2.Проницаемость и транспорт молекул и ионов через биомембраны. Классификация типов транспорта в живых системах.

1)Благодаря транспорту существует жизнь; 2)Эффективность лекарственных препаратов напрямую зависит от их способности проникать через М.

Пассивный транспорт – перенос в-ва из мест с ↑ значением ЭХ потенциала в места с ↓ его значением, т.е. по градиенту ЭХ потенциала.

Активный транспорт – наоборот, против градиента ЭХ потенциала.

ПРОСТАЯ ДИФФУЗИЯ

1) Ч/з Л бислой: jm (плотность потока в-ва) численно = кол-ву в-ва, перенесенного за ед. t ч/з ед. S пов-сти перпендикулярной направлению переноса (грубо говоря с 1 стороны М на другую): jm = m/(S*t).

При пассивном транспорте jm подчиняется уравнению Теорелла:

jm = - UC*(dµ/dX), где U – подвижность частиц, dX – толщина М, dµ - разница в µ по обе стороны М, знак (-) – из мест с ↑С в места с ↓С.

Для разбавленных растворов (ЭЛЕКТРОЛИТОВ) уравнение Нернста-Планка:

jm = -URT*(dC/dX) – UCZF*(dφ/dX), где jm зависит от 2 градиентов: концентрации (dC) и градиента электрического поля (dφ). В таких усл. в-во может переноситься пассивным транспортом против dC при условии, что по модулю dφ будет больше, чем dC, и наоборот.

Для НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ закон Фика:

jm = -URT*(dC/dX), где URT = D – коэффициент диффузии данного в-ва, кот. напрямую зависит от вязкости М, и от способности в-ва растворяться в Л бислое, т.е. от его полярности. Т.е. чем > гидрофобнее в-во и чем > жидкая (< вязкая) М, тем ↑D.

Коэффициент распределения – это отношение концентраций какого-либо в-ва, состоящего из простых молекул, в 2 находящихся в равновесии фазах; К = const → K = C₂/C₁, где С1 – вода, С2 – масло. Он определяет способность в-ва проходить через заряженные головки Л.

Коэффициент проницаемости (Р) – зависит от физ-хим. свойств М и является постоянным → P = Dk/l. Чем ↑ К и чем тоньше М, тем будет легче в-во проходить ч/з М (например, гидрофобные остатки ЖК).

2) Ч/з Л поры – размеры в-в, проходящих ч/з них определяются размерами пор в Л бислое.

3) Ч/з Б пору, кот. имеет 3 осн. компонента: 1) расширенное с 2 сторон устье Б поры (м. проходить ионы ,нет селективности); 2) зауженный Б канал, на кот. происходит 1ый этап дифференцировки по размерам ионов, по их радиусу; 3) критическое сужение (селективный фильтр) – отбор ионов. Есть еще ворота, открытие кот. контролируется сенсором напряжения, кот. нах. в Л бислое. Более мелкие ионы проходят медленнее, а > крупные – легче. Во время прохождения Б поры ионы освобождаются от гидратной оболочки, ибо без нее они идеально подходят для селективного фильтра (оптимум n + 1 ГО).

4) Осмос – это пассивная диффузия молекул воды из мест с ее большей концентрацией в места с меньшей, т.е. переход от разбавленного раствора в концентрированный раствор.

ОБЛЕГЧЕННАЯ ДИФФУЗИЯ.

Пр-сс переноса в-ва ч/з М с помощью переносчика описывается в рамках кинетики Михаэлиса-Ментен:

с оотношение м/у [с] растворенного в-ва в наружной среде и скоростью его поступления внутрь. Чем ↑ Кj, тем ↓ сродство в-ва к переносчику.

Скорость переноса пропорциональна [в-ва] в интервале низких [с], а затем снижается по мере ее роста и в конце концов приближается к максимуму (происходит насыщение).

ИОНОФОРЫ – небольшие гидрофобные молекулы. Они экранируют заряд транспортируемого иона так, что он может пройти гидрофобную внутреннюю пов-сть Л бислоя. Двигаются по ЭХ градиентам. Выделяют 2 класса: подвижные переносчики ионов (валиномицин захватывает ионы К и переносит на др. сторону М) и каналообразующие ионофоры (грамицидин - состоит из 15 а.к., кот. им. гидрофобные боковые цепи; 2 молекулы грамицидина образуют трансМ канал, ч/з кот. могут передвигаться моновалентные катионы по ЭХ градиентам).