5. Механизмы трансмембранного транспорта воды, ионов, глюкозы, аминокислот, липидов.

Перенос воды. Вода (18 дальтон) быстро диффундирует (пассивный транспорт) через липидный бислой, несмотря на то, что ее молекулы полярны и не растворимы в жирах, благодаря своим малым размерам. В некоторых случаях скорость и интенсивность трансмембранного переноса воды явно недостаточна для обеспечения жизнедеятельности клеток. Оказалось, что в клетке имеется специальный механизм для организации и регуляции движения воды через мембрану: аквапорины (водные каналы). Аквапорины — это интегральные мембранные белки, формирующие каналы в мембранах клеток.

Ионные каналы - интегральные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт ионов по градиенту концентрации по обе стороны мембраны (трансмембранный ионный градиент).

Свойства неселективных каналов:

а) пропускают все типы ионов, но проницаемость для ионов К⁺ значительно выше, чем для других ионов;

б) всегда находятся в открытом состоянии.

Свойства селективных каналов:

а) пропускают только один вид ионов:

б) для каждого вида ионов существует определенный канал:

в) имеют ворота, которые могут канал закрыть, активировать, инактивировать.

Избирательность обеспечивается селективным фильтром. Фильтр образован кольцом из отрицательно заряженных атомов кислорода, которое находится в самом узком месте канала.

В состоянии покоя селективный канал мембраны закрыт. Действие на рецепторный участок канала электрических, механических или химических раздражителей открывает его.

Канал мембраны образован двумя белковыми молекулами (играют роль ворот). Активационные ворота - вблизи наружной части канала. Инактивационные ворота - у внутренней части канала и, изменяя свою конформацию. могут перекрывать ионный канал.

В состоянии покоя активационные ворота закрыты, инактивационные ворота открыты (канал закрыт). При действии на воротную систему стимула (изменение МП или взаимодействие лиганда с рецептором мембраны) активационные ворота открываются и начинается транспорт ионов через канал (канал активирован). При достижении пика деполяризации мембраны инактивационные ворота закрываются и транспорт ионов прекращается (канал инактивирован). При восстановлении уровня МП канал возвращается в исходное (закрытое) состояние.

По типу активации ионные каналы делятся на:

• Электровозбудимые, потенциалуправляемые.

• Хемовозбудимые, (лиганд-рецептор-зависимые), хемоуправляемые.

• Механовозбудимые, механоуправляемые.

Перенос глюкоза и аминокислот. Движение одного вещества по градиенту концентрации и является источником энергии для перемещения против концентрационного градиента другого. Перенос глюкозы и аминокислот внутрь клеток осуществляется совместно с ионами натрия (симпорт) по концентрационному градиенту натрия. При таком совместном перемещении натрий и глюкоза используют один и тот же белок-переносчик, связываясь с различными участками на нем. Натрий входит в клетку через мембрану по своему электрохимическому градиенту. Перемещение натрия и является источником энергии для транспорта глюкозы на внутреннюю сторону мембраны.

Липиды, являясь жирорастворимыми неполярными молекулами, переносятся путем простой диффузии.