Транспорт іонів через плазматичну мембрану

Розглянемо процес транспорту іонів через мембрану. Для іонів процес дифузії визначається 2 факторами:
1. 1. Градієнт концентрації. Якщо по одну сторону мембрани концентрація речовин висока, а по інший – низька, то речовини будуть пересуватися з області з більшою концентрацією в область з меншою концентрації (хімічний градієнт).
2. 2. Позитивно заряджені іони притягуються областю з негативним зарядом і навпаки (електричний градієнт).
Тому можна говорити про те, що іони рухаються по електрохімічного градієнту, тобто іони рухаються за рахунок різниці концентрацій іонів по обидві сторони мембрани і за рахунок різниці потенціалів між зовнішньою позитивно зарядженої стороною мембрани і внутрішньої, зарядженою негативно. Катіони прагнуть в клітку, а аніони виходять із клітки.
Активний перенесення іонів здійснюється іонними насосами, розташованими в мембрані, які працюють за рахунок вільної енергії гідролізу АТФ:
АТФ + Н О = АДФ + Ф + енергія. Гідроліз АТФ відбувається в системі спеціальних інтегрованих білків – транспортних АТФ-аз. Перенесення іонів транспортними АТФ-азами відбувається внаслідок сполучення процесів переносу з хімічними реакціями за рахунок енергії метаболізму клітин.
Відомо три типи електрононних іонних насосів:
1. 1. До Nа -насос в клітинній мембрані (рис. 4).

Розглянемо роботу До Nа -насоса.
Встановлено, що всередині більшості клітин міститься більше калію, зовні – більше натрію, ніж калію ..
Натрій активно викачується з клітини, а калій активно накачується через спеціальні ділянки мембрани, які називаються натрій-калієвий насос .. Робота цього насоса необхідна для підтримки перенесення цукрів, амінокислот, фотосинтезу, білкового синтезу та ін.
Насос – це специфічний білок, розташований в клітинній мембрані і пронизливий її наскрізь. Працює за рахунок енергії молекул АТФ. при цьому відбувається перенесення іонів Nа з клітини назовні проти градієнта концентрації, а перенесення іонів К зовні всередину клітини також проти градієнта концентрації.
При цьому з боку мембрани до насоса надходить 3 іона Nа і молекула АТФ. Іон Nа приєднується до білка, після чого структура білка змінюється. Білок також впливає на АТФ. АТФ гідролізується і виділилася енергія приводить в рух насос. За рахунок роботи насоса іони Nа транспортуються через мембрану на зовнішню поверхню. Зовні іони Nа звільняються і до білка приєднуються 2 іона К. Структура білка при цьому знову змінюється. Білок транспортує До всередину, де звільняється від них ..
на кожні 3 іона Nа, виведених з клітки, в клітину надходять всього 2 іона К, внаслідок чого вміст клітини заряджається більш негативно по відношенню до зовнішньої сторони. Тому між двома сторонами мембрани виникає різниця потенціалів. Процес ранспорта іонів забезпечується енергією роботи До -Nа – АТФ-ази за рахунок енергії макроергічних зв’язків АТФ, що звільняються при гідролізі 1 молекули АТФ.
В цілому роботу цього насосоа можна представити у вигляді ряду послідовних процесів:
а) утворення комплексу ферменту з АТФ на внутрішній поверхні мембрани.
б) зв’язування комплексу 3 іонів Nа.
в) фосфорилювання ферменту з утворенням АДФ.
г) переворот (флік-флоп) ферменту всередині мембрани.
д) реакція іоного обміну Nа на К на зовнішній стороні мембрани.
е) зворотний переворот ферментного комплексу з переносом іонів К всередину клітини.
ж) повернення комплексу в початковий стан із звільненням іонів К і залишку фосфорної кислоти.
2. 2. Са -насос.
3. 3. Протонний насос у внутрішній мембрані мітохондрії.

Посилання на основну публікацію