Transportul substanțelor prin membranele biologice. Transportul activ al substanțelor Transportul pasiv și activ al substanțelor fiziologie

07.09.2024 | Stat

Funcția de barieră-transport a aparatului de suprafață celulară este asigurată de transferul selectiv al ionilor, moleculelor și structurilor supramoleculare în și în afara celulei. Transportul prin membrane asigură livrarea nutrienților și îndepărtarea produselor metabolice finale din celulă, secreția, crearea gradienților de ioni și potențialul transmembranar, menținerea valorilor pH-ului necesare în celulă etc.

Mecanismele de transport al substanțelor în și din celulă depind de natura chimica substanța transportată și ea concentratii pe ambele părți ale membranei celulare, precum și din dimensiuni particulele transportate. Moleculele mici și ionii sunt transportați prin membrană prin transport pasiv sau activ. Transferul macromoleculelor și particulelor mari se realizează prin transport în „ambalaj cu membrană”, adică datorită formării de vezicule înconjurate de o membrană.

Transport pasiv se numește transfer de substanțe printr-o membrană de-a lungul gradientului lor de concentrație fără consum de energie. Un astfel de transport are loc prin două mecanisme principale: difuzie simplă și difuzie facilitată.

De difuzie simplă sunt transportate mici molecule polare și nepolare, acizi grași și alte substanțe organice hidrofobe cu greutate moleculară mică. Se numește transportul moleculelor de apă printr-o membrană, realizat prin difuzie pasivă osmoză. Un exemplu de difuzie simplă este transportul gazelor prin membrana plasmatică a celulelor endoteliale ale capilarelor sanguine în fluidul tisular din jur și înapoi.

Moleculele hidrofile și ionii care nu sunt capabili să treacă independent prin membrană sunt transportați folosind proteine de transport membranare specifice. Acest mecanism de transport se numește difuzie facilitată.

Există două clase principale de proteine de transport membranar: proteine purtătoareŞi proteinele canalelor. Moleculele substanței transportate, care se leagă de proteină purtătoare provoacă modificări conformaționale ale acesteia, ducând la transferul acestor molecule prin membrană. Difuzia facilitată este foarte selectivă în ceea ce privește substanțele transportate.

Proteinele canalului formează pori umpluți cu apă care pătrund în stratul dublu lipidic. Când acești pori sunt deschiși, ionii anorganici sau moleculele de transport trec prin ei și sunt astfel transportați prin membrană. Canalele ionice transportă aproximativ 106 ioni pe secundă, ceea ce reprezintă de peste 100 de ori viteza de transport efectuată de proteinele purtătoare.

Majoritatea proteinelor canalului au "porți", care se deschid scurt si apoi se inchid. În funcție de natura canalului, poarta se poate deschide ca răspuns la legarea moleculelor de semnalizare (canale de poartă dependente de ligand), o modificare a potențialului membranei (canale de poartă dependente de tensiune) sau stimulare mecanică.

Transport activ se numește transportul de substanțe printr-o membrană împotriva gradienților lor de concentrație. Se realizează cu ajutorul proteinelor purtătoare și necesită energie, a cărei sursă principală este ATP.

Un exemplu de transport activ care utilizează energia hidrolizei ATP pentru a pompa ionii Na + și K + prin membrana celulară este munca pompa de sodiu-potasiu, asigurând crearea potențialului de membrană pe membrana plasmatică a celulelor.

Pompa este formată din proteine enzimei adenozin trifosfatază specifice încorporate în membranele biologice, care catalizează scindarea reziduurilor de acid fosforic din molecula ATP. ATPazele includ: un centru enzimatic, un canal ionic și elemente structurale care împiedică scurgerea inversă a ionilor în timpul funcționării pompei. Mai mult de 1/3 din ATP consumat de celulă este consumat pentru a funcționa pompa de sodiu-potasiu.

În funcție de capacitatea proteinelor de transport de a transporta unul sau mai multe tipuri de molecule și ioni, transportul pasiv și activ sunt împărțiți în uniport și coport, sau transport cuplat.

Uniport - Acesta este un transport în care proteina purtătoare funcționează numai în raport cu moleculele sau ionii de un singur tip. În coport, sau transport cuplat, o proteină purtătoare este capabilă să transporte două sau mai multe tipuri de molecule sau ioni simultan. Aceste proteine purtătoare se numesc co-portatori, sau transportatorilor asociati. Există două tipuri de coport: simport și antiport. În cazul în care simporta moleculele sau ionii sunt transportați într-o direcție și când antiport -în direcții opuse. De exemplu, pompa de sodiu-potasiu funcționează conform principiului antiport, pompând activ ionii Na + din celule și ionii K + în celule împotriva gradienților lor electrochimici. Un exemplu de simport este reabsorbția glucozei și a aminoacizilor din urina primară de către celulele tubulare renale. În urina primară, concentrația de Na + este întotdeauna semnificativ mai mare decât în citoplasma celulelor tubulare renale, ceea ce este asigurat de funcționarea pompei de sodiu-potasiu. Legarea glucozei primare din urina de proteina purtătoare conjugată deschide canalul Na +, care este însoțit de transferul ionilor de Na + din urina primară în celulă de-a lungul gradientului lor de concentrație, adică prin transport pasiv. Fluxul ionilor de Na +, la rândul său, provoacă modificări în conformația proteinei purtătoare, având ca rezultat transportul glucozei în aceeași direcție cu ionii Na +: din urina primară în celulă. În acest caz, pentru transportul glucozei, după cum se poate observa, transportorul conjugat folosește energia gradientului de ioni Na + creat de funcționarea pompei de sodiu-potasiu. Astfel, activitatea pompei de sodiu-potasiu și a transportorului asociat, care utilizează un gradient de ioni Na + pentru a transporta glucoza, face posibilă reabsorbția aproape a întregii glucoze din urina primară și includerea acesteia în metabolismul general al organismului.

Datorită transportului selectiv al ionilor încărcați, plasmalema aproape tuturor celulelor poartă sarcini pozitive pe partea sa exterioară și sarcini negative pe partea sa citoplasmatică interioară. Ca rezultat, se creează o diferență de potențial între ambele părți ale membranei.

Formarea potențialului transmembranar se realizează în principal datorită muncii sistemelor de transport încorporate în plasmalemă: pompa de sodiu-potasiu și canalele proteice pentru ionii K +.

După cum sa menționat mai sus, în timpul funcționării pompei de sodiu-potasiu, pentru fiecare doi ioni de potasiu absorbiți de celulă, trei ioni de sodiu sunt îndepărtați din aceasta. Ca urmare, în afara celulelor se creează un exces de ioni de Na +, iar în interior se creează un exces de ioni de K +. Cu toate acestea, o contribuție și mai semnificativă la crearea potențialului transmembranar o au canalele de potasiu, care sunt întotdeauna deschise în celulele în repaus. Datorită acestui fapt, ionii K+ ies din celulă de-a lungul unui gradient de concentrație în mediul extracelular. Ca rezultat, între cele două părți ale membranei apare o diferență de potențial de 20 până la 100 mV. Plasmalema celulelor excitabile (nerv, musculare, secretoare), alături de canalele K+, conține numeroase canale Na+, care se deschid pentru scurt timp atunci când asupra celulei acționează semnale chimice, electrice sau de altă natură. Deschiderea canalelor de Na + determină o modificare a potențialului transmembranar (depolarizarea membranei) și un răspuns specific celular la semnal.

