Membrantransport

Membrantransport  - transport av ämnen genom cellmembranet in i eller ut ur cellen , utförd med olika mekanismer - enkel diffusion , underlättad diffusion och aktiv transport.

Den viktigaste egenskapen hos ett biologiskt membran är dess förmåga att passera olika ämnen in i och ut ur cellen. Detta är av stor betydelse för självreglering och upprätthållande av en konstant sammansättning av cellen. Denna funktion hos cellmembranet utförs på grund av selektiv permeabilitet , det vill säga förmågan att släppa igenom vissa ämnen och inte andra.

Transport genom lipiddubbelskiktet (enkel diffusion) och transport med deltagande av membranproteiner

Det enklaste sättet att passera genom lipiddubbelskiktet är opolära molekyler med låg molekylvikt (syre, kväve, bensen). Sådana små polära molekyler som koldioxid, kväveoxid, vatten och urea penetrerar snabbt genom lipiddubbelskiktet . Etanol och glycerol, såväl som steroider och sköldkörtelhormoner, passerar genom lipiddubbelskiktet med en märkbar hastighet. För större polära molekyler (glukos, aminosyror), såväl som för joner, är lipiddubbelskiktet praktiskt taget ogenomträngligt, eftersom dess inre del är hydrofob. För vatten är således permeabilitetskoefficienten (cm/s) cirka 10 −2 , för glycerol - 10 −5 , för glukos - 10 −7 och för envärda joner - mindre än 10 −10 .

Överföringen av stora polära molekyler och joner sker på grund av kanalproteiner eller bärarproteiner [1] . Så i cellmembran finns det kanaler för natrium-, kalium- och klorjoner, i membranen i många celler finns det vattenkanaler aquaporiner , såväl som bärarproteiner för glukos, olika grupper av aminosyror och många joner.

Aktiv och passiv transport

Passiv transport  är transport av ämnen längs en koncentrationsgradient som inte kräver energi. Hydrofoba ämnen transporteras passivt genom lipiddubbelskiktet. Alla proteinkanaler och vissa bärare passerar ämnen passivt genom sig själva. Passiv transport som involverar membranproteiner kallas underlättad diffusion.

Andra bärarproteiner (ibland kallade pumpproteiner) transporterar ämnen över membranet på bekostnad av energi, som vanligtvis tillförs genom ATP-hydrolys. Denna typ av transport utförs mot koncentrationsgradienten av det transporterade ämnet och kallas aktiv transport .

Symport, antiport och uniport

Membrantransport av ämnen skiljer sig också i riktningen för deras rörelse och mängden ämnen som transporteras av denna bärare:

• 1) Uniport  - transport av ett ämne i en riktning beroende på gradienten
• 2) Symport  - transport av två ämnen i en riktning genom en bärare.
• 3) Antiport  - förflyttning av två ämnen i olika riktningar genom en bärare.

Uniport tillhandahåller till exempel en spänningsberoende natriumkanal, genom vilken natriumjoner rör sig in i cellen under genereringen av en aktionspotential.

Symporten utförs av en glukostransportör placerad på den yttre sidan (mot tarmens lumen) av cellerna i tarmepitelet. Detta protein fångar samtidigt en glukosmolekyl och en natriumjon och, ändrar dess konformation, överför båda ämnena in i cellen. I detta fall används energin från den elektrokemiska gradienten, som i sin tur skapas på grund av hydrolysen av ATP av natrium-kalium ATP-as.

Antiport utförs till exempel av natrium-kalium-ATPas (eller natriumberoende ATPas). Det transporterar kaliumjoner in i cellen. och natriumjoner ut ur cellen.

Arbete med natrium-kalium ATPas som ett exempel på antiport och aktiv transport

Till en början fäster denna bärare tre joner på insidan av membranet . Dessa joner ändrar konformationen av det aktiva stället för ATPas. Efter sådan aktivering kan ATPas hydrolysera en ATP-molekyl, och fosfatjonen fixeras på bärarens yta från insidan av membranet.

