Bentuk transportasi pasif adalah. Mengangkut zat melalui membran. Transportasi zat aktif dan pasif melalui membran. Zat transportasi pasif

pengantar

Transportasi membran - Transportasi zat melalui membran sel menjadi sel atau dari sel yang dilakukan menggunakan berbagai mekanisme - difusi sederhana, difusi cahaya dan transportasi aktif.

Properti paling penting dari membran biologis terdiri dari kemampuannya untuk melewati berbagai zat ke dalam sel dan darinya. Sangat penting untuk peraturan diri dan mempertahankan komposisi permanen sel. Fitur membran sel ini dilakukan karena permeabilitas pemilu, yaitu, kemampuan untuk melewatkan beberapa zat dan tidak merindukan orang lain.

Transportasi pasif.

Membedakan transportasi pasif dan aktif. Transportasi pasif terjadi tanpa biaya energi pada gradien elektrokimia. Pasif termasuk difusi (sederhana dan ringan), osmosis, pemfilteran. Transportasi aktif membutuhkan energi dan terjadi bertentangan dengan konsentrasi atau gradien listrik.

Jenis transportasi pasif

Jenis Zat Transportasi Pasif:

· Difusi sederhana
· Osmosis
· Ion difusi
· Difusi cahaya

Difusi Sederhana

Difusi adalah proses dengan gas atau zat terlarutnya berlaku dan isi seluruh jumlah yang tersedia.

Molekul dan ion yang dilarutkan dalam cairan dalam gerakan kacau, saling berhadapan, molekul pelarut dan membran sel. Tabrakan molekul atau ion dengan membran mungkin memiliki hasil ganda: molekul atau "bouncing" dari membran atau melewatinya. Ketika kemungkinan peristiwa terakhir tinggi, mereka mengatakan bahwa membran itu permeabel untuk zat ini.

Jika konsentrasi zat di kedua sisi membran berbeda, aliran partikel muncul, diarahkan dari larutan yang lebih terkonsentrasi dalam encer. Difusi terjadi sampai konsentrasi zat di kedua sisi membran diselaraskan. Melalui membran sel, keduanya larut dalam air (hidrofilik) dan hidrofobik, buruk atau tidak larut di dalamnya.

Hidrofobik, larut dalam bahan lemak berdifusi karena pembubaran pada lipid membran. Air dan zat baik-baik saja larut menembus melalui cacat temporal dari wilayah hidrokarbon membran, yang disebut. Kinki, serta pendakian, bagian hydrofilik yang terus ada dari membran.

Dalam kasus di mana membran sel tidak dapat ditembus atau tidak dapat ditembus secara buruk untuk zat terlarut, tetapi permeabel untuk air, terpapar pada pasukan osmotik. Pada konsentrasi substansi yang lebih rendah di sel daripada di lingkungan, sel dikompresi; Jika konsentrasi zat terlarut dalam sel lebih tinggi, air mengalir di dalam sel.

Osmosis adalah pergerakan molekul air (pelarut) melalui membran dari daerah yang kurang ke wilayah konsentrasi zat terlarut yang lebih besar. Tekanan tekanan osmotik adalah tekanan terkecil yang harus diterapkan pada larutan untuk mencegah aliran pelarut melalui membran ke dalam larutan dengan konsentrasi zat yang lebih besar.

Molekul pelarut, serta molekul dari zat lain, didorong oleh paksa yang timbul dari perbedaan potensi kimia. Ketika suatu zat larut, potensi kimia pelarut menurun. Oleh karena itu, di wilayah di mana konsentrasi zat terlarut lebih tinggi, potensi kimia pelarut lebih rendah. Dengan demikian, molekul pelarut, bergerak dari larutan dengan larutan yang lebih kecil dengan konsentrasi yang lebih besar, bergerak dalam arti termodinamika "turun", "oleh gradien".

Volume sel sebagian besar diatur oleh jumlah air yang terkandung di dalamnya. Kandang tidak pernah dalam keadaan keseimbangan penuh dengan lingkungan. Pergerakan molekul dan ion yang berkelanjutan melalui membran plasma mengubah konsentrasi zat dalam sel dan, dengan demikian, tekanan osmotik dari isinya. Jika sel mengeluarkan zat apa pun, maka harus memilih jumlah air yang sesuai, atau menyerap jumlah zat lain yang setara untuk menjaga jumlah tekanan osmotik yang tidak berubah. Karena media seputar sebagian besar sel hipotonik, penting bagi sel untuk mencegah sejumlah besar air di dalamnya. Mempertahankan konsistensi volume yang sama bahkan dalam media isotonik memerlukan konsumsi energi, oleh karena itu, dalam sel, konsentrasi zat yang tidak mampu difusi (protein, asam nukleat, dll.) Lebih tinggi dari pada media mendekati seluler. Selain itu, metabolit terus-menerus menumpuk di dalam sel, yang mengganggu keseimbangan osmotik. Kebutuhan untuk menghabiskan energi untuk menjaga volume keteguhan mudah terbukti dalam percobaan dengan inhibitor pendinginan atau metabolisme. Dalam kondisi seperti itu, sel-sel akan dengan cepat membengkak.