Proteinele de transport care generează diferențe de potențial de-a lungul membranei sunt numite pompe electrogenice. Pompa de sodiu-potasiu servește ca principală pompă electrogenă a celulelor.

Transport in ambalaj membrana caracterizat prin faptul că substanțele transportate în anumite etape de transport sunt situate în interiorul veziculelor membranare, adică sunt înconjurate de o membrană. În funcție de direcția în care sunt transportate substanțele (în sau din celulă), transportul în ambalaj membranar se împarte în endocitoză și exocitoză.

Endocitoza este procesul de absorbție de către o celulă a macromoleculelor și a particulelor mai mari (viruși, bacterii, fragmente celulare). Endocitoza se realizează prin fagocitoză și pinocitoză.

fagocitoza - procesul de captare și absorbție activă de către o celulă de microparticule solide, a căror dimensiune este mai mare de 1 micron (bacterii, fragmente celulare etc.). În timpul fagocitozei, celula, cu ajutorul unor receptori speciali, recunoaște grupuri moleculare specifice ale particulei fagocitate.

Apoi, în punctul de contact al particulei cu membrana celulară, se formează excrescențe ale plasmalemei - pseudopodie, care învăluie microparticula din toate părţile. Ca rezultat al fuziunii pseudopodiilor, o astfel de particulă este închisă într-o veziculă înconjurată de o membrană, care se numește fagozom. Formarea fagozomilor este un proces dependent de energie și are loc cu participarea sistemului actomiozin. Fagozomul, plonjând în citoplasmă, poate fuziona cu un endozom târziu sau cu lizozom, în urma căruia microparticula organică absorbită de celulă, de exemplu o celulă bacteriană, este digerată. La om, doar câteva celule sunt capabile de fagocitoză: de exemplu, macrofagele țesutului conjunctiv și leucocitele din sânge. Aceste celule absorb bacteriile, precum și o varietate de particule care intră în organism, protejându-l astfel de agenți patogeni și particule străine.

Pinocitoza- absorbția lichidului de către celulă sub formă de soluții și suspensii adevărate și coloidale. Acest proces este, în general, similar cu fagocitoza: o picătură de lichid este scufundată în depresiunea formată a membranei celulare, înconjurată de aceasta și găsită a fi închisă într-o veziculă cu un diametru de 0,07-0,02 microni, scufundată în hialoplasma celula.

Mecanismul pinocitozei este foarte complex. Acest proces are loc în zone specializate ale aparatului de suprafață al celulei numite gropi marginate, care ocupă aproximativ 2% din suprafața celulei. Gropi mărginite sunt mici invaginări ale plasmalemei, alături de care există o cantitate mare de proteine în hialoplasma periferică clatrina.În regiunea gropilor mărginite de pe suprafața celulelor există, de asemenea, numeroși receptori care pot recunoaște și lega în mod specific moleculele transportate. Când receptorii leagă aceste molecule, are loc polimerizarea clatrinei, iar plasmalema se invaginează. Ca urmare, bulă mărginită, transportatoare de molecule transportabile. Aceste bule și-au primit numele datorită faptului că clatrina de pe suprafața lor arată ca o margine neuniformă la microscopul electronic. După separarea de plasmalemă, veziculele mărginite pierd clatrina și dobândesc capacitatea de a fuziona cu alte vezicule. Procesele de polimerizare și depolimerizare a clatrinei necesită energie și sunt blocate atunci când există o lipsă de ATP.

Pinocitoza, datorită concentrației mari de receptori în gropile mărginite, asigură selectivitatea și eficiența transportului moleculelor specifice. De exemplu, concentrația moleculelor de substanțe transportate în gropile mărginite este de 1000 de ori mai mare decât concentrația lor în mediu. Pinocitoza este principala metodă de transport al proteinelor, lipidelor și glicoproteinelor în celulă. Prin pinocitoză, celula absoarbe o cantitate de lichid egală cu volumul său pe zi.

exocitoză- procesul de îndepărtare a substanțelor din celulă. Substanțele care trebuie îndepărtate din celulă sunt mai întâi închise în vezicule de transport, a căror suprafață exterioară este de obicei acoperită cu proteina clatrină, apoi astfel de vezicule sunt direcționate către membrana celulară. Aici membrana veziculelor se contopește cu plasmalema, iar conținutul acestora este turnat în afara celulei sau, menținând contactul cu plasmalema, este inclus în glicocalix.

Există două tipuri de exocitoză: constitutivă (de bază) și reglată.

Exocitoză constitutivă apare continuu in toate celulele corpului. Acesta servește ca mecanism principal pentru îndepărtarea produselor metabolice din celulă și restabilirea constantă a membranei celulare.

Exocitoză reglată efectuat numai în celule speciale care îndeplinesc o funcție secretorie. Secreția secretată se acumulează în veziculele secretoare, iar exocitoza are loc numai după ce celula primește semnalul chimic sau electric corespunzător. De exemplu, celulele β ale insulelor Langerhans ale pancreasului își eliberează secreția în sânge numai atunci când concentrația de glucoză din sânge crește.

În timpul exocitozei, veziculele secretoare formate în citoplasmă sunt de obicei direcționate către zone specializate ale aparatului de suprafață care conțin un număr mare de proteine de fuziune sau proteine de fuziune. Atunci când proteinele de fuziune ale membranei plasmatice și ale veziculei secretoare interacționează, se formează un por de fuziune, conectând cavitatea veziculei cu mediul extracelular. În acest caz, sistemul actomiozină este activat, în urma căruia conținutul veziculei este turnat în afara celulei. Astfel, în timpul exocitozei inductibile, energie este necesară nu numai pentru transportul veziculelor secretoare către plasmalemă, ci și pentru procesul de secreție.

Transcitoza, sau recreere , - Acesta este transportul în care moleculele individuale sunt transferate prin celulă. Acest tip de transport se realizează printr-o combinație de endo- și exocitoză. Un exemplu de transcitoză este transportul de substanțe prin celulele pereților vasculari ai capilarelor umane, care poate avea loc atât într-o direcție cât și în cealaltă.

Transportul activ al substanțelor are loc în raport cu gradientul total (general). Aceasta înseamnă că transferul unei substanțe are loc din locuri cu o valoare mai mică a potențialului electrochimic în locuri cu o valoare mai mare.

Transportul activ nu poate avea loc spontan, ci numai în legătură cu procesul de hidroliză a acidului adenozin trifosforic (ATP), adică din cauza consumului de energie stocată în legăturile de înaltă energie ale moleculei de ATP.

Transportul activ al substanțelor prin membranele biologice este de mare importanță. Datorită transportului activ, în organism se creează gradienți de concentrație, gradienți de potențial electric, gradienți de presiune etc. care susțin procesele vieții, adică din punct de vedere al termodinamicii, transportul activ menține corpul într-o stare de dezechilibru, asigurarea desfăşurării normale a proceselor vieţii.

Pentru a efectua transferul activ, pe lângă sursa de energie, este necesară existența anumitor structuri. Conform conceptelor moderne, membranele biologice conțin pompe de ioni care funcționează folosind energia hidrolizei ATP sau așa-numitele ATPaze de transport, reprezentate de complexe proteice.

