Сродство транспорта натрия

По всем этим причинам для проверки применимости линейных соотношений термодинамики необратимых процессов при анализе активного транспорта мы избрали транспорт натрия и сопряженное поглощение кислорода кожей лягушки и мочевым пузырем жабы. Схема установки, используемой в этих целях, показана на рис. 8.1. Поскольку независимым образом можно менять только разность электрохимических потенциалов N3, полностью проверить справедливость формул не удается. Однако, как мы увидим далее, при некоторых обстоятельствах можно ожидать, что сродство реакции будет примерно постоянным, и в этом случае используемый формализм обоснован. [c.152]

Линейные феноменологические уравнения можно записать с любыми силами и потоками, рассматриваемыми как независимые переменные, взяв за основу формулы с проводимостью L или сопротивлением / . С теоретической точки зрения оба способа записи эквивалентны. С точки зрения эксперимента этот выбор — вопрос удобства. Ввиду легкости, с которой можно варьировать разность электрохимических потенциалов натрия Хма, и предполагаемого постоянства сродства А при кратковременных изменениях Хма удобно ввести формулы, в которых за основу принимается и определить влияние изменений Хма на потоки натрия и метаболизм. Таким образом, наши фундаментальные уравнения для системы активного транспорта натрия имеют вид [c.152]

Оценки сродства были также использованы при попытках установить природу эффектов альдостерона и антидиуретического гормона (АДГ) — физиологических веществ, которые стимулируют активный транспорт натрия по механизмам, пока еще не вполне понятным. Три общие возможности указаны на рис. 8.13. Механизм (1) состоит в том, что облегчается проникновение натрия через внешний барьер для пассивной проницаемости механизм (2) —это стимулирование фосфорилирования АДФ с возрастанием сродства Лр механизм (3)—непосредственная активация натриевого насоса. [c.169]

Линейность соотношений между током и напряжением в ряде эпителиальных тканей показывает, что формализм, использованный ранее для анализа активного транспорта натрия в коже лягушки, жабы, мочевом пузыре жабы, вероятно, применим и к другим транспортным процессам. В большинстве таких случаев анализ ограничивался рассмотрением эквивалентных электрических контуров. Шульц и др. [36] продемонстрировали линейность зависимости между скоростью активного транспорта натрия и Аф) в толстой кишке кролика и на этой основе предложили эквивалентный контур, для анализа которого были введены феноменологические коэффициенты сопротивления и сродство в рамках уравнений линейной неравновесной термодинамики. Однако параметры этих уравнений экспериментально не определялись. [c.181]

Справедливость уравнений (8.14) и (8.15) позволяет также оценить сродство, как и для системы активного транспорта натрия [1]. Полагая, что А постоянно в условиях варьирования Хн, напишем [c.185]

Проведено сопоставление методов линейной неравновесной термодинамики и эквивалентных электрических контуров. Теоретические соображения и результаты экспериментов указывают на то, что в отличие от сродства А электродвижущая сила для транспорта натрия ма (или Ян) явно зависит от кинетических параметров. [c.191]

Даже для этих несложных схем возможны различные способы сопряжения. Нащей целью является установление истинной схемы путем постепенного усложнения простых вариантов с учетом экспериментального материала. Для На, К-АТФазы, например, известно, что транспорт натрия сопряжен с фосфорилированием, а транспорт калия с дефосфорилированием. Вероятно допустить, что ассоциация— диссоциация ионов с обеих сторон мембраны происходит в равновесных условиях, энергия потребляется в процессе транслокации и изменения сродства, а эти стадии являются сравнительно медленными и лимитирующими скорость реакции. При построении схемы удобно использовать также допущение, что продукты реакции отсутствуют, т. е. рассматривать начальные скорости. В этом случае некоторые ступени можно считать необратимыми, что также облегчает вывод уравнения. [c.20]

Из определения Na, К-АТФазы как ферментной системы, осуществляющей транспорт ионов натрия и калия, следует, что Na+ и К+ одновременно должны выступать в роли активаторов ([Na+] и [/ +]oui и ингибиторов (торможение продуктом — [Na+Jo / H[/ +]in) этой системы в целом. Ясно, что фермент должен иметь транспортные участки, обладающие высоким сродством и селективностью с одной стороны мембраны и высоким коэффициентом диссоциации— с противоположной стороны. Это положение о транспортных участках независимо от физического механизма транслокации не исключает возможности существования дополнительных, не транспортных участков связывания Na+ и К+, где они могут играть роль обычных модификаторов фермента. [c.84]