Untuk memecahkan "masalah osmotik", sel menggunakan dua cara: mereka memompa komponen isinya atau air yang memasuki mereka. Dalam kebanyakan kasus, sel menggunakan peluang pertama - memompa zat, semangkuk ion menggunakan pompa natrium (lihat).

Secara umum, volume sel yang tidak memiliki dinding kaku ditentukan oleh tiga faktor:

a) jumlah zat yang terkandung di dalamnya dan tidak mampu penetrasi melalui membran;
b) Konsentrasi dalam interetis senyawa yang mampu melewati membran;
c) rasio tingkat penetrasi dan zat pompa dari sel.

Peran besar dalam regulasi keseimbangan air antara sel dan lingkungan memainkan elastisitas membran plasma, menciptakan tekanan hidrostatik yang mencegah air ke sel. Dengan perbedaan tekanan hidrostatik di dua area media, air dapat disaring melalui pori-pori penghalang yang memisahkan area ini.

Fenomena filtrasi mendasari banyak proses fisiologis, seperti, misalnya, pembentukan urin primer pada nefron, pertukaran air antara darah dan cairan jaringan dalam kapiler.

Ion difusi.

Difusi ion terjadi terutama melalui struktur membran protein khusus - saluran ion ketika mereka berada dalam keadaan terbuka. Tergantung pada jenis jaringan, sel-sel mungkin memiliki serangkaian saluran ion yang berbeda. Ada saluran natrium, kalium, kalsium, kalsium natrium dan klorin. Transfer ion melalui saluran memiliki sejumlah fitur yang membedakannya dari difusi sederhana. Sejauh itu menyangkut saluran kalsium.

Saluran ion dapat berada di negara bagian yang terbuka, tertutup dan tidak diacamkan. Transisi saluran dari satu negara ke negara lain dikendalikan atau dengan mengubah perbedaan kelistrikan potensi pada membran, atau interaksi zat aktif fisiologis dengan reseptor. Dengan demikian, saluran ion dibagi menjadi yang dikelola oleh potensi dan reseptor. Permeabilitas selektif saluran ion untuk ion tertentu ditentukan oleh adanya filter selektif khusus di mulutnya.

Difusi cahaya

Melalui membran biologis, selain air dan ion, banyak zat yang menembus dengan difusi sederhana (dari etanol hingga obat kompleks). Pada saat yang sama, bahkan molekul kutub kecil yang splisas, misalnya, glikol, monosakarida, dan asam amino praktis tidak menembus membran sebagian besar sel karena difusi sederhana. Transfer mereka dilakukan dengan difusi cahaya. Difusi zat sesuai dengan gradien konsentrasinya disebut, yang dilakukan dengan partisipasi molekul protein khusus operator.

Kendaraan NA +, K +, CL-, LI +, CA2 +, NSO3- dan H + juga dapat melakukan portir tertentu. Fitur karakteristik jenis transportasi membran ini tinggi dibandingkan dengan tingkat difusi sederhana dari substansi, ketergantungan pada struktur molekulnya, saturasi, persaingan, dan sensitivitas terhadap inhibitor spesifik - senyawa menghambat difusi cahaya.

Semua fitur yang tercantum dari difusi ringan adalah hasil dari spesifisitas protein pembawa dan jumlahnya yang terbatas di membran. Ketika konsentrasi tertentu dari zat portabel tercapai, ketika semua operator terlibat dalam molekul atau ion yang diangkut, peningkatannya lebih lanjut tidak akan mengarah pada peningkatan jumlah partikel portabel - fenomena saturasi. Zat yang mirip dengan struktur molekul dan diangkut oleh operator yang sama akan bersaing untuk operator - fenomena persaingan.

Membedakan antara beberapa jenis kendaraan zat melalui difusi ringan

Uniport ketika molekul atau ion ditransfer melalui furnitur terlepas dari keberadaan atau pemindahan senyawa lain (transportasi glukosa, asam amino melalui membran epitelosit basal);

Symport, di mana transfer mereka dilakukan secara bersamaan dan searah dengan senyawa lain (gula bergantung natrium dan asam amino, NA + K +, 2CL-dan Kotrans-Sport);

Antiport - (Masalah Transportasi disebabkan oleh kendaraan yang diarahkan secara simultan dan sewenang-wenang dari senyawa lain atau ion (NA + / CA2 +, NA + / H + SL / NSO3-- NSO3).