În prezent, sunt cunoscute trei tipuri de pompe ionice electrogenice care transportă activ ionii prin membrană. Acestea sunt K + -Na + -ATPaza din membranele citoplasmatice (K + -Na + -pompa), Ca 2+ - ATPaza (Ca 2+ -pompa) și H + - ATPaza din membranele de cuplare energetică ale mitocondriilor (H + - pompă sau pompă de protoni).

Transferul ionilor prin ATPazele de transport are loc datorită cuplării proceselor de transfer cu reacțiile chimice, datorită energiei metabolismului celular.

Când K + -Na + -ATPaza funcționează, datorită energiei eliberate în timpul hidrolizei fiecărei molecule de ATP, doi ioni de potasiu sunt transferați în celulă și trei ioni de sodiu sunt pompați simultan din celulă. Aceasta creează o concentrație crescută de ioni de potasiu în celulă în comparație cu mediul intercelular și o concentrație scăzută de sodiu, care are o mare importanță fiziologică.

Datorită energiei hidrolizei ATP, doi ioni de calciu sunt transferați la Ca 2+ -ATPaza, iar doi protoni sunt transferați la pompa H +.

Mecanismul molecular de funcționare al ATPazelor ionice nu este pe deplin înțeles. Cu toate acestea, principalele etape ale acestui proces enzimatic complex pot fi urmărite. În cazul K + -Na + -ATPazei (să o notăm E pentru concizie), există șapte etape ale transferului de ioni asociate cu hidroliza ATP. Denumirile E 1 și E 2 corespund locației centrului activ al enzimei pe suprafețele interioare și exterioare ale membranei (ADP-adenozin difosfat, P - fosfat anorganic, asteriscul indică complexul activat):

1) E + ATP la E*ATP,

2) E*ATP + 3Naà [E*ATP]*Na 3,

3) [E*ATP]*Nа 3 à *Na 3 + ADP,

4) *Na 3 à *Na 3 ,

5) *Na 3 + 2K à *K 2 + 3Na,

6) *K 2 la *K 2,

7) *K 2 à E + P + 2K.

Diagrama arată că etapele cheie ale enzimei sunt: 1) formarea unui complex al enzimei cu ATP pe suprafața interioară a membranei (această reacție este activată de ionii de magneziu); 2) legarea a trei ioni de sodiu de către complex; 3) fosforilarea enzimei cu formarea de adenozin difosfat; 4) modificarea conformaţiei enzimei în interiorul membranei; 5) reacția de schimb de ioni de sodiu cu potasiu, care are loc pe suprafața exterioară a membranei; 6) schimbarea inversă a conformației complexului enzimatic cu transferul ionilor de potasiu în celulă și 7) revenirea enzimei la starea inițială cu eliberarea de ioni de potasiu și fosfat anorganic. Astfel, în timpul unui ciclu complet, trei ioni de sodiu sunt eliberați din celulă, citoplasma este îmbogățită cu doi ioni de potasiu și are loc hidroliza unei molecule de ATP.

Pe lângă pompele ionice discutate mai sus, sunt cunoscute sisteme similare în care acumularea de substanțe nu este asociată cu hidroliza ATP, ci cu munca enzimelor redox sau fotosintezei. Transportul substanțelor în acest caz este secundar, mediat de potențialul de membrană și (sau) gradientul de concentrație ionică în prezența unor purtători specifici în membrană. Acest mecanism de transport se numește transport activ secundar. În membranele plasmatice și subcelulare ale celulelor vii, este posibilă funcționarea simultană a transportului activ primar și secundar. Acest mecanism de transfer este deosebit de important pentru acei metaboliți pentru care nu există pompe (zaharuri, aminoacizi).

Transportul unidirecțional comun al ionilor care implică un transportor cu două locații se numește symport. Se presupune că membrana poate conține un purtător în complex cu un cation și un anion și un purtător gol. Deoarece potențialul membranei nu se modifică într-o astfel de schemă de transfer, transferul poate fi cauzat de o diferență în concentrațiile unuia dintre ioni. Se crede că schema simport este folosită pentru a acumula aminoacizi în celule.

Concluzii și concluzii.

În timpul vieții, granițele celulare sunt depășite de o varietate de substanțe, ale căror fluxuri sunt reglementate eficient. Această sarcină este îndeplinită de membrana celulară cu sisteme de transport încorporate în ea, inclusiv pompe de ioni, un sistem de molecule purtătoare și canale ionice foarte selective.

La prima vedere, o astfel de abundență de sisteme de transfer pare inutilă, deoarece funcționarea numai a pompelor ionice face posibilă asigurarea trăsăturilor caracteristice ale transportului biologic: selectivitate ridicată, transfer de substanțe împotriva forțelor de difuzie și câmp electric. Paradoxul este însă că numărul debitelor care trebuie reglate este infinit de mare, în timp ce există doar trei pompe. În acest caz, devin de o importanță deosebită mecanismele de conjugare ionică, numite transport activ secundar, în care procesele de difuzie joacă un rol important. Astfel, combinarea transportului activ al substantelor cu fenomenele de transfer de difuzie in membrana celulara este baza care asigura activitatea vitala a celulei.

Elaborat de șeful catedrei de fizică biologică și medicală, candidat la științe fizice și matematice, conf. univ. Novikova N.G.

BIOFIZICA TRANSPORTULUI DE SUBSTANȚE PRIN MEMBRANĂ.

Întrebări de autotest

1. Ce obiecte cuprinde infrastructura complexului de transport auto?

2. Numiți principalele componente ale poluării mediului de către complexul de transport auto.

3. Numiți principalele cauze ale formării poluării mediului de către complexul de transport auto.

4. Numiți sursele, descrieți mecanismele de formare și caracterizați compoziția poluării aerului din zonele industriale și zonele întreprinderilor de transport rutier.

5. Dați clasificarea apelor uzate de la întreprinderile de transport rutier.

6. Numiți și caracterizați principalii poluanți ai apelor uzate din întreprinderile de transport rutier.

7. Descrieți problema deșeurilor industriale de la întreprinderile de transport rutier.

8. Caracterizați distribuția masei emisiilor nocive și a deșeurilor ATK după tipurile acestora.

9. Analizați contribuția infrastructurii ATK la poluarea mediului.

10. Ce tipuri de standarde alcătuiesc sistemul de standarde de mediu. Descrieți fiecare dintre aceste tipuri de standarde.

1. Bondarenko E.V. Siguranța mediului în transportul rutier: manual pentru universități / E.V. Bondarenko, A.N. Novikov, A.A. Filippov, O.V. Chekmareva, V.V. Vasilyeva, M.V. Korotkov // Orel: Universitatea Tehnică de Stat Orel, 2010. – 254 p. 2. Bondarenko E.V. Ecologia transportului rutier: [Text]: manual. indemnizatie / E.V. Bondarenko, G.P. Dvornikov Orenburg: RIK GOU OSU, 2004. – 113 p. 3. Kaganov I.L. Manual de salubritate și igienă în întreprinderile de transport cu motor. [Text] / I.L. Kaganov, V.D. Moroshek Mn.: Belarus, 1991. – 287 p. 4. Kartoshkin A.P. Conceptul de colectare și prelucrare a uleiurilor lubrifiante uzate / A.P. Kartoshkin // Chimia și tehnologia combustibililor și uleiurilor, 2003. - Nr. 4. – P. 3 – 5. 5. Lukanin V.N. Ecologia industrială și de transport [Text] / V.N. Lukanin, Yu.V. Trofimenko M.: Mai sus. şcoală, 2001. - 273 p. 6. Enciclopedia rusă de transport cu motor. Operarea tehnica, intretinerea si repararea vehiculelor. – T.3. – M.: RBOOIP „Prosveshcheniye”, 2001. – 456 p.

