проста дифузия
Начало | За нас | обратна връзка
Жизнените функции на клетките зависи от непрекъснато проникване в клетката и излизане от различни вещества. Въведете клетка, за да отговори на нуждите, свързани с производството на растеж и енергия от захар, аминокиселини и други хранителни вещества и премахва метаболитни продукти. Освен това, на йонния състав на цитоплазмата е много различен от йонния състав на извънклетъчната среда и поддържането на такава разлика изисква постоянно трансмембранния йонен транспорт. Разграничаване пасивно (т.е. енергонезависима) и активен транспорт. Пасивни транспортни вещества или йони се появява само в посока на по-ниска концентрация (дифузия) и се извършва чрез проста дифузия през липидния двоен слой, дифузия през каналите мембраната и улеснена дифузия.
Обикновено дифузия през липидния двоен слой или канали в мембраната и улеснява разпространението - пасивни процеси, които използват само потенциалната енергия се съхранява под формата на концентрации на веществото разлика от двете страни на мембраната. По време концентрацията на дифузия на веществото в две отделения тенденция към стойността на равновесие, и при достигане балансира общо дифузионен поток става нула, въпреки равни по големина и противоположни по посока потоци все още съществуват.
В случай на проста дифузия през липидния двоен слой на молекулата на разтвореното вещество може да се потопи в липидната фаза по силата на топлина и движение да премине мембраната, като от другата страна. По този начин, в съответствие със законите на дифузия, мобилността на неутрални молекули (не-електролити) в мембраната намалява с увеличаване на размера на молекулите и увеличаване на вискозитета на мембраната. За да се придвижват от водната фаза в липид разтваря в молекулата на водата трябва първо да се прекъсне всички водородни връзки с вода. Необходимо е да се прекарват около 5 ккал на енергия за мол водородни връзки. Освен това, молекулата трябва да се разтваря в липидния двоен слой. Количествено параметър, който определя скоростта на дифузия на не-електролит през липидния двоен слой (и по този начин се транспортира в клетката) е коефициент на разпределение между липид и водна фаза (К) е съотношението на концентрацията на веществото в липидната фаза (например, зехтин) за неговата концентрация във водата. Стойността на К се определя експериментално за всеки конкретен вещество. Обхват на разпределителните коефициенти за непушачи електролити е много широк и варира от няколко порядъка. Например, това съотношение е 1000 пъти по-малко за тривалентен алкохол глицерола на от уретан. Лошо мастноразтворими глицерол, поради присъствието в молекулата си три хидроксилни групи, които са водородни връзки с вода и един образуване на водородна връзка води до намаляване на коефициента на стойността на разпределение от около 40 пъти.
Обикновено дифузия през липидния двоен слой характеризиращ без насищане кинетика т.е. скорост на трансфер на маса увеличава монотонно с увеличаването на концентрацията му в извънклетъчната течност. Това пропорционалност между концентрацията на агента и скоростта на проникване на клетката, продължава през целия диапазон на възможни концентрации значително се различава от проста дифузия улеснена дифузия.
Транспорт вещество в клетката с помощта на носещи молекули включва следните етапи:
· Разпознаване - специфична молекула свързване носител прехвърля в клетъчния материал и формирането на комплекс носител и транспортирани молекулата;
· Транслокация - движението на комплекса, образуван от външната страна на мембраната към вътрешността;
· Освободете молекулата транспортира вещество от комплекс с молекула носител цитозола;
· Възстановяване - връща носители до външната страна на мембраната.
Носителите са протеинови молекули, които, за разлика от други протеини - ензими, които не могат да катализират биохимични реакции. Независимо от това, че превозвачите и ензими имат редица общи характеристики:
· Възможност да се свързват специфично определени вещества и тази способност се определя количествено чрез константата на свързване;
· Тяхната функция може да се инхибира от специфични инхибитори.
Превозните средства, в които носителят в резултат на цикъла транспорт движи през мембраната на молекула на вещество, наречено Uniporter. Един пример за това е прехвърляне на глюкозен транспорт в червените кръвни клетки. Ако носителят се движи през мембраната, докато двете молекули възниква symport. Когато symport през мембраната може да се премества едновременно като две идентични молекули и молекули на две различни вещества. Транспорт на глюкоза и аминокиселини в чревните епителни клетки зависи от натриеви йони. Така глюкоза свързване постоянно се намалява до 3 мм. Накрая транспорт наречен antiport ако движение носител от външната към вътрешната страна на мембранната транспорта на молекули от един материал, а в обратната посока на движението се извършва молекула на друго вещество.
Дифузия през каналите на мембраната. Escheodin механизъм позволява хидрофилни молекули и неорганични йони Na +, К +, Cl- да премине през липидния двоен слой, е тяхната трансмембранен дифузия за специални водни напълнена канали. Мембранните канали са в рамките на т.нар канализиращи протеини проникващи през клетъчната мембрана. Съществуването на тези канали според проучване на изкуствени липидни двуслойни мембрани. Тези мембрани имат много ниска пропускливост на водни неорганични йони, обаче, чрез прибавяне към него на малко количество канализиране белтъци извлечени от клетъчните мембрани, има значително увеличаване на йонната пропускливост. Тя се превръща в близост до естествената пропускливостта на клетъчните мембрани. Диаметърът на тези канали е по-малко от 0.7-1.0 пМ. За да се осигури необходимата потока на йони в клетката е достатъчно, че каналите на вода представляват само много малка част от площта на мембраната.
