Aktivni prijenos tvari kroz membranu. Vrste aktivnog transporta tvari kroz membranu

Stanica je strukturna jedinica svih živih bića na našem planetu i otvoreni sustav. To znači da je za njegovu vitalnu aktivnost neophodna stalna razmjena tvari i energije s okolinom. Ta se razmjena provodi kroz membranu - glavnu granicu stanične mreže, koja je dizajnirana za očuvanje njezine cjelovitosti. To je kroz membranu da se stanična razmjena odvija i to ide ili od strane gradijent koncentracije

Membranska barijera i sl

Citoplazmatska membrana dio je mnogih staničnih organela, plastida i inkluzija. Moderna znanost temelji se na modelu membranske tekućine mozaik. Zbog svoje specifične strukture moguće je aktivno transportiranje tvari kroz membranu. Temelj membrane čini lipidni dvosloj - većinom fosfolipide, koji se nalaze u skladu s njihovim hidrofilno-hidrofobna svojstva. Glavna svojstva lipidnog dvosloja su fluidnost (sposobnost gradnje i gubljenja zakrpa), samoupravljanje i asimetrija. Druga komponenta membrane su proteini. Njihove funkcije su različite: aktivni prijevoz, prijem, fermentacija, priznavanje.

Bjelančevine se nalaze na površini membrane i iznutra, a neke ga prožimaju nekoliko puta. Svojstvo proteina u membrani je sposobnost prijelaza s jedne strane membrane na drugu ("flip-flop" skok). A posljednja komponenta je saharid i polisaharidni lanac ugljikohidrata na površini membrana. Njihove funkcije još uvijek su kontroverzne.

Vrste aktivnog transporta tvari kroz membranu

Aktivna će se prijenos tvari kroz staničnu membranu, koji je pod kontrolom, tu je i trošak energije odlazi protiv koncentracijskog gradijenta (supstancija prenosi iz područja niske koncentracije u visokoj koncentraciji). Ovisno o vrsti korištenja energije, razlikuju se sljedeći načini prijevoza:

• Prvenstveno aktivan (izvor energije - hidroliza adenozin trifosfatne kiseline ATP adenozin difosforni ADP).
• Drugo aktivno (osigurava se sekundarna energija nastala uslijed djelovanja mehanizama primarnog aktivnog transporta tvari).

Asistenti proteina

U prvom iu drugom slučaju, prijevoz je nemoguć, bez proteina nosača. Ovi transportni proteini su vrlo specifične, a namijenjena su za prijenos određenih molekula, a ponekad čak i određene molekularne vrste. To je dokazano eksperimentalno mutiranih gena bakterije koje dovode do nemogućnosti aktivnog transporta kroz membranu određena ugljikohidrata. Transmembranski proteini transportera može zapravo biti nosači (interakciju s molekulama izravno uvukla preko svoje membrane) ili (channelization tvore pore u membrani koje su otvorene za specifična sredstva).

Pumpa za natrij i kalij

Najčešće primijetio primarni aktivni prijenos tvari kroz membranu je Na + -, K + - pumpa. Ovaj mehanizam daje razliku u koncentracijama iona Na + i K + na obje strane membrane, što je neophodno za održavanje osmotskog tlaka u stanici i drugim metaboličkim procesima. Transmembranski nosač proteina - natrij-kalij ATP-as - sastoji se od tri dijela:

• Na vanjskoj strani membrane, protein ima dva receptora za kalijeve ione.
• Na unutarnjoj strani membrane su tri receptora za natrijeve ione.
• Interni dio proteina karakterizira ATP aktivnost.

Kada se dva kalij iona i tri natrijeva iona vežu na receptore proteina na obje strane membrane, ATP aktivnost se aktivira. ATP molekula je hidrolizirana na ADP s oslobađanjem energije koja se troši da se kalijevi ioni prenose prema unutra, a natrijevi ioni na vanjsku stranu citoplazmatske membrane. Procjenjuje se da je učinkovitost takve pumpe više od 90%, što sama po sebi iznenađuje.

Za vaše podatke: učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem je oko 40%, električna - do 80%. Zanimljivo je da crpka također može raditi u suprotnom smjeru i služi kao fosfatni donor za sintezu ATP. Za neke stanice (npr. Neuroni), do 70% ukupne energije se potroši kako bi se uklonio natrij iz stanice i sipao u kalij ione. Pumpe za kalcij, klor, vodik i neki drugi kationi (ioni s pozitivnim nabojem) rade na istom načelu aktivnog transporta. Za anione (negativno napunjene ione) takve pumpe nisu otkrivene.

Prijevoz ugljikohidrata i aminokiselina

Primjer sekundarnog aktivnog transporta može biti prijenos u stanice glukoze, aminokiselina, joda, željeza i mokraćne kiseline. Kao rezultat kalijevog natrij pumpe, nastaje gradijent koncentracija natrija: izvan koncentracije je visoka, ali iznutra je niska (ponekad 10-20 puta). Natrij ima tendenciju difundiranja u stanicu, a energija ove difuzije može se koristiti za transportiranje tvari prema van. Ovaj mehanizam naziva se cotransport ili konjugirani aktivni transport. U ovom slučaju, proteinski nosač ima dva središta receptora od vanjskog dijela: jedan za natrij, a drugi za transportni element. Tek nakon aktivacije oba receptora, protein prolazi kroz konformacijske promjene, a natrijeva difuzijska energija uvodi u ćeliju transportiranu tvar na gradijent koncentracije.

Vrijednost aktivnog transporta za ćeliju

Ako se uobičajena difuzija tvari kroz membranu odvija koliko je god poželjna, njihove koncentracije izvan i unutar stanice bi se izravnale. A ovo je za stanicu smrt. Uostalom, svi biokemijski procesi moraju se odvijati u okolini razlika u električnoj potencijalu. Bez aktivnog, protiv gradijenta koncentracije, transport tvari, neuroni ne bi mogli prenijeti živčani impuls. I stanice mišića izgubit će sposobnost ugovaranja. Stanica ne bi mogla održavati osmotski tlak i iskriviti. A proizvodi metabolizma ne bi se iznijeli. I hormoni nikad ne bi ušli u krvotok. Uostalom, čak i ameba potroši energiju i stvara potencijalnu razliku na membrani uz pomoć iste ionske pumpe.