O celulă este un sistem deschis care face schimb continuu de materie și energie cu mediul. Transportul substanțelor prin membranele biologice este o condiție necesară pentru viață. Procesele metabolice celulare, procesele bioenergetice, formarea de biopotențiale, generarea unui impuls nervos etc. sunt asociate cu transferul de substanțe prin membrane. Încălcarea transportului de substanțe prin biomembrane duce la diferite patologii. Tratamentul implică adesea pătrunderea medicamentelor prin membranele celulare. Membrana celulară este o barieră selectivă pentru diferite substanțe care se găsesc în interiorul și în afara celulei. Există două tipuri de transport prin membrană: transport pasiv și activ.

Toate tipuri de transport pasiv bazat pe principiul difuziei. Difuzia este rezultatul mișcărilor haotice independente ale multor particule. Difuzia reduce treptat gradientul de concentrație până la atingerea unei stări de echilibru. În acest caz, se va stabili o concentrație egală în fiecare punct, iar difuzia în ambele direcții va avea loc în mod egal Difuzia este un transport pasiv, deoarece nu necesită energie externă. Există mai multe tipuri de difuzie în membrana plasmatică:

1 ) Difuzare liberă.

123456Următorul ⇒

Citeste si:

Video: Transport în celule Difuziune și osmoză, partea - 1 Transport în celule: Difuziune și osmoză, partea - 1

Difuzia prin membrana celulară se împart în două subtipuri: difuzie simplă și difuzie facilitată. Difuzia simplă înseamnă că mișcarea cinetică a moleculelor sau ionilor are loc printr-o gaură de membrană sau spații intermoleculare fără nicio interacțiune cu proteinele purtătoare ale membranei. Viteza de difuzie este determinată de cantitatea de substanță, viteza de mișcare cinetică și numărul și dimensiunea găurilor din membrană prin care se pot mișca moleculele sau ionii.

Video: Transportul substanțelor în organism

Difuzare facilitată necesită interacțiunea cu o proteină purtătoare, care facilitează transportul moleculelor sau ionilor prin legarea chimică de ele și în această formă parcurgerea membranei.

Difuziune simplă poate apărea prin membrana celulară în două moduri: (1) prin spațiile intermoleculare ale bistratului lipidic, dacă substanța care difuzează este liposolubilă (2) prin canale umplute cu apă care pătrund în unele proteine de transport mari, așa cum se arată în Fig.

Transportul substanțelor prin membrană. Transportul activ și pasiv al substanțelor prin membrană

Difuzia substanțelor liposolubile prin bistratul lipidic. Unul dintre cei mai importanți factori care determină viteza de difuzie a unei substanțe printr-un strat dublu lipidic este solubilitatea acesteia în lipide. De exemplu, oxigenul, azotul, dioxidul de carbon și alcoolii au o solubilitate mai mare în lipide, astfel încât se pot dizolva direct în stratul dublu lipidic și se pot difuza prin membrana celulară în același mod în care substanțele solubile în apă difuzează în soluții apoase. Este evident că cantitatea de difuzie a fiecăreia dintre aceste substanțe este direct proporțională cu solubilitatea lor în lipide. Cantități foarte mari de oxigen pot fi transportate în acest fel. În acest fel, oxigenul poate fi livrat în celule aproape la fel de repede ca și cum membrana celulară nu ar exista.

Difuzia de apă și alte substanțe insolubile în grăsimi molecule prin canalele proteice. În ciuda faptului că apa nu se dizolvă deloc în lipidele membranei, trece cu ușurință prin canalele din moleculele proteice care pătrund direct în membrană. Viteza cu care moleculele de apă se pot deplasa prin majoritatea membranelor celulare este uimitoare. De exemplu, cantitatea totală de apă care difuzează în orice direcție prin membrana unei celule roșii din sânge pe secundă este de aproximativ 100 de ori volumul celulei în sine.

Prin canalele prezentate porii proteici, alte molecule insolubile în lipide pot trece prin dacă sunt solubile în apă și suficient de mici. Cu toate acestea, creșterea dimensiunii unor astfel de molecule reduce rapid capacitatea lor de penetrare. De exemplu, capacitatea ureei de a pătrunde într-o membrană este de aproximativ 1000 de ori mai mică decât cea a apei, deși diametrul unei molecule de uree este cu doar 20% mai mare decât diametrul unei molecule de apă. Cu toate acestea, având în vedere viteza uimitoare de trecere a apei, permeabilitatea ureei asigură transportul rapid prin membrană în câteva minute.

Difuzia prin canale proteice

Computer tridimensional reconstrucția canalelor proteice a demonstrat prezența structurilor tubulare care pătrund direct prin membrană - de la lichidul extracelular la cel intracelular. Prin urmare, substanțele se pot deplasa prin aceste canale prin simplă difuzie de la o parte la cealaltă a membranei. Canalele proteice se disting prin două caracteristici importante: (1) sunt adesea selectiv permeabile la anumite substanțe (2) multe canale pot fi deschise sau închise prin porți;

Video: potențialele de membrană - Partea 1

Electoral permeabilitatea canalelor proteice. Multe canale proteice sunt foarte selective pentru transportul unuia sau mai multor ioni sau molecule specifice. Acest lucru se datorează caracteristicilor proprii ale canalului (diametru și formă), precum și naturii sarcinilor electrice și a legăturilor chimice ale suprafețelor care îl căptușesc. De exemplu, unul dintre cele mai importante canale proteice - așa-numitul canal de sodiu - are un diametru de 0,3 până la 0,5 nm, dar, mai important, suprafețele interioare ale acestui canal sunt foarte încărcate negativ. Aceste sarcini negative pot atrage ioni de sodiu mici, deshidratați în canale, trăgând în esență acești ioni departe de moleculele de apă din jurul lor. Odată ajunși în canal, ionii de sodiu difuzează în orice direcție conform regulilor obișnuite de difuzie. În acest sens, canalul de sodiu este selectiv selectiv pentru conducerea ionilor de sodiu.

Aceste canale sunt oarecum mai mici decât canalele de sodiu canale, diametrul lor este de numai aproximativ 0,3 nm, dar nu sunt încărcați negativ și au legături chimice diferite. În consecință, nu există o forță pronunțată care trage ionii în canal, iar ionii de potasiu nu sunt eliberați din învelișul lor apos. Forma hidratată a ionului de potasiu este mult mai mică ca dimensiune decât forma hidratată a ionului de sodiu, deoarece ionul de sodiu atrage mult mai multe molecule de apă decât ionul de potasiu. În consecință, ionii de potasiu hidratați mai mici pot trece cu ușurință prin acest canal îngust, în timp ce ionul de sodiu hidratat mai mare este „eliminat”, permițând permeabilitatea selectivă pentru un anumit ion.

Sursa: http://meduniver.com
Atentie, doar AZI!

Transport de substante: mecanisme de patrundere a substantelor in celula

Transport pasiv

Mișcarea unei substanțe (ioni sau molecule mici) de-a lungul unui gradient de concentrație. Se realizează fără consum de energie prin difuzie simplă, osmoză sau difuzie facilitată cu ajutorul proteinelor purtătoare.

