Механизмы мембранного транспорта

Рис. 94. Разные механизмы пассивного транспорта ионов чеерз мембрану.

Известны другие механизмы активного транспорта аминокислот через плазматическую мембрану. Так, А. Майстером предложена оригинальная схема трансмембранного переноса аминокислот, получившая название у-глута-мильного цикла. [c.366]

ЦПМ является основным барьером, обеспечивающим избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов Осуществляется это с помощью разных механизмов мембранного транспорта. Молекулы воды, некоторых газов (таких, как О2, Н2, N2) и углеводородов, концентрации которых во внешней среде выше, чем в клетке, проходят через ЦПМ внутрь клетки посредством пассивной диффузии. Движущей силой этого процесса служит градиент концентрации вещества по обе стороны мембраны. Основным соединением, поступающим в клетку и покидающим ее таким путем, является вода. Движение воды через мембрану, подчиняющееся законам пассивной диффузии, привело к выводу о существовании в мембране пор. Эти поры пока что не удалось увидеть в электронный микроскоп, но некоторые данные о них были получены косвенными методами. Расчетным путем установлено, что поры должны быть очень мелкими и занимать небольшую часть поверхности ЦПМ. Высказывается предположение, что они не являются стабильными структурными образованиями, а возникают в результате временных перестроек молекулярной организации мембраны. [c.43]

Механизмы мембранного транспорта в плазмалемме расти- ельных клеток [c.263]

Все ионометрические анализаторы по принципу построения и работы потенциометрической ячейки можно разделить на два основных типа анализаторы для контроля в стационарных условиях (различные варианты автоматических титраторов) и приборы автоматического контроля в гидродинамическом режиме (анализаторы проточно-инжекционного типа). Теоретические основы ионометрии (механизм возникновения электродного потенциала и мембранного транспорта, проблемы селективности и динамические факторы) для стационарных условий эксплуатации электродов разработаны довольно подробно, а теория потенциометрического детектирования в гидродинамических контролируемых условиях стала интенсивно развиваться лишь в последние годы. [c.164]

Механизмы мембранного транспорта [c.308]

Важным параметром, необходимым для оценки любого конкретного механизма мембранного транспорта, следует считать число копий специфического транспортного белка в клеточной мембране. Предположим, вы хотите измерить в блуждающем нерве кролика число потенциал-зависимых натриевых каналов. Вы нашли в яде паука мощный токсин, который специфически инактивирует потен-циал-зависимые натриевые каналы. Более того, вы обнаружили, что этот токсин можно пометить радиоактивным 1 без изменения его токсических свойств. Предполагая, что с одним каналом связывается одна молекула токсина, вы можете сделать заключение, что число Na -каналов в сегменте блуждающего нерва равно максимальному числу связанных с ним молекул токсина. [c.63]

Рассмотрение мембранного транспорта естественно начать с термодинамики, не касаясь молекулярной структуры мембраны п механизма транспорта. Термодинамика не столько объясняет физические явления, сколько организует наши знания, устанавливая связь между физическими явлениями и их зависимость от параметров системы. [c.341]

Многие предпочитают говорить не о натриевых каналах, или порах, а о системе переноса ионов натрия, поскольку они избегают обсуждения молекулярных структур и механизма ионного транспорта через мембрану. Действует ли данная система как канал или как переносчик [12] Переносчик может обеспечить скорость потока ионов 10 ионов/с, т. е. на три порядка меньше, чем через поры. Следовательно, натриевая транспортная система функционирует как пора. Далее при биофизическом подходе механизмы переноса различаются по зависимости скорости ионного транспорта от концентрации. При существовании переносчика насыщение достигается при высоких концентрациях, когда все молекулы переносчика несут ионы, в то время как диффузия ионов через канал определяется только броуновским движением ионов и электрохимическим градиентом, т. е. отдельные ионы проходят сквозь мембрану. [c.138]

