Пасивен транспорт на вещества през мембраната: описание, характеристики

Какво представлява пасивният транспорт? Трансмембранен движение на различни високомолекулни съединения, клетъчни компоненти, под молекулно частици, които не са в състояние да проникнат през каналите в мембраната се извършва с помощта на специални механизми, например, чрез фагоцитоза, пиноцитоза, трансфер екзоцитоза чрез междуклетъчното пространство. Това означава, че движението на веществата през мембраната може да се осъществи чрез различни механизми, които са разделени според характеристиките на участието в тях на специфични вектори, както и разходите за енергия. Учените подразделят транспорта на вещества в активни и пасивни.

Основни видове транспорт

Пасивният транспорт е трансфера на веществото през биологична мембрана по градиент (осмотичен, концентрационен, хидродинамичен и др.), Който не изисква консумация на енергия.

Активен транспорт е трансфера на веществото през биологична мембрана срещу наклон. В същото време се консумира енергия. Приблизително 30-40% от енергията, която се генерира в резултат на метаболитната реакция в човешкото тяло, се изразходва за активния транспорт на вещества. Ако разгледаме функционирането на човешки бъбреци, тогава около 70 - 80% от консумирания кислород се изразходва за активен транспорт.

Пасивен транспорт на вещества

това предполага прехвърляне на различни вещества чрез биологични мембрани по различни градиенти. Такива градиенти може да бъде:

• градиент на електрохимичния потенциал;
• градиентът на концентрация на веществото;
• наклон на електрическото поле;
• градиент на осмотичното налягане и други.

Процесът на осъществяване на пасивен транспорт не изисква никакви разходи за енергия. Това може да се случи с помощта на светлина и просто дифузия. Както знаем, дифузията е хаотично изместване на молекулите на материята в различни среди, което се дължи на енергията на топлинните вибрации на материята.

Ако частицата на материята е електрически неутрална, посоката, в която ще се получи дифузията, се определя от разликата в концентрацията на веществата, съдържащи се в средата, която се отделя от мембраната. Например, между отделенията на клетката, в клетката и извън нея. Ако частиците на материята йони имат електрически заряд, дифузията ще зависи не само от разликата в концентрациите, но и от заряда на веществото, наличието и признаците на заряд от двете страни на мембраната. Степента на електрохимичния градиент се определя от алгебричната сума на електрическите и концентрационните градиенти на мембраната.

Какво прави транспортирането през мембраната?

Пасивният мембранен транспорт е възможен благодарение на наличието на концентрационни градиенти вещество, осмотично налягане, възникващо между различни страни на клетъчната мембрана или електрически заряд. Например, средното ниво на Na + йони, съдържащи се в кръвната плазма, е около 140 тМ / л, а нейното съдържание в еритроцитите е около 12 пъти по-голямо. Такъв градиент, изразен в разликата в концентрацията, е в състояние да създаде движеща сила, която осигурява прехвърлянето на натриеви молекули към червените кръвни клетки от кръвната плазма.

Трябва да се отбележи, че скоростта на такъв преход е много ниска поради факта, че клетъчната мембрана се характеризира с ниска пропускливост за йоните на това вещество. Много по-голяма пропускливост, тази мембрана има срещу калиеви йони. Енергията на клетъчния метаболизъм не се използва за извършване на проста дифузия.

Скорост на дифузия

Активният и пасивният транспорт на веществата през мембраната се характеризира с скоростта на дифузия. Тя може да бъде описана с помощта на уравнението Fick: dm / dt = -kSDelta-C / x.

В този случай дм / DT е количеството на веществото, което се разпространява за единица време, и к е коефициента на дифузия, който описва биомембрани пропускливостта за дифузия на веществото. S е равна на площта, в която се появява дифузия, и Delta-C изразява разликата в концентрацията на веществата от различни страни на биологичната мембрана, докато х характеризира разстоянието, което съществува между точките на дифузия.

Очевидно е, че чрез мембраната най-лесно ще се движат тези вещества, които дифундират едновременно по протежение на градиентите на концентрациите и електрическите полета. Важно условие за дифузията на веществото през мембраната са физическите свойства на самата мембрана, нейната пропускливост за всяко отделно вещество.

Поради факта, че двуслойната мембрана се образува от въглеводородни радикали от фосфолипиди, които притежават хидрофобни свойства, хидрофобни вещества природата лесно се разпространява чрез нея. По-специално това се отнася до вещества, които лесно се разтварят в липиди, например тироидни и стероидни хормони, както и някои вещества с наркотична природа.

Минерални йони и ниско молекулно тегло вещества, имащи хидрофилен характер, дифузна мембрана чрез пасивна йонни канали, които са оформени на канализиране протеинови молекули, а понякога и през фосфолипидни молекули подреждане грешки мембрана, които се срещат в клетъчната мембрана в резултат на флуктуация.

Пасивният транспорт през мембраната е много интересен процес. Ако условията са нормални, значителни количества от веществото могат да проникнат в двуслойната мембрана само ако са неполярни и имат малък размер. В противен случай трансферът се осъществява чрез носители на протеини. Такива процеси, включващи носещия протеин, се наричат ​​не дифузия, но транспортирането на веществото през мембраната.

Дифузия на светлината

Дифузията на светлината, като обикновена дифузия, се проявява по градиента на концентрацията на материята. Основната разлика е, че специална протеинова молекула, наречена носител, участва в процеса на трансфер на вещества.

Дифузията на светлината е вид пасивен транспорт на молекули на материята чрез биомембрани, осъществяван на градиент на концентрация посредством носител.

Посочва се носещият протеин

Протеиновият протеин може да бъде в две конформационни състояния. Например, в състояние на активен протеин може да има афинитет към вещество, което носи, неговите места на свързване с веществото обърнаха навътре, при което се образува пори, отворен от едната страна на мембраната.

След като белтъкът се свърже с прехвърленото вещество, неговата конформация се променя и преходът му до състояние B. При такава трансформация афинитетът към носителя се губи с веществото. Поради връзката с носача се освобождава и се вкарва в порите вече от другата страна на мембраната. След като веществото се прехвърля, носителният протеин отново променя своята конформация, връщайки се в състояние А. Подобен транспорт на веществото през мембраната се нарича uniport.

Скорост при дифузия на светлината

Нискомолекулните вещества като глюкозата могат да се транспортират през мембраната чрез улеснено дифузия. Такъв транспорт може да се получи от кръв към мозъка, до клетки от интерстициални пространства. Скоростта на транспортиране на материята с този тип дифузия може да достигне до 10⁸ частици през канала за една секунда.

Както вече знаем, скоростта на активен и пасивен транспорт на вещества с проста дифузия е пропорционална на разликата в концентрацията на веществото от двете страни на мембраната. В случай на улеснено дифузия тази скорост се увеличава пропорционално на нарастващата разлика в концентрацията на веществото до определена максимална стойност. Над тази стойност скоростта не се увеличава, въпреки че разликата в концентрацията от различните страни на мембраната продължава да се увеличава. Постигането на такава максимална скорост в процеса на улеснено дифузия може да се обясни с факта, че максималната скорост включва включването на всички налични носители на протеини в транспортния процес.

Какво понятие все още включва активен и пасивен транспорт чрез мембрани?

Дифузия на обмен

Подобен вид транспортиране на молекулите на материята през клетъчната мембрана се характеризира с факта, че в обмена участват молекули от едно и също вещество, които са на различни страни на биологичната мембрана. Трябва да се отбележи, че при този транспорт на вещества концентрацията на молекули от двете страни на мембраната изобщо не се променя.

Видът на разпространението на обмен

Една от разновидностите на дифузия на обмен е обмяната, в която молекулата на едно вещество се променя на две или повече молекули от различно вещество. Например, един от начините, по който премахва калциеви йони от положителните гладкомускулни клетки на бронхите и съдовете на миоцит контрактилна сърдечна - обмен на натриеви йони, разположени извън клетката. Един натриев йон в този случай се заменя с три калциеви йони. По този начин натрий и калций се движат през мембраната, която е взаимозависима в природата. Този вид пасивен транспорт през клетъчната мембрана се нарича антипорт. По този начин клетката е в състояние да освободи калциеви йони, които са в изобилие. Този процес е необходим, за да се успокоят гладките миоцити и кардиомиоцитите.

В тази статия е разгледан активният и пасивният транспорт на веществата през мембраната.