Transport activ

Transport de substanțe (ioni sau molecule mici) folosind proteine purtătoare împotriva unui gradient de concentrație. Realizat cu costul ATP.

Endocitoza

Absorbția substanțelor (particule mari sau macromolecule) prin înconjurarea lor cu excrescențe ale membranei citoplasmatice cu formarea de vezicule înconjurate de membrană.

exocitoză

Eliberarea de substanțe (particule mari sau macromolecule) din celulă prin înconjurarea lor cu excrescențe ale membranei citoplasmatice cu formarea de vezicule înconjurate de membrană.

Fagocitoză și fagocitoză inversă

Absorbția și eliberarea particulelor solide și mari. Caracteristic celulelor animale și umane.

Pinocitoză și pinocitoză inversă

Absorbția și eliberarea particulelor lichide și dizolvate. Caracteristic celulelor vegetale și animale.

Kirilenko A. A. Biologie.

TRANSPORTUL SUBSTANTELOR PRIN MEMBRANĂ

Examenul de stat unificat. Secțiunea „Biologie moleculară”. Teorie, sarcini de antrenament. 2017.

natura chimica substanța transportată și ea concentratii din dimensiuni

Transport pasiv

De difuzie simplă osmoză.

difuzie facilitată.

proteine purtătoareŞi proteinele canalelor. proteină purtătoare

Proteinele canalului

"porți", care se deschid scurt si apoi se inchid.

În funcție de natura canalului, poarta se poate deschide ca răspuns la legarea moleculelor de semnalizare (canale de poartă dependente de ligand), o modificare a potențialului membranei (canale de poartă dependente de tensiune) sau stimulare mecanică.

Transport activ

pompa de sodiu-potasiu

Pompa este formată din proteine enzimei adenozin trifosfatază specifice încorporate în membranele biologice, care catalizează scindarea reziduurilor de acid fosforic din molecula ATP.

ATPazele includ: un centru enzimatic, un canal ionic și elemente structurale care împiedică scurgerea inversă a ionilor în timpul funcționării pompei. Mai mult de 1/3 din ATP consumat de celulă este consumat pentru a funcționa pompa de sodiu-potasiu.

Uniport - co-portatori, sau transportatorilor asociati. simporta antiport -în direcții opuse. De exemplu, pompa de sodiu-potasiu funcționează conform principiului antiport, pompând activ ionii Na + din celule și ionii K + în celule împotriva gradienților lor electrochimici. Un exemplu de simport este reabsorbția glucozei și a aminoacizilor din urina primară de către celulele tubulare renale. În urina primară, concentrația de Na + este întotdeauna semnificativ mai mare decât în citoplasma celulelor tubulare renale, ceea ce este asigurat de funcționarea pompei de sodiu-potasiu. Legarea glucozei primare din urina de proteina purtătoare conjugată deschide canalul Na +, care este însoțit de transferul ionilor de Na + din urina primară în celulă de-a lungul gradientului lor de concentrație, adică prin transport pasiv. Fluxul ionilor de Na +, la rândul său, provoacă modificări în conformația proteinei purtătoare, având ca rezultat transportul glucozei în aceeași direcție cu ionii Na +: din urina primară în celulă.

În acest caz, pentru transportul glucozei, după cum se poate observa, transportorul conjugat folosește energia gradientului de ioni Na + creat de funcționarea pompei de sodiu-potasiu. Astfel, activitatea pompei de sodiu-potasiu și a transportorului asociat, care utilizează un gradient de ioni Na + pentru a transporta glucoza, face posibilă reabsorbția aproape a întregii glucoze din urina primară și includerea acesteia în metabolismul general al organismului.

După cum sa menționat mai sus, în timpul funcționării pompei de sodiu-potasiu, pentru fiecare doi ioni de potasiu absorbiți de celulă, trei ioni de sodiu sunt îndepărtați din aceasta. Ca urmare, în afara celulelor se creează un exces de ioni de Na +, iar în interior se creează un exces de ioni de K +. Cu toate acestea, o contribuție și mai semnificativă la crearea potențialului transmembranar o au canalele de potasiu, care sunt întotdeauna deschise în celulele în repaus. Datorită acestui fapt, ionii K+ ies din celulă de-a lungul unui gradient de concentrație în mediul extracelular. Ca rezultat, între cele două părți ale membranei apare o diferență de potențial de 20 până la 100 mV. Membrana plasmatica a celulelor excitabile (nerv, musculare, secretoare), impreuna cu canalele K+, contine numeroase canale Na+, care se deschid pentru scurt timp atunci cand asupra celulei actioneaza semnale chimice, electrice sau de alta natura. Deschiderea canalelor de Na + determină o modificare a potențialului transmembranar (depolarizarea membranei) și un răspuns specific celular la semnal.

pompe electrogenice.

caracterizat prin faptul că substanțele transportate în anumite etape de transport sunt situate în interiorul veziculelor membranare, adică sunt înconjurate de o membrană.

22. Transportul substanțelor prin membrană. Transport activ și pasiv

În funcție de direcția în care sunt transportate substanțele (în sau din celulă), transportul în ambalaj membranar se împarte în endocitoză și exocitoză.

Endocitoza

fagocitoza -

pseudopodie, fagozom.

Pinocitoza

Gropi mărginite clatrina. bulă mărginită,

exocitoză

Exocitoză constitutivă

Exocitoză reglată

Transcitoza, sau recreere , -

Metode de transport al substanțelor pe o membrană.

Majoritatea proceselor vitale, precum absorbția, excreția, conducerea impulsului nervos, contracția musculară, sinteza ATP, menținerea constantă a compoziției ionice și a conținutului de apă sunt asociate cu transferul de substanțe prin membrane. Acest proces în sistemele biologice se numește transport . Schimbul de substanțe între celulă și mediul ei are loc constant. Mecanismele de transport al substanțelor în și din celulă depind de dimensiunea particulelor transportate. Moleculele mici și ionii sunt transportați de celulă direct prin membrană sub formă de transport pasiv și activ.

Transport pasiv efectuate fără consum de energie, de-a lungul unui gradient de concentrație prin difuzie simplă, filtrare, osmoză sau difuzie facilitată.

Difuzia – pătrunderea substanțelor prin membrană de-a lungul unui gradient de concentrație (de la o zonă în care concentrația lor este mai mare până la o zonă în care concentrația lor este mai mică); acest proces are loc fără consum de energie din cauza mișcării haotice a moleculelor. Transportul difuz al substanțelor (apă, ioni) se efectuează cu participarea proteinelor membranare integrale, care au pori moleculari (canale prin care trec moleculele și ionii dizolvați) sau cu participarea fazei lipidice (pentru substanțele solubile în grăsimi) . Cu ajutorul difuziei, moleculele dizolvate de oxigen și dioxid de carbon, precum și otrăvuri și medicamente, pătrund în celulă.

Tipuri de transport prin membrană: 1 – difuzie simplă; 2 – difuzie prin canale membranare; 3 – difuzie facilitată cu ajutorul proteinelor purtătoare; 4 – transport activ.

Difuzare facilitată. Transportul substanțelor prin bistratul lipidic prin difuzie simplă are loc la viteză mică, mai ales în cazul particulelor încărcate, și este aproape necontrolat. Prin urmare, în procesul de evoluție, pentru unele substanțe au apărut canale membranare specifice și transportoare membranare, care ajută la creșterea vitezei de transfer și, în plus, la realizarea selectiv transport.

