Активный транспорт См и метаболизм

Наконец, в клетках широко представлен вторично-активный транспорт, в процессе которого градиент одного вещества используется для транспорта другого. С помощью вторично-активного транспорта клетки аккумулируют сахара, аминокислоты и выводят некоторые продукты метаболизма, используя градиент Ма, создаваемый в ходе работы Ма /К -АТФазы (см. рис. 9.5). [c.305]

Регуляция процессов активного транспорта, обеспечивающего поступление подавляющего большинства необходимых прокариотам веществ, происходит на уровне синтеза переносчика и его функционирования. Биосинтез белковых компонентов многих транспортных систем регулируется по типу индукции. Глюкоза, транспортная система которой у большинства прокариот конститутивна, подавляет образование транспортных систем других сахаров и ряда органических кислот путем катаболитной репрессии. Исключение составляют некоторые облигатно аэробные прокариоты, у которых транспорт органических кислот конститутивен, а индуцируемой является транспортная система глюкозы. Избыток субстрата в среде может репрессировать синтез соответствующей транспортной системы. Это особенно характерно для аминокислот. В этом случае регуляция транспорта координирована с регуляцией их последующего метаболизма. Обнаружена также регуляция транспорта по типу отрицательной обратной связи, когда субстрат, [c.124]

Современные представления о проблеме транспорта веществ через мембраны (включая мембраны эпителиальных клеток кишечника) не позволяют точно охарактеризовать молекулярный механизм транспорта аминокислот. Существует два представления, по-видимому, дополняющих друг друга о том, что требуемая для активного транспорта энергия образуется за счет биохимических реакций (это так называемый направляемый метаболизмом транспорт) или за счет энергии переноса другого транспортируемого вещества, в частности энергии движения ионов Na (или других ионов) в клетку. [c.426]

Активный транспорт — одна из важнейших особенностей жизненных процессов. Он разрешает противоречие между сохранением пространственной гетерогенности и метаболизмом — обменом веществом и энергией с окружающей средой. [c.345]

Так или иначе, активный транспорт поддерживает концентрации Ыа+ и К+. АТР (топливо, необходимое для работы ионного насоса) играет важную роль, связывая клеточный метаболизм с проводимостью нервного импульса. [c.168]

В гл. 1 уже говорилось о то.м, что практически все функции нейронов в большей или меньшей степени обусловлены свойствами мембран. В частности, мембранную природу имеют такие явления как распространение нервных импульсов, их электрическая или химическая передача от клетки к клетке, активный транспорт ионов, клеточное узнавание и развитие синапса, взаимодействие с нейромодуляторами, нейрофармакологическими веществами и нейротоксинами. Такой, несколько односторонний взгляд уточняется в настоящей главе рассмотрением цитоплазмы нейронов. Хотя в основном она сходна с цитоплазмой других клеток — в ней обнаружены те же органеллы (а также синаптические везикулы) и ферменты (и, кроме того, участвующие в метаболизме медиаторы), однако нейрональная цитоплазма адаптирована специфическим образом именно к функциям нейронов. [c.303]

Функции системы активного транспорта поддержание постоянства концентраций метаболитов независимо от колебаний содержания их во внешней среде, стабильное поддержание оптимальных концентраций неорганических ионов как кофакторов ферментативных реакций и для активирования других процессов, извлечение из окружающей среды необходимых веществ даже при низкой их концентрации, регуляция метаболизма [c.268]

Метаболизм скелетных мышц специализирован на выработке АТР, необходимого для их сокращения и расслабления. При интенсивной мышечной нагрузке основным топливом служит гликоген, который превращается в лактат. В период отдыха лактат превращается снова в гликоген печени и глюкозу. Мозг использует в качестве топлива только глюкозу и р-гидроксибутират, причем последний играет важную роль при голодании. Большая часть энергии АТР в мозгу расходуется на активный транспорт ионов Na и К и на поддержание потенциала действия мембран нервных клеток. [c.775]