Плазматическая мембрана играет важнейшую роль в обмене ве-ш еств. Она служит осмотическим барьером клетки и контролирует как поступление веществ внутрь клетки, так и выход их наружу. В мембране имеются механизмы активного транспорта и системы субстрат-специ-фичных пермеаз. По-видимому, липидная пленка элементарной мембраны пронизана мостиками (или каналами) из белков, и именно эти белки служат порами, через которые осуществляется регулируемый транспорт веществ. [c.24]

Примерами твердых мембранных электродов могут служить ионоселективные электроды с мембранами из солей галогенидов серебра, которые, как известно, могут быть взаимозаменяемы, так как во всех них ионный транспорт осуществляется ионами серебра, а селективность определяется значением произведения растворимости соответствующих солей серебра. Наиболее совершенным и высокоселективным электродом является F-селектив-ный электрод, мембраной которого служит моно- или поликристалл фторида лантана, вакансии в кристаллической решетке создаются легирующей добавкой фторида двухвалентного европия. Именно вакансионный механизм ионного транспорта, как было показано многими исследователями, обеспечивает высокую селективность этого электрода близкой к фторид-иону по плотности, заряду и размеру является только гидроксид-ион. [c.98]

Перспективы развития мембранной технологии в большой мере связаны с надеждалП на воспромзведеннс и практическое использование свойств биологических мембран, важнейшим из которых является способность осуществлять селективный обмен молекулами различных веществ. Уже сейчас промышленность располагает значительным набором мембран с селективными свойствами. Однако разработка и использование селективных мембранных материалов сталкивается до сих пор со значительными трудностями. Это связано главным образом с тем, что механизмы проницаемости как биологических, так и многих искусственных мембран окончательно не выяснены и не существует общего подхода к их описанию. Создание универсальной математической модели, адекватно описывающей мембранный транспорт, осложняется разнообразием процессов переноса через мембраны. В биологических мембранах выделяется пассивный транспорт (обычная диффузия), активный транспорт (перенос вещества против градиента концентрации) и облегченная диффузия (перенос вещества по градиенту концентрации с аномально высокой скоростью). В формировании реального процесса переноса могут принимать участие все механизмы в различных соотношениях. Одной из характерных особенностей многих селективных мембран является аномальная зависимость потока переноса от градиента концентрации [30—32]. В силу специфических свойств мембран, больших трансмембранных градиентов и активного взаимодействия потока переноса со структурой мембраны наблюдаются значительные отклонения от закона Фика. При этом линейная зависимость потока переноса от градиента концентрации оказывается справедливой только для малых трансмембранных градиентов. Наблюдается замедление роста потока переноса или даже насыщение при больших значениях трансмембранного градиента. [c.123]

Два механизма ионного транспорта (каналы и переносчики) можно различать по концентрационным зависимостям проводимости на переменном токе, более информативным, чем измерения на постоянном токе. Например, зависимость проводимости на постоянном токе от концентрации переносимого иона как для транспорта с переносчиком, так и по канальному механизму носит немонотонный куполообразный характер. Это объясняется блокировкой каналов при высоких концентрациях транспортируемого иона. В случае подвижных переносчиков снижение скорости переноса при высоких концентрациях обусловлено отсутствием свободной формы ионофора, так как весь ионофор находится в виде комплекса с катионом. На переменном токе зависимости проводимости БЛМ для двух разных механизмов переноса отличаются. Нри высоких концентрациях электролита входные участки каналов заполнены, перескоки через центральный барьер невозможны и проводимость канала на переменном токе остается низкой. В то же время заряженные комплексы переносчика с катионом и на высокой частоте могут переносить ток через мембрану, благодаря чему проводимость БЛМ с переносчиком остается высокой [c.110]

Каждая бактериальная (да и другая) клетка окружена клеточной мембраной, содержащей белки и липиды. Мембрана функционирует как барьер, но в ней также размещены механизмы, осуществляющие транспорт веществ в клетку и из клетки, в том числе насосы, необходимые для активного переноса. Кроме того, вдоль мембран или их внутриклеточных выростов идут процессы бактериального фотосинтеза и дыхания. Вирусы не имеют мембран. О структуре и функции клеточных мембран существует много гипотез (см., например, [1034, 1557, 1565, 1603, 1605, 1790]. В состав футляра , одевающего клетки, может, помимо клеточной мембраны входить наружная клеточная стенка [1565, 1604, 1605]. Основная функция клеточной стенки — защита бактерий от механических повреждений и осмотического стресса. [c.74]

