da pumpa može raditi i u suprotnom smjeru i poslužiti kao donator fosfata za ATP sintezu. Za neke ćelije (na primjer, neurone), potrošnja karakteriziraju se do 70% ukupne energije uklanjanja natrijuma iz ćelije i pumpajući unutrašnjost kalijuma iona. Istim principom aktivnog transporta, pumpa za kalcijum, hlor, vodik i neke druge katijske katije (joni s pozitivnim nabojem). Za anioni (negativno napunjene ioni), takve pumpe nisu otkrivene.

Ugljikohidrati i aminokiseline

Primjer sekundarnog aktivnog transporta može se prenijeti na sve glukozne ćelije, aminokiseline, jod, željezo i mokraću kiselinu. Kao rezultat rada kalijum-natrijum pumpe, kreira se gradijent koncentracije natrijum: koncentracija je visoka, a unutra je niska (ponekad 10-20 puta). Natrijum nastoji difuzni u kavez i energija ove difuzije može se koristiti za transport tvari prema van. Ovaj mehanizam se naziva Cotransport ili konjugirani aktivni transport. U ovom slučaju, protein nosač ima dva receptorska centra iz vanjskog dijela: jedan za natrijuma, a drugi za transportni element. Tek nakon aktiviranja oba receptora, protein je podvrgnut konformacijskim promjenama, a natrijum difuzijska energija uvodi transportunu supstancu od gradijenta koncentracije u ćeliju.

Vrijednost aktivnog prevoza za ćeliju

Ako se uobičajena difuzija tvari kroz membrana odvijala koliko dugo bi koncentracije izvana i unutar ćelije bile izravnane. I ovo je za ćelije smrti. Uostalom, svi biohemijski procesi trebali bi teći u električnoj razlici između potencijala. Bez aktivnog, protiv prevoza supstanci neurona ne bi moglo prenijeti nervni impuls. A mišićne ćelije bi izgubile priliku za smanjivanje. Stanica ne bi mogla održati osmotski pritisak i spljoštiti. A proizvodi od metabolizma ne bi bili prekoračeni. Da, i hormoni nikada ne bi ušli u krvotok. Napokon, čak i Ameb troši energiju i stvara razliku u potencijalima na svojoj membrani uz pomoć svih istih jonskih pumpi.

Pasivni prevozuključuje jednostavnu i laganu difuziju - procese koji ne zahtijevaju troškove energije. Difuzija - Prevoz molekula i jona kroz membranu iz regije sa visokom regijom sa niskom koncentracijom, oni. Supstance dolaze pod gradijent koncentracije. Pozva se difuzija vode kroz polupropusne membrane osmoza. Voda je sposobna prolazi kroz membranske pore formirane proteinima, te toleriraju molekule i ioni koji se rastvaraju u njenim tvarima. Mehanizam jednostavne difuzije vrši se prenošenjem malih molekula (na primjer, O2, H2O, CO2); Ovaj proces je manjina i nastavlja se proporcionalnim koncentracijskim gradijentom transportnih molekula s obje strane membrane.

Difuzija svjetlostiizvodi se putem kanala i (ili), prijevoznika koji imaju specifičnost u pogledu transportnih molekula. Mjesni proteini koji čine male vodene pore djeluju kao ionski kanali, putem kojih se elektrohemijski gradijent prevozi malim vodovodnim molekulama i joni. Nosači proteina su također prijemnički proteini koji se pretvaraju u reverzibilne promjene u skladu s korekcijom, pružajući prijevoz određenih molekula kroz plazmu. Djeluju u mehanizmima pasivnog i aktivnog prevoza.

Aktivni transport je energetski intenzivni proces, zbog kojih se prenos molekula vrši uz pomoć proteina prijevoznika protiv elektrohemijski gradijent. Primjer mehanizma koji osigurava da je suprotno usmjereni aktivni transport Iona natrijum-kalijum pumpa (predstavljen na + -c + -tphaze proteinom), zahvaljujući tome što se na + joni izlazi iz citoplazma, a ioni na + se istovremeno prebacuju na njega. Koncentracija K + unutar ćelije je 10-20 puta veća nego izvana, a koncentracija NA je suprotna. Takva razlika u koncentracijama jona pruža se radom (na * -k *\u003e pumpa. Da se održava ovu koncentraciju, tri na jona iz ćelije po svaka dva jona za * u ćeliju. U ovom procesu , Proteini sudjeluje u membrani koji vrši funkciju enzima cijepanja ATP-a, uz oslobađanje energije potrebne za rad pumpe.
Učešće određenih membranskih proteina u pasivnom i aktivnom prevozu ukazuje na visoku specifičnost ovog procesa. Ovaj mehanizam osigurava održavanje postojanosti volumena ćelije (reguliranjem osmotskim pritiskom), kao i membranskim potencijalom. Aktivni prevoz glukoze u ćeliju vrši se prevoznik proteina i u kombinaciji sa jednosmjernim prijenosom na + ion.

Lagani transport Ioni su posredovali posebnim transmembranskim proteinima - ionskim kanalima koji pružaju selektivni prijenos određenih jona. Ovi kanali sastoje se od samog transportnog sistema i mehanizma nosača, koji za neko vrijeme otvara kanal kao odgovor na promjenu membranskog potencijala, (b) mehaničkog efekta (na primjer, u unutrašnjim kose kose), ligand vezivanje (molekula signala ili ion).

Membranske transportne tvari se razlikuju u smjeru njihovog pokreta i broja tvari koje prenosi ovaj prijevoznik:

  • Dinoportent - prevoz jedne supstance u jednom smjeru, ovisno o gradijentu
  • Simport - transport dvije tvari u jednom smjeru kroz jedan prijevoznik.
  • Antiport je kretanje dviju tvari u različitim smjerovima kroz jedan nosač.

