simpla difuzie
Acasă | Despre noi | feedback-ul
funcțiile vitale ale celulelor depinde de penetrarea continuă în celulă și ieșirea diferitelor substanțe. Introduceți celula pentru a satisface nevoile asociate cu creșterea producției și a energiei de zahăr, aminoacizi și alte substanțe nutritive și elimină produsele metabolice. Mai mult, compoziția ionică a citoplasmei este foarte diferită de compoziția ionică a mediului extracelular și menținerea unui astfel de diferență necesită transportul constant transmembranar de ioni. Distinge de transport pasiv (de exemplu, non volatile) și activă. Substanțe de transport pasive sau ioni are loc numai în direcția concentrație mai mică (difuziune) și se realizează prin simpla difuzie prin bistratul lipidic, difuzia prin canalele membranare și difuzia facilitată.
simpla difuzie prin bistratul lipidic sau canalele din membrană și difuzia facilitată - o procese pasive care utilizează numai energia potențială stocată sub forma concentrațiilor substanței de diferență pe laturile opuse ale membranei. În timpul concentrării difuzia substanței în două compartimente tinde către valoarea de echilibru, și la atingerea echilibru fluxul total de difuzie devine zero, deși egală în mărime și opusă în direcția fluxurilor încă există.
In cazul simpla difuzie prin bistratul lipidic al moleculei solut poate arunca în faza lipidică, în virtutea căldurii și mișcării pentru a traversa membrana, fiind pe cealaltă parte a acesteia. Astfel, în conformitate cu legile difuziei, mobilitatea moleculelor neutre (non-electroliti) în interiorul membranei scade odată cu creșterea dimensiunii moleculelor și crește vâscozitatea membranei. Pentru a trece de faza apoasă în lipida dizolvată în molecula de apă trebuie să se rupă mai întâi toate legăturile de hidrogen cu apă. Este necesar să se cheltuiască aproximativ 5 kcal de energie per mol de legături de hidrogen. În plus, molecula trebuie dizolvat în bistratul lipidic. Parametrul cantitativ care determină viteza de difuzie a non-electrolit prin bistratul lipidic (și de transport, astfel, in celula), este un coeficient de distribuție între lipide și faza apoasă (K) este raportul dintre concentrația substanței în faza lipidică (de exemplu, ulei de măsline) la concentrația sa în apă. Valoarea lui K este determinată experimental pentru fiecare substanță specifică. Gama de coeficienți de distribuție pentru persoanele care nu electroliti este foarte largă și variază în funcție de mai multe ordine de mărime. De exemplu, acest raport este de 1000 de ori mai puțin pentru glicerol alcool trihidric decât uretan. Slaba liposolubil glicerol, datorită prezenței în moleculă trei grupe hidroxil sale care formează legături de hidrogen cu apă și o formațiune legăturii de hidrogen duce la o scădere a valorii coeficientului de distribuție de aproximativ 40 de ori.
simpla difuzie prin bistratul lipidic caracterizată fără o cinetică de saturație adică Rata de transfer de masă crește monotonă odată cu creșterea concentrației sale în lichidul extracelular. Această proporționalitate între concentrația de agent și rata de penetrare a celulei, continuând pe toată gama de concentrații posibile diferă substanțial de simpla difuzie facilitată prin difuzie.
Transportul substanței în celulă prin intermediul moleculelor purtătoare implică următoarele etape:
· Recunoașterea - molecula purtător specific de legare transferat în materialul celular și formarea suportului complex și molecula de transportat;
· Translocation - deplasarea complexului format din partea exterioară a membranei spre interior;
· Eliberați molecula transportată substanță din complexul cu molecula purtătoare citosol;
· Restore - revine purtătoare pe partea exterioară a membranei.
Purtătorii sunt molecule de proteine care, spre deosebire de alte proteine - enzime nu sunt capabile să catalizeze reacțiile biochimice. Cu toate acestea, ea transportatori și enzime au o serie de caracteristici comune:
Abilitatea de a lega în mod specific anumite substanțe și această capacitate este cuantificată prin constanta de legare;
· Funcția lor poate fi inhibată de inhibitorii specifici.
Vehiculele în care purtătorul ca rezultat al ciclului de transport se deplasează prin membrana pe moleculă a unei substanțe numite Uniporter. Un exemplu în acest sens este transferul transportului glucozei în celulele roșii din sânge. Dacă transportatorul se deplasează prin membrana în timp ce cele două molecule are loc symport. Când symport prin membrana poate fi deplasat simultan ca două molecule și molecule de două substanțe diferite identice. Transportul de glucoza și aminoacizii din celulele epiteliale intestinale este dependentă de ioni de sodiu. Astfel, constanta de legare a glucozei se reduce la 3 mM. În cele din urmă de transport numit antiport dacă operatorul de circulație din exterior spre interiorul transportului membranei de molecule de un singur material, în timp ce în mișcarea direcție opusă este realizată molecula altei substanțe.
Difuziunea prin canalele membranare. Mecanismul Escheodin permițând moleculelor hidrofilice și ioni anorganici Na +, K +, Cl- să treacă prin bistratul lipidic, este difuzia lor transmembranar pentru canale speciale umplute cu apă. canale cu membrană sunt în așa-numitele proteine canalizări care penetrează prin membrana celulară. Existența acestor canale conform unui studiu membranele bistratificate lipidice artificiale. Aceste membrane au o permeabilitate foarte scăzută pentru ionii de apă și anorganici, cu toate acestea, prin adăugarea la acesta a unei cantități mici de proteine extrase din canalizare membranelor celulare, există o creștere semnificativă a permeabilității ion. Ea devine aproape de permeabilitatea naturală a membranelor celulare. Diametrul acestor canale este mai mică de 0,7-1,0 nm. Pentru a asigura debitul necesar de ioni în celulă este suficient ca canalele la apă reprezentând doar o foarte mică parte din suprafața membranei.