SIMPORT dan AntiPort adalah jenis pertempuran, di mana laju transfer dikendalikan oleh semua peserta dalam proses transportasi.

Sifat protein-operator tidak diketahui. Menurut prinsip operasi, mereka dibagi menjadi dua jenis. Operator tipe pertama membuat gerakan antar-jemput melalui membran, dan yang kedua tertanam dalam membran, membentuk saluran. Dimungkinkan untuk memodifikasi tindakan mereka menggunakan antibiotik-ionophos, operator logam alkali. Jadi, salah satunya - (Valineizin) - bertindak sebagai operator sejati, melintasi kalium melalui membran. Molekul Gramicidine A, ionofor lain, kasar ke dalam membran satu sama lain, membentuk "saluran" untuk ion natrium.

Sebagian besar sel memiliki sistem difusi ringan. Namun, daftar metabolit yang dibawa dengan mekanisme seperti itu agak terbatas. Pada dasarnya, gula, asam amino dan beberapa ion. Senyawa yang merupakan produk pertukaran perantara (gula fosforilasi, produk metabolisme asam amino, makroegi) tidak diangkut dengan menggunakan sistem ini. Dengan demikian, difusi cahaya berfungsi untuk mentransfer molekul-molekul-molekul yang diterima sel dari lingkungan. Pengecualian adalah pengangkutan molekul organik melalui epitel, yang akan dianggap secara terpisah.

Transportasi pasif - transportasi zat dalam gradien konsentrasi yang tidak memerlukan biaya energi. Pasif mengangkut zat hidrofobik melalui bilayer lipid. Pasif melewati diri mereka sendiri semua protein dan saluran dan beberapa operator. Transportasi pasif dengan partisipasi protein membran disebut difusi cahaya.

Protein-operator lain (mereka kadang-kadang disebut protein - pompa) ditransfer melalui zat membran dengan biaya energi, yang biasanya disuplai selama hidrolisis ATP. Jenis transportasi ini dilakukan terhadap gradien konsentrasi zat portabel dan disebut transportasi aktif.

SIMPORT, ANTIPORT dan UNPOR

Zat transportasi membran juga berbeda dalam arah gerakan mereka dan jumlah zat portable ke data:

1) Unifier - transportasi satu zat dalam satu arah tergantung pada gradien

2) SIMPORT - Pengangkutan dua zat dalam satu arah melalui satu operator.

3) Antiport - Memindahkan dua zat ke arah yang berbeda melalui satu operator.

Unport. Melakukan, misalnya, saluran natrium yang bergantung pada potensi di mana ion natrium dipindahkan ke dalam sel selama pembuatan potensi.

SIMPORT. Ini melakukan operator glukosa yang terletak di sisi luar sel epitel usus yang luar (konversi usus). Protein ini menangkap molekul glukosa dan ion natrium dan, mengubah konformasi, mentolerir kedua zat di dalam sel. Pada saat yang sama, energi gradien elektrokimia digunakan, yang dibuat dalam antriannya karena hidrolisis ATP natrium-potassium ATP-AZA.

Antiport. Melakukan, misalnya, atpasis natrium-potassium (atau ATPAZ yang bergantung pada natrium). Ini mentransfer ion kalium ke dalam kandang. Dan dari ion sel-natrium.

Pekerjaan natrium-kalium atpase sebagai contoh dari antikripsi dan transportasi aktif

Awalnya, operator ini menempel tiga ion dari bagian dalam membran Na. +. Ion-ion ini mengubah konformasi pusat aktif ATPase. Setelah aktivasi ATPAZ tersebut dapat menghidrolisis satu molekul ATP, dan ion fosfat ditetapkan pada permukaan pembawa dari bagian dalam membran.

Energi yang terpisah dihabiskan untuk perubahan dalam penyesuaian ATPase, setelah tiga ion Na. + dan ion (fosfat) berubah menjadi di luar membran. Ini ion. Na. + Berpisah, dan diganti dengan dua ion K. +. Maka konformasi operator bervariasi pada aslinya, dan ion K. + Ternyata ada di bagian dalam membran. Ini ion. K. + Split, dan operator siap bekerja lagi.

Lebih banyak tindakan atpase dapat digambarkan sebagai berikut:

1) Dia dari dalam sel "mengambil" tiga ion Na. +, lalu membagi molekul ATP dan bergabung dengan fosfat kepadanya

2) "melempar" ion Na. + dan bergabung dengan dua ion K. + Dari lingkungan eksternal.

3) Putuskan sambungan fosfat, dua ion K. + lemparan ke dalam sel

Akibatnya, konsentrasi tinggi ion dibuat dalam media ekstraseluler Na. +, dan di dalam sel - konsentrasi tinggi K. +. Kerja Na. + , K. + - Atfaz menciptakan tidak hanya perbedaan antara konsentrasi, tetapi juga perbedaan biaya (berfungsi sebagai pompa listrik). Di luar membran, muatan positif dibuat, pada bagian dalam - negatif.

