Б. Пассивный и активный транспорт

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.


Организация клетки. Биомембраны / Транспортные процессы

Статьи раздела «Транспортные процессы»:

Следущая статья   |   — Вернуться в раздел


Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни / Цитата «В начале XX в. учёные, стремясь познать природу жизни, начали исследовать безвредные штаммы E. coli. И кое-кому из них уже в конце первого десятилетия пришлось съездить в Стокгольм за Нобелевскими премиями, присуждёнными за эти работы. Позже новые поколения учёных пытались разобраться в устрМикрокосм. E. coli и новая наука о жизни
Цитата «В начале XX в. учёные, стремясь познать природу жизни, начали исследовать ...
Молекулярная биология / Книга посвящена ряду актуальных проблем молекулярной биологии (молекулярный механизм и биохимия сокращения мышцы, ультраструктура нервного волокна и молекулярные процессы, связанные с возбуждением нерва, структура белка и мукополисахаридов). Она содержит много интересных фактов и заслуживающих внимаМолекулярная биология
Книга посвящена ряду актуальных проблем молекулярной биологии (молекулярный ...
Лекции по природоведческой микробиологии / Книга основана на курсе лекций, прочитанных в МГУ им. М. В. Ломоносова в 1995-2002 гг. Основное внимание уделено анализу природной среды обитания в рамках больших биосферных систем. Бактерии — катализаторы биогеохимических циклов, сформировали биосферу в течение первых двух третей её существования иЛекции по природоведческой микробиологии
Книга основана на курсе лекций, прочитанных в МГУ им. М. В. Ломоносова в 1995-2002 гг. ...
Солитоны в молекулярных системах / В монографии изложены новейшие подходы к изучению транспорта энергии и электронов в квазиодномерных молекулярных системах и протонов в макромолекулах с водородными связями. Показана большая роль нелинейных явлений в биологии, приводящих к образованию солитонов. Обсуждаются некоторые вопросы современСолитоны в молекулярных системах
В монографии изложены новейшие подходы к изучению транспорта энергии и ...