Что такое облегченная диффузия
Что такое облегченная диффузия
Облегченную диффузию также называют диффузией с переносчиком, поскольку вещество транспортируется через мембрану с помощью специфического белка-переносчика. Таким образом, переносчик облегчает диффузию вещества на противоположную сторону мембраны.
Облегченную диффузию отличают от простой диффузии по следующей важной особенности: величина простой диффузии через открытый канал повышается пропорционально концентрации диффундирующего вещества, а при облегченной диффузии по мере повышения концентрации диффундирующего вещества скорость диффузии достигает максимума, который называют Vmax. Это различие между простой и облегченной диффузией показано на рис. 4-6. Видно, что при повышении концентрации диффундирующего вещества величина простой диффузии пропорционально возрастает, а при облегченной диффузии величина диффузии не может быть выше уровня Vmax.
Что ограничивает скорость облегченной диффузии? На этом рисунке показан белок-переносчик с порой, внешняя часть которой достаточно велика для транспорта специфической молекулы. Также показан связывающий рецептор на внутренней стороне белка-переносчика. Транспортируемая молекула входит в пору и связывается с рецептором. Затем в течение доли секунды происходит конформационное или химическое изменение в белке-переносчике, что приводит к открытию поры на противоположной стороне мембраны.
Влияние концентрации вещества на скорость диффузии через мембрану при простой и облегченной диффузии. Видно, что облегченная диффузия приближается к максимальной скорости, называемой Vmax.
Поскольку сила связи с рецептором слабая, тепловое движение прикрепленной молекулы позволяет ей оторваться от рецептора и выделиться с противоположной стороны мембраны. Скорость транспорта молекул посредством этого механизма никогда не бывает больше скорости, с которой происходят изменения молекулы белка-переносчика при переходе ее из одного состояния в другое. Следует особо отметить, что этот механизм позволяет транспортируемой молекуле двигаться, т.е. диффундировать через мембрану в любом направлении.
К наиболее важным веществам, проходящим через клеточную мембрану посредством облегченной диффузии, относят глюкозу и большинство аминокислот. Молекула переносчика для глюкозы обнаружена, и ее молекулярная масса около 45000. Она может также транспортировать некоторые другие моносахариды, структура которых подобна структуре глюкозы, включая галактозу. Кроме того, скорость облегченной диффузии глюкозы в 10-20 раз может повысить инсулин.
В настоящее время очевидно, что через клеточную мембрану могут диффундировать многие вещества. Обычно важна общая величина диффузии вещества в желаемом направлении, которая определяется рядом факторов.
Гипотетический механизм облегченной диффузии.
Влияние разницы концентрации на величину «чистой» диффузии через мембрану. Скорость диффузии вещества внутрь пропорциональна концентрации молекул снаружи, поскольку эта концентрация определяет, как много молекул сталкивается с внешней стороной мембраны каждую секунду. Наоборот, скорость, с которой молекулы диффундируют наружу, пропорциональна их концентрации внутри мембраны. Следовательно, величина «чистой» диффузии в клетку пропорциональна разности концентраций снаружи и внутри, или
«Чистая» диффузия
— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»
Облегченная диффузия
В биологических мембранах был обнаружен еще один вид диффузии – облегченная диффузия.Облегченная диффузия происходит при участии молекул – переносчиков (рис.5.5).
Рис.5.5.Схема облегченной диффузии: 1 – с подвижным переносчиком; 2 – с фиксированным переносчиком. А – переносимое вещество; Х – подвижный переносчик; Х1 – Х5 – фиксированные переносчики.
Диффузия с подвижным переносчиком.Скорость проникновения в клетку таких веществ, как глюкоза, глицерин, аминокислоты, не имеет линейной зависимости от разности концентраций. При определенных значениях концентрации скорость проникновения намного больше, чем следует ожидать для простой диффузии. При диффузии с подвижным переносчиком скорость переноса вещества возрастает, если молекулы (А) этого вещества образуют комплекс с молекулами (Х) вспомогательного вещества. Вспомогательное вещество обладает повышенной растворимостью в липидах. На поверхности мембраны молекулы (А) соединяются с молекулами (Х) и в виде комплекса (АХ) проходят в клетку. В клетке комплекс разрушается, молекулы вещества (А) освобождаются, а переносчик (Х) захватывает у наружной поверхности мембраны новую молекулу переносимого вещества. Процесс переноса проходит до тех пор, пока концентрация переносимого вещества не выровняется по обе стороны мембраны (рис.5.5, 1).
