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.
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.
Статьи раздела «Транспортные процессы»:
- А. Проницаемость биомембран
- Б. Пассивный и активный транспорт
- В. Транспортные процессы
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
Биохимическая эволюция Автор ставил себе задачей в этой небольшой книге осветить биохимическую сторону ...
Нелинейная динамика взаимодействующих популяций Проведён анализ режимов динамического поведения в системах нескольких ...
Откровенная наука. Беседы с корифеями биохимии и медицинской химии Книга И. Харгиттаи состоит из 36 бесед с выдающимися учёными XX века, работавшими в ...