Тема 3. Клеточный транспорт через мембраны

Транспортные белки опосредуют проникновение через клеточные мембраны многих полярных молекул небольшого размера, однако они не способны транспортировать макромолекулы, например белки, полинуклеотиды или полисахариды. Тем не менее в большинстве клеток макромолекулы могут как поглощаться, так и секретироваться, а некоторые специализированные клетки способны захватывать даже крупные частицы. Механизмы, с помощью которых клетки осуществляют эти процессы, сильно отличаются от механизмов, опосредующих транспорт [c.407]

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]

В связи с тем, чго перенос различных ионов через одинаковые клеточные мембраны происходит с неодинаковой скоростью и что обмен веществ и, следовательно, перенос ионов между внутренней частью клетки и окружающей средой происходит через пограничный слой клетки, который представляет собой довольно сложную структуру, существует теория, что клеточная мембрана обладает свойствами избирательной проницаемости. Вследствие этого живые и неповрежденные клетки, находящиеся в покое, обладают резко выраженной асимметрией в распределении веществ между клеткой и средой концентрация одних веществ больше, а других — меньше, чем в среде. Считают, что протоплазматическая мембрана содержит особые переносчики и ферментные системы, которые управляют скоростью поступления веществ в клетку и выходом их наружу. Благодаря системе переносчиков осуществляется, например, активный транспорт анионов и катионов из межклеточного пространства растительных тканей внутрь клетки. Теория такого активного переноса в настоящее время принимает, что [c.280]

В типичном эксперименте с мечеными соединениями в биологическую систему вводится некое постороннее (экзогенное) вещество. При этом предполагается, что его молекулы будут вступать в те же самые реакции, что и некоторое продуцируемое системой (эндогенное) вещество, участвующее в биосинтезе исследуемого соединения. Для этого эндогенный и экзогенный субстраты должны стать биологически идентичными, причем это требование относится как к природе, так и к количеству меченого соединения. Например, к культуре плесени добавляют следовые количества ацетата натрия ацетат-ион (или уксусная кислота) должен быть усвоен клетками без заметного нарушения связанных с энергетическими затратами механизмов транспорта через клеточные мембраны и далее превращен внутри клетки в ацетил-кофермент А без значительных изменений концентраций веществ, требующихся для осуществления этих реакций (АТР, кофермент А), или продуктов превращений (ADP, ацетилкофермент А). Наконец, получившийся таким образом ацетилкофермент А должен полностью перемешаться с ацетилкоферментом А, образовавшимся в клетке несколькими совершенно другими путями, с тем чтобы степень его участия в биосинтезе поликетидов была пропорциональна его доле в общем фонде ацетил-КоА. Кроме того, должен быть метод, позволяющий отличить меченый компонент от эндогенного продукта биосинтеза, например, путем измерения уровня радиоактивности, если экзогенный ацетат частично содержал С или Н. В конечном счете одни нз перечисленных выше требований несовместимы с другими результаты эксперимента можно интерпретировать только при допущении, что свойства возмущенной системы идентичны свойствам ее невозмущенного состояния. При этом еще предполагается, что наблюдатель способен фиксировать изменение свойств биологической системы точнее, чем сама эта система. [c.466]

Однако применительно к живым биологическим объектам вряд ли можно говорить лишь о пассивной (простой) диффузии кислорода. На разных этапах транспорта кислорода в организме можно встретить многочисленные примеры облегченной диффузии. Следует отметить, что диффузионный перенос кислорода через биологические мембраны изучен хуже по сравнению с другими веществами. Тем не менее можно привести примеры диффузии растворенного кислорода через поры гистогематических мембран (мочевой пузырь жабы) и через каналы в клеточной мембране [564, 9]. Возможен перенос кислорода с плазмой через капиллярную стенку за счет гидростатического давления [369]. Хорошо известны роль межклеточной жидкости в транспорте растворенных в ней веществ к клеткам, а также движение гиалоплазмы, ускоряющей не менее чем на порядок поступление кислорода к удаленным от клеточной мембраны частям клетки с низким рОг сравнительно с простой диффузией. Такие потоки показаны не только для крупных растительных клеток [25, 184], но и для клеток млекопитающих [24, 521]. [c.15]

Для нормальной жизнедеятельности любому живому организму необходимы структурные фрагменты и энергия. Для синтеза новых веществ клетки синтетические реакции должны быть сопряжены с реакциями, в результате которых высвобождается энергия, идущая на этот синтез. Основные пути получения клеткой энергии были рассмотрены в теме 3 Клеточный транспорт через мембраны , теме 7 Метилотрофия и теме 8 Фотосинтез . [c.443]

Наибольший перенос между соседними клетками происходит через постоянные поры или каналы, расположенные в области щелевых контактов. Каналы принимают форму коротких межклеточных трубок или коннексонов. Пос.вддние, в свою очередь, составлены из двух упорядоченных полых цилиндрических протеинов, которые называют внутримембранными частицами (ВМЧ). Коннексон образует непрерывный канал, который тянется из внутренней части одной клетки через две билипидные мембраны до внутренней части другой клетки. Поперечное сечение коннексона является гексагональным и по-видимому, составлено из шести протеиновых субъединиц, которые могут поворачиваться и передвигаться относительно друг друга, вызывая тем самым запирающий эффект, подобный действию ирисовой диафрагмы объектива [10, 11]. Отдельные ВМЧ проникают через клеточные мембраны и образуют обычный запирающийся канал для облегченного транспорта между цитоплазмой клетки и внешней стороной клетки. [c.329]

Важной стороной активного транспорта является его тесная связь с объемным потоком в отсутствие благоприятных трансэпителиальных градиентов осмотического или гидростатического давления. Пытаясь объяснить эту зависимость, Каррен с сотрудниками предложил простую модель, состоящую из двух последовательных мембран, разделенных узким пространством (рис. 7.8). Мембрана I осуществляет активный транспорт растворенного вещества 5 из отсека 1 в отсек 2, тем самым устанавливая разность осмотических давлений, вызывающую объемный поток. Вообще можно ожидать, что процесс активного транспорта должен быть связан с объемным потоком в центральной части отсека 2. Главной особенностью модели, изображенной на рис. 7.8, является то, что она предсказывает наличие объемного потока через составную мембрану из отсека 1 в отсек 3. Основой такого поведения является различие в эффективном осмотическом давлении Дяэфф = аЯТАс, создаваемом растворенным веществом 5 на двух последовательных мембранах. Таким образом, в мембране I (представляющей собой клеточные барьеры и плотные контакты между клетками) СТ1 1, так как транспорт 5 из отсека 1 в отсек 2 связан с потоком воды между этими двумя областями (из раствора, омывающего внещнюю, слизистую, поверхность мембраны, в латеральное межклеточное и/или субэпителиальное пространства [c.142]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология