Конспект лекций по биофизике

некая генеральная зависимость.

Распределение точек для различных веществ. Но

были исключения, например H2O, CO2 и другие

мелкие незаряженные молекулы – наблюдаются

большие колебания К и проницаемости. Гексанол (1

ОН) и монитол (6 ОН) одинаковы по элементарному

составу. Это приводит к тому, что –ОН группы

образуют водородные связи с водой, поэтому

снижается растворимость вещества в липидах, это

сказывается на К. Наличие только одной –ОН группы

снижает К ( в 40 раз.

Поэтому гексанол диффундирует гораздо быстрее,

чем монитол.

В отношении воды было сделано предположение: она дополнительно

диффундирует через поры мембраны. Это было доказано экспериментально: если

брать синтетическую мембрану, но состоящую только из липидов, вода проходит

через нее ( еще одни механизм, связанный с динамическими свойствами

липидов. Так как во время этих динамических движений образуются дефекты и

очень подвижные молекулы воды успевают протикнуть через них через мембрану.

Кинетика такого транспорта характеризует

графическую зависимость скорости поступления

через мембрану от концентрации вещества вне

клетки. Эта прямая отражает кинетику без

насыщения (то есть концентрация вещества может

возрастать до бесконечености). Такая кинетика

отличает простую диффузию от двух других

механизмов пассивного транспорта.

Второй механизм:

Диффузия через мембранные каналы. Основная масса каналов специфична

(пропускает только один вид ионов), другие или не- или частично специфичны,

причем каналы заполнены водой. Это доказано экспериментрально в наблюдениях

на искусственном липидном бислое. Если на его поверхность поместить

электролит, то прохождения ионов нет, если добавить каналообразующие белки,

то возникает электрический ток. Каналообразующие белки выделяют из

природного сырья, причем они самостоятельно встраиваются в мембрану. В

настоящее время разработаны методы выделения каналообразующих белков.

Нестатин – противогрибковый антибиотик, его молекулы представляют собой

стержневидные образования, которые могут встраиваться, как в естественные,

так и в искусственные мембраны.

Через такие поры могут проходить

отрицательные ионы (Cl–, молекулы

воды, мочевина, мелкие незаряженные

частицы, +заряженные частицы не

проходят). На такой модели изучали

этот вид транспорта. В области высокой

концентрации наблюдается явление

насыщения, так как пропускная

способность ионноых каналов

ограничена. Но в биосистемах явления

насыщения не встречается.

Третий механизм:

Облегченная диффузия.

Это говорит, что скорость увеличивается только при относительно низких

концентрациях. Это кинетика насыщения.

Причины кинетики насыщения:

1. Связывание проникающей молекулы с определенным участком внутри канала

или вблизи него.

2. Основная причина – транспорт вещества через мембрану с помощью молекулы-

переносчика:

а) количество молекул-переносчиков ограничено,

б) скорость из реагирования с переносимым веществом так же

лимитирована.

Скорость облегченной диффузии достигает max, когда все молекулы

переносчика будут заняты транспортируемым веществом.

Теория облегченной диффузии напоминает теорию субстрат-связывающего

комплекса. Данный вид транспорта можно ингибировать с помощью химических

аналогов транспортируемого вещества.

Механизмы первично активного транспорта

Энергия клеточного механизма концентрируется в виде АТФ. Существуют

специальные мембранные насосы, их совокупность – первично активный

транспорт. Источник энергии – клеточный метаболизм, если отключить источник

энергии, то ионы расположатся равномерно, относительно мембраны.

Концентрационный градиент направлен внутрь клетки, ионы Na пассивно

поступают внутрь клетки. Но концентрационный градиент постоянен, так как

ему противостоят Na насосы.

Основные особенности первично активного транспорта:

1. Осуществляется против концентрационного градиента.

2. Система первичного транспорта в высшей степени специфична (Na система не

перекачивает другие ионы).

3. Для его обеспечения необходима АТФ или другие источники энергии

(метаболические яды блокируют насос).

4. Обменивает один вид ионов на другой (К-Na насос).

5. Многие виды ионных насосов выполняют электрическую работу, перенося

заряды через мембрану (реогенный насос – это насос, при работе которого

создается электрический ток).

6. Активный транспорт с помощью ионных насосов избирательно подавляется

блокирующими агентами. (Существуют специфические вещества, которые

блокируют данный насос, например, убаин – сердечный гликозид. Это

вещество конкурентно блокирует участки, связывающие ионы К+.)

7. Энергия, необходимая для первично активного транспорта, высвобождается

при гидролизе АТФ ферментами, расположенными в мембране. Активность

ферментов зависит от концентрации ионов.

Современная гипотеза первично активного транспорта

K-Na-АТФаза – молекула из двух субъединиц, имеющих

внутренние полости: (-большая субъединица (полипептид), (-

малая субъединица (гликопротеид). ( обладает высоким

сродством к Na +, ( - к К+. Полость (-субъединицы

заполняется 3 ионами Na+, полость (-субъединицы

заполняется 2 ионами К+. Потом у (-субъединицы сродство к

Na+ падает, а у (-субъединицы сродство к К+ возрастает.

За счет флуктуации происходит пространственное совмещение полостей

субъединиц и обмен ионами. В конце цикла полости открываются, и ионы их

покидают.

Другая гипотеза. В начале происходит заполнение полостей описанным выше

способом, затем поворот K-Na-АТФазы на 1800. После чего ионы покидают

полости, а K-Na-АТФаза опять поворачивается на 1800. Если молеула постоянно

переворачивается, то это должно привести к перестройке молекулярного слоя –

спорный момент.

Механизм вторично активного транспорта

заключается в переносе веществ через мембрану против концентрационного

градиента, обеспечиваемом энергией, которая высвобождается при переносе

другого вещества по градиенту. То, что транспортируется по градиенту,

называется синпортом, или ко-транспорт. Пример, транспорт а-к или сахаров

через био мембраны.

Транспорт в клетки аланина.

В присутствии внеклеточных ионов Na+ транспорт аланина в клетки

осуществляется до тех пор, пока внутриклеточная концентрация Na+ будет в 7-

10 раз больше внеклеточной. Если во внеклеточной среде Na+ отсутствует, то

концентрация аланина внутри клетки не отличается от внеклеточной.

2 рисунка. max скорость транспорта в двух

случаях одинакова. Внеклеточный Na+ оказывает

непосредственное влияние на транспорт аланина

(различный наклон графиков). Если повысить

внутриклеточную концентрацию Na+, то аланин из

клетки будет выходить во внеклеточную среду.

Вторично активный транспорт не зависит от

концентрации Na+ вне клетки, а зависит от

концентрации градиента ионов Na+. Градиент Na+

является движущей силой, промежуточной стадией

в процессе использования энергии (в системе

вторично активного транспорта).

Системы антипорта, или контр-транспорта – это система вторично активного

транспорта, функциорующая на основе переносчика обменника, обеспечивающего

выведение из клетки транспортирующего вещества против его концентрационного

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12