Виды транспорта веществ в организме

1. Транспорт сквозь липидный бислой мембраны (простая диффузия) и транспорт при участии мембранных белков

2. Активный и пассивный транспорт

3. Симпорт, антипорт и унипорт

Легче всего проходят через липидный бислой неполярные молекулы с малой молекулярной массой (например, кислород, азот, бензол). Достаточно быстро проникают сквозь липидный бислой такие мелкие полярные молекулы, как углекислый газ, оксид азота, вода, мочевина. С заметной скоростью проходят через липидный бислой этанол и глицерин, а также стероидные и тиреоидные гормоны. Для более крупных полярных молекул (глюкоза, аминокислоты), а также для ионов липидный бислой практически непроницаем, так как его внутренняя часть гидрофобна.

Перенос крупных полярных молекул и ионов происходит благодаря белкам-каналам или белкам-переносчикам. Так, в мембранах клеток существуют каналы для ионов натрия, калия и хлора, а также белки-переносчики для глюкозы, аминокислот и других молекул. Есть даже специальные водные каналы – аквапорины.

Пассивный транспорт — транспорт веществ по градиенту концентрации, не требующий затрат энергии. Пассивно происходит транспорт гидрофобных веществ сквозь липидный бислой мембраны (∆G<0). Пассивно пропускают через себя вещества все белки-каналы и некоторые белки-переносчики. Пассивный транспорт с участием мембранных белков называют облегченной диффузией. Другие белки-переносчики (их иногда называют белки-«насосы») переносят через мембрану вещества с затратами энергии, которая выделяется при гидролизе АТФ. Этот вид транспорта осуществляется против градиента концентрации переносимого вещества и называется активным транспортом.

Мембранный транспорт веществ различается также по направлению их перемещения и количеству переносимых данным белком-переносчиком веществ:

1) Унипорт — транспорт одного вещества в одном направлении в зависимости от градиента концентрации.

2) Симпорт — транспорт двух веществ в одном направлении с помощью одного переносчика.

3) Антипорт — перемещение двух веществ в разных направлениях посредством одного переносчика.

Гидролиз АТФ

Основные механизмы перемещения веществ через мембрану изображены на следующей схеме:

Примеры.

Унипорт осуществляет потенциал-зависимый натриевый канал, через который в клетку во время генерации потенциала действия перемещаются катионы натрия.

Симпорт осуществляет переносчик глюкозы, расположенный на внешней (обращенной в просвет кишечника) стороне клеток кишечного эпителия. Этот белок захватывает одновременно молекулу глюкозы и катион натрия и, меняя свою конформацию, переносит оба вещества внутрь клетки. При этом используется энергия электрохимического градиента, который, в свою очередь, создается за счет гидролиза АТФ ферментом - натрий-калиевой АТФ-азой.

Антипорт осуществляет натрий-калиевая АТФаза. Она переносит в клетку 2 катиона калия, а из клетки выводит 3 катиона натрия.

Работа натрий-калиевой АТФазы - пример активного транспорта посредством антипорта.

Механизмы транспорта крупных фрагментов (биомолекул)

Эндоцитоз -захват клеткой крупного фрагмента. Сначала мембрана окружает этот фрагмент, образуя пузырек – первичную фагосому, затем этот пузырек сливается с органеллой клетки - лизосомой, где фрагмент вещества расщепляется ферментами лизосомы.

Захват жидкости называется пиноцитозом, захват твердого вещества - фагоцитозом.

Процесс выделения из клетки крупных фрагментов называется экзоцитозом, он происходит через аппарат Гольджи.

Пример лекарственного противоопухолевого препарата, блокирующего транспорт через мембраны.

Трансплантированные в организм лабораторной мыши человеческие эстроген-позитивные раковые клетки молочной железы гибли под действием лекарства, которое блокирует транспорт питательных веществ. Это единственный транспорт, с помощью которого могут поступать все незаменимые аминокислоты, необходимые клетке для выживания, в т.ч. опухолевой. Другой вид раковых клеток (эстроген-негативные) не подвержен действию лекарства. Препарат разработан на основе аминокислоты - альфа-метил-(D,L)-триптофана. Вещество способно лишать питания только клетки, которые используют этот вид транспорта. Открытие позволит победить рак молочной железы, который не поддается лечению традиционными средствами такими, как тамоксифен* или кломид*.

*Кломид (кломифен) и тамоксифен (нолвадекс) являются антиэстрогенами, принадлежащими к одной группе химических веществ - трифенилэтиленов.

ЛЕКЦИЯ № 4
Буферные растворы. Буферные системы организма человека

СОДЕРЖАНИЕ

• Неорганические буферные системы.

• Уравнение Гассельбаха-Гендерсона для буферов I и II типа.

• Органические буферные системы.

• Буферные системы организма человека.

Цель: изучить общие свойства буферных систем, ознакомить с буферными системами организма и их функционированием.

Литература: Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: Учебник под. ред. акад. АМН СССР С.С. Дебова.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Медицина, 1990. 528 с.

Актуальность. Буферные системы широко представлены в живых организмах, в т.ч. у человека. Буферы используют для лабораторных исследований, а также как среду при хранении клеток тканей. Буферные растворы с правильно подобранным составом применяют для коррекции электролитного состава и рН крови у больных (ацидоз, алкалоз). Для этих целей буферные растворы специально готовят, предварительно рассчитывая их состав так, чтобы электролитный состав и рН системы соответствовал целям использования.

Буферными (buffer, buff — смягчать удар) называют растворы с устойчивой концентрацией ионов Н⁺, т.е. рН которых не изменяется при разбавлении и добавлении небольших количеств сильной кислоты или сильного основания. Любой буфер содержит минимум 2 вещества, одно из которых способно связывать протоны Н⁺, а второе связывает гидроксильные группы ОН^- в малодиссоциируемые соединения.

Дата добавления: 2014-01-05