Облегченная диффузия с фиксированным переносчиком. Цепочка молекул переносчика выстраивается внутри канала в мембране или выстилает канал. Молекула переносимого вещества (А) передвигается внутри канала от одного переносчика л другому. При этом предполагается, что пространство в канале недостаточно велико для прохождения частиц вещества, поэтому они связываются с молекулами переносчиков, передвигаясь от одного к другому (рис.5.5, 2).
Отличия облегченной диффузии от простой состоят в следующем:
1) перенос вещества с участием переносчика проходит значительно быстрее;
2) облегченная диффузия обладает свойством насыщения (рис.5.6), то есть при увеличении концентрации вещества с одной стороны мембраны плотность потока вещества возрастает лишь до некоторого предела, когда все молекулы переносчика уже заняты;
Рис.5.6.Зависимость плотности потока jm вещества через мембрану в клетку от концентрации вещества снаружи клетки (СНАР) при простой (1) и облегченной (2) диффузии.
3) при облегченной диффузии наблюдается конкуренция переносимых веществ в тех случаях, когда переносчик несет разные вещества; при этом одни вещества переносятся лучше, чем другие, и добавление одних веществ затрудняет транспорт других; например, из сахаров глюкоза переносится лучше, чем фруктоза, фруктоза лучше, чем ксилоза, ксилоза лучше, чем арабиноза;
4) есть вещества, блокирующие облегченную диффузию – они образуют прочный комплекс с молекулами переносчика, например, флоридзин подавляет транспорт сахаров через мембрану.
Облегченная диффузия – определение, примеры и тесты
Облегченное определение диффузии
Облегченный диффузия является формой облегченного транспорта, включающего пассивное движение молекул вдоль их градиент концентрации руководствуясь наличием другого молекула – обычно цельный мембранный белок, образующий пору или канал.
Способствующая диффузия напрямую не включает молекулы с высокой энергией, такие как аденозинтрифосфат (АТФ) или гуанозинтрифосфат (ГТФ), поскольку молекулы движутся вдоль градиента концентрации.
Факторы, влияющие на диффузию
Движущей силой диффузии жидкостей является просто вероятность броуновского движения. Все молекулы имеют некоторую степень беспорядочного, случайного движения, в значительной степени зависящего от температуры. С ростом температуры энергия этих молекул увеличивается.
Когда вещество сильно сконцентрировано в определенной области, молекулярное движение, особенно на периферии, приведет к постепенному распространению вещества. Когда все молекулы внутри области движутся случайным образом, некоторые из них должны двигаться наружу, в область, где их концентрация низкая. С другой стороны, менее вероятно, что случайное молекулярное движение приведет к направленному движению из области низкой концентрации, особенно в области высокой концентрации.
Например, когда кто-то входит в комнату с сильными духами, пахучие молекулы распространяются наружу от кожа или одежда. Люди в комнате воспринимают некоторые из этих случайно движущихся молекул, когда они запускают сенсорные рецепторы в носу. Когда в области есть высокая плотность душистых молекул, есть вероятность, что некоторые из них уйдут из-за врожденной кинетической энергии этих молекул. Однако вероятность того, что эти несколько случайных молекул будут перемещаться направленным образом назад к рукаву или манжете человека, носящего духи, относительно мала. Конечный результат – облако постепенно уменьшающейся концентрации от человека, носящего духи.
Как видно из примера, для диффузии молекулы необходим градиент концентрации. Если все в комнате носят одни и те же духи, эффект от появления нового человека в комнате будет минимальным. Кроме того, температура увеличивает скорость диффузии. Поэтому в жаркие дни духи быстро распространялись по комнате. Диффузия также зависит от размера самой молекулы и природы среды.
