Транспортування речовин через мембрани

· до другого класу відносяться білки, які зв’язуються з полярними молекулами і переносять їх через мембрану. Їх називають білками-переносниками або транспортерами.

Важливою особливістю пасивного транспорту (простої і полегшеної дифузії) є те, що жоден з цих способів перенесення речовин через клітинну мембрану не потребує затрат енергії. Це пояснюється тим, що рух речовин через мембрану відбувається за градієнтом концентрації та електрохімічним градієнтом. Будь-яке переміщення речовин проти градієнту з більш концентрованих до менш концентрованих, обов’язково вимагає затрат енергії.

þ Рух хімічних речовин проти градієнта концентрації чи заряду називається активним транспортом. Він можливий лише при умові використання енергії.

Активний транспорт у клітині відбувається за участю спеціальних, іноді дуже складних, ферментативних комплексів. Як правило, ферменти у таких комплексах зв’язані з мембранами або самі є мембранними білками.

Типовим прикладом спеціального транспортного комплексу є натрій-калієвий насос ((Na+-K+)-насос). В усіх тваринних клітинах вміст K+ у цитоплазмі значно перевищує концентрацію цього іону у міжклітинному середовищі. Na+, навпаки, у значно більших концентраціях знаходиться у міжклітинній рідині, ніж у клітині. Така різниця у концентрації цих іонів має велике значення для функціонування живих організмів. Завдяки (Na+-K+)-насосу:

· підтримується мембранний потенціал;

· регулюється об’єм клітин;

· контролюються внутрішньоклітинні концентрації багатьох речовин;

· він має значення для передачі нервового імпульсу;

· він має значення для проникнення у клітину глюкози.

Тому не дивно, що цей вид активного транспорту дуже поширений у клітинах. Було з’ясовано, що на забезпечення роботи (Na+-K+)-насоса затрачується близько третини всієї енергії, необхідної тваринній клітині. У нервових клітин ця величина може досягати навіть 70%.

Механізм активного транспорту іонів натрію і калію досить детально вивчений. Дослідження свідчать, що при гідролізі однієї молекули АТФ з клітини викачуються назовні три іони натрію, а в клітину потрапляють два іони калію. Цікавим є той факт, що роль (Na+-K+)-насоса в мембранах виконує білок, який є одночасно АТФ-азою (АТФ-аза – це фермент, котрий каталізує гідроліз АТФ). Тому цей білок, який є одночасно і транспортним і каталітичним (ферментом), має назву (Na+-K+)-АТФ-аза. Він складається з 2 субодиниць. Каталітичну (ферментативну) активність має субодиниця масою 100000 Да. Друга субодиниця масою 45000 Да – глікопротеїд. Для роботи цього ферменту необхідні іони магнію. Якщо очистити (Na+-K+)-АТФ-азу від ліпідів мембрани і перетворити її з мембранного у вільний білок, то вона буде функціонувати лише як фермент, який каталізує розпад АТФ.

Крім (Na+-K+)-насоса у плазматичних мембранах присутні й інші види активного транспорту, наприклад, кальцієвий та протонний насоси.

Через свої розміри макромолекули та частки не можуть проникати у клітину за допомогою активного чи пасивного транспорту. У процесі еволюції був вироблений спеціальний механізм, який відповідає за надходження таких великих фрагментів. Для транспорту часток і великих молекул плазматична мембрана утворює невеликих пухирці – везикули (лат. vesicula – “кулька”). У випадку, коли везикули мають досить великі розміри, їх називають вакуолями.

þ Процес утворення везикул для транспорту речовий всередину клітини називають ендоцитозом, а назовні – екзоцитозом.

þ Ендоцитоз поділяють на фагоцитоз (транспорт твердих речовин) і піноцитоз (транспорт розчинів).

Значний вклад у дослідження ролі ендоцитозу вніс наш співвітчизник І. І. Мечников. Саме він виявив роль цього процесу в знешкодженні інфекційних мікроорганізмів.

Механізми утворення везикул при екзоцитозі і ендоцитозі лише на перший погляд здаються однаковими. Різниця між ними стає очевидною, коли згадати про те, що однією з важливих рис плазматичної мембрани є її асиметричність. При ендоцитозі всередині везикули знаходиться зовнішня (у системі “клітина – навколишнє середовище”) сторона плазматичної мембрани, а при екзоцитозі – навпаки. Завдяки цій різниці обидва види клітинного транспорту можуть регулюватися незалежно один від одного.

Подібні статті

Родина Орхідні
Родина орхідних дуже різноманітна. Вона є найбільшою родиною серед рослин, бо налічує понад 30 тисяч видів привабливих і не дуже рослин. В Україні ряд зозулинцевих налічує 70 видів з 28 родів, 10 підтриб, 4 триби, 2 підродини та 1 родин ...

Будова, функції та методи дослідження мітохондрій
Мітохондрії (від греч. mitos - нитка і chondrion - зернятко, крупинка), хондріосоми, які постійно присутні в клітинах тварин і рослин, органоїд, який забезпечує клітинне дихання, у результаті якого енергія вивільнюється або акумулюється в ...