Анализ мочевых пузырей, в которых транспорт протонов стимулировался альдостероном, можно использовать для выяснения механизма действия этого гормона. При выдерживании с альдостероном 1—6 ч сродство А оказалось ниже в стимулированных, чем в нестимулированных тканях, и одновременно возрастало значение /н/ (ДрН). Однако после 20-часового выдерживания, как и для транспорта натрия в коже лягушки, А оказалось существенно выше в стимулированных тканях, чем в контрольных препаратах. Интересно, что альдостерон постепенно влияет на кажущееся стехиометрическое соотношение между транспортом протонов и метаболизмом таким образом, что когда оба этих процесса модифицировали путем изменения значения pH на внешней стороне, то спустя 20 ч экспозиции с гормоном (но не 1—6 ч) значение /н/ /с02 оказалось суще--ственно выше в стимулированных тканях. Эти наблюдения в совокупности позволили предположить, что альдостерон сначала влияет на транспортную систему с соответствующим снижением А, после чего наступает адаптация, сопровождаемая ростом А. Оценить справедливость этого предположения довольно трудно, поскольку нет данных о величине А до введения альдостерона. Кроме того, нужны дополнительные сведения, чтобы связать значения А, рассчитанные из обмена СОг и лолученные на основе метаболизма АТФ. [c.186]

Интересно также, что активация транспорта протонов после продолжительного выдерживания с альдостероном сопряжена с возрастанием хн при отсутствии влияния на ПДС. Хотя мы пока недостаточно ясно понимаем механизм действи альдостерона, чтобы объяснить природу этого эффекта, напомним, что для системы транспорта протонов, как и для транспорта натрия, продолжительное выдерживание с альдостероном приводит к повышению сродства А. Вероятно, это отражает возрастание свободной энергии метаболической реакции, которая служит движущей силой для транспорта. Следует ожидать, что удаление субстрата, его обратное введение и действие 2-дезоксиглю-козой также должны влиять на свободную энергию. Тот факт, что различные изменения обменных процессов влияют на но при этом существенно не влияют на ПДС, снова приводит к выводу о динамическом взаимодействии между проницаемостью и энергетическими факторами, как и в случае транспорта натрия. [c.189]

Рис. 7.5. Модель активного транспорта ионов через мембрану. Согласно модели, Ка+,К -насос является переносчиком с более высоким сродством к ионам натрия внутри клеточной мембраны, а к ионам калия — снаружи. Изменение сродства происходит вследствие конформационных изменений при фосфорили-ровании и дефосфорилировании. Неясно, каким образом натрпйсвязывающие центры белков перемещаются с внутренней стороны мембраны на наружную. Не доказано вращение, предполагаемое моделью. Неясно также, поче на каждые три нона Ма+ транспортируется только два иона К" ". А=АТР

Транспорт аминокислот через клеточные мембраны осуществляется в основном по механизму вторично-активного транспорта. В этом случае система активного транспорта приводится в действие не путем прямого гидролиза АТФ, а за счет энергии, запасенной в ионных градиентах. Перенос аминокислот внутрь клеток осуществляется чаще всего как симпорт аминокислот и ионов натрия, подобно механизму симпорта сахаров и ионов натрия. Энергия АТФ затрачивается на выкачивание Ка /К -АТФ-азой ионов натрия из клетки, создания электрохимического градиента на мембране, энергия которого опосредованно обеспечивает транспорт аминокислот в клетку. Известен ряд сходных по строению транспортных систем (транслоказ), специфичных к транспорту аминокислот нейтральных аминокислот с небольшой боковой цепью, нейтральных аминокислот с объемным боковым радикалом кислых аминокислот, основных аминокислот, пролина. Эти системы, связывая ионы натрия, индуцируют переход белка-переносчика в состояние с сильно увеличенным сродством к аминокислоте Ка" стремится к транспорту в клетку по градиенту концентрации и одновременно переносит внутрь клетки молекулы аминокислоты. Чем выще градиент Na , тем выше скорость всасывания аминокислот, которые конкурируют друг с другом за соответствующие участки связывания в транслоказе. [c.366]