Den frigjorda energin går åt till att ändra ATPas-konformationen, varefter tre joner och en jon (fosfat) finns på membranets utsida. Här delas jonerna av och ersätts av två joner . Sedan ändras bärarens konformation till originalet, och jonerna finns på insidan av membranet. Här spjälkas jonerna och bäraren är åter redo för arbete.

Mer kortfattat kan ATPases handlingar beskrivas enligt följande:

• 1) Den "tar" tre joner inifrån cellen , delar sedan ATP-molekylen och fäster fosfat till sig själv
• 2) "Matar ut" joner i den yttre miljön och fäster två joner därifrån .
• 3) Kopplar bort fosfat, kastar in två joner i cellen

Som ett resultat skapas en hög koncentration av joner i den extracellulära miljön, och en hög koncentration skapas inuti cellen . Arbete ,  - ATPas skapar inte bara en skillnad i koncentrationer, utan också en skillnad i laddningar (det fungerar som en elektrogen pump). En positiv laddning skapas på utsidan av membranet och en negativ laddning på insidan.

Se även

• Cellmembran
• Biopotential
• jonkanaler
• Natrium-kalium pump
• Kalciumpump
• protonpump
• Avpolarisering
• Depolariserande muskelavslappnande medel
• Nephron
• nervimpuls
• Synaps

Anteckningar

1. ↑ BIOLOGISKA MEMBRANER Arkiverad 17 mars 2009 på Wayback Machine  - www.biochemistry.ru

Litteratur

• Transport av joner  / Antonov V. F. // Big Medical Encyclopedia  : i 30 volymer  / kap. ed. B.V. Petrovsky . - 3:e uppl. - M  .: Soviet Encyclopedia , 1985. - T. 25: Tenius - Koldioxid. — 544 sid. : sjuk.
• Jonpumpar  / Magazanik L. G.  // Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
• Joniska kanaler  / Magazanik L. G.  // Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
• Transport av ämnen  // Storryska uppslagsverket  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
• Vattenregim av växter  / Dmitrieva G. A. // Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
• Biologiska membran  / Ivanov I. I.  // Big Medical Encyclopedia  : i 30 volymer  / kap. ed. B.V. Petrovsky . - 3:e uppl. - M  .: Soviet Encyclopedia , 1981. - T. 15: Melanom - Mudrov. — 576 sid. : sjuk.
• Permeabilitet  / Antonov V. F., Alekseev O. V. // Big Medical Encyclopedia  : i 30 volymer  / kap. ed. B.V. Petrovsky . - 3:e uppl. - M  .: Soviet Encyclopedia , 1983. - T. 21: Prednisolon - Löslighet. — 560 sid. : sjuk.
• Alberts B. , Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson JD Molecular Biology of the Cell / 2nd edition // New York, London: Garland Publishing, Inc., 1989. ISBN 0- 8240- 3965-6 . (Molecular biology of the cell / Översatt till ryska, i 3 volymer, 2:a upplagan, reviderad och kompletterad. Redigerad av G.P. Georgiev , Yu.S. Chentsov // M.: Mir . ISBN 5-03-001985-5 Volym 1 : 1994. - 517 s., ill., ISBN 5-03-001985-5 . Volym 2: 1993. - 539 s., ill., ISBN 5-03-001987- 1. Volym 3: 1994 s. - 504 s. ., ill., ISBN 5-03-001985-5 ).
• Gennis RB Biomembran. Molekylär struktur och funktion // Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo: Springer-Verlag New York Inc., 1989. ISBN 0-387-96760-5 . (Biomembraner: Molecular structure and functions / Översatt till ryska av L. I. Barsukova, A. Ya. Mulkidzhanyan, A. L. Semeikina, V. D. Sledya // M .: Mir , 1997. - 624 s., ill. ISBN 5-03-002419- ).
• A. O. Ruvinsky och andra. Allmän biologi. Lärobok för årskurs 10-11 med fördjupning i biologi. M., utbildning, 1993.

Länkar

• Cytologins grunder