บทนำ

การขนส่งเมมเบรนคือการขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังหรือออกจากเซลล์โดยใช้กลไกต่างๆ - การแพร่กระจายอย่างง่ายการแพร่กระจายที่สะดวกและการขนส่งแบบแอคทีฟ

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเยื่อชีวภาพคือความสามารถในการส่งผ่านสารต่างๆเข้าและออกจากเซลล์ สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการควบคุมตนเองและรักษาองค์ประกอบของเซลล์ให้คงที่ ฟังก์ชั่นนี้ของเยื่อหุ้มเซลล์เกิดจากความสามารถในการซึมผ่านที่เลือกได้นั่นคือความสามารถในการส่งผ่านสารบางชนิดและไม่ผ่านสารอื่น

การขนส่งแบบพาสซีฟ

แยกแยะระหว่างการขนส่งแบบแฝงและแบบแอคทีฟ การขนส่งแบบพาสซีฟเกิดขึ้นโดยไม่มีการใช้พลังงานตามการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมี Passive รวมถึงการแพร่กระจาย (แบบง่ายและน้ำหนักเบา) การออสโมซิสการกรอง การขนส่งแบบแอคทีฟต้องการพลังงานและเกิดขึ้นแม้จะมีความเข้มข้นหรือการไล่ระดับทางไฟฟ้า

ประเภทของการขนส่งแบบพาสซีฟ

ประเภทของการขนส่งสารแบบพาสซีฟ:

• การแพร่กระจายอย่างง่าย
• ออสโมซิส
• การแพร่กระจายของไอออน
• การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก

การแพร่กระจายอย่างง่าย

การแพร่กระจายเป็นกระบวนการที่ก๊าซหรือตัวถูกละลายกระจายและเติมเพื่อเติมปริมาตรที่มีอยู่

โมเลกุลและไอออนที่ละลายในของเหลวจะเคลื่อนที่ไม่เป็นระเบียบชนกันโมเลกุลของตัวทำละลายและเยื่อหุ้มเซลล์ การชนกันของโมเลกุลหรือไอออนกับเมมเบรนอาจทำให้เกิดผลสองเท่า: โมเลกุลจะ "เด้ง" ออกจากเมมเบรนหรือทะลุผ่านได้ เมื่อความน่าจะเป็นของเหตุการณ์หลังสูงเมมเบรนจะถูกกล่าวว่าซึมเข้าสู่สารได้

ถ้าความเข้มข้นของสารทั้งสองด้านของเมมเบรนต่างกันจะเกิดการไหลของอนุภาคขึ้นโดยนำจากสารละลายที่มีความเข้มข้นมากกว่าไปเจือจาง การแพร่จะเกิดขึ้นจนกว่าความเข้มข้นของสารทั้งสองด้านของเมมเบรนจะเท่ากัน ทั้งสารที่ละลายน้ำได้สูง (ชอบน้ำ) และสารที่ไม่ชอบน้ำซึ่งไม่ละลายน้ำไม่ดีหรือไม่สมบูรณ์จะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ไม่ชอบน้ำสารที่ละลายในไขมันสูงจะแพร่กระจายเนื่องจากการละลายในไขมันเมมเบรน น้ำและสารที่ละลายได้ดีในนั้นซึมผ่านข้อบกพร่องชั่วคราวในบริเวณไฮโดรคาร์บอนของเมมเบรนที่เรียกว่า รอยหักงอเช่นเดียวกับรูขุมขนส่วนที่ไม่ชอบน้ำที่มีอยู่อย่างถาวรของเมมเบรน

ในกรณีที่เยื่อหุ้มเซลล์ไม่สามารถซึมผ่านได้หรือซึมผ่านตัวถูกละลายได้ไม่ดี แต่สามารถซึมผ่านน้ำได้จะสัมผัสกับแรงออสโมติก ที่ความเข้มข้นของสารในเซลล์ต่ำกว่าในสิ่งแวดล้อมเซลล์จะหดตัว ถ้าความเข้มข้นของตัวถูกละลายในเซลล์สูงขึ้นน้ำจะไหลเข้าสู่เซลล์

ออสโมซิสคือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำ (ตัวทำละลาย) ผ่านเมมเบรนจากบริเวณที่เล็กกว่าไปยังตัวถูกละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า ความดันออสโมติกเป็นความดันต่ำสุดที่ต้องใช้กับสารละลายเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวทำละลายไหลผ่านเมมเบรนลงในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่าของสาร

โมเลกุลของตัวทำละลายเช่นเดียวกับโมเลกุลของสารอื่น ๆ ถูกกำหนดให้เคลื่อนที่โดยแรงที่เกิดจากความแตกต่างของศักยภาพทางเคมี เมื่อสารใดละลายศักยภาพทางเคมีของตัวทำละลายจะลดลง ดังนั้นในบริเวณที่ความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูงขึ้นศักยภาพทางเคมีของตัวทำละลายจึงต่ำลง ดังนั้นโมเลกุลของตัวทำละลายซึ่งเคลื่อนที่จากสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าไปยังสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่าจะเคลื่อนที่ในความหมายทางอุณหพลศาสตร์ "ลง" "ตามการไล่ระดับสี"

ปริมาตรของเซลล์ส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยปริมาณน้ำที่มีอยู่ เซลล์จะไม่อยู่ในสภาวะสมดุลกับสิ่งแวดล้อมโดยสมบูรณ์ การเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของโมเลกุลและไอออนผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาจะเปลี่ยนความเข้มข้นของสารในเซลล์และด้วยเหตุนี้ความดันออสโมติกของเนื้อหา หากเซลล์หลั่งสารใด ๆ ดังนั้นเพื่อรักษาค่าความดันออสโมติกให้คงที่เซลล์จะต้องปล่อยน้ำในปริมาณที่เหมาะสมหรือดูดซับสารอื่นในปริมาณที่เท่ากัน เนื่องจากสภาพแวดล้อมรอบเซลล์ส่วนใหญ่เป็นไฮโปโทนิกจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเซลล์ในการป้องกันไม่ให้น้ำจำนวนมากเข้าสู่เซลล์เหล่านี้ การรักษาปริมาตรให้คงที่แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีไอโซโทปต้องใช้พลังงานดังนั้นความเข้มข้นของสารที่ไม่สามารถแพร่กระจายได้ (โปรตีนกรดนิวคลีอิก ฯลฯ ) ในเซลล์จึงสูงกว่าในสภาพแวดล้อมรอบเซลล์ นอกจากนี้เมตาบอไลต์ยังสะสมอยู่ในเซลล์อย่างต่อเนื่องซึ่งขัดขวางสมดุลออสโมติก ความจำเป็นในการใช้พลังงานเพื่อรักษาปริมาตรให้คงที่นั้นแสดงให้เห็นได้ง่ายในการทดลองกับสารทำความเย็นหรือสารยับยั้งการเผาผลาญ ภายใต้สภาวะดังกล่าวเซลล์จะบวมอย่างรวดเร็ว