Transportul pasiv al substanțelor folosind purtători se numește difuzie facilitată. Proteinele purtătoare speciale (permeaza) sunt încorporate în membrană. Permeazele se leagă selectiv de unul sau altul ion sau moleculă și le transportă prin membrană. În acest caz, particulele se mișcă mai repede decât în cazul difuziei convenționale.

Osmoză – intrarea apei în celule dintr-o soluție hipotonă.

Filtrare — scurgerea substanţelor poroase spre valori mai mici ale presiunii. Un exemplu de filtrare în organism este transferul de apă prin pereții vaselor de sânge, stoarcerea plasma sanguină în tubii renali.

Orez. Mișcarea cationilor de-a lungul unui gradient electrochimic.

Transport activ. Dacă în celule ar exista doar transportul pasiv, atunci concentrațiile, presiunile și alte valori în afara și în interiorul celulei ar fi egale. Prin urmare, există un alt mecanism care funcționează în direcția împotriva gradientului electrochimic și are loc odată cu cheltuirea energiei de către celulă. Transferul de molecule și ioni împotriva gradientului electrochimic, realizat de celulă datorită energiei proceselor metabolice, se numește transport activ Este inerent numai membranelor biologice. Transferul activ al unei substanțe prin membrană are loc datorită energiei libere eliberate în timpul reacțiilor chimice din interiorul celulei. Transportul activ in organism creeaza gradienti de concentratii, potentiale electrice, presiuni, i.e. menține viața în organism.

Transportul activ constă în mișcarea substanțelor împotriva unui gradient de concentrație cu ajutorul proteinelor de transport (porine, ATPaze etc.), formând pompe cu diafragmă, cu cheltuirea energiei ATP (pompa de potasiu-sodiu, reglarea concentrației ionilor de calciu și magneziu în celule, furnizarea de monozaharide, nucleotide, aminoacizi). Au fost studiate 3 sisteme principale de transport activ, care asigură transferul ionilor de Na, K, Ca, H peste membrană.

Mecanism. Ionii K + și Na + sunt distribuiți neuniform pe diferite părți ale membranei: concentrația de Na + în afara > K + ionilor și în interiorul celulei K + > Na +. Acești ioni difuzează prin membrană în direcția gradientului electrochimic, ceea ce duce la egalizarea acestuia. Pompele Na-K fac parte din membranele citoplasmatice și funcționează datorită energiei de hidroliză a moleculelor de ATP cu formarea de molecule de ADP și fosfat anorganic F n: ATP=ADP+P n. Pompa funcționează reversibil: gradienții de concentrație ionică favorizează sinteza moleculelor de ATP din molecule de ADP și Ph n: ADP + Ph n = ATP.

Pompa Na + /K + este o proteină transmembranară capabilă de modificări conformaționale, în urma cărora se poate atașa atât „K + ” cât și „Na +”.

Transport pe membrană

Într-un ciclu de funcționare, pompa elimină trei „Na +” din celulă și introduce două „K +” datorită energiei moleculei de ATP. Aproape o treime din toată energia necesară pentru funcționarea celulelor este cheltuită pentru funcționarea pompei de sodiu-potasiu.

Nu numai molecule individuale, ci și solide ( fagocitoză), soluții ( pinocitoza). Fagocitoză – captarea și absorbția particulelor mari(celule, părți de celule, macromolecule) și pinocitoza – captarea și absorbția materialului lichid(soluție, soluție coloidală, suspensie). Dimensiunile vacuolelor pinocitotice rezultate variază de la 0,01 la 1-2 um. Vacuola se cufundă apoi în citoplasmă și se detașează. În acest caz, peretele vacuolei pinocitotice păstrează complet structura membranei plasmatice care a dat naștere acesteia.

Dacă o substanță este transportată în celulă, atunci se numește acest tip de transport endocitoza ( transferul în celulă prin pinot direct sau fagocitoză), dacă iese, atunci - exocitoza ( transferul din celulă prin pinot invers sau fagocitoză). În primul caz, pe partea exterioară a membranei se formează o invaginare, care se transformă treptat într-o veziculă. Vezicula se rupe de membrana din interiorul celulei. O astfel de veziculă conține substanța transportată, înconjurată de o membrană bilipidă (veziculă). Ulterior, vezicula se contopește cu unele organite celulare și își eliberează conținutul în ea. În cazul exocitozei, procesul are loc în ordine inversă: vezicula se apropie de membrană din interiorul celulei, se contopește cu aceasta și își eliberează conținutul în spațiul intercelular.

Pinocitoza și fagocitoza sunt procese fundamental similare în care se pot distinge patru faze: intrarea substanțelor prin pinocitoză sau fagocitoză, descompunerea lor sub acțiunea enzimelor secretate de lizozomi, transferul produselor de degradare în citoplasmă (datorită modificărilor permeabilității). a membranelor vacuolelor) şi eliberarea produşilor metabolici în exterior. Multe protozoare și unele leucocite sunt capabile de fagocitoză. Pinocitoza se observă în celulele epiteliale intestinale și în endoteliul capilarelor sanguine.

Anterior12345678Următorul

VEZI MAI MULT:

Transportul substanțelor prin membrana plasmatică

Un exemplu de simport este reabsorbția glucozei și a aminoacizilor din urina primară de către celulele tubulare renale. În urina primară, concentrația de Na + este întotdeauna semnificativ mai mare decât în citoplasma celulelor tubulare renale, ceea ce este asigurat de funcționarea pompei de sodiu-potasiu. Legarea glucozei primare din urina de proteina purtătoare conjugată deschide canalul Na +, care este însoțit de transferul ionilor de Na + din urina primară în celulă de-a lungul gradientului lor de concentrație, adică prin transport pasiv. Fluxul ionilor de Na +, la rândul său, provoacă modificări în conformația proteinei purtătoare, având ca rezultat transportul glucozei în aceeași direcție cu ionii Na +: din urina primară în celulă. În acest caz, pentru transportul glucozei, după cum se poate observa, transportorul conjugat folosește energia gradientului de ioni Na + creat de funcționarea pompei de sodiu-potasiu. Astfel, activitatea pompei de sodiu-potasiu și a transportorului asociat, care utilizează un gradient de ioni Na + pentru a transporta glucoza, face posibilă reabsorbția aproape a întregii glucoze din urina primară și includerea acesteia în metabolismul general al organismului.

După cum sa menționat mai sus, în timpul funcționării pompei de sodiu-potasiu, pentru fiecare doi ioni de potasiu absorbiți de celulă, trei ioni de sodiu sunt îndepărtați din aceasta. Ca urmare, în afara celulelor se creează un exces de ioni de Na +, iar în interior se creează un exces de ioni de K +. Cu toate acestea, o contribuție și mai semnificativă la crearea potențialului transmembranar o au canalele de potasiu, care sunt întotdeauna deschise în celulele în repaus. Datorită acestui fapt, ionii K+ ies din celulă de-a lungul unui gradient de concentrație în mediul extracelular. Ca rezultat, între cele două părți ale membranei apare o diferență de potențial de 20 până la 100 mV. Membrana plasmatica a celulelor excitabile (nerv, musculare, secretoare), impreuna cu canalele K+, contine numeroase canale Na+, care se deschid pentru scurt timp atunci cand asupra celulei actioneaza semnale chimice, electrice sau de alta natura.

Deschiderea canalelor de Na + determină o modificare a potențialului transmembranar (depolarizarea membranei) și un răspuns specific celular la semnal.