Однако это не зависит от концентрации какого-либо другого вещества в среде. В предыдущем примере, после бритья человека рядом с вами не будет влиять на скорость распространения духов по отношению к вам. Хотя это может быть неприятным опытом, независимая диффузия является важным свойством молекул, которое позволяет клеткам поглощать питательные вещества (диффундируя в одном направлении), и в то же время выводить продукты метаболизма (диффундирующие наружу в противоположном направлении).
Облегченная диффузия через мембраны
Диффузия повсеместно распространена в биосфере. Это видно в движении воздуха и воды, и является необходимой силой, управляющей глобальными погодными условиями. В живых системах присутствие мембран на основе липидов создает компартменты, которые позволяют селективно концентрировать водорастворимые вещества. Например, митохондриальные мембраны могут создавать 2 отдельные области в пределах органеллы – внутренняя матрица и межмембранное пространство. Каждый из этих подразделов имеет определенный состав и функции, отличные от смежных пространств. Создание порядка таким образом является одним из признаков почти каждой единицы живого мира – от органелл внутри клетка на весь орган системы и организмы.
Однако это автоматически означает, что ионы, небольшие молекулы, белки и другие растворенные вещества имеют раз��ичные концентрации в липидных бислоях. Кроме того, полярный, заряженный или гидрофильный молекулы не могут пересекать биологические мембраны. Хотя это полезно для поддержания целостности каждого отсека, в равной степени необходимо, чтобы молекулы перемещались через мембраны вдоль градиента концентрации, когда это необходимо.
Диффузия газов
Прекрасным примером этого является движение кислорода и углекислого газа в активно дышащих тканях и клетках. Эти клетки нуждаются в поступлении кислорода и глюкозы, в то время как углекислый газ необходимо удалять и выводить из организма. Поскольку каждая из этих молекул движется из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией, прямого взаимодействия АТФ или других молекул энергетической валюты не происходит. Однако им необходимо пересечь несколько липидных бислоев – от митохондриальных мембран до плазматическая мембрана клетки, а затем липидный бислой эндотелиальных клеток кровь капилляры, плазматические мембраны эритроцитов и, наконец, мембраны клеток, образующие альвеолярные мешочки в легких.
Необходимость облегченной диффузии
Клеточные мембраны свободно проницаемы только для очень ограниченного класса молекул. Они должны быть небольшими по размеру и неполярными. Хотя это позволяет молекулам, таким как вода, кислород и углекислый газ, диффундировать через мембраны, это исключает практически каждый биополимер, большинство питательных веществ и многие важные маленькие молекулы.
Например, глюкоза является относительно большой молекулой, которая не может диффундировать непосредственно через липидный бислой, Точно так же важные ионы, такие как ионы натрия, калия или кальция, заряжаются и, следовательно, отталкиваются липофильным ядром клеточных мембран. Аминокислоты и нуклеиновые кислоты являются полярными, часто заряженными и слишком большими для использования простая диффузия входить и выходить из клеток. Иногда даже объемное движение воды через мембраны не может происходить быстро через липидный бислой.
В этих ситуациях облегчается диффузия через встроенные мембранные белки. Эти трансмембранные белки обычно бывают двух типов: те, которые действуют как носители, и те, которые образуют каналы через мембрану.
Носители и каналы
Изучение интегральных мембранных белков всегда сложно, так как они сделаны из длинных гидрофобный тянется с вкраплениями гидрофильных областей. Кристаллизация этих белков для понимания их структуры сопряжена с трудностями. Однако многие из этих белков были охарактеризованы с помощью оригинальных методов, и у нас есть некоторое представление об их активности.
Белки-носители, участвующие в облегченной диффузии, часто имеют две конформации. Связывание молекулы на одной стороне мембраны вызывает изменение трехмерной структуры белка, что позволяет проходить молекуле на другую сторону.
С другой стороны, белки, образующие каналы, имеют мельчайшие поры, которые избирательно пропускают определенные молекулы. Существует ряд механизмов, которые определяют соответствие между молекулой и белками ее канала – от размера до заряда и способности взаимодействовать с боковыми аминокислотными цепями, выстилающими поры. Некоторые канальные белки могут демонстрировать тысячекратное предпочтение одной молекулы по сравнению с другими биохимически подобными веществами.
Примеры облегченной диффузии
Ряд важных молекул подвергается облегченной диффузии для перемещения между клетками и субклеточными органеллами.
