Простейшей формой транспорта через биомембраны является свободная диффузия (облегчённая диффузия). Она часто облегчается определёнными мембранными белками, которые можно разделить на две группы:
1. Канальные белки образуют в биомембранах заполненные водой поры, проницаемые для определённых ионов. Например, имеются специфические ионные каналы для ионов Na+, K+, Ca2+ и Cl- (см. Потенциал покоя и потенциал действия).
2. В отличие от ионных каналов транспортные белки избирательно связывают молекулы субстрата и за счёт конформационных изменений переносят их через мембрану. В этом отношении транспортные белки (белки-переносчики, пермеазы) похожи на ферменты. Единственное различие состоит в том, что они «катализируют» направленный транспорт, а не ферментативную реакцию. Они проявляют специфичность — иногда групповую — к субстратам, подлежащим переносу. Кроме того, для них характерны определённое сродство, выражаемое в виде константы диссоциации Kd и максимальная транспортная способность V (см. Фракционирование клеточных структур).
Свободная диффузия и транспортные процессы, обеспечиваемые ионными каналами и переносчиками, осуществляются по градиенту концентрации или градиенту электрического заряда (называемым вместе электрохимическим градиентом). Такие механизмы транспорта классифицируются как «пассивный транспорт». Например, по такому механизму в клетки поступает глюкоза из крови, где её концентрация гораздо выше.
В противоположность этому механизму активный транспорт идёт против градиента концентрации или заряда, поэтому активный транспорт требует притока дополнительной энергии, которая обычно обеспечивается за счёт гидролиза АТФ (см. Пищеварение: общие сведения). Некоторые транспортные процессы осуществляются за счёт гидролиза других макроэргических соединений, таких, например, как фосфоенол-пируват, или за счёт энергии света.
Активный перенос может сочетаться с другим, спонтанно идущим транспортным процессом (так называемый вторичный активный транспорт). Так, к примеру, происходит в эпителиальных клетках кишечника и почек, где глюкоза переносится против концентрационного градиента за счёт того, что одновременно с глюкозой из просвета кишечника и первичной мочи переносятся ионы Na+. Здесь движущей силой для транспорта глюкозы является градиент концентрации ионов Na+ (см. Реабсорбция электролитов и воды).
С помощью транспортных систем осуществляется регуляция объёма клеток, величины pH и ионного состава цитоплазмы. Благодаря транспортным системам клетки накапливают метаболиты, важные для обеспечения энергетического цикла и метаболических процессов, а также выводят в окружающую среду токсические вещества. Транспортные системы обеспечивают поддержание ионных градиентов, существенно важных для окислительного фосфорилирования и стимуляции мышечных и нервных клеток.
1. Канальные белки образуют в биомембранах заполненные водой поры, проницаемые для определённых ионов. Например, имеются специфические ионные каналы для ионов Na+, K+, Ca2+ и Cl- (см. Потенциал покоя и потенциал действия).
2. В отличие от ионных каналов транспортные белки избирательно связывают молекулы субстрата и за счёт конформационных изменений переносят их через мембрану. В этом отношении транспортные белки (белки-переносчики, пермеазы) похожи на ферменты. Единственное различие состоит в том, что они «катализируют» направленный транспорт, а не ферментативную реакцию. Они проявляют специфичность — иногда групповую — к субстратам, подлежащим переносу. Кроме того, для них характерны определённое сродство, выражаемое в виде константы диссоциации Kd и максимальная транспортная способность V (см. Фракционирование клеточных структур).
Свободная диффузия и транспортные процессы, обеспечиваемые ионными каналами и переносчиками, осуществляются по градиенту концентрации или градиенту электрического заряда (называемым вместе электрохимическим градиентом). Такие механизмы транспорта классифицируются как «пассивный транспорт». Например, по такому механизму в клетки поступает глюкоза из крови, где её концентрация гораздо выше.
В противоположность этому механизму активный транспорт идёт против градиента концентрации или заряда, поэтому активный транспорт требует притока дополнительной энергии, которая обычно обеспечивается за счёт гидролиза АТФ (см. Пищеварение: общие сведения). Некоторые транспортные процессы осуществляются за счёт гидролиза других макроэргических соединений, таких, например, как фосфоенол-пируват, или за счёт энергии света.
Активный перенос может сочетаться с другим, спонтанно идущим транспортным процессом (так называемый вторичный активный транспорт). Так, к примеру, происходит в эпителиальных клетках кишечника и почек, где глюкоза переносится против концентрационного градиента за счёт того, что одновременно с глюкозой из просвета кишечника и первичной мочи переносятся ионы Na+. Здесь движущей силой для транспорта глюкозы является градиент концентрации ионов Na+ (см. Реабсорбция электролитов и воды).
С помощью транспортных систем осуществляется регуляция объёма клеток, величины pH и ионного состава цитоплазмы. Благодаря транспортным системам клетки накапливают метаболиты, важные для обеспечения энергетического цикла и метаболических процессов, а также выводят в окружающую среду токсические вещества. Транспортные системы обеспечивают поддержание ионных градиентов, существенно важных для окислительного фосфорилирования и стимуляции мышечных и нервных клеток.
Статьи раздела «Транспортные процессы»:
- А. Проницаемость биомембран
- Б. Пассивный и активный транспорт
- В. Транспортные процессы
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
История биологической химии. Истоки науки Книга посвящена первым шагам взаимодействия химии с биологией и медициной. В ней ...
Asphaltenes: Chemical Transformation during Hydroprocessing of Heavy Oils (Chemical Industries) During the upgrading of heavy petroleum, asphaltene is the most problematic impurity since it is the main cause of catalyst deactivation and sediments ...