ในการแก้ปัญหา "ปัญหาออสโมติก" เซลล์จะใช้สองวิธี: พวกเขาสูบส่วนประกอบของเนื้อหาเข้าไปในคั่นระหว่างหน้าหรือน้ำเข้า ในกรณีส่วนใหญ่เซลล์จะใช้ตัวเลือกแรก - สูบสารออกบ่อยกว่าไอออนโดยใช้ปั๊มโซเดียมสำหรับสิ่งนี้ (ดูด้านล่าง)

โดยทั่วไปปริมาตรของเซลล์ที่ไม่มีผนังแข็งจะพิจารณาจากปัจจัยสามประการ:

• ก) ปริมาณของสารที่มีอยู่ในสารเหล่านี้และไม่สามารถซึมผ่านเมมเบรนได้
• b) ความเข้มข้นในคั่นระหว่างหน้าของสารประกอบที่สามารถผ่านเมมเบรนได้
• c) อัตราส่วนของอัตราการซึมผ่านและการสูบสารออกจากเซลล์

บทบาทสำคัญในการควบคุมความสมดุลของน้ำระหว่างเซลล์และสิ่งแวดล้อมนั้นเกิดจากความยืดหยุ่นของเยื่อหุ้มพลาสมาซึ่งจะสร้างแรงดันไฮโดรสแตติกที่ป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่เซลล์ หากมีความแตกต่างของแรงดันไฮโดรสแตติกในสองบริเวณของตัวกลางสามารถกรองน้ำผ่านรูพรุนของสิ่งกีดขวางที่แยกบริเวณเหล่านี้ได้

ปรากฏการณ์การกรองเป็นผลมาจากกระบวนการทางสรีรวิทยาหลายอย่างเช่นการสร้างปัสสาวะหลักในเนฟรอนการแลกเปลี่ยนน้ำระหว่างเลือดและของเหลวในเนื้อเยื่อในเส้นเลือดฝอย

การแพร่กระจายของไอออน

การแพร่กระจายของไอออนส่วนใหญ่เกิดขึ้นผ่านโครงสร้างโปรตีนเฉพาะของเมมเบรน - ช่องไอออนเมื่ออยู่ในสถานะเปิด เซลล์สามารถมีช่องไอออนที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของเนื้อเยื่อ แยกแยะระหว่างโซเดียมโพแทสเซียมแคลเซียมโซเดียมแคลเซียมและคลอรีน การขนส่งไอออนผ่านช่องสัญญาณมีคุณสมบัติหลายประการที่แตกต่างจากการแพร่กระจายแบบธรรมดา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับช่องแคลเซียม

ช่องไอออนิกสามารถอยู่ในสถานะเปิดปิดและไม่ได้ใช้งาน การเปลี่ยนแปลงของช่องสัญญาณจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งนั้นถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ไฟฟ้าบนเมมเบรนหรือโดยปฏิสัมพันธ์ของสารที่ออกฤทธิ์ทางสรีรวิทยากับตัวรับ ดังนั้นช่องไอออนจะแบ่งออกเป็นรั้วแรงดันไฟฟ้าและตัวรับ - รั้วรอบขอบชิด ความสามารถในการซึมผ่านของช่องไอออนสำหรับไอออนเฉพาะจะพิจารณาจากการมีฟิลเตอร์พิเศษเฉพาะที่ปากของมัน

การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก

นอกจากน้ำและไอออนแล้วสารหลายชนิด (ตั้งแต่เอทานอลไปจนถึงยาที่ซับซ้อน) จะแทรกซึมผ่านเยื่อชีวภาพโดยการแพร่กระจายอย่างง่าย ในขณะเดียวกันแม้แต่โมเลกุลที่มีขั้วขนาดเล็กตัวอย่างเช่นไกลคอลมอโนแซ็กคาไรด์และกรดอะมิโนแทบจะไม่ทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนใหญ่เนื่องจากการแพร่กระจายอย่างง่าย การถ่ายโอนจะดำเนินการโดยการกระจายที่อำนวยความสะดวก การอำนวยความสะดวกคือการแพร่กระจายของสารตามการไล่ระดับสีของความเข้มข้นซึ่งดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของโมเลกุลตัวพาโปรตีนพิเศษ

การขนส่ง Na +, K +, Cl-, Li +, Ca2 +, HCO3- และ H + สามารถดำเนินการได้โดยผู้ให้บริการบางราย คุณลักษณะเฉพาะของการขนส่งเมมเบรนประเภทนี้มีค่าสูงเมื่อเปรียบเทียบกับการแพร่กระจายอย่างง่ายอัตราการถ่ายโอนของสารการขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุลความอิ่มตัวการแข่งขันและความไวต่อสารยับยั้งเฉพาะ - สารประกอบที่ยับยั้งการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก

คุณสมบัติที่ระบุไว้ทั้งหมดของการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวกเป็นผลมาจากความจำเพาะของโปรตีนตัวพาและจำนวน จำกัด ในเมมเบรน เมื่อถึงความเข้มข้นที่กำหนดของสารที่ถ่ายโอนแล้วเมื่อพาหะทั้งหมดถูกครอบครองโดยโมเลกุลหรือไอออนที่ขนส่งการเพิ่มขึ้นอีกจะไม่นำไปสู่การเพิ่มจำนวนของอนุภาคที่ถ่ายโอน - ปรากฏการณ์ของความอิ่มตัว สารที่มีโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกันและขนส่งโดยพาหะเดียวกันจะแข่งขันกันเพื่อเป็นผู้ขนส่งซึ่งเป็นปรากฏการณ์ของการแข่งขัน

มีการขนส่งสารหลายประเภทผ่านการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก

Uniport เมื่อโมเลกุลหรือไอออนถูกถ่ายโอนผ่าน mebrana โดยไม่คำนึงถึงการมีอยู่หรือการถ่ายโอนของสารประกอบอื่น ๆ (การขนส่งกลูโคสกรดอะมิโนผ่านเยื่อชั้นใต้ดินของเซลล์เยื่อบุผิว)

อาการที่การถ่ายโอนจะดำเนินการพร้อมกันและทิศทางเดียวกับสารประกอบอื่น ๆ (การขนส่งน้ำตาลและกรดอะมิโนที่ขึ้นกับโซเดียม Na + K +, 2Cl- และ cotran-sport)

Antiport - (การขนส่งของสารเกิดจากการขนส่งสารหรือไอออนอื่นพร้อมกันและตรงข้ามกัน (Na + / Ca2 +, Na + / H + Cl- / HCO3- - การแลกเปลี่ยน)

Symport และ antiport เป็นประเภทของการขนส่งทางเรือที่ผู้เข้าร่วมทั้งหมดในกระบวนการขนส่งควบคุมความเร็วในการถ่ายโอน