Транспортер глюкозы
Когда пища переваривается, концентрация глюкозы внутри тонкая кишка, Это транспортируется через мембраны клеток пищеварительный тракт по направлению к эндотелиальным клеткам, выстилающим кровеносные капилляры. После этого глюкоза транспортируется по всему организму сердечно-сосудистая система, Когда кровь течет через ткани, которые нуждаются в энергии, глюкоза снова проходит через мембраны эндотелиальных клеток и попадает в клетки с низкой концентрацией глюкозы. Иногда, когда уровень сахара в крови падает, движение может происходить в обратном направлении – из тканей организма в кровообращение. Например, печеночные клетки могут генерировать глюкозу даже из неуглеводных источников для поддержания базальной концентрации сахара в крови и предотвращения гипогликемии.
Транспортер глюкозы, который облегчает это движение, является белком-носителем, который имеет две основные конформационные структуры. Хотя точная трехмерная структура не известна, связывание глюкозы, вероятно, вызывает конформационные изменения, которые делают сайт связывания лицом к внутренней части клетки. Когда глюкоза высвобождается в клетку, транспортер возвращается к своей первоначальной конформации.
Ионные Каналы
Ионные каналы были широко изучены в возбуждающих клетках, таких как нейроны и мускул волокна, так как движение ионов через мембрану является неотъемлемой частью их функции. Эти канальные белки образуют поры на липидном бислое, которые могут находиться в открытой или закрытой конформации, в зависимости от электрического потенциала клетки и связывания лигандов. В этом смысле эти белки называются «закрытыми» каналами.
Наличие ионных насосов в большинстве ячеек гарантирует, что ионный состав внеклеточной жидкости отличается от цитозоль, Потенциал покоя любой клетки стимулируется этим процессом с избытком ионов натрия во внеклеточной области и избытком ионов калия внутри клетки. Генерируемый таким образом электрический и концентрационный градиент используется для распространения потенциалов действия вдоль нейронов и сократительной способности мышечных клеток.
Связывание нейротрансмиттеров, таких как ацетилхолин, с рецепторами мышечных клеток меняет проницаемость лиганд ионные каналы. Трансмембранный канал состоит из множества субъединиц, расположенных в виде замкнутого цилиндра. Связывание лиганда (ацетилхолина) изменяет конформацию гидрофобных боковых цепей, которые блокируют центральный проход. Это приводит к быстрому притоку ионов натрия в мышечная клетка, Изменение электрического потенциала клетки также приводит к открытию каналов ионов кальция, которые затем приводят к сокращению мышечного волокна.
аквапоринов
викторина
1. Какое из этих утверждений об облегченной диффузии молекул верно?A. Непосредственно не включает АТФB. Необходимо присутствие другой молекулыC. Необходим для диффузии полярных молекул через мембрануD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 1
D верно. Поскольку диффузия происходит вдоль градиента концентрации, прямой ввод энергии не требуется. Когда через мембрану необходимо транспортировать полярные, заряженные или крупные молекулы, необходим другой мембранный белок, носитель или канал.
2. Какой из этих факторов влияет на скорость диффузии?A. температураB. Вязкость средыC. Размер частицD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 2
D верно. Температура увеличивает кинетическую энергию молекул и, следовательно, увеличивает скорость диффузии. Диффузия замедляется в вязких средах, поскольку молекулы среды сопротивляются движению частиц. Более крупные молекулы, как правило, медленнее диффундируют, чем более мелкие.
3. Какое из этих утверждений не соответствует действительности?A. Глюкоза подвергается облегченной диффузии через трансмембранный каналB. Вода может перемещаться по мембране даже при отсутствии аквапориновC. Транспортер ионов калия имеет в тысячи раз большее сродство к ионам калия по сравнению с ионами натрияD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 3
верно. Глюкоза транспортируется через трансмембранный белок-носитель. Вода как небольшая незаряженная молекула может диффундировать через мембраны даже в отсутствие аквапоринов. Калиевый ионный канал действительно обладает замечательной чувствительностью к молекуле носителя, вероятно, опосредованной плотностью заряда.
