2.2. Активный транспорт

Для эффективной работы некоторых клеток в определенных случаях необходимо, чтобы концентрация веществ внутри клетки была выше, чем во внеклеточной жидкости (например, ионы калия).Для других клеток, наоборот, необходимо сохранять концентрацию веществ внутри клетки на низком уровне, по сравнению с концентрацией вне клетки (например, ионы натрия). Например, вопреки уровню ее концентрации поглощается глюкоза; клетки щитовидной железы захватывают йод, при том, что его содержание в них в сотни раз выше, чем в крови; мышечная ткань выталкивает ионы натрия (при этом концентрация последних снаружи всегда выше, чем внутри) и накапливает ионы калия. Такие состояния не могут обеспечиваться простой диффузией, так как она в конечном итоге уравновесит концентрации этих ионов по обе стороны мембраны. Для создания избыточного движения ионов калия внутрь клетки, а ионов натрия — наружу необходим некий источник энергии. В этом случае транспорт веществ обеспечивается механизмом активного транспорта.

Активный транспорт – это перенос веществ через мембрану, который совершается против градиента концентрации (т.е. с компартмента с большой концентрации в компартмент с меньшей концентрацией) при участии специальных белков - транспортеров и требует затрат энергии АТФ, образующейся в процессе дыхания (рис.42). Поэтому в отсутствие дыхания активный транспорт идти не может. Энергия требуется для:

1 - преодоления естественного стремления вещества диф- фундировать по градиенту концентрации , то есть, в противоположном направлении;

2 - белки-транспортеры отличаются от траслоказ облегченной диффузии тем, что для обеспечения транспорта они должны изменять свою конформацию, для изменения которой и требуется энергия. На нужды активного транспорта расходуется примерно половина общих энергетических ресурсов клетки.

Активный транспорт может осуществляться по механизму унипорта (транспорт глюкозы в клетках печени), симпорта - сопряженного переноса (транспорт аминокислот или глюкозы вместе с ионами натрия в кишечных эпителиальных клетках, рис.66 ), либо антипорта (обмен ионов НСО3- на Cl- в мембране эритроцитов, рис.58).

Активным транспортом переносятся: 1 - минеральные ионы из межклеточной жидкости в клетку или обратно; 2 - аминокислоты из полости кишечника в клетки кишечника; 3 - глюкоза из первичной мочи в кровь др.

2.2.1. Первично-активный и вторично-активный транспорт

В зависимости от источника используемой энергии активный транспорт подразделяется на два типа: первично активный и вторично активный. Транспорт против градиента концентрации требует затрат энергии. Источником энергии может быть:

1 - гидролиз АТФ (первично-активный траснпорт); энергия извлекается непосредственно при расщеплении АТФ или некоторых других высокоэнергетических фосфатных соединений;

2 - одновременный перенос вещества Х против градиента концентрации (активный транспорт) с веществом У, которое движется по градиенту концентрации (пассивный перенос). Белки-переносчики активного транспорта способны передавать энергию, полученную при первично-активном транспорте транспортируемому веществу Х для его перемещения против электрохимического градиента. Такое совмещение активного и пассивного транспорта называется вторично-активном транспортом.