ไม่ทราบลักษณะของโปรตีนตัวพา พวกเขาแบ่งออกเป็นสองประเภทตามหลักการทำงาน ผู้ให้บริการประเภทแรกทำให้กระสวยเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนและชนิดที่สองฝังอยู่ในเมมเบรนสร้างช่องทาง การกระทำของพวกเขาสามารถจำลองได้โดยใช้ยาปฏิชีวนะ - ไอโอโนเฟอร์ซึ่งเป็นพาหะของโลหะอัลคาไล ดังนั้นหนึ่งในนั้น - (วาลิโนมัยซิน) - ทำหน้าที่เป็นตัวพาที่แท้จริงโดยขนส่งโพแทสเซียมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โมเลกุลของกรามิซิดิน A ซึ่งเป็นไอออโนฟอร์อีกตัวหนึ่งเกาะติดกับเมมเบรนทีละช่องกลายเป็น "ช่องทาง" สำหรับโซเดียมไอออน

เซลล์ส่วนใหญ่มีระบบการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก อย่างไรก็ตามรายชื่อสารที่ใช้กลไกนี้ค่อนข้าง จำกัด เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นน้ำตาลกรดอะมิโนและไอออนบางชนิด สารประกอบที่เป็นผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมระดับกลาง (น้ำตาลฟอสโฟรีเลด, ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมของกรดอะมิโน, แมคโครก) จะไม่ถูกขนส่งโดยใช้ระบบนี้ ดังนั้นการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกจึงทำหน้าที่ในการถ่ายโอนโมเลกุลที่เซลล์ได้รับจากสิ่งแวดล้อม ข้อยกเว้นคือการขนส่งโมเลกุลอินทรีย์ผ่านเยื่อบุผิวซึ่งจะพิจารณาแยกกัน

การขนส่งแบบพาสซีฟ - การขนส่งสารตามการไล่ระดับความเข้มข้นซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้พลังงาน การขนส่งสารที่ไม่ชอบน้ำผ่านทาง lipid bilayer เกิดขึ้นอย่างอดทน โปรตีนทุกช่องทางและพาหะบางชนิดผ่านตัวเองอย่างอดทน การขนส่งแบบพาสซีฟที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนเมมเบรนเรียกว่าการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก

โปรตีนตัวพาอื่น ๆ (บางครั้งเรียกว่าโปรตีนปั๊ม) จะขนส่งสารผ่านเมมเบรนโดยใช้พลังงานซึ่งมักจะได้รับในระหว่างการย่อยสลายของ ATP การขนส่งประเภทนี้ดำเนินการกับการไล่ระดับความเข้มข้นของสารที่บรรทุกและเรียกว่าการขนส่งแบบแอคทีฟ

Symport แอนติพอร์ตและยูนิพอร์ต

การขนส่งเมมเบรนของสารยังแตกต่างกันไปตามทิศทางการเคลื่อนที่และปริมาณของสารที่พาหะนี้:

1) Uniport - การขนส่งสารหนึ่งในทิศทางเดียวขึ้นอยู่กับการไล่ระดับสี

2) Symport - การขนส่งสารสองชนิดในทิศทางเดียวผ่านผู้ให้บริการรายเดียว

3) Antiport - การเคลื่อนที่ของสารสองชนิดในทิศทางที่ต่างกันผ่านผู้ให้บริการรายเดียว

Uniport การใช้งานตัวอย่างเช่นช่องโซเดียมขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าซึ่งโซเดียมไอออนเคลื่อนที่เข้าสู่เซลล์ในระหว่างการสร้างศักยภาพในการกระทำ

Symport ดำเนินการลำเลียงกลูโคสที่อยู่ด้านนอก (หันหน้าไปทางลูเมนในลำไส้) ของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ โปรตีนนี้จับโมเลกุลกลูโคสและโซเดียมอิออนพร้อม ๆ กันและเปลี่ยนรูปแบบจะถ่ายโอนสารทั้งสองเข้าสู่เซลล์ สิ่งนี้ใช้พลังงานของการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีซึ่งจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการไฮโดรไลซิสของ ATP ด้วย ATPase โซเดียม - โพแทสเซียม

แอนติพอร์ต ดำเนินการตัวอย่างเช่นโซเดียมโพแทสเซียม ATPase (หรือ ATPase ที่ขึ้นกับโซเดียม) จะถ่ายโอนโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ และจากเซลล์ - โซเดียมไอออน

การทำงานของโซเดียม - โพแทสเซียมที่เฟสเป็นตัวอย่างของการต่อต้านและการขนส่งที่ใช้งานอยู่

ในขั้นต้นผู้ให้บริการนี้จะติดไอออนสามตัวที่ด้านในของเมมเบรน นา +. ไอออนเหล่านี้เปลี่ยนรูปแบบของไซต์ที่ใช้งานอยู่ของ ATPase หลังจากการกระตุ้นดังกล่าว ATPase สามารถไฮโดรไลซ์โมเลกุล ATP หนึ่งโมเลกุลและฟอสเฟตไอออนจะถูกยึดบนพื้นผิวของตัวพาจากด้านในของเมมเบรน

พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกใช้ไปกับการเปลี่ยนรูปแบบของ ATPase หลังจากนั้นสามไอออน นา + และไอออน (ฟอสเฟต) อยู่ด้านนอกของเมมเบรน นี่คือไอออน นา + ถูกแยกออกและแทนที่ด้วยไอออนสองตัว เค +. จากนั้นโครงสร้างของพาหะจะเปลี่ยนไปเป็นแบบเดิมและไอออน เค + จบลงที่ด้านในของเมมเบรน นี่คือไอออน เค + ถูกแยกออกและผู้ให้บริการก็พร้อมสำหรับการทำงานอีกครั้ง

สรุปได้ชัดเจนยิ่งขึ้นการกระทำของ ATPase สามารถอธิบายได้ดังนี้:

1) มัน "รับ" ไอออนสามตัวจากภายในเซลล์ นา + จากนั้นสลายโมเลกุล ATP และยึดฟอสเฟตเข้ากับตัวเอง

2) ไอออน "ดีดออก" นา + และติดสองไอออน เค + จากสภาพแวดล้อมภายนอก

3) แยกฟอสเฟตสองไอออน เค + พ่นออกมาภายในเซลล์

เป็นผลให้ไอออนที่มีความเข้มข้นสูงถูกสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ นา + และภายในเซลล์มีความเข้มข้นสูง เค +. งาน นา + , เค + - ATPase ไม่เพียง แต่สร้างความแตกต่างของความเข้มข้นเท่านั้น แต่ยังสร้างความแตกต่างของประจุอีกด้วย (ทำงานเป็นปั๊มไฟฟ้า) ประจุบวกจะถูกสร้างขึ้นที่ด้านนอกของเมมเบรนและมีประจุลบอยู่ด้านใน