Активный и пассивный транспорт через мембрану
Ты уже шаришь какое строение у биологических мембран, так что можно переходить к тому, как вся эта система работает. И начнем мы с транспорта веществ через мембрану. Довольно важная тема, без нее мы не поймем, как формируется потенциал действия, как в клетку попадают энергетические субстраты и вода. Так что присаживаемся поудобнее и поехали!
Виды транспорта через мембрану
Начнем с небольшой классификации. Транспорт можно разделить на пассивный и активный (никаких шуток про геев мне тут), такое разделение основано на затратах энергии. При пассивном транспорте — затрат энергии нет, а при активном транспорте — есть. Это может быть энергия заключенная в АТФ, либо энергия градиента концентрации. Не пугаемся, дальше все будем разбирать подробнее. Еще есть особенный транспорт — экзоцитоз и эндоцитоз (транспортируются макромолекулы), их скорее можно отнести к активному транспорту, но мы рассмотрим их отдельно.
Пассивный транспорт через мембрану
Здесь всего два вида — простая диффузия и облегченная диффузия. В чем отличие? При облегченной диффузии для молекулы, которая будет проходить через мембрану нужен проводник — белок переносчик. Для простой диффузии же переносчик не требуется, она и сама справляется.
Диффузия
Она идет по градиенту концентрации — если на одной стороне мембраны вещества много, то оно будет стремиться перейти на другую сторону. На самом деле диффузия зависит не только от градиента концентрации — еще на нее влияет заряд мембраны и частиц, которые пытаются пройти через мембрану, и давление.
Вспоминаем, что основа мембраны — это амфифильные липиды. Если вещество растворимо в липидах, то оно без проблем перейдет на другую сторону. Лучше всего растворимы в липидах неполярные и незаряженные молекулы (CO2,O2, стероидные гормоны). Но через мембрану могут проходить полярные молекулы и незаряженные (тонированные), но здесь все решает размер. Вода пройдет через мембрану, а вот глюкоза — нет. Вода хоть и проходит через мембрану, но хуже чем неполярные и незаряженные молекулы, поэтому для нее есть специальные поры (аквапорины). Кстати, возможно аквапорины еще нужны потому, что вода в растворе переходит в ион гидроксония.
А вот совсем не могут пройти заряженные и полярные молекулы — ионы натрия, калия, гидроксония. Поэтому простую диффузию разделим еще на два варианта:
1) Диффузия жирорастворимых веществ. Молекула растворима в мембране, то есть она неполярная и незаряженная. Она спокойно проходит через мембрану. Избранные молекулы проходят так — O2, CO2, стероидные и тиреоидные гормоны.
Отличие каналов и пор
Отличие каналов и пор в том, что первые открыты не всегда, а вторые постоянно. У натриевых и калиевых каналов есть шляпка (или ворота), которая открывается двумя способами — в зависимости от типа клетки. Первый способ — изменение электрического заряда мембраны (или ее потенциала). Потеря отрицательного заряда клеткой ведет к открытию натриевых каналов — это важно для потенциала действия. Второй способ — действие химического вещества. Есть ацетилхолиновые каналы, которые открываются под действием(угадайте сами чего)… Так нервные клетки передают сигнал о сокращении мышцам.
Представьте два входа в клуб и один отдельный выход из него. Перед каждым входом стоит фейсер, но в первом нет двери — там просто дверной проем, а у второго и третьего дверь есть и для нее нужен ключик. Первый вход — это пора, молекула воды подходит к нему и фейсер пропускает ее, но иногда в толпе воды может затеряться другая молекула, например, мочевина. Фейсер по ошибке пропускает ее, ну а что — за всеми не углядишь, и она попадает внутрь клетки. Ко второму входу подходит ион натрия, фейсер его пропускает, но войти он не может пока дверь не откроют ключом — изменением потенциала или ацетилхолином. У выхода из клуба тоже стоит фейсер, вот такой вот странный клуб, к нему подходит ион калия и ждет пока дверь откроется таким же ключом. Фейсеры — это часть канала или поры, которая отвечает за узнавание ионов и молекул, а дверь или проем — это сам канал. Ну вы поняли.
Почему клеткам просто не забить: убрать фейсеров и держать двери постоянно открытыми? Смотрите — внутри клетки много калия, но мало натрия. В межклеточном веществе наоборот, очень много натрия и мало калия. А это значит, что калий стремится сбежать из клетки, а натрий войти в клетку.
