Иллюстрации

Рис. 3.Гипотетическая схема работы Na⁺-глюкозного ко­транс­портера (изоформа SGLT2). Отметим сразу, что трехмерная структура этого белка, как и детали конформационных изменений, неизвестна. Ясно, во всяком случае, что в действительности белок не переворачивается в мембране. Ясно так же, что в ходе конформационных изменений сайты связывания Na⁺ и глюкозы попеременно обращаются в цитоплазматическую или внеклеточную сторону мембраны. Кроме того, известно, что сродство этого переносчика (как и вообще всех переносчиков, за исключением первично активных) к субстрату не меняется в зависимости от ориентации сайтов связывания.

1. Оба сайта связывания (с Na⁺ и с глюкозой) свободны и обращены во внеклеточную сторону. Сродство к глюкозе — низкое. В этом положении белок может выполнить конформационное преобразование, перейдя в положение 6. Тогда будет выполнен "пустой" цикл. Однако скорость такого преобразования невелика. Кроме того, белок может связаться с Na⁺, перейдя в положение 2.

2. Оба сайта связывания обращены наружу, транспортер связан с Na⁺. Связывание с натрием резко повышает сродство к глюкозе и уменьшает вероятность конформационного перехода. Возможен возврат к 1 или, с большей вероятностью — из-за высокого сродства к глюкозе — переход к 3.

3. Транспортер связан с глюкозой и натрием. Возможен быстрый конформационный переход в 4.

4. Оба сайта связывания заняты и обращены в сторону цитоплазмы. Концентрация Na⁺ здесь низка, он удаляется с сайта связывания (переход в 5).

5. Сайт связывания Na⁺ свободен, сродство к глюкозе — низко. Глюкоза освобождается (переход к 6).

6. Сайты связывания обращены внутрь и свободны. Поскольку натрия здесь мало, связывание с ним маловероятно. Происходит возврат к 1.

Итак, поведение данного белка симметрично относительно ориентации сайтов связывания, так что он способен переносить Na⁺ и глюкозу как в клетку, так и из нее. Однако, условием связывания с глюкозой является связывание с Na⁺. Поскольку [Na⁺] вне клетки на порядок выше, чем внутри клетки, переносы из внеклеточной среды в цитоплазму при нулевом трансмембранном потенциале осуществляются приблизительно на порядок чаще, чем в противоположном направлении, что и обеспечивает результирующий направленный транспорт. Отрицательный заряд внутренней стороны мембраны еще на порядок увеличивает отношение числа переносов внутрь к числу переносов наружу.

Рис. 4.Скорость транспорта (моль субстрата на моль транспортера в секунду) как функция концентрации субстрата (ммоль/л) для типичного переносчика (a) и для типичного канала (b). Оба типа транспортных белков подчиняются уравнению Михаэлиса-Ментен, однако K_m переносчика равна всего нескольким ммоль, так что максимальная скорость транспорта достигается уже при концентрациях, лишь немногим превышающих физиологические, тогда как K_m каналов в типичном случае составляет около 300 ммоль, так что при физиологических условиях наблюдается почти линейная зависимость скорости транспорта от концентрации.

Рис. 5.Показан слегка упрощенный график изменений потенциальной энергии трех молекул при трансэпителиальном переносе.Изменение энергии (ось ординат) представлено как функция положения молекулы на линии просвет-интерстиций (ось абсцисс). Точка L₀ соответствует наружной поверхности апикальной мембраны, L₁- внутренней ее поверхности, L₂и L₃- внутренняя и наружная поверхности базолатеральной мембраны. Пространство левее L₀находится в просвете, L₀-L₁- в толще апикальной мембраны, L₁-L₂- внутри клетки, L₂-L₃- толща базолатеральной мембраны, правее L₃- межклеточный матрикс. Данные графики предполагают, что концентрации транспортируемых веществ в каждом из трех компартментов (просвет, клетка, интерстиций) постоянны на всем протяжении каждого из них (как если бы внутри компартмента жидкость постоянно перемешивалась) и что она меняется линейно в толще мембраны. Это и есть упомянутые упрощения. Кривая m₁соответствует молекуле, которая при перемещении из интерстиция в просвет требует активного переноса как через базолатеральную мембрану, так и через апикальную, при движении в обратную сторону может пересекать обе мембраны пассивным транспортом. m₂при движении из просвета в интерстиций переносится активно через апикальную мембрану и может пассивно пересечь базолатеральную. При движении в обратном направлении - наоборот. Самостоятельно разберитесь с молекулой m₃. E₁-E₃- энергетические уровни молекулы m₁в интерстиции, в клетке и в просвете; E₄-E₆ - энергетические уровни m₂в просвете, в клетке и в интерстиции.

Рис.7. Структура плотного контакта. Контакт образован молекулами окклудина, пронизывающими мембраны соседних клеток, и образующих гидрофобные контакты между собой. Внутриклеточные сегменты окклудина через ZO-белки связаны с актиновым цитоскелетом.

Рис. 8. Схема работы всасывающего эпителия с учетом межклеточного пути транспорта.