ด้วยการถ่ายเทแบบพาสซีฟน้ำไอออนและสารประกอบโมเลกุลต่ำบางชนิดเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเนื่องจากความแตกต่างของความเข้มข้นและทำให้ความเข้มข้นของสารภายในและภายนอกเซลล์เท่ากัน ในการขนส่งแบบพาสซีฟกระบวนการทางกายภาพเช่นการแพร่การออสโมซิสและการกรองมีบทบาทสำคัญ (รูปที่ 24-26)

หากสารเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำโดยที่เซลล์ไม่ต้องใช้พลังงานการขนส่งดังกล่าวจะเรียกว่าพาสซีฟหรือ การแพร่กระจาย ). การแพร่กระจายมีสองประเภท: เรียบง่าย และ น้ำหนักเบา ... เยื่อหุ้มเซลล์สามารถซึมผ่านของสารบางชนิดได้และไม่สามารถซึมผ่านไปยังสารอื่นได้ ถ้าเยื่อหุ้มเซลล์สามารถซึมผ่านโมเลกุลของตัวทำละลายได้ก็จะไม่รบกวนการแพร่กระจาย

การแพร่กระจายอย่างง่าย ลักษณะของโมเลกุลที่เป็นกลางขนาดเล็ก (H 2 O, CO 2, O 2) เช่นเดียวกับสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่ไม่ชอบน้ำ โมเลกุลเหล่านี้สามารถผ่านได้โดยไม่ต้องมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนเมมเบรนผ่านรูขุมขนหรือช่องของเมมเบรนตราบเท่าที่ยังคงรักษาระดับความเข้มข้นไว้

การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก... มันเป็นลักษณะของโมเลกุลที่ชอบน้ำซึ่งจะถูกขนส่งผ่านเมมเบรนไปตามการไล่ระดับความเข้มข้น แต่ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนตัวพาเมมเบรนพิเศษ สำหรับการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกในทางตรงกันข้ามกับการแพร่กระจายแบบง่ายความสามารถในการเลือกสูงเป็นลักษณะเฉพาะเนื่องจากโปรตีนตัวพามีศูนย์กลางการยึดเกาะที่เสริมกับสารที่ขนส่งและการถ่ายโอนจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงตามโครงสร้างของโปรตีน

กลไกที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งของการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวกมีดังนี้: โปรตีนขนส่ง (ตัวแปลภาษา) จับสารจากนั้นเข้าหาด้านตรงข้ามของเมมเบรนปล่อยสารนี้ออกมาโดยถือว่าโครงสร้างเริ่มต้นและพร้อมที่จะทำหน้าที่ขนส่งอีกครั้ง . ไม่ค่อยมีใครรู้ว่าโปรตีนเคลื่อนที่ได้อย่างไร กลไกการถ่ายโอนที่เป็นไปได้อีกอย่างคือการมีส่วนร่วมของโปรตีนพาหะหลายชนิด ในกรณีนี้สารประกอบที่ถูกผูกไว้ในตอนแรกจะผ่านจากโปรตีนหนึ่งไปยังอีกโปรตีนหนึ่งโดยจับตามลำดับกับโปรตีนหนึ่งตัวหรืออีกตัวหนึ่งจนกระทั่งมันอยู่ด้านตรงข้ามของเมมเบรน

สำหรับการขนส่งไอออนจะดำเนินการตามกฎโดยใช้การแพร่ผ่านแบบพิเศษ ช่องไอออน (รูปที่ 27)

มะเดื่อ 27. กลไกหลักของการส่งผ่านเมมเบรนของข้อมูลการส่งสัญญาณ: I - ทางผ่านของโมเลกุลสัญญาณที่ละลายในไขมันผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ II - การผูกมัดของโมเลกุลการส่งสัญญาณกับตัวรับและการกระตุ้นชิ้นส่วนภายในเซลล์ III - การควบคุมกิจกรรมของช่องไอออน IV - การส่งข้อมูลการส่งสัญญาณโดยใช้เครื่องส่งสัญญาณทุติยภูมิ 1 - ยา; 2 - ตัวรับภายในเซลล์; 3 - ตัวรับเซลล์ (transmembrane); 4 - การเปลี่ยนแปลงภายในเซลล์ (ปฏิกิริยาทางชีวเคมี); 5 - ช่องไอออน; 6 - การไหลของไอออน; 7 - ตัวกลางรอง; 8 - เอนไซม์หรือช่องไอออน; 9 - ตัวกลางรอง

ดังนั้นจึงมีกลไกหลายประการในการขนส่งสาร

กลไกแรกคือโมเลกุลส่งสัญญาณที่ละลายในไขมันผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และกระตุ้นตัวรับภายในเซลล์ (ตัวอย่างเช่นเอนไซม์) นี่คือวิธีที่ไนตริกออกไซด์ฮอร์โมนที่ละลายในไขมันจำนวนหนึ่ง (กลูโคคอร์ติคอยด์มิเนอรัลคอร์ติคอยด์ฮอร์โมนเพศและฮอร์โมนไทรอยด์) และวิตามินดีกระตุ้นการถอดรหัสยีนในนิวเคลียสของเซลล์และทำให้เกิดการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ กลไกการออกฤทธิ์ของฮอร์โมนคือการกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ในนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งยังคงออกฤทธิ์อยู่เป็นเวลานานในเซลล์

กลไกที่สองของการส่งสัญญาณผ่านเยื่อหุ้มเซลล์มีผลผูกพันกับตัวรับเซลล์ที่มีชิ้นส่วนนอกเซลล์และภายในเซลล์ (นั่นคือตัวรับเมมเบรน) ตัวรับเหล่านี้เป็นสื่อกลางในขั้นตอนแรกของการทำงานของอินซูลินและฮอร์โมนอื่น ๆ ส่วนนอกเซลล์และภายในเซลล์ของตัวรับเหล่านี้เชื่อมโยงกันด้วยสะพานโพลีเปปไทด์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ ส่วนภายในเซลล์มีกิจกรรมของเอนไซม์ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อโมเลกุลของสัญญาณจับกับตัวรับ ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาภายในเซลล์ที่มีส่วนเกี่ยวข้องเพิ่มขึ้น

กลไกที่สามของการถ่ายโอนข้อมูลคือการกระทำกับตัวรับที่ควบคุมการเปิดหรือปิดช่องไอออน โมเลกุลการส่งสัญญาณตามธรรมชาติที่ทำปฏิกิริยากับตัวรับดังกล่าว ได้แก่ acetylcholine, gamma-aminobutyric acid (GABA), glycine, aspartate, glutamate และอื่น ๆ ซึ่งเป็นสื่อกลางของกระบวนการทางสรีรวิทยาต่างๆ เมื่อพวกมันโต้ตอบกับตัวรับการเพิ่มขึ้นของการนำไฟฟ้าของเมมเบรนสำหรับไอออนแต่ละตัวจะเกิดขึ้นซึ่งทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์เปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างเช่น acetylcholine ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับ H-cholinergic จะเพิ่มการเข้าสู่โซเดียมไอออนเข้าสู่เซลล์และทำให้เกิดการลดขั้วและการหดตัวของกล้ามเนื้อ ปฏิสัมพันธ์ของกรดแกมมา - อะมิโนบิวทีริกกับตัวรับนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของคลอรีนไอออนเข้าสู่เซลล์การเพิ่มโพลาไรเซชันและการพัฒนาของการยับยั้ง (การปราบปราม) ของระบบประสาทส่วนกลาง กลไกการส่งสัญญาณนี้แตกต่างจากความเร็วของการพัฒนาเอฟเฟกต์ (มิลลิวินาที)