По-видимому, более простая ситуация складывается относительно роли электроосмоса в транспорте воды и растворенных веществ не в специализированных ситовидных трубках, а через поры клеточных мембран. Несомненность существования этого механизма в клетках растений утверждалась Д.А.Сабининым [232] и впоследствии обосновывалась другими исследователями [6771, Однако конкретный вклад, который может вносить электроосмос в процессы мембранного транспорта, остается пока неясным. [c.85]

До сих пор мы говорили лишь об одном возможном механизме ионного транспорта, опосредованного переносчиками. Необходимо, однако, помнить о том, что суш,ествуют и многие другие способы переноса веш,еств через мембрану. На рис. 6.11 приведены некоторые важнейшие виды транспортных механизмов, обнаруженные в биологических мембранах. В левой части рисунка изображены простейшие способы переноса — пассивная диффузия ионов (1) и массовый поток жидкости (2). Далее следует пассивная диффузия, опосредованная переносчиком,— либо в одном направлении (3), либо в обоих (4). Весьма распространена такая пассивная диффузия, при которой перенос какого-либо вещества сопряжен с транспортом другого вещества так, во многих клетках осуществляется сопряженный перенос сахаров и аминокислот с Ма+ по градиенту концентрации этого иона (5). Наконец, существуют такие системы транспорта, для работы которых требуется энергия. К ним относятся насосы того типа, который мы только что рассмотрели (6) (источником энергии для работы таких насосов служат макроэргические фосфаты), и протонный насос (7), действующий во внутренней мембране митохондрий (см. гл. 4). Поставщиками энергии для работы протонного насоса служат дыхательные ферменты. Все эти механизмы действуют в биологических мембранах, но, кроме того, некоторые из них были воспроизведены и на искусственных мембранах, составленных из различных органических веществ. Это обстоятельство, открывающее широкие возможности для экспериментального анализа, свидетельствует о том, что особенности процессов переноса в значительной степени определяются свойствами органических молекул и макромолекулярных комплексов, образующих монослои или очень тонкие мембраны. [c.146]

Постоянство качественного и количественного состава аминокислот в метаболических фондах мозга обеспечивается такими взаимосвязанными процессами, как поступление аминокислот из циркулирующей крови, отток их из мозга в кровь и участие в реакциях внутриклеточного метаболизма. В организме все эти процессы сбалансированы слаженным функционированием гомеостатических механизмов, гематоэнцефалического барьера и мембранным транспортом. [c.39]

ЦПМ является основным барьером, обеспечивающим избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов. Осуществляется это с использованием разных механизмов мембранного транспорта. Вьщеляют 4 типа фанспорт-ных систем, с участием которых происходит проникновение молекул в бактериальную клетку пассивную диффузию, облегченную диффузию, активный фанспорт и перенос химически модифицированных молекул. [c.50]

Быстрое развитие биоорганической химии (одним из первых в этой области начал заниматься А. А. Гринберг, выполнивший в 30-х годах систематические исследования биоактивных координационных соединений кобальта) также обусловлено важной ролью, которую координационные соединения играют в таких жизненно важных процессах, как фотосинтез, дыханпе, прохождение ионов металлов через био.логическне и искусственные мембраны и др. Большой вклад в изучение мембраноактивных соединений и механизмов мембранного транспорта в клетке принадлежит школе 10. А. Овчинникова [32]. [c.51]

