Pasivni transport snovi skozi membrano: opis, značilnosti

Kaj je pasivni prevoz? Transmembranski pretok različnih visoko molekularnih spojin, celičnih sestavin, sub-molekularne delce, ki niso sposobni prodreti skozi kanale v membrani izvedemo s pomočjo posebnih mehanizmov, npr preko fagocitozo, pinocitozo, prenos eksocitoze skozi medceličnem prostoru. To pomeni, da se gibanje snovi skozi membrano lahko pojavi z različnimi mehanizmi, ki so razdeljeni glede na značilnosti udeležbe v njih pri določenih vektorjih, pa tudi stroškov energije. Znanstveniki delijo transport snovi v aktivno in pasivno.

Osnovni načini prevoza

Pasivni transport je prenos snovi skozi biološko membrano vzdolž gradienta (osmotsko, koncentrirano, hidrodinamično itd.), Ki ne zahteva porabe energije.

Aktivni prevoz je prenos snovi skozi biološko membrano proti gradientu. Istočasno se porabi energija. Približno 30-40% energije, ki nastane kot posledica metabolne reakcije v človeškem telesu, se porabi za aktivni prevoz snovi. Če upoštevamo delovanje človeških ledvic, se približno 70-80% porabljenega kisika porabi za aktivni prevoz.

Pasivni prevoz snovi

to pomeni prenos različnih snovi skozi biološke membrane po različnih gradienti. Takšni nagibi lahko:

• gradient elektrokemijskega potenciala;
• gradient koncentracije snovi;
• gradient električnega polja;
• gradient osmotskega tlaka in drugi.

Postopek izvajanja pasivnega prevoza ne zahteva stroškov energije. Lahko se zgodi s pomočjo lahke in preproste difuzije. Kot vemo, je difuzija kaotična zamenjava molekul snovi v različnih medijih, kar je posledica energije toplotnih vibracij snovi.

Če je delec električno nevtralna snov, je smer, v kateri difuzijsko bo določena z razliko v koncentraciji snovi v mediju, ki so ločeni z membrano. Na primer, med oddelki celice, znotraj celice in zunaj njega. Če delci snovi, njeni ioni imajo električni naboj, bo difuzija niso odvisne samo od razlike koncentracije, ampak tudi na brezplačno snovi ter udeležbo in polnjenja znakov na obeh straneh membrane. Obseg elektrokemičnega gradienta določi algebraična vsota električnih in koncentracijskih gradientov na membrani.

Kaj zagotavlja prevoz skozi membrano?

Pasivni membranski transport je možen zaradi razpoložljivosti koncentracije gradientov snov, osmotski tlak, ki nastane med različnimi stranicami celične membrane ali električnim nabojom. Na primer, povprečna raven ionov Na +, ki jih vsebuje krvna plazma, je približno 140 mM / l, njegova vsebnost v eritrocitih pa je približno 12-krat večja. Tovrsten gradient, izražen v koncentracijski razliki, lahko ustvari gonilno silo, ki zagotavlja prenos molekul natrija v rdeče krvne celice iz krvne plazme.

Treba je opozoriti, da je hitrost takega prehoda zelo nizka, ker je za celično membrano značilna nizka prepustnost ionov te snovi. Veliko bolj prepustnost, ta membrana ima proti kalijevim ionom. Energija celičnega metabolizma se ne uporablja za izvajanje postopka preproste difuzije.

Stopnja difuzije

Za aktivni in pasivni prenos snovi skozi membrano je značilna hitrost difuzije. Lahko ga opišemo z enačbo Fick: dm / dt = -kSDelta-C / x.

V tem primeru dm / dt je količina snovi, ki razprši na enoto časa, in k je difuzijski koeficient, ki opisuje prepustnost bioloških membran za razprševanje snovi. S je enako območju, na katerem se pojavi difuzija, in Delta-C izraža razliko v koncentraciji snovi z različnih strani biološke membrane, medtem ko x označuje razdaljo, ki obstaja med točkami difuzije.

Očitno je, da se bodo skozi membrano najlažje premaknile tiste snovi, ki se razpršijo hkrati vzdolž nagiba koncentracij in električnih polj. Pomemben pogoj za difuzijo snovi skozi membrano je fizikalne lastnosti same membrane, njegova prepustnost za vsako posamezno snov.

Zaradi dejstva, da dvosloj iz membrane tvorijo ogljikovodični radikali fosfolipidov, ki imajo hidrofobne lastnosti, hidrofobne snovi narava zlahka razpršuje skozi to. Zlasti to se nanaša na snovi, ki se zlahka raztopijo v lipidih, na primer na ščitnico in steroidne hormone, pa tudi na nekatere snovi narkotične narave.