กลไกที่สี่ของการส่งผ่านเมมเบรนของสัญญาณเคมีนั้นรับรู้ผ่านตัวรับที่เปิดใช้งานเครื่องส่งสัญญาณทุติยภูมิภายในเซลล์ เมื่อโต้ตอบกับตัวรับดังกล่าวกระบวนการจะดำเนินไปในสี่ขั้นตอน โมเลกุลการส่งสัญญาณได้รับการยอมรับจากตัวรับบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของพวกมันตัวรับจะเปิดใช้งาน G-protein บนพื้นผิวด้านในของเมมเบรน โปรตีน G ที่เปิดใช้งานจะเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของเอนไซม์หรือช่องไอออน สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นภายในเซลล์ของตัวกลางทุติยภูมิซึ่งผลกระทบนั้นได้รับรู้โดยตรงแล้ว (กระบวนการเผาผลาญและพลังงานเปลี่ยนไป) กลไกในการส่งข้อมูลการส่งสัญญาณนี้ช่วยให้คุณสามารถขยายสัญญาณที่ส่งได้ ดังนั้นหากปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลสัญญาณ (ตัวอย่างเช่นนอร์อิพิเนฟริน) กับตัวรับจะคงอยู่เป็นเวลาหลายมิลลิวินาทีกิจกรรมของเครื่องส่งสัญญาณทุติยภูมิซึ่งตัวรับส่งสัญญาณผ่านการแข่งขันรีเลย์จะคงอยู่เป็นเวลาหลายสิบวินาที

สารรองคือสารที่เกิดขึ้นภายในเซลล์และเป็นส่วนประกอบสำคัญของปฏิกิริยาทางชีวเคมีภายในเซลล์จำนวนมาก ความเข้มและผลของการทำงานของเซลล์และการทำงานของเนื้อเยื่อทั้งหมดส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของมัน ผู้ไกล่เกลี่ยทุติยภูมิที่มีชื่อเสียงที่สุด ได้แก่ อะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต (cAMP) ไซคลิกกัวโนซีนโมโนฟอสเฟต (cGMP) แคลเซียมและโพแทสเซียมไอออนเป็นต้น

ออสโมซิส - การแพร่กระจายของน้ำชนิดพิเศษผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่าของตัวถูกละลาย อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวดังกล่าวทำให้เกิดแรงกดดันที่สำคัญภายในเซลล์ซึ่งเรียกว่าออสโมติก ความกดดันนี้ยังสามารถทำลายเซลล์ได้

ตัวอย่างเช่นถ้าเม็ดเลือดแดงถูกวางไว้ในน้ำสะอาดจากนั้นภายใต้การกระทำของออสโมซิสน้ำจะซึมเข้าสู่พวกมันได้เร็วกว่าทางออก สภาพแวดล้อมนี้เรียกว่า hypotonic เมื่อน้ำซึมเข้าไปเม็ดเลือดแดงจะบวมและ "แตก" อีกสถานการณ์หนึ่งคือสภาพแวดล้อมแบบไอโซโทนิก ถ้าเม็ดเลือดแดงอยู่ในน้ำที่มีโซเดียมคลอไรด์ 0.87% จะไม่มีการสร้างแรงดันออสโมติก เนื่องจากความเข้มข้นของสารละลายภายในและภายนอกเซลล์เท่ากันน้ำจึงเคลื่อนที่ไปในทางเดียวกันทั้งสองทิศทาง สภาพแวดล้อมถือว่าเป็นความดันโลหิตสูงเมื่อความเข้มข้นของสารที่ละลายอยู่ในนั้นสูงกว่าในเซลล์ เซลล์ (เม็ดเลือดแดง) ในสภาพแวดล้อมดังกล่าวเริ่มสูญเสียน้ำหดตัวและตาย

คุณสมบัติทั้งหมดของการดูดซึมจะถูกนำมาพิจารณาเมื่อแนะนำสารยา ตามกฎแล้วยาที่มีไว้สำหรับฉีดจะเตรียมในสารละลายไอโซโทนิก เพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์เม็ดเลือดบวมหรือหดตัวเมื่อฉีดยา ยาหยอดจมูกยังเตรียมในสารละลายไอโซโทนิกเพื่อหลีกเลี่ยงการบวมหรือการคายน้ำของเซลล์ในเยื่อบุจมูก

Osmosis ยังอธิบายถึงผลกระทบบางอย่างของยาเช่นฤทธิ์เป็นยาระบายของเกลือ Epsom (แมกนีเซียมซัลเฟต) และยาระบายน้ำเกลืออื่น ๆ ในลูเมนของลำไส้ก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่มีความดันโลหิตสูง ภายใต้อิทธิพลของออสโมซิสน้ำจะออกจากเซลล์ของเยื่อบุผิวในลำไส้ช่องว่างระหว่างเซลล์และเลือดเข้าไปในลูเมนของลำไส้ยืดผนังลำไส้ทำให้ของเหลวเป็นของเหลวและเร่งการล้าง

การกรอง - การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำและสารที่ละลายอยู่ในนั้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ในทิศทางตรงกันข้ามกับการกระทำของความดันออสโมติก

กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นได้หากสารละลายในเซลล์อยู่ภายใต้ความดันที่สูงกว่าความดันออสโมติก ตัวอย่างเช่นหัวใจจะสูบฉีดเลือดเข้าสู่หลอดเลือดภายใต้ความกดดันบางอย่าง ในเส้นเลือดฝอยที่บางที่สุดความดันนี้จะเพิ่มขึ้นและเพียงพอที่จะบังคับให้น้ำและสารที่ละลายในเลือดออกจากเส้นเลือดฝอยเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์ สิ่งที่เรียกว่าของเหลวคั่นระหว่างหน้าที่ถูกสร้างขึ้นมันมีบทบาทสำคัญในการส่งสารอาหารไปยังเซลล์และการกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมขั้นสุดท้ายออกจากพวกมัน หลังจากปฏิบัติตามหน้าที่แล้วของเหลวคั่นระหว่างหน้าในรูปของน้ำเหลืองจะกลับเข้าสู่กระแสเลือดผ่านทางท่อน้ำเหลือง