Существует предположение, что вывод аспартата из митохондрии связан с потреблением энергии в этом случае можно провести аналогию с работой Na+-Ha o a в цитоплазматической мембране [104]. Механизм такого транспорта может быть сходен по характеру с механизмом поглощения аминокислот цитоплазматическими мембранными пузырьками бактерий [105—107]. Накопление аминокислот такими пузырьками, по-видимому, не зависит от АТР, но сопряжено с переносом электронов, осуществляемым специфическими, связанными с мембраной флавинсодержащими дегидрогеназами. Поглощению аминокислот пузырьками Е. old особенно эффективно содействует дегидриро- [c.424]

На каждую затраченную молекулу АТФ фермент переносит три иона Ка" из клетки и два иона К+ в клетку, т. е. перенос катионов неэквивалентен. Таким образом, на мембране возникает разность концентраций и электрических потенциалов, и третий ион поступает в клетку уже по механизму вторичноактивного транспорта. [c.313]

Простагландинов много, они по строению мало отличаются друг от друга, но функции их разные. Ряд простагландинов усиливают действие аденилатциклазы. Лабильными производными простагландинов являются тромбоксаны, которые участвуют в регуляции активности тромбоцитов. Важно, что аспирин является мощным ингибитором простагландин-синтазы - фермента, участвующего в биосинтезе простагландина из арахидоновой кислоты. Возможно, простагландины участвуют каким-то образом в восприятии боли. Простагландины участвуют в действии гормонов, связанных с кальциевым обменом, и взаимодействуют с рядом ферментов, а также с углеводным обменом, мышечными сокращениями и в механизмах внутриклеточного мембранного транспорта. [c.316]

Вся совокупность имеющихся в настоящее время данных убеждает в том, что биоэлектрогенез у высших растений является столь же важным физиологическим отправлением, как и у животных. Чем глубже мы познаем особенности генерации потенциалов покоя и потенциалов действия в растительном организме, тем яснее становится их значительная роль в осуществлении многих процессов, протекающих на мембранном, клеточном и тканевом уровнях, — работе мембраносвязанных ферментов, ионном и молекулярном мембранном транспорте, осуществлении регуляторных связей и др. Поэтому раскрытие механизмов биолектрогенеза несомненно существенно для познания таких важных комплексных физиологических свойств высших растений, как устойчивость к неблагоприятным внешним факторам, адаптация к меняющимся условиям среды, способность ассимилировать питательные вещества и т.д. [c.191]

Предполагается также, что в качестве модуляторов и даже внутриклеточных посредников действия некоторых гормонов функционируют ионы Са и цитоплазматический Са -связывающий белок кальмодулин. Свободные ионы Са присутствуют в цитозоле в очень низких концентрациях-менее 10" М. При действии некоторых гормонов концентрация ионов Са " возрастает. Ионы Са влияют на многие виды внутриклеточной активности, вероятно, посредством связывания с кальмодулином, который стимулирует фосфодиэстеразу и различные протеинкиназы, участвующие в углеводном обмене, мышечном сокращении и механизмах внутриклеточного мембранного транспорта. [c.807]

Исследованием транспорта биологических мембран и их моделей весьма широко занимаются биологи (биофизики). Переносу ионов и молекул в бимолекулярных фосфолипидных мембранах (БФМ) посвящено огромное число работ, которые обобщены в монографии Льва [65], а теоретические представления о механизме индуцированного транспорта через такие мембраны даны в оригинальной монографии Маркина и Чизмаджева [66]. В нашу задачу не входит изложение теории переноса веществ в БФМ, но использование представлений и большого экспериментального материала по селективным свойствам БФМ чрезвычайно полезно для развития теории ионоселективных электродов. Можно отметить хотя бы тот факт, что валиномицин, как одно из самых важных веществ в ионометрии, был применен для [c.41]