Анализ энергетики активного транспорта необходимо начать с простой модели. В коже лягушки и мочевом пузыре жабы, по-видимому, имеется только один значимый процесс активного транспорта, а именно транспорт натрия и,следовательно, только один значимый выходной процесс термодинамической системы. Несмотря на значительную сложность биохимических тканей, мы предположим, что можно выделить один метаболический процесс, который приводит в движение активный транспорт. Такая модель представлена на рис. 7.1. Здесь единственный процесс — метаболизм субстрата — связан с единственным выходным процессом — транспортом натрия. В этой модели, очень похожей на общую схему, изображенную на рис. 4.1, реакция превращения М а N в Р и Q создает свободную энергию, которая обеспечивает активный транспорт через мембрану. [c.120]

Эту форму проникновения веществ в клетку характеризуют как транспорт через цитоплазматическую мембрану. В некоторых случаях такой транспорт сопровождается не только образованием соединений проникающих веществ с химическими комплексами цитоплазматической мембраны, но и затратой энергии, выделяющейся в процессе клеточного метаболизма. В этом случае он характеризуется как активный транспорт . [c.16]

Основой периодичности всех жизненных функций у клеток и клеточных популяций могут быть процессы, ответственные за высокочастотные осцилляции у специфических типов клеток. Нестабильность в метаболических путях, ключевые ферменты которых подвержены аллостерическому регулированию различными продуктами и субстратами метаболизма, является причиной ритмических колебаний содержания самых разнообразных компонентов в цитоплазме клеток. Периодическое поступление пирувата в митохондрии, связанное с гликолитическими осцилляциями, обусловливает колебания продукции АТФ, что в свою очередь может изменять протекание энергозависимых процессов биосинтеза в клетке и скорость активного транспорта веществ через мембраны. [c.121]

Обозначим скорость активного транспорта катиона через, скорость метаболизма через Л, тогда [c.78]

Движение этого комплекса облегчается за счет взаимодействия заряда Ыа с электрическим полем. Подчеркнем, что в пассивном транспорте энергия метаболизма не тратится на поддержание градиентов. При выравнивании градиентов в процессе диффузии в системе наступает равновесие и облегченная диффузия прекращается. В отличие от этого в активном транспорте поддержание градиентов - движущих сил транспорта - происходит за счет энергии сопряженных метаболических процессов. [c.143]

Активный ионный транспорт в нервной клетке имеет множество функций поддерживает мембранный потенциал возбудимой мембраны (натрий-калиевый насос), регулирует внутриклеточную концентрацию Са + ( a +,Mg2+-ATPaзa) и обеспечивает клетку энергией (РгАТРаза, протонный насос). Натрий-калиевый насос является электрогенным — на каждые три иона На+, транспортируемых наружу, направляются внутрь два иона К" " таким образом, при каледом цикле из клетки забирается по одному положительному заряду. АТР поставляет энергию для обеспечения активного транспорта (против ионного градиента), т. е. осуществляет связь между передачей импульса и метаболизмом нервной клетки. Система ионного транспорта включает АТРазу и ионофор — сложные мембранные белки. Один из белковых компонентов подвергается промежуточному фосфорили-рованию с помощью АТР. Гликозид дигиталиса и уабаин (стро- [c.184]

Активный транспорт и поглощение частиц осуществляются только живыми клетками, адсорбция же и ионный обмен - в результате физикохимических процессов при взаимодействии как с живой, так и с мертвой клеткой либо клеточными компонентами. При взаимодействии с мертвой клеткой ингибиторы метаболизма не влияют на аккумуляцию металлов и радионуклидов. [c.466]

Для метаболизма мозга характерна высокая степень автономии по отношению к другим областям организма. Существует гематоэнцефалический барьер, который играет очень большую роль в обеспечении постоянства внутренней среды мозга, в частности в поддержании ионного и осмотического баланса, в избирательном активном транспорте ряда питательных и регуляторных веществ и т.д. [c.8]