Някои вещества (йонофори) са способни да създадат канали в липидния двоен слой. То се отнася йонофор антибиотик нистатин, молекулите образуват канали в мембрани. Чрез тези канали може да премине аниони и неутрални молекули, чийто диаметър е по-малко от 0.4 пМ: вода, урея, хлорни йони. Катионн преминават през тези канали не могат да бъдат - На първо място, защото там са фиксирани положителни заряди по стените на канала. Показано е, че включването на нистатин в изкуствени мембрани, което води до повишаване на тяхната обща площ от 0.001 - 0.01%, води до 100,000-кратно повишаване на мембранната пропускливост на хлоридни йони. Антибиотици и йонофор ваниломицин грамицидин стимулира поток в през мембраната на К + йони. Тези антибиотици са оформени "поничка". Транспортирания йон се намира в отвора на поничка, от която размер зависи от способността да се свързват някои йони на алкални метали. Например, за ваниломицин характеризира с много висока селективност за К + над Na + (10000 пъти).
За дълго време смята, че пропускливостта на мембраната на вода поради разпространението на водните молекули чрез липидния двоен слой. Въпреки това, беше установено, че живачни съединения да инхибират този транспорт, инактивиране на някои протеини. Сега е установено, че бързото транспортиране на вода през биологични мембрани осигури мембранни канали - специални протеини аквапорини. Тези протеини са открити във всички живи организми, въпреки че откриването беше преди само на 10 години. Аквапорини високо селективни за вода, дори приет хидрониев йони H3 О +. Открити специален клас от аквапорини, носеща клетка глицерин - akvaglitseroporiny. Физиологичната роля на аквапорини е особено очевидна в бъбреците, където благодарение на тях при събирането тръби нефрона се реабсорбират дневно около 200 литра вода. Аквапорини намаляват активиране енергия от О преход трансмембранен Н2 от 4 до 14 ккал / m.
Активен транспорт. В живи клетки, някои от разтворените вещества и йони са в концентрация значително по-висока, отколкото в околната среда, докато вътреклетъчната концентрация на йони и други вещества, напротив, по-малко извънклетъчната. Това nonequilibrium разлика концентрация трансмембранен се поддържа от активни процеси, които са постоянно консумират химическа енергия, съхранявана в молекулите на органичен fosfagenov главно АТР. Система, чрез която активното транспорт на вещества срещу тяхното концентрационен градиент, обикновено по-мембранни помпи. Известни протонната помпа, калциеви и натриеви помпи, които поддържат разпределението на неравновесен на Н + йони. Na +. К +. Са2 + в клетъчните мембрани. При използване на някои вещества (инхибитори) като помпа, а след това активни транспортни престане, разпределение на материята за които пропусклива мембрана, пасивна дифузия ще започне да се определя и концентрацията на веществото, от двете страни на плазмената мембрана постепенно се премества към равновесно състояние.
Активен транспорт има следните основните характеристики.
1. Транспортна се извършва срещу градиент на концентрация. Например, натриев помпата, изпомпване на йони Na + от клетката, в извънклетъчната среда осигурява съотношение концентрация на Na + в клетката и в извънклетъчната течност от 1 до 15.
2. За активен транспорт изисква АТР или други източници на химическа енергия, който хидролизата се извършва ATPase присъства в мембраната. Метаболитни отрови, които инхибират синтеза на АТФ и забавя активния транспорт.
3. Повечето мембранни помпи са много специфични. Натриев помпа, например, не е способен да пренася литиеви йони, въпреки че техните свойства продължи много близо до натрий.
4. Някои мембранни помпи се евакуирани от клетката един вид молекули или йони и се изпомпва в обратна посока на другия. Този имот се илюстрира от натриев помпата. Неговата работен цикъл включва две задължителни замяна калиеви йони, вливащи се в клетката от извънклетъчната среда на три натриеви йони транспортират в обратна посока. Ако отстранява от извънклетъчното пространство на калиеви йони, натриеви йони и не се извеждат от клетката. Протонна помпа осигурява секрецията на солна киселина в стомаха, на Н + изпълнява. K + -ATPase
5. Активни транспорт може да бъде селективно потиска блокери. Сърдечна гликозид уабаин въведена в извънклетъчната среда, блокиран калиев-натриев помпа инхибиране на свързването на калиеви йони със съответната част на йон помпа.
6. Някои мембранни помпи изпълнява електрически работа, провеждане на общото прехвърляне заплащане. Например, натриев помпата, която произвежда три обмен натриеви йони за калиев йон, два, носи пълно премахване на положителен заряд.
Ендоцитозата. Транспорт клетъчни протеини, полизахариди и други макромолекули, извършени от ендоцитоза. които ще бъдат обсъдени в глава 6.
Две явления осмоза и мембранния потенциал. произтичащи от разделянето на разтвори селективно (избирателно) пропускливи мембрани играят важна физиологична роля в растителните и животинските организми.