Unele substanțe (ionofori) sunt capabile să creeze canale în bistratul lipidic. Aceasta se referă la antibiotice nistatin ionophore, moleculele sale formează canale în membranele. Prin aceste canale pot trece anioni și molecule neutre, al cărui diametru este mai mic de 0,4 nm: ioni de apă, uree, clor. Cationii trec prin aceste canale nu pot fi - în primul rând, pentru că nu sunt fixate sarcini pozitive de-a lungul pereților canalului. Se arată că includerea nistatin în membrane artificiale, ceea ce duce la o creștere a ariei lor totală de 0,001 - 0,01%, duce la o creștere de 100.000 de ori mai mare în permeabilitatea membranei pentru ionii de clor. Antibiotice si ionophore valinomycin gramicin stimulează curgă prin membrana ionilor K +. Aceste antibiotice sunt în formă de „gogoasa“. Ionul transportat este situat in gaura gogoasa din care marimea depinde de capacitatea de a lega anumiți ioni ai metalelor alcaline. De exemplu, pentru valinomycin caracterizat printr-o foarte mare selectivitate pentru K + peste Na + (10.000 de ori).
Pentru o lungă perioadă de timp a crezut că permeabilitatea membranei la apă, datorită difuziei moleculelor de apă prin bistratul lipidic. Cu toate acestea, sa constatat că compușii de mercur pentru a inhiba acest transport, inactivare unele proteine. Este stabilit acum că transportul rapid al apei prin membranele biologice furniza canale cu membrana - proteine speciale aquaporins. Aceste proteine se găsesc în toate organismele vii, cu toate că deschiderea a fost în urmă cu doar 10 ani. Aquaporins foarte selectiv pentru apă, nici măcar trecut hidroniu ionii H3 O +. A descoperit o clasă specială de aquaporins, care transportă glicerina celulară - akvaglitseroporiny. Rolul fiziologic al aquaporins este evident mai ales în rinichi, în cazul în care datorită lor în tuburi de colectare a nefronilor este reabsorbite zilnic aproximativ 200 de litri de apă. Aquaporins reduce energia de activare O tranziție transmembranar H2 la 4 la 14 kcal / m.
transport activ. In celulele vii, unele dintre solut și ionii sunt la o concentrație mult mai mare decât în mediul înconjurător, în timp ce concentrația intracelulară a ionilor și a altor substanțe, dimpotrivă, mai puțin extracelular. Această diferență de concentrație transmembranar neechilibru este menținută prin procese active, care consumă în mod constant energie chimică stocată în moleculele de fosfagenov organice în principal ATP. Sistemul prin care transportul activ al substanțelor împotriva gradientului lor de concentrare, în general, denumite pompe cu membrană. Cunoscute pompe de pompă de protoni, calciu și sodiu, care mențin distribuția non-echilibru a ionilor H +. Na +. K +. Ca 2+ pe membranele celulare. Atunci când se utilizează anumite substanțe (inhibitori) o astfel de pompă off, apoi își încetează active de transport, de distribuție a materiei pentru care membrană permeabilă, difuzie pasivă va începe să fie determinate și concentrația substanței pe fiecare parte a membranei plasmatice este deplasată treptat la o stare de echilibru.
Transportul activ, are următoarele caracteristici principale.
1. Transportul se efectuează în conformitate cu un gradient de concentrație. De exemplu, pompa de sodiu, pomparea ion Na + din celulă în mediul extracelular furnizează un raport de concentrație de Na + în celulă și în lichidul extracelular 1 la 15.
2. Pentru transportul activ necesită ATP sau alte surse de energie chimică, care hidroliza se efectuează ATPase prezent în membrană. otrăvuri metabolice care inhiba sinteza de ATP si incetineste transportul activ.
3. Majoritatea pompelor cu membrană sunt foarte specifice. Pompa de sodiu, de exemplu, nu este capabil să transfere ioni de litiu, cu toate că proprietățile lor durează foarte aproape de sodiu.
4. Anumite pompe cu membrană a fost evacuat din celula o specie de molecule sau ioni și este pompat în direcția opusă celeilalte. Această proprietate este ilustrat de pompa de sodiu. Ciclul său de lucru include doi ioni obligatorii de schimb de potasiu care se varsă în celula din mediul extracelular în trei ioni de sodiu transportate în sens invers. Dacă scos din spațiul extracelular al ionilor de potasiu și ionii de sodiu nu sunt scoase din celulă. pompei de protoni asigură secreția de acid clorhidric în stomac, H + efectuează. K + -ATPazei
5. Transportul activ, pot fi suprimate selectiv agenți de blocare. Cardiace oubain glicozidică introduse în mediul extracelular, blocat pompa de potasiu-sodiu inhibarea legării ionilor de potasiu, cu o porțiune corespunzătoare a pompei de ioni.
6. pompe cu diafragmă Unele efectua lucrări electrice, care transportă transferul totală de încărcare. De exemplu, pompa de sodiu, care produce trei ioni de schimb de sodiu pentru ioni de potasiu, doi, poartă eliminarea totală sarcină pozitivă.
Endocytosis. Proteinele celulare de transport, polizaharide și alte macromolecule efectuate de endocitoză. care vor fi discutate în capitolul 6.
Două fenomene osmoză și potențialul de membrană. care rezultă din separarea soluțiilor selectiv (selectiv) membrane permeabile joacă un important rol fiziologic în organisme vegetale și animale.