การกรองมีส่วนสำคัญในการทำงานของไตเช่นกัน ในเส้นเลือดฝอยของไตเลือดจะอยู่ภายใต้ความกดดันอย่างมากซึ่งทำให้เกิดการกรองน้ำและสารที่ละลายในหลอดเลือดจากหลอดเลือดไปสู่ท่อไตที่ดีที่สุด จากนั้นน้ำส่วนหนึ่งและสารที่จำเป็นต่อร่างกายจะถูกดูดซึมอีกครั้งและเข้าสู่กระแสเลือดส่วนที่เหลือจะสร้างปัสสาวะและถูกขับออกจากร่างกาย

การขนส่งเมมเบรนคือการเปลี่ยนไอออนและโมเลกุลของสารผ่านเมมเบรนจากตัวกลางไปยังเซลล์และในทิศทางตรงกันข้าม

ขึ้นอยู่กับลักษณะของพันธะระหว่างการขนส่งไอออนหรือโมเลกุลด้วยการถ่ายโอนไอออนและโมเลกุลอื่น ๆ สิ่งต่อไปนี้มีความแตกต่าง:

1) Uniport - การขนส่งโดยไม่คำนึงถึงการขนส่งของการเชื่อมต่ออื่น ๆ

2) cotransport - การขนส่งแบบประสานงาน (พึ่งพาซึ่งกันและกัน) ผ่านเมมเบรน ซึ่งรวมถึง symport (การขนส่งสารสองชนิดพร้อมกันและทิศทางเดียว) และแอนติพอร์ต (การขนส่งพร้อมกันข้ามเมมเบรนในทิศทางตรงกันข้าม)

ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอิสระของระบบการขนส่งสองประเภทมีความแตกต่างกัน:

การขนส่งแบบพาสซีฟ (การแพร่กระจายอย่างง่าย).

การขนส่งที่ใช้งานอยู่ - การถ่ายโอนอิเล็กโทรไลต์และไอออนที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์กับการไล่ระดับทางเคมี หรือไฟฟ้าเคมี ศักยภาพที่เกี่ยวข้องกับต้นทุนพลังงาน (ถ่ายโอนผ่านเมมเบรนของกรดอะมิโนและโมโนแซ็กคาไรด์)

31. การขนส่งแบบพาสซีฟ Fick สมการ Nernst-Planck Teorella.
การขนส่งแบบพาสซีฟ - การถ่ายโอนอิเล็กโทรไลต์และไอออนที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ผ่านเมมเบรนตามการไล่ระดับทางเคมี หรือไฟฟ้าเคมี ศักยภาพพร้อมกับการลดลงของพลังงานอิสระ (การแพร่กระจายอย่างง่าย).

แรงผลักดันที่อยู่เบื้องหลังการแพร่กระจายอย่างง่ายคือความแตกต่างทางเคมี ศักยภาพของสารที่กำหนดในสองบริเวณระหว่างที่การแพร่กระจายเกิดขึ้น เคมี. ศักยภาพ - ค่าที่เป็นตัวเลขเท่ากับพลังงานอิสระต่อ 1 โมลของสาร หมายถึงอนุพันธ์บางส่วนของพลังงานอิสระ

หลักการทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานที่ควบคุมการกระจายตัวของโมเลกุลแบบกระจายนิ่งในระบบที่มีเมมเบรนคือศักยภาพทางเคมีของสารที่กำหนดทั้งสองด้านของเมมเบรนต้องเท่ากัน

หาก dn โมลของสสารถูกถ่ายโอนผ่านช่องแยกเมมเบรน I และ II กระบวนการนี้จะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของระบบด้วยค่า:

dG \u003d (II - I) dn.

การแพร่กระจายจะหยุดลงและระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์เมื่อ II \u003d I

Fick's I law มีรูปแบบ:

การไหลของสารสามารถแสดงได้โดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่าน (P) ของเมมเบรนสำหรับสารที่กำหนด:

,

โดยที่ c I และ c II คือความเข้มข้นของสารกระจายตัวในสารละลายในน้ำ [P] \u003d ซม. / วินาที

ค่าสัมประสิทธิ์การซึมผ่านขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเมมเบรนและสารที่บรรทุก:

โดยที่ D คือสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายคือค่าสัมประสิทธิ์การกระจายของสารระหว่างสารละลายในน้ำและเมมเบรนซึ่งแสดงลักษณะความสามารถในการละลายของสารในระยะไขมันของเมมเบรนและ d คือความหนาของเมมเบรน

แรงผลักดันของการไหลแบบพาสซีฟของไอออนผ่านเมมเบรนคือการไล่ระดับสีของศักย์ไฟฟ้าเคมี ศักยภาพทางเคมีไฟฟ้า ไอออนสำหรับเงื่อนไขที่กิจกรรมของไอออนสอดคล้องกับความเข้มข้น (c) เท่ากับ:

ศักย์ไฟฟ้าอยู่ที่ไหน z คือความจุของไอออน F คือเลขฟาราเดย์ 0 คือศักย์เคมีมาตรฐาน

ศักย์ไฟฟ้าเคมีคือการวัดงานที่ต้องใช้ในการถ่ายโอน 1 โมลจากสารละลายที่ความเข้มข้นที่กำหนดและกำหนดศักย์ไฟฟ้าไปยังจุดที่ห่างไกลไม่สิ้นสุดในสุญญากาศ งานนี้ประกอบด้วยค่าใช้จ่ายในการเอาชนะแรงปฏิสัมพันธ์ทางเคมี (0 + RTlnc) และการถ่ายโอนประจุในสนามไฟฟ้า (zF)

การแพร่กระจายของไอออนในสารละลายและในเมมเบรนที่ไม่มีประจุที่เป็นเนื้อเดียวกันอธิบายได้โดยสมการของ electrodiffusion เนิร์นสต์ - พลังค์:

,

โดยที่คุณคือความสามารถในการเคลื่อนที่ของไอออน D \u003d uRT เทอมแรกทางด้านขวามือของสมการอธิบายการแพร่กระจายอิสระในขณะที่คำที่สองอธิบายการอพยพของไอออนในสนามไฟฟ้า

สมการของ Theorell:ความหนาแน่นของฟลักซ์สำหรับการขนส่งแบบพาสซีฟ: J \u003d - cU (dm / dx) โดยที่ m คือศักย์ไฟฟ้าเคมี U คือความคล่องตัวของอนุภาคและ c คือความเข้มข้น