Нейрональные и нейроглиальные клетки отличаются друг от друга по ряду биохимических показателей — таких, как состав и синтез белка и аминокислот, транспорт ионов и медиаторов, активность ферментов, метаболизм фосфолипидов и дру- [c.205]

Выше мы рассмотрели скорость диссипации свободной энергии отдельно в скалярных и векторных процессах. Однако в биологических системах скалярные и векторные процессы часто сочетаются. Например, метаболизм субстратов влечет за собой активный транспорт с другой стороны, можно ожидать, что транспорт влияет на скорость сопряженной метаболической реакции. В таких сопряженных процессах свободная энергия, которая в других случаях должна была бы рассеиваться, будет в некоторой степени сохраняться. Таким образом, при активном транспорте химическая реакция, для которой уА больше нуля, может совершать электроосмотическую работу путем переноса -го компонента против его электрохимического градиента. В этом случае / Ац,- меньше нуля. Тогда скорость производства энтропии равна [c.26]

Давно уже известны важность процессов активного транспорта в биологических системах, их общий характер и разнообразие. При поверхностном изучении нормального метаболизма обнаруживаются многочисленные продукты, которые непрерывно образуются и должны специфично и быстро выводиться, зачастую несмотря на отрицательный градиент концентраций. Подобным же образом необходимость активного транспорта следует из постоянства состава и динамической функции клетки в норме. [c.52]

Так как мы считаем активный транспорт процессом с двумя потоками, то необходимо рассмотреть два соответствующих уравнения потоков одно для транспорта катиона и другое для метаболизма. (Хотя мы имеем в виду в первую очередь транспорт натрия, в принципе это описание применимо для любого катиона и в связи с этим легко модифицируется для случая активного транспорта любого растворенного вещества.) Мы могли бы непосредственно приступить к написанию феноменологических уравнений для системы на рис. 7.2, рассматривая ткань как черный ящик. Однако в некоторых целях полезно связать свойства этой ткани со свойствами ее элементов. [c.121]

Рассмотрим сначала работу простого насоса , который осуществляет активный транспорт единственного катиона, не сопряженный с потоками других веществ (рис. 7.3). Предположим, что имеется единственная реакция, обеспечивающая активный транспорт метаболической энергией. Обозначая скорость активного транспорта через / и скорость метаболизма через Л, получим следующие уравнения для активного транспорта [c.122]

Мономерные фосфорилированные нуклеозиды играют важнейшую роль в метаболизме и биоэнергетике, в регуляции жизнедеятельности на молекулярном уровне. Это яркое свидетельство химического единства живой природы (с. 24), разнообразного использований кйётками одних и тех же веществ. Среди нуклео-зидов особенно существен аденозин. На рис. 2.6 изображена структура аденозин-5 -моно-, ди- и трифосфата (АМФ, АДФ, АТФ). АТФ является главным аккумулятором химической энергии в клетке. Эта энергия выделяется при гидролитическом отщеплении 7-фосфата в реакции АТФАДФ + Фв (Фв—фосфорная кислота Н3РО4). Энергия АТФ расходуется на все нужды клетки для биосинтеза белка, для активного транспорта веществ через мембраны, для производства механической и электриче- [c.40]

У млекопитающих билирубин секретируется в желчь преимущественно в форме билирубиндиглюкоуронида (свыше 97%). Часть прямого билирубина из печени всасывается в кровь и составляет -20—25% от его общего содержания в крови. Транспорт конъюгированного билирубина из печени в желчь против весьма высокого градиента концентрации осуществляется с помощью механизма активного транспорта, что, вероятно, является скоростьлимитирующей стадией всего процесса метаболизма билирубина в печени. [c.420]

Вторая фаза зависит от температуры и не наблюдается при О °С, когда интенсивность метаболизма и дыхания очень низка. Ингибирование поглощения К-ионов цианистым калием свидетельствует о том, что этот процесс зависит именно от дьгхания. Во время второй фазы ионы калия поступают в клетки корня через плазмалемму путем активного транспорта. [c.127]