Важная роль мембран в синапсах обусловлена их непосредственным участием в основных процессах деятельности нейрона в возбуждении и торможении. Это проявляется в биоэлектрической активности мембран в поляризации, деполяризации и гиперполяризации. В мембранные процессы вовлекаются медиаторы и ферменты, которыми регулируется уровень медиаторов. Характер взаимосвязи этих факторов иллюстрируют исследования, проведенные в нашей лаборатории Кометиани (1970, 1971). Он изучил взаимосвязь действия ацетилхолинэстеразы и Na" , К -АТФазы — двух ферментных систем, обусловливающих генерацию биопотенциалов, и пришел к заключению, что механизм активного транспорта, который связан с работой Na" , К+-АТФазы, и деполяризацию, обусловленную действием ацетилхолина, нужно рассматривать как части единого механизма генерации биопотенциала. Связь между ними осуществляется с помощью ионов. Импульсация, вызванная возбуждением, освобождает ацетилхолин. Последний тормозит Na , К+-АТФазу, в результате чего прекращается активный транспорт и клетка деполяризуется. В это время на арену выступает ацетилхолинэстераза, которая быстро разрушает ацетилхолин, благодаря чему создаются условия для стимулирования Na+, К+-АТФазы, и поляризация клетки восстанавливается. Интересно отметить, что максимум торможения Na+, К+-АТФазы аце-тилхолином наблюдается тогда, когда активность Na" , К -АТФазы наибольшая. [c.14]

Нервная система в организме животных объединяет в единое целое деятельность разнообразных органов, их морфо-функциональных единиц и огромное многообразие внутриклеточных биохимических процессов, лежащих в основе физиологических функций этих органов, а также осуществляет постоянное уравновешивание деятельности целостного организма и отдельных его систем с внешней средой. В связи с выполнением этих и других функций, несиойственпых остальным органам и тканям, нервная система обладает рядом особенностей, которые обеспечивают ей осуществление упомянутых специфических функций. К ним относятся особенности локализации, макро- и микроструктурной организации, пролиферации нервных клеток, устройства и функционирования аппаратов кровоснабжения, мембранного транспорта метаболитов, барьерных механизмов, а также межклеточных взаимоотношений в системах нейрон-нейрон, нейрон—нейроглия, нейрон—эффекторная клетка. Последняя особенность обеспечивает нервной ткани наиболее важное отличительное свойство — исключительное развитие механизмов регулирования функций на межклеточном уровне. [c.19]

В. П. Парибок высказал предположение, согласно которому известная способность репаративных систем устранять радиационные повреждения ДНК — это лишь одно из проявлений неспе-цифичеокой реакции живой системы на повреждающее воздействие. Иначе говоря, предполагается, что в клетках существуют системы, поддерживающие нативное состояние ее структур и реагирующие на любое повреждающее воздействие. В исследованиях Л. X. Эйдуса, продолжающихся в настоящее время, анализируется биофизический механизм неспецифической реакции клеток на повреждающие воздействия, к которым автор наряду с ионизирующей радиацией относит и действие различных радиопротекторов. Согласно развиваемой им гипотезе под влиянием повреждающего агента возникают однотипные изменения, включающие нарушение мембранного транспорта и соответствующих градиентов концентрации низкомолекулярных соединений, которые локально накапливаются в компартментах клеток, сорбируются на макромолекулах и изменяют их конформационную подвижность. В конечном итоге может наступить состояние паранекроза, обратимое при умеренно, повреждающих воздействиях. При этом изменяется соотношение скоростей конкурирующих между собой процессов реализации и репарации скрытых повреждений в уникальных структурах, ответственных за гибель клеток. [c.14]

По мнению Л. X. Эйдуса (1977), корреляция между проявлением биохимического шока и противолучевым эффектом не случайна и наблюдается не только для серосодержащих протекторов, но-и для других защищающих химических и даже физических агентов. Он предположил, что состояние биохимического шока представляет собой частный случай общей неспецифической реакции клеток на повреждающие воздействия,, известной по работам Д. М. Насонова и В. Я. Александрова (1940). Согласно этим представлениям механизм радиозащитного влияния неспецифиче- ской реакции, возникающей под действием на клетки защитных агентов, состоит в следующем. Введение радиопротекторов, так же, как и действие повреждающих агентов, вызывает изменение-мембранного транспорта веществ, приводящее к нарушению существующих в клетке градиентов концентраций низкомолекулярных органических веществ локальное увеличение их содержания в компартментах клетки способствует адсорбции дополнительных количеств этих соединений на макромолекулах, в результате-этого происходит снижение их конформационной подвижности и [c.271]