32. ประเภทของการขนส่งแบบพาสซีฟข้ามเยื่อ. การแพร่กระจายที่ง่ายและสะดวก

การขนส่งแบบพาสซีฟ - นี่คือการถ่ายโอนของที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์และไอออนผ่านเมมเบรนตามการไล่ระดับสีของศักยภาพทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีพร้อมกับการลดลงของพลังงานอิสระ การขนส่งแบบพาสซีฟรวมถึง การแพร่กระจายอย่างง่าย ผ่าน lipid bilayer และ อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ผ่านช่องทางในเมมเบรนและด้วยความช่วยเหลือของผู้ให้บริการ กระบวนการแพร่กระจายที่ง่ายและสะดวกมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับระดับการไล่ระดับสีและสร้างสมดุลในระบบ
การแพร่กระจาย- การเคลื่อนที่ตามธรรมชาติของสารจากสถานที่ที่มีความเข้มข้นสูงกว่าไปยังสถานที่ที่มีความเข้มข้นของสารต่ำกว่าเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลด้วยความร้อน
ความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายง่ายและง่าย:
1) การถ่ายโอนสารด้วยการมีส่วนร่วมของผู้ขนส่งเร็วขึ้น
2) การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกมีคุณสมบัติของความอิ่มตัว: เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้นที่ด้านหนึ่งของเมมเบรนความหนาแน่นของฟลักซ์ของสารจะเพิ่มขึ้นถึงขีด จำกัด ที่กำหนดเมื่อโมเลกุลของพาหะทั้งหมดถูกครอบครองแล้ว

3) ด้วยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกมีการแข่งขันระหว่างสารที่ถ่ายโอนในกรณีที่สารต่าง ๆ ถูกถ่ายโอนโดยผู้ขนส่ง ยิ่งไปกว่านั้นสารบางชนิดยังทนได้ดีกว่าสารอื่น ๆ และการเติมสารบางชนิดจะทำให้การขนส่งสารอื่นมีความยุ่งยาก ดังนั้นกลูโคสจึงทนต่อน้ำตาลได้ดีกว่าฟรุกโตสฟรุคโตสดีกว่าไซโลส

33. ช่องไอออนิก: กลไกการทำงานการเลือก
ช่องไอออนิกเป็นไกลโคโปรตีนที่เป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอก (การเปลี่ยนแปลงศักยภาพบนเมมเบรน) เปลี่ยนความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับไอออนต่างๆ ช่องไอออนิกให้การดำเนินการตามกระบวนการทางสรีรวิทยาที่สำคัญที่สุด: การส่งสัญญาณไฟฟ้าและเคมีการหดตัวการหลั่ง

ช่องไอออนของ biomembranes มีลักษณะเฉพาะด้วยความสามารถในการซึมผ่านของไอออน (การเลือก) และความสามารถในการเปิดและปิดภายใต้อิทธิพลต่างๆบนเมมเบรน - กลไก "ประตู" ของช่องถูกควบคุมโดยเซ็นเซอร์กระตุ้นภายนอก (ตัวรับสื่อกลางหลัก)

ช่องไอออนิกทำงานโดยกลไกการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก เมื่อช่องถูกเปิดใช้งานการเคลื่อนที่ของไอออนไปตามนั้นจะเป็นไปตามการไล่ระดับความเข้มข้น ความเร็วของการเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนคือ 10 ไอออนต่อวินาที การเลือกช่องสัญญาณถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของตัวกรองแบบเลือก บทบาทของมันเล่นโดยส่วนเริ่มต้นของช่องซึ่งมีประจุการกำหนดค่าและขนาด (เส้นผ่านศูนย์กลาง) ที่แน่นอนซึ่งอนุญาตให้ไอออนบางประเภทเท่านั้นที่จะเข้าสู่ช่องได้ ช่องไอออนบางช่องไม่สามารถเลือกได้เช่นช่อง "การรั่วไหล" นี่คือช่องทางเมมเบรนที่ไอออนของ K + ออกจากเซลล์ไปพักผ่อนตามการไล่ระดับความเข้มข้นอย่างไรก็ตามผ่านช่องทางเหล่านี้ไอออนของ Na + จำนวนเล็กน้อยเข้าสู่เซลล์ในขณะที่เหลือ

34. ตระกูลหลักของช่องไอออน.

ช่องไอออนเป็นโปรตีนหนึ่งที่สร้างรูพรุนในเมมเบรนเพื่อแลกเปลี่ยน K +, Na +, H +, Ca 2+, Cl - ไอออนกับสิ่งแวดล้อมเช่นเดียวกับน้ำและสามารถเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านได้ .

ช่องโซเดียม มีโครงสร้างที่เรียบง่าย: โปรตีนจากสามหน่วยย่อยที่แตกต่างกันซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับรูพรุนนั่นคือท่อที่มีลูเมนภายใน ช่องสามารถอยู่ในสามสถานะ: ปิดเปิดและปิดใช้งาน (ปิดและไม่สามารถเคลื่อนไหวได้) สิ่งนี้ได้รับการรับรองโดยการแปลประจุลบและบวกในโปรตีนเอง ประจุเหล่านี้ถูกดึงดูดไปยังสิ่งที่ตรงกันข้ามที่มีอยู่บนเมมเบรนดังนั้นช่องสัญญาณจะเปิดและปิดเมื่อสถานะของเมมเบรนเปลี่ยนไป เมื่อเปิดโซเดียมไอออนสามารถแทรกซึมผ่านเข้าไปในเซลล์ได้อย่างอิสระตามการไล่ระดับความเข้มข้น

ช่องโพแทสเซียม มันง่ายกว่า: เป็นหน่วยย่อยที่แยกจากกันโดยมีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู ตั้งอยู่เกือบใกล้กัน แต่มักมีช่องว่างระหว่างกัน ช่องโพแทสเซียมไม่ปิดสนิทที่เหลือโพแทสเซียมจะออกจากไซโตพลาสซึมได้อย่างอิสระ (ตามการไล่ระดับความเข้มข้น)

ช่องแคลเซียม - เหล่านี้เป็นโปรตีนที่มีโครงสร้างซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายหน่วย โซเดียมแบเรียมและไฮโดรเจนไอออนเข้ามาทางช่องเหล่านี้ด้วย แยกแยะระหว่างช่องแคลเซียมที่มีรั้วกั้นแรงดันไฟฟ้าและช่องแคลเซียมที่มีรั้วกั้นตัวรับ ผ่านช่องที่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าไอออน Ca 2+ จะผ่านเมมเบรนทันทีที่ศักยภาพของมันลดลงต่ำกว่าระดับวิกฤตที่กำหนด ในกรณีที่สองการไหลของ Ca 2+ ผ่านเยื่อหุ้มจะถูกควบคุมโดย agonists เฉพาะ (acetylcholine, catecholamines, serotonin, histamine ฯลฯ ) เมื่อมีปฏิกิริยากับตัวรับเซลล์ ปัจจุบันมีช่องแคลเซียมหลายประเภทที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน (การนำไฟฟ้าระยะเวลาในการเปิด) และมีการแปลเนื้อเยื่อที่แตกต่างกัน

