Пассивный транспорт

Пассивный транспорт – это перенос вещества в сторону уменьшения химического и электрохимического потенциалов. Как отмечали выше, пассивный транспорт веществ может осуществляться в процессе простой или облегченной диффузии. Движущей силой пассив­ного транспорта являются градиенты концентрации и электрического потенциала. В слу­чае транспорта неэлектролитов ( Z = 0) или в отсутствие электрического поля dφ/dx = 0 плотность потока вещества (количество вещества в единицу времени через единицу пло­щади поверхности, перпендикулярной направлению переноса) описывается уравнением dm/dt = -URTS dc/dx, где U- подвижность частиц, с- концентрация частиц, S – площадь переноса.. Согласно соотношению Эйнштейна, коэффициент диффузии D = URT, тогда

dm/dt = -DS dc/dx (1 закон Фика).

Простая диффузия веществ может осуществляться через липидный бислой, через поры в билипидном слое и через белковые поры. Скорость простой диффузии определяется градиентом концентрации вещества в мембране ( разно­стью концентрации снаружи и внутри клетки) и коэффициентом проницаемости мем­браны (Р). Коэффициент проницаемости зависит от свойств мембраны и переносимых веществ и определяется как P = DK/l, где D- коэффициент диффузии, К – коэффициент распределения, l -толщина мембраны. Как видно из этой формулы, коэффициент проницаемо­сти тем больше, чем больше коэффициент диффузии, чем тоньше мембрана, и чем лучше вещество растворяется в липидном бислое.

В липидной фазе мембран хорошо растворяются неполярные соединения, напри­мер, органические жирные кислоты, эфиры. Эти вещества хорошо проникают через ли­пидный бислой.

Вода и полярные водорастворимые соединения (соли, основания, сахара, амино­кислоты, спирты) плохо растворяются в липидной фазе и поэтому не должны проходить через билипидный слой мембран. Однако, известно, что все биологические мембраны очень хорошо проницаемы для молекул воды и малых гидрофильных молекул. Этот факт свидетельствует о том, что существуют специальные пути транспорта таких молекул че­рез мембраны. В настоящее время известно три способа транспорта воды и водораствори­мых молекул через мембраны: образование кинков, через липидные поры, при помощи переносчиков (облегченная диффузия).

Образование кинков.

Проникновение гидрофильных молекул и воды через липидный бислой связы­вают с образованием между жирно-кислотными хвостами липидных молекул свободных полостей вследствие их теплового движения, так называемых кинков ( от англ. kink – петля). Образование кинков происходит за счет гош-транс-гош –конфигураций липид­ных молекул (рис. ?).

Рис. 5. Схематичное изображение образования кинка липидной фазе биологических мембран Антонов, 37 стр)

а. Углеводордная цепь липида в транс-конформации;

б. Углеводордная цепь липида в гош- транс- гош -конформации

Вследствие теплового движения молекул, кинки могут переме­щаться поперек мембраны и переносить попавшие в них небольшие молекулы, в первую очередь, молекулы воды.

Второй путь проникновения нерастворимых в липидах молекул – через липидные и белковые поры в мембранах.