11. Поступление питательных веществ в растения. Строение плазмолеммы. Преодоление мембранного барьера. Транспорт иона по тканям растения.

Основной компонент мембран – белки и фосфолипиды.

Фосфолипиды имеют уникальную способность хорошо взаимодействовать как с гидрофильными так и с гидрофобными соединениями.

1 – периферические белки; 2 – глобулы интегральных белков; 3 – двойной липидный слой; 4 – липидная мицелла; 5 – молекулы неполярных липидов

Мембрана построена из 3-х слоев. Внутренний образован 2мя слоями фосфолипидов которые смыкаются гидрофобными концами благодаря силам Ван-дер-Ваальса и находятся в полужидком состоянии. Фосфолипидный слой с 2х сторон покрыт белками кроме того в толще мембраны находятся крупные глобулы белковой природы плавающие в липидном слое, а иногда пронизывающие всю мембрану насквозь.

Белки взаимодействуют с полимерными головками липидов, образуя водородные связи. Таким образом структура плазмолеммы с оной стороны относительно стабильна, с ругой поддерживается слабыми связями. Поэтому мембрана может очень динамично изменять конфигурацию – увеличиваться или уменьшаться в размерах. Проницаемость плазмолеммы для молекул воды объясняется наличием пор представленных участками с гидрофильными свойствами.

Существует 2 механизма перемещения веществ через плазмолемму:

1. пассивный транспорт

2. активный транспорт

При пассивном энергия клетки не расходуется, вещества перемещаются по градиенту концентрации (диффузия и осмос) или электрического потенциала (электрофорез). Т.к. элементы питания поступают в клетку в виде ионов, направление их движения определяется совместным действием указанных выше градиентов, составляющих электрохимический градиент.

Проникновение ионов в клетку при пассивном транспорте происходит через гидрофильные поры.

Активный транспорт – это перемещение питательных веществ против электрохимического градиента требующее больших затрат метаболической энергии, т.е. активный транспорт работает в том случае когда электрохимический градиент не работает на клетку.

Теория переносчиков объясняет механизм активного транспорта действием специфических белков (переносчиков), образующих комплекс с соответствующим ионом и осуществляющим перенос его через мембрану. Например, белковые глобулы диаметром, превышающим толщину плазмолеммы могут обеспечивать транспорт ионов, вращаясь вокруг своей оси. Челночный механизм переноса предполагает движение переносчика растворенного в фосфолипидном слое от наружной стороны к внутренней и обратно. При эстафетном механизме ион передается от одной молекулы белка к другой. Предполагается, что образование в плазмолемме гидрофильных пор также проходит с участием белков переносчиков, молекулы которых формируют стенки каналов и обеспечивают избирательность транспорта ионов.

В результате работы переносчиков ионы интенсивно накапливаются или выкачиваются клеткой, поэтому механизмы активного транспорта называют ионными насосами (помпами).

Особое значение имеет протонная помпа – белковый комплекс осуществляющий выброс ионов Н+ из клетки за счет энергии АТФ. Таким образом на мембране генерируется электрохимический градиент создающий условия для работы других переносчиков. Градиент обеспечивает движение ионов элементов питания – антипорт.

Концентрационный градиент протонов вызывает их обратное поступление, при этом переносчик обеспечивает возврат Н+ и параллельно может переносить анионы (симпорт) или молекулы органических веществ (котранспорт).

Поступление питательных веществ в клетку может происходить путем пиноцитоза. Участок мембраны на котором адсорбируются капли жидкости втягивается внутрь и образуется пиноцетарный пузырек, разрушающийся лизосомами. Содержащиеся в нем вещества попадают в цитоплазму. Процесс пиноцетоза протекает только при участии АТФ.