3.1. Пасивний транспорт
Пасивний транспорт — це проста і полегшена дифузія (від лат. diffusio — розповсюдження, поширення, розтікання).
Проста (нейтральна) дифузія забезпечує пропускання дрібних молекул (О2, Н2О, СО2) зі швидкістю, пропорційною градієнту концентрації з обох боків мембрани. Це перехід іонів або молекул, викликаний їх броунівським рухом, через мембрани із зони, де ті речовини знаходяться в більшій концентрації, у зону з нижчою концентрацією до тих пір, поки концентрації з обох боків мембрани вирівняються. При простій дифузії незаряджені речовини проходять між ліпідними молекулами мембрани або через канали, сформовані білками.
Полегшена дифузія здійснюється через іонні канали або білки-переносники, які володіють специфічністю за відношенням до транспортованих молекул. Білки-переносники — це специфічні білки, які зв’язують речовину і переносять її через мембрану. Роль іонних каналів виконують трансмембранні білки, які утворюють дрібні водні пори. Через них по електрохімічному градієнту транспортуються дрібні водорозчинні молекули та іони. (Рис. 3.1.)
Ці канали складаються з транспортної системи і ворітного механізму, який відкриває канал на деякий час на: (1) зміни мембранного потенціалу, (2) механічні впливи (наприклад, у волоскових клітинах внутрішнього вуха), (3) на зв’язування ліганда (сигнальної молекули або іона). [5]
Рис. 3.1. Схема пасивного транспорту речовин через мембрану
Білки-переносники є також трансмембранними білками, що забезпечують транспорт специфічних білків через плазмолему. Вони беруть участь у механізмах як пасивного, так і активного транспорту. Завдяки наявності в плазмолемі мембранних транспортних білків, специфічних для кожної сполуки, великі незаряджені полярні молекули дифундують легко. Ці білки можуть функціонувати за принципом уніпорта (перенесення однієї речовини через мембрану) або котранспорта (перенесення двох речовин). Останній може бути у вигляді симпорта (перенесення двох речовин в одному напрямку) або антипорта (перенесення двох речовин у протилежних напрямках).
Відмінності полегшеної дифузії від простої:
1) перенесення іонів за участю переносника відбувається значно швидше в порівнянні з вільною дифузією;
2) полегшена дифузія має властивість насичення - при збільшенні концентрації з одного боку мембрани щільність потоку речовини зростає лише до певної межі, коли всі молекули переносника вже зайняті;
3) при полегшеній дифузії спостерігається конкуренція речовин, що переносяться, в тих випадках, коли одним переносником переносяться різні речовини, при цьому одні речовини переносяться краще, ніж інші, і додавання одних речовин затрудняє транспорт інших;
4) є речовини, що блокують полегшену дифузію, вони утворюють міцний комплекс з молекулами переносника, перешкоджаючи подальшому перенесенню.
Різновидом полегшеної дифузії є транспорт з допомогою нерухомих молекул переносників, фіксованих певним чином поперек мембрани. При цьому молекула речовини, що переноситься, передається від однієї молекули-переносника до іншої за типом естафети.
Осмос - рух молекул води через напівпроникні мембрани (непроникні для розчиненої речовини і проникні для води) з місць з меншою концентрацією розчиненої речовини в місця з більшою концентрацією. Осмос, по суті, дифузія води з місць з її більшою концентрацією в місця з меншою концентрацією. (Рис. 3.2.)
Рис. 3.2. Осматичний процес
Осмос відіграє велику роль у багатьох біологічних явищах. Явище осмосу обумовлює гемоліз еритроцитів у гіпотонічних розчинах і тургор в рослинах.