Nervirati Provodi, na primjer, potencijalni ovisan natrijum kanal putem kojih se natrijum-joni premještaju u ćeliju tokom generacije potencijala.

Simport Provodi prevoznik glukoze koji se nalazi na vanjskoj (pretvorenoj crijevnoj lumeninu) boku crevnih epitelnih ćelija. Ovaj protein bilježi molekulu glukoze i natrijum ion i, mijenjajući konformaciju, tolerira obje tvari unutar ćelije. Istovremeno se koristi energija elektrohemijskog gradijenta, koja se stvara u svom redu zbog hidrolize ATP natrijum-kalijum ATP-Aza.

Antiport Izvršite, na primjer, natrijum-kalijum atpazi (ili natrijum-ovisan ATPAZ). Prijenosi kalijum jone u kavez. I iz ćelije - natrijum joni. U početku ovaj prijevoznik pridaje tri jona iz unutrašnjosti membrane N / A. +. Ovi joni mijenjaju konformaciju aktivnog centra ATPASE-a. Nakon takve aktiviranja ATPAZ-a može hidrolizirati jednu ATP molekulu, a fosfatni jon fiksiran je na površini nosača iznutra membrane.

Odvojena energija troši se na promjenu u skladu sa ATPASE-om, nakon čega tri jona N / A. + i ION (fosfat) se ispostavilo da budem na vanjskoj strani membrane. Evo jona N / A. + razdvojite se i zamijenite dva jona K. +. Tada se konformacija nosača varira od originala i jona K. + Ispada da je na unutrašnjoj strani membrane. Evo jona K. + Split, a prijevoznik je spreman za ponovno funkcioniranje.

U membrani su 2 vrste specijalizovanih integralnih proteinskih sistema koji pružaju ionski transport kroz staničnu membranu: ionske pumpe i iON kanali. Odnosno, postoje 2 temeljne vrste ionskog transporta kroz membranu: pasivno i aktivno.

ION pumpe i gradijenti Transmetbrane ion

ION pumpe (pumpe) - Integralni proteini koji pružaju aktivni prenos jona od gradijenta koncentracije. Energija za transport je energija hidrolize ATP. Postoje na + / K + pumpe (pumpe od na + ćelija u zamjenu za K +), CA ++ pumpu (pumpa CA ++ ćelije), CLP (ispumpana CL -).

Kao rezultat rada ionskih pumpi, kreirani su i podržani transmimbranski ionski gradijenti:

  • koncentracija NA +, CA ++, CL - unutar ćelije je niža nego izvana (u međućelijskoj tečnosti);
  • koncentracija K + unutar ćelije veća je nego izvana.

Mehanizam pumpe natrijum-kalijum. NKN Za jedan ciklus transferi 3 na + joni iz ćelije i 2 iona K + u ćeliju. To je zbog činjenice da integralni molekul proteina može biti u 2 položaja. Molekula proteina, formirajući kanal, ima aktivno područje koje veže ili na + ili k +. U položaju (konformaciji) 1, adresiran je unutar ćelije i može priložiti na +. Aktivirani enzim atfase, ATF do ADF. Kao rezultat toga, molekula se pretvara u konformaciju 2. U položaju 2, okrenut je izvan ćelije i može priložiti k +. Tada se senformacije ponovo promijeni i ciklus se ponavlja.

ION kanali

ION kanali - Integralni proteini koji pružaju pasivni prevoz iona na gradijentu koncentracije. Energija za transport je razlika u koncentraciji jona na obje strane membrane (gradijent transmembrane jona).

Neselektivni kanali posjeduju sljedeća svojstva:

  • sve vrste jona su prosljeđe, ali propusnost za K + ione znatno je veća od ostalih jona;
  • uvek su u otvorenom stanju.

Selektivni kanali posjeduju sljedeća svojstva.:

  • samo jedna vrsta jona prolazi; Za svaku vrstu jona postoji vlastiti tip kanala;
  • može biti u jednoj od 3 države: zatvoreno, aktivirano, inaktivirano.

Osigurana je selektivna propusnost selektivnog kanala selektivni filter,koji se formira prstenom negativnog nabijenog atoma kisika koji se nalazi u uskoj točki kanala.

Promjena statusa kanala osigurava se radom mehanizam za prikupljanje, koji predstavljaju dva molekula proteina. Ovi molekuli proteina, takozvani aktivacijski kapija i inaktivijske kapije, mijenjaju njihovu konformaciju, mogu preklapati ionski kanal.

U stanju mirovanja, aktivacijske kapije su zatvorene, a neaktivne kapije su otvorene (kanal je zatvoren). U skladu s prijenosnim signalnim signalom, aktivacijsko kapije se otvaraju i prevoz jona putem kanala (kanal je aktiviran). Uz značajnu depolarizaciju membrane, inaktivacijska vrata ćelija su zatvorena, a prevoz iona prestaje (kanal je neaktiviran). Pri vraćanju nivoa odmora, kanal se vraća u izvorni (zatvoreni) stanje.

Ovisno o signalu, što uzrokuje otvaranje aktivacijskog kapije, selektivni jonski kanali podijeljeni su u:

  • kanali osjetljivi na hemoke - Signal za otvaranje aktivacijskog kapije je promjena u skladu s kanalom proteina-receptora kao rezultat priključka na ligand na njega;
  • potencijalni kanali - Signal za otvaranje aktivacijske kapije je smanjenje mirnog potencijala (depolarizacija) stanične membrane do određenog nivoa zvan kritični nivo Depolarizacija(KUD).