Таким образом, одиночный ПД, возникший под влиянием внешнего раздражителя и выполняющий роль сигнала, достигнув того или иного органа, может вызвать кратковременные колебательные изменения той или иной функции, носящие подготовительный характер. Механизм трансформации ПД в функциональный ответ является, по-видимому, многоступенчатым (рис. 50). В тех органах, по которым ПД распространяется и которых он достигает, он электротонически вызывает изменение мембранного потенциала клеток. Это. в свою очередь, непосредственно влияет на структурное состояние мембранных систем, ответственных за пассивный и активный мембранный транспорт (каналы, транспортные АТФазы). В результате меняются [c.187]

Мембранология — современная, стремительно развивающаяся междисциплинарная область естественных наук, находящаяся на стыке биофизики, биохимии, молекулярной биологии, иммунологии, физиологии, генетики, физической и коллоидной химии и др. Она изучает состав, структуру, свойства, функции, локализацию компонентов биологических мембран, их молекулярную и динамическую организацию, особенности межмоле-кулярных взаимодействий и фазовые переходы липидов и белков в мембране, транспорт веществ через мембраны, участие биомембран в осуществлении и регулировании метаболических процессов в клетке, механизмы действия различных физико-химических факторов на мембранные системы и другие вопросы, связанные с исследованием состояния компонентов биомембран и отдельных клеток. [c.7]

Окисленная и восстановленная формы аскорбата способны проникать через мембранные структуры животных клеток. Благодаря большей липофильности дегидроаскорбат легко диффундирует через биомембраны, чем суш ественно отличается от аскорбата. Дегидроаскорбат как транспортная форма витамина С проникает в биологические структуры посредством простой или облегченной диффузии. Б нормальных физиологических условиях основную роль в процессах трансмембранного переноса и поддержания физиологического уровня аскорбата в клетках играет механизм активного транспорта, опосредованный участием специфических белков и зависяпдий от наличия энергии. [c.121]

Следовательно, ингибирование активного мембранного транспорта под действием ионизирующего излучения происходит в клетках различных типов, в разных условиях облучения в широком диапазоне доз. Предполагают, что сохранение жизнедеятельности клеток при дезактивации натриевого насоса связано с включением компенсаторных механизмов поддержания гомеостаза. Например, в мембранах эритроцитов при торможении активности Ка % К -АТФазы активность Са -АТФазы превыюает контрольный уровень, а в плазматических мембранах печени увеличивается Мё -АТФазная активность. Известно, что Са и способствуют связыванию белков, в том числе АТФаз, с мембраной. В липидных бислоях Са обеспечивает образование мостиков между фосфатидами, в результате которого упаковка липидной фазы становится более плотной и уменьшается проницаемость мембраны. Кроме того, после рентгеновского облучения животных в дозе 5 Гр обнаруживается повышение активности щелочной фосфатазы, связанной с плазматическими мембранами клеток печени мышей. Щелочная фосфатаза — интегральный фермент плазматических мембран некоторых клеток —-участвует в активном транспорте ионов На" и К . [c.145]

Как уже упоминалось, электрическое возбуждение в нервной ткани существенно зависит от механизмов пассивного и активного мембранного транспорта, контролирующего концентрации ионов и молекул внутри клеток и нередко в межклеточном пространстве. Аксоны обладают большим резервом K -ио-нов и дефицитом Na -ионов. Мифации ионов, обеспечивающие прохождение импульсов и создающие изменения потенциала мембраны, быстро компенсируются этими резервами. Выносливость аксона очень велика — утомление наступает лишь после прохождения 10 — 10 импульсов, тем не менее перемещения ионов при прохождении импульса должны быть компенсированы в стадии покоя. Кроме того, мембрана в стадии покоя не является абсолютным барьером для перемещений ионов и постепенного уменьшения потенциала. [c.253]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология