Миграция загрязняющих веществ через клеточную мембрану

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. В мембране есть очень мелкие поры, благодаря чему она легко пропускает одни вещества и задерживает другие. Толщина мембраны составляет 7-8 нм.

через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке соответствующего pH и ионной концентрации, которые нужны для работы клеточных ферментов.

В клетку должны поступать многие необходимые для жизни вещества (сахара, аминокислоты, ионы щелочных металлов), но липидный бислой для них практически непроницаем. Поэтому в состав мембраны входят транспортные белки, которые и осуществляют перенос полярных или заряженных соединений. Миграция ЗВ в клетку через клеточную мембрану может осуществляться за счет одного из механизмов:

1. пассивная диффузия – вещестьва проникают через клеточную мембрану. Перемещаясь по через ее липидную фазу в соответствии с градиентом концентрации; субстрат не обладает избирательностью, поэтому большинство посторонних веществ проникает в клетку именно таким образом;

2. фильтрация – мембраны имеют поры, пропускающие воду, и водорастворимые вещества способны диффундировать по этим порам в соответствии с градиентом концентрации;

3. облегченная диффузия – вещества проникают в мембрану, ассоциируясь с носителем.

4. активный перенос – протекает по механизму с участием носителя – внутри клетки процесс накопления некоторых веществ может происходить в направлении, обратном градиенту концентрации, связан с расходом клеткой энергии;

5. пиноцитоз – механический процесс, в котором выпячивание мембраны приводит к захватыванию внеклеточных частиц и в конечном итоге перемещение всего комплекса внутрь клетки. Последующий лизис части мембраны высвобождает захваченное содержимое.

Транспорт этих соединений в клетку делится на активный и пассивный.

Пассивный транспорт — транспорт веществ из области с высокой концентрацией в область низкой без затрат энергии, то есть диффузия. Она делится на 2 варианта: простая и облегчённая.

В облегчённой диффузии участвуют белки-переносчики. Этот вариант может сопровождаться конформационными изменениями белка. Есть несколько путей переноса веществ в этом случае: когда участвует один белок и когда участвуют несколько. Если участвует один белок(транслоказа), то он связывает вещество, потом сближается с другой стороной мембраны, отдаёт связанное вещество и возвращается в исходное состояние. Если участвуют несколько белков, то один связывается с веществом, потом передаёт его другому и так далее, пока вещество не дойдёт по цепи до противоположной стороны мембраны.

Пассивный транспорт обеспечивают также белки-каналы. Каналообразующие белки образуют в мембране водные поры, через которые (когда они открыты) могут проходить вещества. особые семейства каналообразующих белков (коннексины и паннексины) формируют щелевые контакты, через которые низкомолекулярные вещества могут транспортироваться из одной клетки в другую (через паннексины и в клетки из внешней среды).

Активный транспорт происходит против градиента концентрации и протекает с затратой энергии. В активном транспорте участвуют белки-переносчики. Энергия, которая требуется для осуществления активного транспорта, обычно получается транспортными белками при расщеплении АТФ. Один из наиболее изученных белков, осуществляющих активный транспорт — Na+/K+-аденозинтрифосфатаза. За полный цикл работы этого насоса в клетку попадают из внешней среды 3 иона Na+ и выбрасывается наружу 2 иона K+.

Ещё один путь попадания веществ внутрь клетки — их поглощение путем эндоцитоза. В этом процессе также могут участвовать специальные транспортные белки. Например, гастромукопротеид (внутренний фактор Касла), который синтезируется в клетках слизистой оболочки желудка, обеспечивает поглощение путем эндоцитоза клетками подвздошной кишки витамина B12.

Дата добавления: 2013-12-14