Dengan transfer pasif, air, ion, beberapa senyawa berat molekul rendah karena perbedaan konsentrasi bergerak bebas dan menyelaraskan konsentrasi zat di dalam dan di luar sel. Dalam transfer pasif, proses fisik seperti difusi, osmosis dan filtrasi memainkan peran utama (Gbr. 24-26).

Jika zat bergerak melalui membran dari wilayah dengan konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah tanpa biaya sel energi, maka transportasi tersebut disebut pasif, atau difusi ). Dua jenis difusi membedakan: mudah dan ringan . Membran sel permeabel untuk beberapa zat dan kedap air bagi orang lain. Jika membran sel bersifat permeabel untuk molekul zat terlarut, itu tidak mencegah difusi.

Difusi Sederhana Ini adalah karakteristik molekul netral kecil (H 2 O, CO 2, O 2), serta zat organik bobot molekul rendah hidrofobik. Molekul-molekul ini dapat dilakukan tanpa interaksi dengan protein membran melalui pori-pori atau saluran membran hingga gradien konsentrasi dipertahankan.

Difusi cahaya. Ini adalah karakteristik molekul hidrofilik, yang ditransfer melalui membran ke gradien konsentrasi, tetapi dengan bantuan protein membran khusus - operator. Untuk difusi ringan, berbeda dengan selektivitas tinggi yang sederhana, karakteristik, karena protein pembawa memiliki pusat penjilidan pada zat yang diangkut secara komplementer, dan transfer disertai dengan perubahan konformasi dalam protein.

Salah satu mekanisme yang memungkinkan difusi ringan mungkin sebagai berikut: Protein Transport (Translocate) mengaitkan zat tersebut, maka itu disatukan dengan sisi berlawanan dari membran, ia membebaskan zat ini, mengambil konformasi awal dan menyiapkan transportasi fungsi. Sedikit yang diketahui tentang bagaimana pergerakan protein itu sendiri dilakukan. Mekanisme transfer lain yang mungkin melibatkan partisipasi dari beberapa protein operator. Dalam hal ini, senyawa yang diasosiasikan pada awalnya berlalu dari satu protein ke protein lain, secara konsisten mengikat satu, kemudian dengan protein lain, sampai ternyata berada di sisi berlawanan dari membran.

Adapun pengangkutan ion, itu dilakukan, sebagai aturan, dengan difusi melalui khusus kanal ion. (Gbr.27).

Gbr.27. Mekanisme utama transmisi transmisi transmisi informasi: I - Bagian dari molekul sinyal yang larut dalam lemak melalui membran sel; II - Mengikat molekul sinyal dengan reseptor dan aktivasi fragmen intraseluler; III - Peraturan aktivitas saluran ion; IV - Transmisi informasi pensinyalan menggunakan pemancar sekunder. 1 - obat; 2 - reseptor intraseluler; 3 - reseptor seluler (transmembran); 4 - transformasi intraseluler (reaksi biokimia); 5 - saluran ion; 6 - aliran ion; 7 - perantara sekunder; 8 - saluran enzim atau ion; 9 - Mediator sekunder.

Dengan demikian, ada beberapa mekanisme transportasi kendaraan.

Mekanisme pertama larut dalam lipid molekul sinyal melewati membran sel dan mengaktifkan reseptor intraseluler (misalnya, enzim). Ini berlaku nitrogen oksida, sejumlah hormon yang larut dalam lemak (glukokortikoid, mineralokortikoid, hormon seks dan hormon tiroid) dan vitamin D. Mereka merangsang transkripsi gen dalam inti sel dan, dengan demikian, sintesis protein baru. Mekanisme kinerja hormon adalah untuk merangsang sintesis protein baru dalam inti sel, yang terus disimpan dalam sel dalam keadaan aktif.

Mekanisme transmisi sinyal kedua melalui membran sel mengikat reseptor sel yang memiliki fragmen ekstraseluler dan intraseluler (yaitu, reseptor transmembran). Reseptor semacam itu adalah perantara pada tahap pertama insulin dan sejumlah hormon lainnya. Bagian ekstraseluler dan intraseluler dari reseptor tersebut dihubungkan oleh jembatan polipeptida yang melewati membran sel. Fragmen intraseluler memiliki aktivitas enzimatik, yang meningkat ketika mengikat molekul pensinyalan dengan reseptor. Dengan demikian, tingkat reaksi intraseluler di mana fragmen ini berpartisipasi.