Во-первых, такая разница ионов создает заряд внутри клетки — отрицательный, если бы каналы были постоянно открыты, то такой разницы бы не существовало, клетка стала бы незаряженной. Что не очень хорошо, так как она не сможет создать потенциал действия. Во-вторых, натрий это любимчик воды и если в клетке его будет много, то будет много и воды. Клетка просто лопнет от такой тусовки.
Облегченная диффузия
Здесь молекуле, которая идет тоже по градиенту концентрации, необходим переносчик. Все это из-за того, что молекула слишком большая для перехода через мембрану самостоятельно. Переносчик — это интегральный белок, который пронизывает мембрану, у него тоже есть фейсер (только здесь это участок связывания). При взаимодействии молекулы с переносчиком — он изменяет свою структуру (конформационные изменения белка) и переносит молекулу в клетку, а затем возвращается обратно.
Такой механизм характерен для переносчиков глюкозы — ГЛЮТов в жировой и мышечной ткани. Однако ГЛЮТы не всегда находятся на поверхности клетки, а только после еды — повышенный уровень глюкозы в крови вызывает секрецию инсулина из Б-клеток островков Лангерганса. Инсулин действует на жировую и мышечную ткань и взывает к ГЛЮТам, которые встраиваются в мембрану. Ой, как-то на автомате получилось. Еще таким способом транспортируются аминокислоты.
Смотрите, еще один прикол. Эти переносчики могут работать в обе стороны, все зависит от градиента концентрации глюкозы. Если ее будет слишком много в клетке, то они могут выкидывать ее в кровь. Прикольненько?
Если интересно, что быстрее: диффузия или облегченная диффузия, то вот график. Видим, что вначале быстрее облегченная диффузия, а потом обычная. Почему? Просто белки могут связать только одну молекулу, когда молекул глюкозы становится очень много, то все переносчики связаны с ней. Наступает насыщение переносчиков, и они не могут быстрее работать. Диффузия же не зависит от переносчиков, но она немного медленнее.
Пассивный транспорт все, поэтому давайте суммируем все и добавим в нашу начальную схему.
Активный транспорт
Здесь для переноса вещества через мембрану необходимо приложить энергию. Но зачем, а главное почему? Потому что такой транспорт идет против градиента концентрации, а без прикладывания энергии молекулу или ион просто не вытолкнуть. Разделяется на два варианта: первично-активный транспорт и вторично-активный транспорт, отличие между ними поймете чуть ниже.
Первично-активный транспорт
Здесь для того, чтобы перенести молекулы/ионы вещества на другую сторону мембраны используется энергия молекул АТФ. Классический вариант — натрий-калиевый насос. Этот насос представляет из себя белок, а именно фермент — АТФазу (помните, что «не все белки — ферменты, но все ферменты — белки» — десятая заповедь от кафедры биохимии). Занимается тем, что переносит ионы натрия из клетки, а ионы калия внутрь клетки. То есть работает против градиента концентрации, ведь натрия очень много вне клетки, а калия наоборот мало.
У насоса есть участки связывания — два для калия и три для натрия. Состоит из двух субъединиц — альфа и бета, альфа это и есть переносчик, а бета похоже якорит его в мембране. На один цикл: переноса трех ионов натрия из клетки и двух ионов калия внутрь клетки, требуется одна молекула АТФ. Как видим, этот насос создает разницу потенциалов, так как в обмен на три заряженных иона внутрь клетки поступает только два — этому пареньку мы обязаны за отрицательный заряд внутри клетки. Действует такой насос во всех клетках, он не дает клетке лопнуть из-за избытка натрия (вспоминаем про воду).
Кроме такого насоса есть еще несколько — Ca ++ и H + — АТФазы. Избыток кальция вредит клетке, так как он может запустить апоптоз. Водородный насос действует в париетальных клетках желудка и дистальном отделе канальца нефрона — в первом случае он создает кислую среду в желудке для функционирования пепсина. Да и вообще, из внешней среды поступает много всякой заразы, которой неприятно встречаться с кислотой. Во втором случае насос перемещает ионы водорода в просвет канальца. Полезная штука, а то прикинь — позанимался спортом и умер от ацидоза, не круто.
