14 Мембранный транспорт вещества – типы транспорта.

Мембранный транспорт – это перенос атомов, молекул, ионов и частиц через мембрану из внеклеточной жидкости в клетку или обратно.

Проницаемость мембран – это их способность пропускать через себя перечисленные субструктурные элементы и питательные вещества. В зависимости от того, связан ли перенос данного иона, молекулы и т.д. с переносом других ионов или молекул, существуют следующие разновидности переноса (рис. 1):

- унипорт – транспорт ионов или молекул, не зависящий от транспорта других ионов или молекул, например, молекул газа или воды;

- котранспорт – взаимозависимый транспорт ионов или молекул через мембрану.

Рис. 1. - Различные виды переноса вещества через мембрану Рис. 2 - Структуры, участвующие в переноса вещества через

мембрану при пассивном и активном способах переноса

К котранспорту относятся:

- симпорт – одновременный перенос через мембрану ионов или молекул двух или более веществ в одном направлении (например, перенос ионов натрия и глюкозы через мембрану эпителиальных клеток тонкой кишки).

- антипорт - одновременный перенос через мембрану ионов или молекул двух веществ в двух противоположных направлениях. Транспорт веществ в мембранах осуществляется при помощи специальных мембранных структур – каналов, переносчиков и насосов (рис. 2), а также путем экзо- и эндоцитоза. Кроме того, через мембрану свободно перемещаются молекулы воды.

Переносчики – молекулы веществ, вступающие во временную – на время переноса – связь с переносимой молекулой или ионом.

Насосы – мембранные белки-ферменты, специализирующиеся на противоградиентном переносе ионов К⁺, Na⁺, Ca⁺ и H⁺ за счет энергии гидролиза АТР.

По способам использования энергии выделяют:

- пассивный транспорт – самопроизвольный перенос веществ по электрохимическому градиенту с уменьшением свободной энергии клетки;

- активный транспорт – перенос вещества против электрохимического градиента с затратой энергии гидролиза АТР непосредственно в акте переноса.

Активный транспорт требует участие специальных ферментов АТФ-аз, использующих энергию гидролиза АТФ для совершения работы по переносу атомов или молекул чаще всего против электрохимического градиента.

- вторично-активный транспорт – перенос соединений за счет предварительно созданных градиентов (обусловленный первично-активным транспортом). Вторично-активный транспорт обеспечивает котранспорт глюкозы (сахаров) и аминокислот за счет создания градиента ионов натрия на мембране и его уменьшения во время транспорта перечисленных выше веществ (рис. 4.3). У низших эукариот для этого используются градиенты ионов водорода Н⁺ (протонов), Na⁺. Для переноса одной и той же молекулы аминокислоты могут использоваться 3-4 разных переносчика.

По проницаемости мембраны делятся на:

- проницаемые, хорошо пропускающие в обе стороны ионы и молекулы веществ;

- полупроницаемые – мембраны, через которые проходят одни вещества в обоих направлениях, а другие вещества не проходят;

- избирательно проницаемые (селективные) мембраны – избирательно пропускающие одни вещества и не пропускающие другие близкие к ним по структуре вещества

Селективность обычно бывает относительной и выражается коэффициентом селективности – отношением коэффициентов проницаемости для двух ионов (соединений).

Проницаемость характеризуется коэффициентом проницаемости – количеством вещества (в молях), проникающих за единицу времени через единицу площади поверхности.