Mekanisme transmisi informasi ketiga adalah tindakan untuk reseptor, mengatur membuka atau menutup saluran ion. Molekul pensinyalan alami yang berinteraksi dengan reseptor tersebut meliputi, khususnya, asetilkolin, asam gamma-amina-minyak (GAMC), glisin, aspartat, glutamat, dan lain-lain, yang merupakan mediator dari berbagai proses fisiologis. Ketika mereka berinteraksi dengan reseptor ada peningkatan konduktivitas transmmembran untuk ion individu, yang menyebabkan perubahan dalam potensi listrik membran sel. Misalnya, asetilkolin, berinteraksi dengan n-cholinoreseptor, meningkatkan pintu masuk ke sel ion natrium dan menyebabkan depolarisasi dan kontraksi otot. Interaksi asam minyak gamma-amina dengan reseptornya mengarah pada peningkatan aliran ion klorin menjadi sel, memperkuat polarisasi dan pengembangan pengereman (penghambatan) sistem saraf pusat. Mekanisme transmisi sinyal ini membedakan kecepatan efek pengembangan (milidetik).

Mekanisme transmisi transmembran keempat dari sinyal kimia diimplementasikan melalui reseptor yang mengaktifkan pemancar sekunder intraseluler. Ketika berinteraksi dengan reseptor seperti itu, proses berlangsung menjadi empat tahap. Molekul sinyal diakui sebagai reseptor pada permukaan membran sel, sebagai akibat dari interaksi mereka, reseptor mengaktifkan g-protein pada permukaan bagian dalam membran. G-protein yang diaktifkan mengubah enzim atau saluran ion. Hal ini mengarah pada perubahan konsentrasi intraseluler perantara sekunder, di mana efeknya sudah dilaksanakan secara langsung (proses metabolisme dan energi). Mekanisme transmisi sinyal tersebut memungkinkan Anda untuk meningkatkan sinyal yang ditransmisikan. Jadi, jika interaksi molekul sinyal (misalnya, norepinefrin) dengan reseptor berlangsung beberapa milidetik, aktivitas pemancar sekunder, yang mentransmisikan reseptor ke relai, disimpan selama puluhan detik.

Perantara sekunder adalah zat yang terbentuk di dalam sel dan merupakan komponen penting dari berbagai reaksi biokimia intraseluler. Intensitas dan hasil kehidupan sel, dan fungsi seluruh jaringan sangat tergantung pada konsentrasi mereka. Perantara sekunder yang paling terkenal adalah siklik adenosin monophosphate (CAMF), siklik guanosine monophosphate (CGMF), kalsium, ion kalium, dll.

Osmosa - Jenis spesial difusi air melalui membran semi-permeabel ke area konsentrasi yang lebih tinggi dari zat terlarut. Sebagai hasil dari gerakan ini di dalam sel, tekanan signifikan dibuat, yang disebut osmotik. Tekanan ini bahkan dapat menghancurkan sel.

Misalnya, jika eritrosit ditempatkan di air bersih, maka air akan lebih cepat ke dalamnya di bawah aksi osmosis, daripada pergi. Media ini disebut hipotonik. Ketika air menembus eritrosit akan membengkak dan meledak. Situasi lain adalah media isotonik. Jika menempatkan sel darah merah ke dalam air yang mengandung 0,87% dari garam memasak, maka tekanan osmotik tidak dibuat. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa dengan konsentrasi solusi yang sama di dalam dan di luar sel, air bergerak sama di kedua arah. Media dianggap hipertonik ketika konsentrasi zat terlarut di dalamnya lebih tinggi daripada di dalam sel. Sel (eritrosit) dalam media seperti itu mulai kehilangan air, turun dan mati.

Semua fitur osmosis ini diperhitungkan ketika mengelola zat obat. Sebagai aturan, obat-obatan yang ditujukan untuk injeksi disiapkan pada solusi isotonik. Ini mencegah sel darah pembengkakan atau keriput ketika obat diperkenalkan. Drop hidung juga disiapkan pada solusi isotonik untuk menghindari pembengkakan atau dehidrasi sel mukosa hidung.

Osmosis menjelaskan beberapa efek obat, misalnya, efek pencahar dari garam Inggris (magnesium sulfat) dan obat pencahar garam lainnya. Di lumen usus mereka membentuk lingkungan hipertensi. Air di bawah pengaruh osmosis keluar dari sel epitel usus, ruang antar sel dan darah ke dalam lumen usus, membentang dinding usus, encerkan isi dan akselerasi.

Penyaringan - Pergerakan molekul air dan zat terlarut di dalamnya melalui membran sel ke arah yang berlawanan dengan aksi tekanan osmotik.