การขนส่งแบบพาสซีฟรวมถึงการแพร่กระจายที่ง่ายและสะดวก - กระบวนการที่ไม่ต้องใช้พลังงาน การแพร่กระจาย - การขนส่งโมเลกุลและไอออนผ่านเมมเบรนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ สารมาพร้อมกับการไล่ระดับความเข้มข้น เรียกว่าการแพร่กระจายของน้ำผ่านเยื่อกึ่งสังเคราะห์ ออสโมซิส น้ำยังสามารถผ่านรูพรุนที่เกิดจากโปรตีนและนำพาโมเลกุลและไอออนของสารที่ละลายอยู่ในนั้น กลไกของการแพร่กระจายอย่างง่ายคือการถ่ายโอนโมเลกุลขนาดเล็ก (ตัวอย่างเช่นО2, Н2О, СО2); กระบวนการนี้ไม่เฉพาะเจาะจงมากนักและดำเนินการในอัตราที่เป็นสัดส่วนกับการไล่ระดับความเข้มข้นของโมเลกุลที่ขนส่งทั้งสองด้านของเมมเบรน

การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกดำเนินการผ่านช่องทางและ (หรือ) โปรตีนตัวพาที่เฉพาะเจาะจงสำหรับโมเลกุลที่ขนส่ง ช่องไอออนเป็นโปรตีนที่ผ่านการสร้างเมมเบรนซึ่งสร้างรูพรุนของน้ำขนาดเล็กซึ่งโมเลกุลและไอออนที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็กจะถูกลำเลียงไปตามการไล่ระดับสีด้วยไฟฟ้าเคมี โปรตีนตัวพายังเป็นโปรตีนที่ผ่านการแปลงร่างซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแบบย้อนกลับได้ซึ่งให้การขนส่งโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงผ่านพลาสโมเลมมา พวกมันทำงานในกลไกการขนส่งทั้งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ

การขนส่งที่ใช้งานอยู่ เป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมากซึ่งการถ่ายโอนโมเลกุลจะดำเนินการโดยโปรตีนตัวพาเทียบกับการไล่ระดับสีด้วยไฟฟ้าเคมี ตัวอย่างของกลไกที่ให้การขนส่งไอออนที่ใช้งานตรงข้ามกันคือปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม (แสดงโดยโปรตีนตัวพา Na + -K + -ATPase) เนื่องจากไอออนของ Na + จะถูกกำจัดออกจากไซโตพลาสซึมและ K + ไอออนคือ ถ่ายโอนไปพร้อม ๆ กัน ความเข้มข้นของ K + ภายในเซลล์สูงกว่าภายนอก 10-20 เท่าและความเข้มข้นของ Na จะกลับกัน ความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนดังกล่าวมาจากการทำงาน (ปั๊ม Na * -K *\u003e เพื่อรักษาความเข้มข้นนี้ไอออน Na สามตัวจะถูกถ่ายโอนจากเซลล์สำหรับทุกๆสอง K * ไอออนเข้าสู่เซลล์ในกระบวนการนี้โปรตีนใน เมมเบรนมีส่วนซึ่งทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ที่สลาย ATP ปล่อยพลังงานที่จำเป็นในการทำงานของปั๊ม
การมีส่วนร่วมของโปรตีนเมมเบรนเฉพาะในการขนส่งแบบพาสซีฟและแอคทีฟบ่งบอกถึงความจำเพาะสูงของกระบวนการนี้ กลไกนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการรักษาปริมาตรของเซลล์ให้คงที่ (โดยการควบคุมความดันออสโมติก) รวมถึงศักยภาพของเมมเบรน การขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์นั้นดำเนินการโดยโปรตีนตัวพาและรวมกับการถ่ายโอน Na + ไอออนแบบทิศทางเดียว

การขนส่งที่มีน้ำหนักเบา ไอออนถูกสื่อกลางโดยโปรตีนทรานส์เมมเบรนพิเศษ - ช่องไอออนที่ให้การถ่ายโอนไอออนบางชนิด ช่องเหล่านี้ประกอบด้วยระบบขนส่งเองและกลไกประตูที่เปิดช่องเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเมมเบรน (b) การกระทำทางกล (ตัวอย่างเช่นในเซลล์ขนของหูชั้นใน) การผูกของ a ลิแกนด์ (โมเลกุลสัญญาณหรือไอออน)

การขนส่งสารเมมเบรนก็แตกต่างกันเช่นกัน ในทิศทางของการเคลื่อนที่และปริมาณของสารที่พาหะนี้:

• Uniport - การขนส่งสารหนึ่งในทิศทางเดียวขึ้นอยู่กับการไล่ระดับสี
• Symport คือการขนส่งสารสองชนิดในทิศทางเดียวผ่านผู้ให้บริการรายเดียว
• Antiport - การเคลื่อนที่ของสารสองชนิดในทิศทางที่ต่างกันผ่านผู้ให้บริการรายเดียว

Uniport การใช้งานตัวอย่างเช่นช่องโซเดียมขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าซึ่งโซเดียมไอออนจะเคลื่อนที่เข้าสู่เซลล์ในระหว่างการสร้างศักยภาพในการกระทำ

Symport ดำเนินการลำเลียงกลูโคสที่อยู่ด้านนอก (หันเข้าหาลูเมนในลำไส้) ของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ โปรตีนนี้จับโมเลกุลกลูโคสและโซเดียมอิออนพร้อม ๆ กันและเปลี่ยนรูปแบบจะถ่ายโอนสารทั้งสองเข้าสู่เซลล์ สิ่งนี้ใช้พลังงานของการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีซึ่งจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการไฮโดรไลซิสของ ATP ด้วย ATPase โซเดียม - โพแทสเซียม

แอนติพอร์ต ดำเนินการตัวอย่างเช่นโซเดียมโพแทสเซียม ATPase (หรือ ATPase ที่ขึ้นกับโซเดียม) จะถ่ายโอนโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ และจากเซลล์ - โซเดียมไอออน ในขั้นต้นผู้ให้บริการนี้จะติดไอออนสามตัวที่ด้านในของเมมเบรน นา +. ไอออนเหล่านี้เปลี่ยนรูปแบบของศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ของ ATPase หลังจากการกระตุ้นดังกล่าว ATPase สามารถไฮโดรไลซ์โมเลกุล ATP หนึ่งโมเลกุลและฟอสเฟตไอออนจะถูกยึดบนพื้นผิวของพาหะจากด้านในของเมมเบรน

พลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกใช้ไปกับการเปลี่ยนรูปแบบของ ATPase หลังจากนั้นสามไอออน นา + และไอออน (ฟอสเฟต) อยู่ด้านนอกของเมมเบรน นี่คือไอออน นา + ถูกแยกออกและแทนที่ด้วยไอออนสองตัว เค +. จากนั้นโครงสร้างของพาหะจะเปลี่ยนไปเป็นแบบเดิมและไอออน เค + ปรากฏที่ด้านในของเมมเบรน นี่คือไอออน เค + แยกออกและผู้ให้บริการก็พร้อมสำหรับการทำงานอีกครั้ง