Mineralne ioni in snovi z nizko molekulsko maso, ki imajo hidrofilno naravo, difuzna skozi passive membrana ionske kanale, ki so tvorjene iz channelization proteinskih molekul, in včasih skozi fosfolipidnih molekul skladanje motnje membranskih ki se pojavljajo v celični membrani kot posledica toplotnih nihanj.

Pasivni transport skozi membrano je zelo zanimiv proces. Če so razmere normalne, lahko znatne količine snovi prodrejo v dvoslojno membrano samo, če so nepolarne in imajo majhno velikost. V nasprotnem primeru prenos poteka preko nosilnih proteinov. Taki postopki, ki vključujejo nosilne proteine, imenujemo ne difuzija, temveč prenos snovi skozi membrano.

Lahka difuzija

Lahka difuzija, kot je preprosta difuzija, se pojavi ob gradientu koncentracije snovi. Glavna razlika je v tem, da v proces prenosa snovi sodeluje posebna proteinska molekula, imenovana nosilec.

Lahka difuzija je vrsta pasivnega transporta molekul snovi s pomočjo biomembranov, izvedenih na gradientu koncentracije s pomočjo nosilca.

Nosilec proteinov navaja

Nosilni protein je lahko v dveh konformacijskih stanjih. Na primer, v stanju ima lahko aktiven protein afiniteto za substanco, ki jo nosi, njegova vezavna mesta s snovjo, obrnjen navznoter, pri čemer se tvori pore, odprt na eni strani membrane.

Po tem, ko se protein veže na preneseno snov, se pojavijo njene konformacijske spremembe in prehod v stanje B. S takšno transformacijo se afiniteta za nosilec izgubi s snovjo. Zaradi povezave z nosilcem se sprosti in se v por poravna že na drugi strani membrane. Ko se snov prenese, nosilni protein znova spremeni svojo konformacijo in se vrne v stanje A. Podoben transport snovi skozi membrano se imenuje uniport.

Hitrost pri lahki difuziji

Nizko molekularne snovi, kot je glukoza, se lahko transportirajo skozi membrano z olajšano difuzijo. Takšen transport lahko nastane iz krvi v možgane, do celic iz intersticijskih prostorov. Stopnja transporta snovi s to vrsto difuzije lahko doseže do 10^{8. mesto} delci skozi kanal v eni sekundi.

Kot že vemo, je hitrost aktivnega in pasivnega transporta snovi s preprosto difuzijo sorazmerna z razliko v koncentraciji snovi na obeh straneh membrane. V primeru olajšane difuzije ta hitrost poveča sorazmerno z naraščajočo razliko v koncentraciji snovi do določene maksimalne vrednosti. Nad to vrednostjo se hitrost ne poveča, čeprav se razlika koncentracije z različnih strani membrane še naprej povečuje. Uresničitev take najvišje točke hitrosti v postopku olajšane difuzije lahko razložimo z dejstvom, da največja hitrost vključuje vključitev vseh razpoložljivih nosilnih proteinov v transportni proces.

Kateri koncept še vedno vključuje aktivni in pasivni transport skozi membrane?

Razmnoževanje z izmenjavo

Podobno vrsto transporta molekul materije skozi celično membrano je značilna tudi dejstvo, da v izmenjavo sodelujejo molekule iste snovi, ki so na različnih straneh biološke membrane. Opozoriti je treba, da se s tem transportom snovi koncentracija molekul na obeh straneh membrane sploh ne spremeni.

Vrsta difuzije izmenjave

Ena od sort izmenjave je izmenjava, pri kateri se molekula ene snovi spremeni v dve ali več molekul različnih snovi. Na primer, eden od načinov, s katerim odstrani kalcijeve ione iz pozitivnih celic gladkega mišičja v bronhijih in plovilih miocitno krčenja srca - izmenjave natrijevih ionov, odstranjujejo izven celice. En natrijev ion v tem primeru zamenjamo za tri kalcijeve ione. Tako se skozi membrano giblje natrij in kalcij, ki je v naravi medsebojno odvisna. Ta vrsta pasivnega transporta skozi celično membrano se imenuje protiport. Na ta način je celica sposobna sproščati kalcijeve ione, ki so v številčnosti. Ta postopek je potreben, da se gladki miociti in kardiomiociti sprostijo.

V tem članku smo upoštevali aktivni in pasivni prenos snovi skozi membrano.