Транспорт веществ через мембрану. Активный и пассивный ионный транспорт. Классификация ионных каналов.

Две основные движущие силы: градиент концентрационный и градиент электрический.

Пассивный перенос веществ через клеточные мембраны не тре­бует затраты энергии метаболизма. Активный транспорт осуществля­ется транспортными аденозинтрифосфатазами (АТФазами) и проис­ходит за счет энергии гидролиза АТФ.

Пассивный транспорт: простая диффузия, осмос, облегченная диффузия.

Простая диффузия. принцип - из области с высокой конц. в область с низкой. Наиболее легко проходят через мембрану вода и растворенные в ней газы. Гидрофобные, хорошо растворимые в жирах вещества, диффунди­руют благодаря растворению в липидах мембраны. Вода и вещества хорошо в ней растворимые проникают через временные дефекты углеводородной области мембраны, т.е. кинки, а также через поры, постоянно существующие гидрофильные участки мембраны.

Осмос. Осмос — движение молекул воды (растворителя) через мембрану из области меньшей в область большей концентрации растворенного вещества. Осмотическим давлением называется то наименьшее дав­ление, которое необходимо приложить к раствору для того, чтобы предотвратить перетекание растворителя через мембрану в раствор с большей концентрацией вещества.

Облегченная диффузия. Облегченной называется диффузия вещества по градиенту его концентрации, которая осущест­вляется при участии особых белковых молекул-переносчиков.

Транспорт Na⁺, K⁺, Сl^-, Li⁺, Ca²⁺, НСО₃^- и Н⁺ могут также осуществлять специфические переносчики. Характерными чертами этого вида мембранного транспорта являются высокая по сравнению с простой диффузией скорость переноса вещества, зависимость от строения его молекул, насыщаемость, конкуренция и чувствитель­ность к специфическим ингибиторам — соединениям, угнетающим облегченную диффузию. Все перечисленные черты облегченной диффузии являются резуль­татом специфичности белков-переносчиков и ограниченным их ко­личеством в мембране. При достижении определенной концентрации переносимого вещества, когда все переносчики заняты транспорти­руемыми молекулами или ионами, дальнейшее ее увеличение не при­ведет к возрастанию числа переносимых частиц — явление насыщения. Вещества, сходные по строению молекул и транспортируемые одним и тем же переносчиком, будут конкурировать запереносчик — явление конкуренции.

Транслоказы - белки, помогающие транспортировать вещества.

Аквапорин - транслоказа для воды.

Диффузия и простая диффузия осуществляются по градиенту концентрации и без затраты энергии.

Эффект насыщения транспортных белков

Активный транспорт - перемещение веществ против градиента концентрации и с непосредственной затратой энергии. Проходят высокомолекулярные вещества.

экзоцитоз (наружу)

пиноцитоз (внутрь) - захват жидкости с веществами

Клетка относительно внешней среды заряжена отрицательно. Отриц.заряд обусловлен анионами крупных белковых молекул.

Вторичным активным транспортом называется перенос через мембрану вещества против гради­ента его концентрации за счет энергии градиента концентрации другого вещества, создаваемого в процессе активного транспорта.

В случае, если источником энергии для активного транс­порта веществ является гидролиз АТФ, а не перемещение через мембрану каких-то других молекул или ионов, транспорт называ­ется первично активным.

Первично-активный перенос осуществляется транспортными АТФа-зами, которые получили название ионных насосов.

Натриево-калиевый насос работает всегда.

Ионные каналы: (функции белковых мембран)

· управляемые (с воротным механизмом)           

o лиганд-чувствительные

o потенциал-чувствительные

· неуправляемые (каналы утечки)

o ионоселективные (идет отбор)

o  иононеселективные (все)

· Свойства ионных каналов

Для каналов характерна ионная специфичность. Каналы одного типа пропускают только ионы калия, другого — только ионы натрия и т. д.

Селективность — это избирательно повышенная проницаемость ионного канала для определённых ионов и пониженная для других. Такая избирательность определяется селективным фильтром — самым узким местом канальной поры. Фильтр, кроме узких размеров, может иметь также локальный электрический заряд.

Управляемая проницаемость — это способность открываться или закрываться при определённых управляющих воздействиях на канал.

Инактивация — это способность ионного канала через некоторое время после своего открытия автоматически понижать свою проницаемость даже в том случае, когда открывший их активирующий фактор продолжает действовать.

Блокировка — это способность ионного канала под действием веществ-блокаторов фиксировать какое-то одно своё состояние и не реагировать на обычные управляющие воздействия. Блокировку вызывают вещества-блокаторы, которые могут называться антагонистами, блокаторами или литиками.

Пластичность — это способность ионного канала изменять свои свойства, свои характеристики. Наиболее распространённый механизм, обеспечивающий пластичность — это фосфорилирование аминокислот канальных белков с внутренней стороны мембраны ферментами-протеинкиназами.