Proses ini menjadi mungkin jika solusi dalam sel berada di bawah tekanan, yang lebih tinggi dari osmotik. Misalnya, jantung menyuntikkan darah ke bejana di bawah tekanan tertentu. Dalam kapiler terbaik, tekanan ini meningkat dan menjadi cukup untuk memaksa air dan larut dalam zat darah untuk meninggalkan kapiler ke ruang antar sel. Cairan jaringan yang disebut terbentuk, ia memainkan peran besar dalam pengiriman nutrisi ke dalam sel dan penghapusan cara final metabolisme dari mereka. Setelah melakukan fungsinya, cairan jaringan dalam bentuk getah bening dikembalikan ke aliran darah pada pembuluh limfatik.

Filtrasi memainkan peran penting dalam berfungsinya ginjal. Pada kapiler ginjal, darah berada di bawah tekanan tinggi, yang menyebabkan penyaringan air dan zat terlarut di dalamnya dari pembuluh darah ke tubulus ginjal terbaik. Kemudian, bagian dari air dan organisme substansi yang diperlukan diserap dan dimasukkan ke dalam aliran darah umum, dan bagian yang tersisa membentuk urin dan berasal dari tubuh.

Transportasi membran disebut transisi ion dan molekul zat melalui membran dari medium dalam sel dan ke arah yang berlawanan.

Tergantung pada sifat komunikasi pengangkutan ion atau molekul dengan transfer ion dan molekul lain mengalokasikan:

1) Uniference - Transport, terlepas dari transportasi, koneksi lain;

2) transportasi Kotransport - disepakati (saling tergantung) melalui membran; Ini termasuk SIMPORT (transfer simultan dan searah dari dua zat yang berbeda) dan antikripsi (transportasi simultan melalui membran di arah yang berlawanan).

Tergantung pada perubahan energi bebas sistem, dua jenis transportasi dibedakan:

Transportasi pasif. (Difusi Sederhana).

Transportasi aktif - Transfer non-elektrolitees dan ion terhadapnya gradien. atau listrik. Potensi terkait dengan biaya energi (Transfer melalui membran asam amino dan monosakarida).

31. Transportasi pasif. Persamaan Fiki, Nernst-Planck, Teorella..
Transportasi pasif. - Transfer non-elektrolitte dan ion melalui membran di gradien-nya. atau listrik. Potensi disertai dengan penurunan energi bebas (Difusi Sederhana).

Kekuatan pendorong difusi sederhana adalah perbedaan chem. Potensi zat ini di dua bidang, antara mana difusi terjadi. Chem. Potensi adalah nilai yang secara numerik sama dengan energi bebas per 1 mol zat; Ditentukan sebagai turunan swasta energi bebas.

Prinsip termodinamika utama yang mengontrol distribusi stasioner molekul diffusing dalam sistem membran adalah bahwa potensi kimia zat ini di kedua sisi membran harus sama.

Jika diafragma zat ditransfer melalui membran, mol zat, maka proses ini disertai dengan perubahan energi bebas dari sistem dengan nilai:

dg \u003d (ii - i) dn.

Difusi berhenti dan sistem masuk ke keadaan keseimbangan termodinamika ketika II \u003d i.

I Hukum FIKA memiliki bentuk:

Aliran zat dapat diserahkan, dengan mempertimbangkan koefisien permeabilitas (P) membran untuk zat yang diberikan:

di mana dengan I dan C II adalah konsentrasi zat difusi dalam larutan berair. [P] \u003d cm / s.

Koefisien permeabilitas tergantung pada sifat-sifat membran dan zat portabel:

di mana D adalah koefisien difusi, koefisien distribusi zat antara larutan berair dan membran yang mengkarakterisasi kelarutan zat dalam fase lipid membran, D adalah ketebalan membran.

Kekuatan pendorong dari aliran pasif ion melalui membran adalah gradien potensi elektrokimia. Potensi elektrokimia ion untuk kondisi di mana aktivitas ion sesuai dengan konsentrasinya (C), sama dengan:

di mana - potensi listrik, Z adalah valensi ion, F adalah jumlah faraday, 0 - potensi bahan kimia standar.

Potensi elektrokimia adalah ukuran pekerjaan yang diperlukan untuk mentransfer 1 mol dari larutan dengan konsentrasi dan data ini ke titik jarak jauh yang tak terbatas dalam vakum. Karya ini terdiri dari biaya mengatasi kekuatan interaksi kimia (0 + RTLNC) dan pada transfer biaya di bidang listrik (ZF).

Difusi ion dalam larutan dan dalam membran yang tidak dimulel homogen menggambarkan persamaan elektrodiffusi Nernst planck.:

di mana Anda adalah mobilitas ion, d \u003d urt. Istilah pertama di bagian kanan persamaan menggambarkan difusi bebas, yang kedua adalah migrasi ion di medan listrik.

Persamaan Teorella:Densitas aliran dengan transportasi pasif: J \u003d - CU (DM / DX), di mana M adalah potensi elektrokimia, U adalah mobilitas partikel, konsentrasi C.