Вторично-активный транспорт
Тут одна молекула идет по градиенту концентрации и энергия, которая создается ей, используется для переноса другой молекулы. Представляете, сколько всего ионов натрия во внеклеточной жидкости? Вот и я не представляю, но очень много, а в клетке же наоборот его очень мало. Такая разница создает просто огромную энергию, которая идет на работу белка переносчика. Этот белок переносчик, как вы уже поняли — интегральный белок и имеет два участка связывания. Эти участки могут находиться на одной стороне белка или на разных. Поэтому такой транспорт можно разделить на два варианта:
1) Молекула, которая идет против градиента концентрации, переносится в одну сторону с молекулой, которая идет по градиенту концентрации. Это называется котранспорт (или симпорт). Так переносятся молекулы глюкозы и аминокислот из кишечника и канальцев нефрона. Натрий идет по градиенту концентрации внутрь клетки и захватывает с собой глюкозу или аминокислоты. Тут ты можешь сказать : «Чет странно, ведь в кишке много глюкозы после еды, почему она идет против градиента?». И да, это верно, в кишечнике много глюкозы. Но клеток очень много, а глюкоза растянута по всей поверхности кишки. Вот и получается, что в кишке ее много, но возле каждой клетки маловато. Такая же тема с аминокислотами.
2) Молекула идет против градиента концентрации, но не в одну сторону с переносимым по градиенту концентрации веществом — контртранспорт (или антипорт). Так происходит транспорт ионов водорода в проксимальных канальцах нефрона: водород попадает в просвет канальца, а натрий внутрь клетки.
Ну что сведем все это опять в нашу табличку?
Если не очень хорошо видно, то в конце есть файл со всеми схемами. Извиняйте.
Все что мы разбирали до этого относится к небольшим по размерам молекулам, а что делать с большими? Для этого есть две легенды, о которых ниже.
Экзоцитоз и эндоцитоз
Начнем с экзоцитоза и сделаем это на каком-нибудь примере. Пусть это будут пищеварительные ферменты в поджелудочной железе. Синтезировала значит клетка липазу, но она ведь внутри клетки — это значит проку от нее мало. Нужно ее как-то переместить в проток поджелудочной железы, хорошо было бы использовать белок переносчик. А тут проблемка. Липаза слишком большая — ее не засунуть в белок переносчик. Но ничего — у клетки есть выход.
Все ферменты, белки плазмы, пептидные гормоны и так далее, синтезируются в упаковке — пузырьке (по строению он амфифильный). Оно и правильно, представьте — липаза попадает в цитоплазму клетки и просто переваривает ее. Эти пузырьки направляются к мембране, сливаются с ней и попадают в кровь, межклеточное вещество или проток поджелудочной железы. В общем куда им надо, туда они и попадают.
Теперь эндоцитоз. Все тоже самое только наоборот — это мое лучшее объяснение… Ладно, шутки кончились. На клеточной мембране есть определенный участок с рецепторами — окаймленная ямка. На рецепторах накапливаются макромолекулы, а потом ямка погружается в клетку и охватывает их, образуя пузырек. Этот пузырек направляется к лизосоме, где из него образуются мономеры. Эти мономеры клетка использует по своему усмотрению. Посмотрите картинку и все поймете, базарю.
Таким способом идет фагоцитоз лейкоцитами, а еще так в клетку попадают липопротеиды низкой плотности — это переносчики холестерина и жирных кислот.
Транспорт через несколько слоев клеток
Буквально пару слов. Разберем на примере кишки — там несколько слоев (три, ну ладно — четыре, если с подслизистой). Через все должна пройти глюкоза, но как? Это похоже на эстафету: сначала из кишечника вторично-активным транспортом глюкоза попадает в клетку, потом в следующую клетку уже по облегченной диффузии. Так она доходит до крови, а дальше уже идет по своим делам. Всё!
Хочешь задать вопрос, похвалить или наговорить гадостей? Тогда залетай в телегу. Там ты сможешь предложить новый формат или разбор темы. А если серьёзно, то эти статьи пишутся для вас, поэтому мне важна обратная связь.