Некоторые транспортные процессы, имеющие решающее значение для организма, протекают не только при участии переносчиков, но и с затратами энергии метаболизма, поддерживающими градиенты. Это позволяет транспортировать вещества против градиентов концентрации или электрохимического потенциала. Такие процессы называют активным транспортом (см. 3, гл. V). Основное отличие активного транспорта от облегченной диффузии заключается в том, что одна из стадий активного транспорта является энергозависимой. Когда для переноса вещества используется энергия АТФ или окислительно-восстановительных реакций, транспорт называют первично-активным. Если же в качестве источника энергии используется градиент концентрации ионов, то транспорт называют вторично-активным. В отличие от предыдущего вида транспорта энергозависимая стадия этого процесса представляет собой антипорт или симпорт веществ с ионами. Более подробно системы активного транспорта рассмотрены в гл. XXVI. [c.76]

Энергетика транспортных процессов. Концентр и ровашю веществ внутри клеток требует затраты энергии, создании своего рода энергетического привода , который превращает равновесный процесс облегченной диффузии в одновекторпый процесс активного транспорта. Сопряжение транслокации субстрата с энергией метаболизма может осуществляться двумя основными путями. [c.56]

Ко вторично-активному транспорту относятся и процессы переноса, сопряженные с ферментативной модификацией переносимых соединений. Например, фосфотрансферазная система бактерий, отсутствующая у эукариот, фосфорилирует сахара в процессе их проникновения через мембрану, вовлекая их тем самым в клеточный метаболизм. У грамотрицательных бактерий так переносятся 0-глюкоза, 0-фруктоза и Ь-глюкозамин. У грамположительных бактерий набор переносимых веществ шире сюда относятся также пентозы, сахароза, трегалоза, лактоза, глицерин. При этом лактоза и фруктоза фосфорилируются по С1, остальные вещества — по концевому углероду. [c.101]

Цитоз — уникальный способ поглощения клеткой крупных веществ и частиц и их выделения с помощью изменения структуры, формы и размеров плазмалеммы (клеточной мембраны). Этот способ отличен от диффузии, пассивного и активного транспорта индивидуальных низкомолекулярных веществ через мембраны. Во внеклеточной среде (в большинстве случаев в низкой концентрации) содержится масса веществ среди них строительный материал для клеток, питательные вещества, физиол гиче-ски активные соединения, отходы метаболизма, а также то<-сины, бактерии, вирусы и пр. Каждая клетка при помощи плаз-.малеммы захватывает из среды нужные ей компоненть. Такой захват осуществляется при помощи эндоцитоза. [c.7]

Образование инвагинаций, т. е. углублений, впячиваний шириной до 20 нм, глубиной до 50—80 нм, и втягивание их в цитоплазму в случае фагоцитоза и макропиноцитоза чувствительно к ингибиторам метаболизма и низкой температуре, т. е. представляет собой активный энергозависимый процесс. В частности, ингибиторы гликолиза (ЫаР, моноиодацетат), дыхания (K N, NaNз), разобщители окислительного фосфорилирования (2,4-ди-нитрофенол) эффективно блокируют указанные процессы. В связи с этим эндоцитоз можно рассматривать как своеобразный аналог активного транспорта веществ через мембрану. При гипоксии клеток, создаваемой с помощью 2-дезоксиглюкозы, также снижается эндоцитоз. Наиболее чувствителен к снижению АТФ в клетках фагоцитоз, затем адсорбционный и менее жидкофазный пиноцитоз. [c.22]