32. Jenis transportasi pasif melalui membran. Difusi sederhana dan ringan.

Transportasi pasif. - Ini adalah transfer non-elektrolit dan ion melalui membran dalam gradien potensi kimia atau elektrokimia, disertai dengan penurunan energi bebas. Transportasi pasif disebut difusi Sederhana melalui lipid bilayer dan difusi cahaya Di saluran di membran dan menggunakan operator. Proses difusi sederhana dan ringan ditujukan pada leveling gradien dan membangun keseimbangan dalam sistem.
Difusi- Gerakan spontan zat dari tempat-tempat dengan konsentrasi yang lebih besar di tempat-tempat dengan konsentrasi zat yang lebih kecil karena pergerakan panas molekul yang kacau.
Perbedaan difusi cahaya dari sederhana:
1) transfer zat yang melibatkan operator lebih cepat;
2) Difusi ringan memiliki properti saturasi: dengan peningkatan konsentrasi di satu sisi membran, kepadatan zat meningkat hanya ke batas tertentu, ketika semua molekul pembawa sudah ditempati;

3) dalam difusi ringan ada kompetensi zat portabel dalam kasus di mana operator ditransfer ke berbagai zat; Pada saat yang sama, beberapa zat ditransfer lebih baik daripada yang lain, dan penambahan saja membuatnya sulit untuk mengangkut orang lain; Jadi, dari gula glukosa ditransfer lebih baik daripada fruktosa, fruktosa lebih baik daripada xilose;

33. Saluran ion: Mekanisme kerja, selektivitas.
Saluran ion adalah glikoprotein integral yang mampu mempengaruhi eksternal (perubahan potensi pada membran) mengubah permeabilitas membran untuk ion yang berbeda. Saluran ionik memastikan implementasi proses fisiologis yang paling penting: transmisi listrik dan kimia / sinyal, reduksi, sekresi.

Saluran ion Biomembran ditandai dengan permeabilitas selektif untuk ion (selektivitas) dan kemampuan untuk membuka dan menutup berbagai pengaruh pada membran. - Mekanisme saluran "bunuh diri" dikendalikan oleh sensor insentif eksternal (reseptor perantara utama).

Saluran ion beroperasi pada mekanisme difusi ringan. Pergerakan ion selama aktivasi saluran berada di bawah gradien konsentrasi. Kecepatan gerakan melalui membran adalah 10 ion per detik. Selektivitas saluran ditentukan oleh keberadaan filter selektif. Perannya melakukan bagian awal saluran, yang memiliki muatan tertentu, konfigurasi dan ukuran (diameter), yang memungkinkan Anda untuk pergi ke saluran hanya jenis ion tertentu. Beberapa saluran ion tidak selektif, misalnya, saluran "kebocoran". Ini adalah saluran membran, yang menurutnya ion konsentrasi konsentrasi konsentrasi dari sel keluar dari saluran ini, tetapi sejumlah kecil ion na + juga dimasukkan dalam sel konsentrasi.

34. Keluarga utama saluran ion.

Saluran ion adalah protein integral yang terbentuk dalam waktu membran untuk bertukar sel dengan lingkungan oleh ion K +, NA +, H +, CA 2+, CL -, serta air, dan dapat mengubah permeabilitasnya.

Saluran natrium Mereka memiliki struktur sederhana: protein dari tiga subunit yang berbeda, yang membentuk struktur yang mirip dengan waktu - yaitu, tabung dengan lumen batin. Saluran mungkin dalam tiga negara: ditutup, terbuka, dan tidak aktif (ditutup dan tidak langsung). Ini dipastikan dengan lokalisasi tuduhan negatif dan positif dalam protein itu sendiri; Biaya-biaya ini tertarik pada yang sebaliknya, ada di membran, dan dengan demikian saluran ketika mengubah keadaan membran terbuka dan ditutup. Ketika terbuka, ion natrium dapat dengan bebas menembusnya menjadi kandang dalam gradien konsentrasi.

Kanal kaliva. Ini lebih sederhana: ini adalah subunit terpisah yang memiliki bentuk trapesium; Mereka terletak hampir dekat satu sama lain, tetapi selalu ada kesenjangan di antara mereka. Saluran kalium tidak tertutup sampai akhir, saat istirahat, kalium bebas meninggalkan sitoplasma (sesuai dengan gradien konsentrasi).

Kanal kalsium - Ini adalah protein transmembran dari struktur kompleks yang terdiri dari beberapa subunit. Melalui saluran-saluran ini juga menerima ion natrium, barium dan hidrogen. Ada saluran kalsium bergantung pada potensi dan bergantung pada reseptor. Melalui saluran ion yang bergantung pada potensi CA 2+ melewati membran, segera setelah potensi berkurang di bawah level kritis tertentu. Dalam kasus kedua, aliran CA 2+ melalui membran diatur oleh agonis tertentu (asetilkolin, katekolamin, serotonin, histamin, dll.) Ketika mereka berinteraksi dengan reseptor sel. Saat ini, beberapa jenis saluran kalsium memiliki sifat yang berbeda (konduktivitas, durasi, pembukaan) dan memiliki lokalisasi jaringan yang berbeda.