Există două tipuri de exocitoză: constitutivă (de bază) și reglată.

În acest caz, sistemul actomiozină este activat, în urma căruia conținutul veziculei este turnat în afara celulei. Astfel, în timpul exocitozei inductibile, energie este necesară nu numai pentru transportul veziculelor secretoare către plasmalemă, ci și pentru procesul de secreție.

Transport de substante:

Transfer de substanțe prin biol. membranele sunt asociate cu fenomene biologice atât de importante precum homeostazia ionilor intracelulari, potențialele bioelectrice, excitarea și conducerea impulsurilor nervoase, stocarea și transformarea energiei.

Există mai multe tipuri de transport:

1 . Uniport– este transportul unei substanțe peste o membrană, indiferent de prezența și transferul altor compuși.

2. Transport– acesta este transferul unei substanțe asociat cu transportul alteia: simport și antiport

a) unde se numeste transfer unidirectional simport - absorbția aminoacizilor prin membrana intestinului subțire,

b) direcționat opus - antiport(pompa de sodiu - potasiu).

Transportul de substante poate fi - pasiv și activ transport (transport)

Transport pasiv nu este asociată cu costurile energetice, se realizează prin difuzie (mișcare direcționată) de-a lungul concentrației (de la maс spre min), gradienți electrici sau hidrostatici. Apa se mișcă de-a lungul unui gradient de potențial de apă. Osmoza este mișcarea apei printr-o membrană semi-permeabilă.

Transport activ se efectuează împotriva gradienților (de la min la maс), este asociat cu consumul de energie (în principal energia hidrolizei ATP) și este asociat cu activitatea proteinelor specializate de transport membranar (ATP sintetaza).

Transfer pasiv pot fi efectuate:

O. Prin simpla difuzie prin straturile duble lipidice ale membranei, precum și prin formațiuni specializate - canale. Prin difuzie prin membrană ele pătrund în celulă:

molecule neîncărcate, foarte solubil în lipide, incl.

multe otrăvuri și medicamente, gazele

- oxigen si dioxid de carbon. ionii

- intră prin canalele permeabile ale membranei, care sunt structuri lipoproteice. Acestea servesc la transportul anumitor ioni (de exemplu, cationi - anioni Na, K, Ca, Cl, P) și pot fi în stare deschisă sau închisă. Conductivitatea canalului depinde de potențialul membranei, care joacă un rol important în mecanismul de generare și conducere a impulsurilor nervoase. . b. Difuzare facilitată În unele cazuri, transferul de materie coincide cu direcția gradientului, dar depășește semnificativ viteza difuziei simple. Acest proces se numește apare cu participarea proteinelor purtătoare. Procesul de difuzie facilitată nu necesită energie. Zaharurile, aminoacizii și bazele azotate sunt transportate în acest fel. Acest proces are loc, de exemplu, atunci când zaharurile sunt absorbite din lumenul intestinal de către celulele epiteliale.

V. Osmoză – deplasarea solventului prin membrană

Transport activ

Transferul de molecule și ioni împotriva unui gradient electrochimic (transport activ) este asociat cu costuri energetice semnificative. Gradienții ating adesea valori mari, de exemplu, gradientul de concentrație al ionilor de hidrogen pe membrana plasmatică a celulelor mucoasei gastrice este 106, gradientul de concentrație al ionilor de calciu pe membrana reticulului sarcoplasmatic este 104, în timp ce ionul curge împotriva gradientul este semnificativ. Ca urmare, cheltuielile energetice pentru procesele de transport ajung, de exemplu, la om, la peste 1/3 din energia metabolică totală.

Sistemele active de transport ionic au fost găsite în membranele plasmatice ale celulelor diferitelor organe, de exemplu:

sodiu și potasiu - pompă de sodiu. Acest sistem pompează sodiu din celulă și potasiu în celulă (antiport) împotriva gradienților lor electrochimici. Transportul ionilor este realizat de componenta principală a pompei de sodiu - ATPază dependentă de Na+, K+ datorită hidrolizei ATP. Pentru fiecare moleculă de ATP hidrolizată, sunt transportați trei ioni de sodiu și doi ioni de potasiu .

Există două tipuri de Ca 2 + -ATPază.

Unul dintre ele asigură eliberarea ionilor de calciu din celulă în mediul intercelular, celălalt asigură acumularea de calciu din conținutul celular în depozitul intracelular. Ambele sisteme sunt capabile să creeze un gradient semnificativ de ioni de calciu.

K+, H+-ATPaza se găsește în membrana mucoasă a stomacului și a intestinelor.

Este capabil să transporte H+ prin membrana veziculelor mucoase în timpul hidrolizei ATP.

O ATPază sensibilă la anioni a fost găsită în microzomii mucoasei stomacului broaștei, care este capabilă să antiporteze bicarbonatul și clorura în timpul hidrolizei ATP.

Pompa de protoni în mitocondrii și plastide

secreția de HCI în stomac,absorbția ionilor de către celulele rădăcinii plantelor Perturbarea funcțiilor de transport ale membranei, în special permeabilitatea crescută a membranei, este un semn universal bine-cunoscut de deteriorare a celulelor. Încălcarea funcțiilor de transport (de exemplu, la om) este cauzată de mai mult de 20 de așa-numitele

boli de transport, printre

din care:

glicozurie renală,

cistinurie, (anemie hemolitică, globulele roșii au forma unei bile, în timp ce suprafața membranei scade, conținutul de lipide scade, iar permeabilitatea membranei la sodiu crește. Sferocitele sunt îndepărtate din sânge mai repede decât globulele roșii normale) .

Un grup special de transport activ include transferul de substanțe (particule mari) prin - Șiendo- Şiexocitoză.

Endocitoza(din greaca endo - interior) intrarea substantelor in celula, include fagocitoza si pinocitoza.

Fagocitoza (din grecescul Phagos - devorare) este procesul de captare a particulelor solide, a obiectelor străine vii (bacterii, fragmente celulare) de către organisme unicelulare sau celule multicelulare, acestea din urmă sunt numite fagocite, sau celule care mănâncă. Fagocitoza a fost descoperită de I. I. Mechnikov. De obicei, în timpul fagocitozei, celula formează proeminențe, citoplasma- pseudopode care curg în jurul particulelor capturate.

Dar formarea pseudopodiilor nu este necesară.

Fagocitoza joacă un rol important în alimentația animalelor unicelulare și multicelulare inferioare, care se caracterizează prin digestie intracelulară și este, de asemenea, caracteristică celulelor care joacă un rol important în fenomenele de imunitate și metamorfoză. Această formă de absorbție este caracteristică celulelor țesutului conjunctiv - fagocite, care îndeplinesc o funcție de protecție, ele fagocitează în mod activ celulele placentare, celulele care căptușesc cavitatea corpului și epiteliul pigmentar al ochilor;

Procesul de fagocitoză poate fi împărțit în patru faze succesive. În prima fază (facultativă), fagocitul se apropie de obiectul absorbției. Aici, reacția pozitivă a fagocitei la stimularea chimică, chemotaxia, este esențială. În a doua fază se observă adsorbția particulei absorbite pe suprafața fagocitei. În a treia fază, membrana plasmatică sub formă de sac învăluie particula, marginile sacului se închid și se separă de restul membranei, iar vacuola rezultată ajunge în interiorul celulei. În a patra fază, obiectele ingerate sunt distruse și digerate în interiorul fagocitului. Desigur, aceste etape nu sunt delimitate, ci se transformă imperceptibil una în alta.