Обычно в качестве сопрягающего процесса рассматривается метаболическая реакция гидролиза АТФ. Ее скорость связана стехиометрически со скоростями превращения других метаболитов. В качестве показателя скорости (7г) энергодающей реакции можно взять скорость потребления О2 в дыхании, легко измеряемую в экспериментах. Тогда движущая сила Х2) или химическое сродство А будут выражены как отрицательное изменение полного термодинамического потенциала метаболической реакции гидролиза АТФ на моль потребленного О2. В качестве примера рассмотрим сопряженный с гидролизом АТФ активный транспорт катиона натрия против градиента своей движущей силы Х2, его электрохимического потенциала (У.3.12) [c.134]

Системы активного транспорта могут создавать внутри клетки концентрации растворенных веществ, которые в тысячи раз превышают их концентрации во внешней среде. Это обеспечивает возможность развития микроорганизмов в условиях низкого содержания питательных веществ. Активный транспорт характеризуется специфичностью по отношению к субстрату, которая обеспечивается мембранным переносчиком. Когда переносчик обращен к внешней поверхности мембраны, он имеет высокое сродство к субстрату, а когда обращен к ее внутренней поверхности — низкое. Благодаря этому субстрат как бы накачивается в клетку. Этот процесс сопряжен с затратой метаболической энергии, обеспечивающей диссоциацию субстрата и переносчика на внутренней поверхности мембраны. Так, с помощью механизма активного транспорта в клетку поступает лактоза. Как уже отмечалось, ее перенос осуществляется при участии -галакто-зидпермеазы. Если блокировать образование энергии (например, азидом натрия), то активный транспорт лактозы прекращается. В этих условиях -галактозидпермеаза катализирует облегченную диффузию дисахарида, обнаруживая одинаковое сродство к нему по обе стороны мембраны. [c.59]

Окончательное выяснение смысла сродства, рассчитанного описанным выше термодинамическим методом, требует дополнительных экспериментов по термодинамическому изучению биохимических процессов. Тем не менее интересно рассмотреть влияние на сродство различных факторов, воздействующих на транспорт и метаболизм в уже изученных случаях. В двух таких работах были использованы соединения, которые подавляли транспорт, но при этом непосредственно не влияли на метаболизм. Одним из этих соединений является гликозид уаба-ин — ингибитор натрий-калиевой АТФазы, которую обычно [c.163]

Другой ингибитор транспорта — амилорид (мочегонное средство) — мешает пассивному проникновению натрия через внешнюю поверхность. В исследованиях кожи лягушки амилорид вводили со стороны внешней поверхности в концентрации, достаточной для снижения /о примерно на 2/3 по сравнению с исходным уровнем в течение 4 ч (рис. 8.10). Сначала кажущееся сродство было одинаковым в опыте и контрольном образце. Час спустя после введения амилорида А заметно не изменилось (рис. 8.11). Однако через 4 ч после введения амилорида А существенно возросло по сравнению с контрольными препаратами и по сравнению с исходным значением в том же самом препарате. Возрастание А может объяснить тот факт, что после удаления амилорида примерно через 4 ч обработки значение /о в обработанных тканях увеличилось и достигло [c.166]

Однако механизм индивидуального и совместного пероксидазного окисления салицилата натрия в реакциях, катализируемых пероксидазой, не изучен. Поэтому исследование участия салицилата натрия в пероксидазных реакциях позволило установить, что он является медленно окисляемым субстратом пероксидазы [Рогожин, Верхотуров, 1999а]. В реакциях совместного окисления с ферроцианидом калия связывание салицилата натрия в активном центре фермента не влияло на связывание ферроцианида калия, что проявлялось в реакции пероксидазного окисления ферроцианида в неконкурентном характере ингибирования пероксидазы (рис. 38). Однако если салицилат натрия связывался с ферментом, то дальнейшее превращение ферроцианида калия замедлялось. В реакции пероксидазного окисления о-дианизидина проявлялся смешанный тип ингибирования пероксидазы салицилатом натрия, что свидетельствует о конкуренции между о-дианизидином и салицилатом натрия за место связывания в активном центре фермента (рис. 39). При связывании салицилата натрия с ферментом понижалось сродство и эффективность превращения о-дианизидина. Выявленные механизмы ингибирования пероксидазы салицилатом натрия позволяют предположить, что участки связывания ферроцианида и о-дианизидина в активном центре фермента располагаются вблизи места связывания салицилата натрия. При этом особенности связывания субстратов проявлялись в индивидуальном характере ингибирования их пероксидазного окисления. Однако в процессе окисления ферроцианида и о-дианизидина, по-видимому, реализуются различные каналы электронного транспорта с субстратов, контактирующих с поверхностью белковой глобулы, на железо [c.96]