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

Особливості будови і життєдіяльності лишайників
Лишайники – це особливі організми, в тілі яких об’єднані водорості і гриби в нові комплекси симбіотичних організмів з новими морфологічними, фізіологічними та екологічними властивостями. Відомо понад 20 000 видів лишайників. Лишайники ...

Ссавці моря
Люди завжди любили дерева, траву, квіти, звірину, птахів. Але раніше любов як би дрімала, заколисана свідомістю невичерпності навколишнього багатства. Тепер же, коли ріст міст усе відчутніше пригноблює ліси й ми, опинившись один раз у цих ...