Celulele pot absorbi, de asemenea, lichide și compuși moleculari mari într-un mod similar. Acest fenomen se numește pinocitoză (greacă rupo - băutură și sutoz - celulă). Pinocitoza este însoțită de mișcarea viguroasă a citoplasmei în stratul de suprafață, ducând la formarea unei invaginări a membranei celulare, extinzându-se de la suprafață sub formă de tubul în celulă. La capătul tubului se formează vacuole, care se desprind și se deplasează în citoplasmă. Pinocitoza este cea mai activă în celulele cu metabolism intens, în special în celulele sistemului limfatic și tumorile maligne.

Prin pinocitoză, compușii cu molecule înalte pătrund în celule: nutrienți din sânge, hormoni, enzime și alte substanțe, inclusiv medicamente. Studiile microscopice electronice au arătat că prin pinocitoză grăsimea este absorbită de celulele epiteliale intestinale, celulele tubulare renale și ovocitele în creștere sunt fagocitate.

Corpii străini care intră în celulă prin fagocitoză sau pinocitoză sunt expuși la enzime de lizare în interiorul vacuolelor digestive sau direct în citoplasmă. Rezervoarele intracelulare ale acestor enzime sunt lizozomi.

Funcțiile endocitozei

Sunt efectuate nutriţie(celulele ouă absorb proteinele gălbenușului în acest fel: fagozomii sunt vacuolele digestive ale protozoarelor)

De protecţieși reacții imune (leucocitele absorb particule străine și imunoglobuline)

Transport(tubulii renali absorb proteinele din urina primară).

Endocitoza selectiva anumite substanțe (proteine de gălbenuș, imunoglobuline etc.) apare atunci când aceste substanțe vin în contact cu situsurile receptorilor specifice substratului de pe membrana plasmatică.

Materialele care intră în celulă prin endocitoză sunt descompuse ("digerate"), acumulate (de exemplu, proteinele gălbenușului) sau din nou îndepărtate din partea opusă a celulei prin exocitoză ("citoempsis").

exocitoză(din grecescul exo - exterior, exterior) - un proces opus endocitozei: de exemplu, din reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, diferite vezicule endocitare, lizozomii se contopesc cu membrana plasmatică, eliberându-și conținutul în exterior.

Transport pasiv include difuzie simplă și facilitată – procese care nu necesită energie. Difuzia– transportul moleculelor și ionilor prin membrană dintr-o zonă cu concentrație mare către o zonă cu concentrație scăzută, acelea. substanțele curg de-a lungul unui gradient de concentrație. Difuzia apei prin membranele semipermeabile se numește prin osmoză. Apa este, de asemenea, capabilă să treacă prin porii membranei formați din proteine și să transporte molecule și ioni de substanțe dizolvate în ea. Mecanismul de difuzie simplă realizează transferul de molecule mici (de exemplu, O2, H2O, CO2); acest proces are specificitate scăzută și are loc cu o rată proporțională cu gradientul de concentrație al moleculelor transportate pe ambele părți ale membranei.

Difuzare facilitată efectuate prin canale și (sau) proteine purtătoare care au specificitate pentru moleculele transportate. Proteinele transmembranare acționează ca canale ionice, formând pori mici de apă prin care moleculele și ionii solubili în apă sunt transportați de-a lungul unui gradient electrochimic. Proteinele transportoare sunt, de asemenea, proteine transmembranare care suferă modificări conformaționale reversibile care permit transportul unor molecule specifice prin plasmalemă. Ele funcționează atât în mecanismele de transport pasiv, cât și în cele active.

Transport activ este un proces consumator de energie prin care transportul moleculelor se realizează folosind proteine purtătoare împotriva unui gradient electrochimic. Un exemplu de mecanism care asigură transportul activ direcționat opus al ionilor este pompa de sodiu-potasiu (reprezentată de proteina purtătoare Na + -K + -ATPaza), datorită căreia ionii Na + sunt îndepărtați din citoplasmă, iar ionii K + sunt transferate simultan în ea. Concentrația de K+ în interiorul celulei este de 10-20 de ori mai mare decât în exterior, iar concentrația de Na este invers. Această diferență în concentrațiile ionilor este asigurată de activitatea pompei (Na*-K*>. Pentru a menține această concentrație, trei ioni de Na sunt transferați din celulă pentru fiecare doi ioni K* în celulă. O proteină din membrană ia parte în acest proces, îndeplinind funcția unei enzime care descompune ATP, eliberând energia necesară pentru a funcționa pompa.
Participarea proteinelor membranare specifice în transportul pasiv și activ indică specificitatea ridicată a acestui proces. Acest mecanism asigură menținerea constantă a volumului celular (prin reglarea presiunii osmotice), precum și a potențialului membranar. Transportul activ al glucozei în celulă este realizat de o proteină purtătoare și este combinat cu transferul unidirecțional al ionului Na +.

Transport usor fluxul ionic este mediat de proteine transmembranare speciale - canale ionice care asigură transportul selectiv al anumitor ioni. Aceste canale constau din sistemul de transport însuși și un mecanism de deschidere care deschide canalul pentru o perioadă de timp ca răspuns la o modificare a potențialului membranei, (b) influență mecanică (de exemplu, în celulele părului din urechea internă) sau legarea de un ligand (moleculă semnal sau ion).

De asemenea, transportul de substanțe pe membrană variază în funcţie de direcţia de mişcare a acestora şi de cantitatea de substanţe transportate de acest purtător:

Uniport - transportul unei substanțe într-o direcție în funcție de gradient
Simportul este transportul a două substanțe într-o direcție printr-un transportor.
Antiportul este mișcarea a două substanțe în direcții diferite printr-un transportor.

Uniport realizează, de exemplu, un canal de sodiu dependent de tensiune prin care ionii de sodiu se deplasează în celulă în timpul generării unui potențial de acțiune.

Simport efectuează un transportor de glucoză situat pe partea externă (cu fața către lumenul intestinal) a celulelor epiteliale intestinale. Această proteină captează simultan o moleculă de glucoză și un ion de sodiu și, schimbând conformația, transferă ambele substanțe în celulă. Aceasta folosește energia gradientului electrochimic, care, la rândul său, este creat datorită hidrolizei ATP de către ATPaza de sodiu-potasiu.

Antiport efectuată, de exemplu, de ATPaza de sodiu-potasiu (sau ATPaza dependentă de sodiu). Transportă ioni de potasiu în celulă. iar din celulă – ioni de sodiu. Inițial, acest transportor atașează trei ioni pe partea interioară a membranei N / A+ . Acești ioni modifică conformația situsului activ al ATPazei. După o astfel de activare, ATPaza este capabilă să hidrolice o moleculă de ATP, iar ionul fosfat este fixat pe suprafața transportorului din interiorul membranei.

Energia eliberată este cheltuită pentru modificarea conformației ATPazei, după care trei ioni N / A+ iar ionul (fosfatul) ajunge pe exteriorul membranei. Aici ionii N / A+ sunt despărțiți și înlocuiți cu doi ioni K+ . Apoi conformația purtătorului se schimbă în cea originală, iar ionii K+ apar pe interiorul membranei. Aici ionii K+ sunt despărțiți, iar vectorul este gata să funcționeze din nou