Мембранный транспорт

Транспорт через мембраны необходим для проникновения в клетку питательных веществ и вынос продуктов метаболизма из клетки. Этот процесс регулируется полупроницаемостью мембран и осуществляется для разных веществ пассивным или активным транспортом. Малые молекулы через мембраны могут проникать простой диффузией, большие требуют для своего переноса белки – переносчики (облегченная диффузия).

Активный транспорт требует для своего осуществления энергию распада АТФ и специальных белков переносчиков (система Na⁺, К⁺ насос), которые подвержены конформационным изменением. Нередко перенос веществ осуществляется по механизму вторичного активного транспорта, за счет симпорта или антипорта двух веществ.

Симпорт – активный перенос веществ через мембрану, осуществляемый за счет энергии другого вещества, который движется по градиенту концентрации. Антипорт – перемещенние вещества против градиента своей концентрации. При этом другое вещество движется в противоположном направлении по градиенту концентрации. Так глюкоза и аминокислоты проникают в клетку вместе Na⁺ симпотром, а Na⁺ выкачивается из клетки К⁺, Na⁺-насосом, затрачивая энергию распада АТФ.

В отличие от переноса ионов и полярных соединений с помощью транспортных белков, белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды переносятся из среды в клетку эндоцитозом. Он начинается в определенных участках плазматической мембраны, называемых «окаймленные ямки» (так переносится холестерин). Белок клатрин выстилающий окаймленную ямку может содержать рецепторы для различных веществ (трансферрин с Fe⁺³, холестерин). В результате образуется окаймленный пузырек-эндосома, которая сливается с лизосомой, содержащие кислые ферменты расщепления метабалитов.

Экзоцитоз заключается в формировании пузырьков, содержащих секретируемые вещества, которые сливаются с плазматической мембраной, она секретирует переносимые вещества (коллаген, пептидные гормоны) во внеклеточные пространство.

Важное свойство мембран – воспринимать сигналы из внешней среды. «Узнавание» сигнальных молекул осуществляется с помощью рецепторов, встроенных в плазматическую мембрану клеток – мишеней. Система передачи сигнала происходит по этапам: а) взаимодействие рецептора с сигнальной молекулой (например, гормоном): активация мембранного рецептора, который может проявлять каталитическую активность, при этом в цитозоле синтезируются вторичные посредники переноса гормонального сигнала в клетку: (ц-АМФ, ц-ГМФ, инозитол 1,4,5-трифосфата ИФ₃ диацилолгицерола – ДАГ или Са²⁺);

б) Так или иначе, в результате этих этапов идет активация специфических белков, которые могут быть активаторами усилителей транскрипции (энхансеров), что индуцирует синтез определенных белков, или в цитозоле активируются специфические протеинкиназы;

в) стимулирующие фосфорилирование определенных ферментов, которые активируют одни и ингибируют другие ферменты. Это общие схемы регуляции гормонами определенных путей метаболизма.

В зависимости от структуры гормона, он может быть гидрофобным, например, стероидом, тогда он проникает через плазматическую мембрану и соединившись с цитозольным рецептором, проникает в ядро и присоединившись к определенным участком ДНК (энхансеру или сейленсеру), стимулирует синтез в клетке определенных белков.