Transportasi pasif.termasuk difusi sederhana dan ringan - proses yang tidak memerlukan biaya energi. Difusi - Pengangkutan molekul dan ion melalui membran dari wilayah dengan daerah tinggi dengan konsentrasi rendah, yaitu. Zat berada di bawah gradien konsentrasi. Difusi air melalui membran semi-permeabel disebut osmosa. Air mampu melewati pori-pori membran yang dibentuk oleh protein, dan mentolerir molekul dan ion dilarutkan dalam zat TI. Mekanisme difusi sederhana dilakukan dengan mentransfer molekul kecil (misalnya, O2, H2O, CO2); Proses ini adalah minoritas dan hasil pada tarif proporsional dengan gradien konsentrasi molekul yang diangkut di kedua sisi membran.

Difusi cahayaitu dilakukan melalui saluran dan (atau), protein pembawa yang memiliki spesifisitas sehubungan dengan molekul yang diangkut. Protein Transmembran yang membentuk pori-pori berair kecil bertindak sebagai saluran ion, di mana gradien elektrokimia diangkut dengan molekul dan ion kecil yang larut dalam air. Protein-operator juga protein transmembran yang menjalani perubahan reversibel dalam konformasi, memberikan pengangkutan molekul spesifik melalui plasmolm. Mereka beroperasi dalam mekanisme transportasi pasif dan aktif.

Transportasi aktif Ini adalah proses intensif energi, karena dimana transfer molekul dilakukan dengan bantuan protein operator terhadap gradien elektrokimia. Contoh mekanisme yang memastikan transportasi aktif yang diarahkan secara berlawanan dari ion adalah pompa natrium-kalium (disajikan oleh protein NA + -C + -TPHAU), berkat ion NA + yang output dari sitoplasma, dan ion untuk + ditransfer secara simultan ke sana. Konsentrasi K + di dalam sel 10-20 kali lebih tinggi dari luar, dan konsentrasi NA adalah yang sebaliknya. Perbedaan dalam konsentrasi ion disediakan oleh pekerjaan (na * -k *\u003e pompa. Untuk mempertahankan konsentrasi ini, tiga ion na dari sel per setiap ion ke * ke dalam sel ini dilakukan. Dalam proses ini dilakukan. Dalam proses ini dilakukan. Dalam proses ini dilakukan. Dalam proses ini dilakukan. Dalam proses ini , Protein mengambil bagian dalam membran yang melakukan fungsi ATP pemisahan enzim, dengan pelepasan energi yang dibutuhkan untuk operasi pompa.
Partisipasi protein membran tertentu dalam transportasi pasif dan aktif menunjukkan spesifisitas tinggi dari proses ini. Mekanisme ini memastikan pemeliharaan keteguhan volume sel (dengan mengatur tekanan osmotik), serta potensi membran. Pengangkutan glukosa aktif ke dalam sel dilakukan oleh protein-carrier dan dikombinasikan dengan transfer searah dari ion NA +.

Transportasi ringan Ion dimediasi oleh saluran protein transmembran khusus - saluran ion yang menyediakan transfer selektif ion tertentu. Saluran ini terdiri dari sistem transportasi itu sendiri dan mekanisme pembawa, yang membuka saluran untuk beberapa waktu sebagai respons terhadap perubahan dalam potensi membran, (b) efek mekanis (misalnya, dalam sel rambut dalam-telinga), ligan mengikat (molekul sinyal atau ion).

Zat transportasi membran juga berbeda ke arah gerakan mereka dan jumlah zat yang ditransfer oleh operator ini:

Tidak penting - transportasi satu zat dalam satu arah tergantung pada gradien
SIMPORT - Transportasi dua zat dalam satu arah melalui satu operator.
Anticort adalah pergerakan dua zat dalam arah yang berbeda melalui satu operator.

Unport. Melakukan, misalnya, saluran natrium yang bergantung pada potensi di mana ion natrium dipindahkan ke dalam sel selama pembuatan potensi.

Antiport. Melakukan, misalnya, atpasis natrium-potassium (atau ATPAZ yang bergantung pada natrium). Ini mentransfer ion kalium ke dalam kandang. Dan dari ion sel-natrium. Awalnya, operator ini menempel tiga ion dari bagian dalam membran Na. +. Ion-ion ini mengubah konformasi pusat aktif ATPase. Setelah aktivasi ATPAZ tersebut dapat menghidrolisis satu molekul ATP, dan ion fosfat ditetapkan pada permukaan pembawa dari bagian dalam membran.