Хотя подавляющее большинство цианобактерий могут расти, используя только энергию света, т. е. являются облигатными фототрофами, в природе они часто находятся длительное время в условиях темноты. В темноте у цианобактерий обнаружен активный эндогенный метаболизм, энергетическим субстратом которого служит запасенный на свету гликоген. В качестве основного пути катаболизирования последнего идентифицирован окислительный пентозофосфатный цикл, обеспечивающий полное окисление молекулы глюкозы. На двух этапах этого пути с НАДФ-зависимых дегидрогеназ водород (электроны) поступает в дыхательную цепь. Транспорт электронов на конечный акцептор — молекулярный кислород, сопровождающийся на определенных этапах переносом протонов через мембрану, сопряжен с окислительным фосфорилированием. Синтезируемые в этом процессе молекулы АТФ используются для поддержания в темноте жизнедеятельности облигатно фототрофных цианобактерий. [c.277]

Поры в плазматической мембране, возможно, возникают или начинают функционировать, когда концентрация того или иного соединения в клетке достигает определенного значения. Они могут быть важной частью системы регуляции метаболизма. Вместе с тем клетка стремится предотвратить потерю ценных питательных веществ. Как уже отмечалось, этой цели служат связывающие белки и другие компоненты систем активного транспорта, которые возвращают метаболиты в клетку, т. е. осуществляют их реаккумуляцию. [c.64]

Линейная зависимость и /г от Хь наблюдаемая в экспериментальных исследованиях активного транспорта в эпителии, наводит на мысль о возможном соответствии правильных траекторий, которое не является автоматическим, так как транспорт и метаболизм в этих тканях, по-видимому, не полностью сопряжены [4]. Во всяком случае, эти уравнения будут хорошо аппроксимировать высокосопряженные системы, несмотря на то что правильная траектория для Х2 только одна, поскольку при возрастании степени сопряжения циклические потоки 1ь и 1с будут играть все более и более второстепенную роль. Необходимо отметить, что уравнения (6.21) и (6.22) соответствуют околоравновесному диапазону уравнений (6.14) и (6.15), где 6 н с I. По аналогии с уравне- [c.97]

JJ дJ2 дX )J = Х2, инаконец(/2[Х1 ==0])з УХ2 = 22- Например, на рис. 6.3 точки, в которых кривые, вычисленные из кинетических уравнений (сплошные линии), пересекают ординаты при Ху/НТ = — 5, О и 5, близки к точкам, полученным экспериментально. Построение прямых линий через эти точки для /] и /2 методом наименьших квадратов позволяет оценить Хг, которая превышает истинную величину только на 4 %. На практике этот вид анализа применялся в экспериментах иа коже живота лягушки и мочевого пузыря жабы, т. е. на тканях, которые осуществляют интенсивный трансэпителиальный активный транспорт натрия за счет окислительного метаболизма. Детальное обсуждение этих данных будет дано в гл. 8. [c.114]

Мы предпочли ограничиться системами активного транспорта только одного иона, не сопряженного с потоками других веществ [4]. Теоретической основой нашей работы является развитие идей, предложенных Кедем. В противоположность Рапопорту и Гейнцу мы трактуем сопряжение между транспортом и метаболизмом в самой общей форме, допуская возможность того, что сопряжение может быть внутренним свойством процесса. [c.120]

Поскольку имеется только одна реакция, обеспечивающая энергией транспорт, скорости потребления и производства метаболитов связаны стехиометрически. Поэтому для описания скорости метаболизма можно взять любой из этих процессов, если только сродство выражено соответствующим образом (см. приложение к этой главе). Таким образом, мы можем считать, например, что Уг является скоростью потребления О2. В этом случае, так как /гЛ представляет собой скорость производства свободной энергии, сродство А мон<ет быть выражено как отрицательное изменение свободной энергии метаболической реакции на моль потребляемого О2. В случае активного транспорта вход /гА должен быть положительным, в то время как выход —/+Х+ может быть любого знака. В определении полярности реакции имеется некоторая степень произвола. Мы примем, что /г и А больше нуля для Х+ = 0. Тогда 1+г > о, а Л+г < О, и в этом случае сопряжение будет положительным. Из положительности диссипативной функции следует, что прямые феноменологические коэффициенты (/.+ и или / + и / ) должны быть больше нуля. [c.123]