Транспорт веществ через мембрану
Транспорт веществ необходим для поддержания клеточного гомеостаза (рис. 1).
Прямой транспорт предполагает диффузию через мембрану гидрофобных молекул и гидрофильных через разрывы в фосфолипидном слое. Описывается уравнением Фика:
Направление транспорта определяется градиентом (осмотическим, концентрационным и др.). Возможен транспорт как внутрь клетки, так и наружу.
Опосредованный транспорт предполагает перенос гидрофильных молекул и ионов через встроенные в мембрану структуры. Движение гидрофильных веществ путем осмоса, электроосмоса, диффузии и фильтрации осуществляется через заполненные водой поры мембраны.
Облегченная диффузия подчиняется законам диффузии. Еѐ скорость описывается уравнением Фика. Направление транспорта ионов через эти каналы завит от градиента, т.е. канал проницаем двусторонне.
Ионные каналы представляют собой интегральные белки. Их селективность (избирательность) обеспечивается: геометрией канала, свойствами устья канала ( – или + заряд), наличием селективного фильтра.
Каналы бывают потенциалзависимые и хемочувствительные. В структуру потенциалзависимого канала входит сенсор, имеющий заряд. В зависимости от заряда мембраны сенсор перемещается, открывая и закрывая канал.
Хемочувствительный (рецепторуправляемый) канал имеет сенсор, изменяющий свое положение при взаимодействии физиологически активного вещества ( агониста) с рецептором сенсора (рис. 5).
По селективности ионные каналы бывают калиевые, натриевые, кальциевые и каналы для хлора. Транспорт с участием переносчика предполагает существование в мембране белка переносчика, который связывается с переносимым веществом, без затраты энергии диффундирует к противоположной стороне мембраны, затем связь разрывается и переносимое вещество освобождается. Для этого вида транспорта характерно существование константы насыщения ( максимально возможной скорости переноса), рис. 6.
Активный транспорт предполагает энергозависимый перенос ионов и молекул. Он может быть без изменения структуры мембраны ( участие насосов) и с изменением структуры мембраны (эндоцитоз, экзоцитоз). Его кинетика имеет много общего с пассивным транспортом с участием переносчика, однако транспорт блокируется при дефиците образования АТФ (рис.7).
Первично активный транспорт обеспечивается энергией АТФ. Вторично активный транспорт . В этом виде транспорта источником энергии является движение другого вещества или иона (например сопряженный с натрием транспорт глюкозы).
