- •Основные вопросы темы
- •1. Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны. Простая и облегченная диффузия.
- •2. Математическое описание процесса пассивного транспорта.
- •3. Активный транспорт ионов. Механизм активного транспорта ионов на примере натрий-калиевого насоса.
- •4. Возникновение мембранных потенциалов клетки. Равновесные потенциалы. Уравнение Нернста.
- •5. Потенциал покоя клетки
Лекция 1. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ.
МЕМБРАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ КЛЕТКИ.
Основные вопросы темы
1. Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны. Простая и облегченная диффузия.
2. Математическое описание процесса пассивного транспорта.
3. Активный транспорт ионов. Механизм активного транспорта ионов на примере натрий-калиевого насоса.
Возникновение мембранных потенциалов клетки. Равновесные потенциалы. Уравнение Нернста.
5. Потенциал покоя клетки
1. Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны. Простая и облегченная диффузия.
Любая клетка организма имеет наружную оболочку – мембрану. Ее часто называют плазматической. Основу мембраны составляет двойной слой липидов (липидный бислой). Особенностью липидной молекулы является то, что она состоит из двух частей с разными электрическими свойствами.
Во-первых, из головки, которая имеет отрицательный электрический заряд или неравный нулю дипольный момент. Головка – это полярная часть молекулы липида. Напомним, что если молекула или часть молекулы имеют неравный нулю дипольный момент или электрический заряд, то их называют полярными.
Головка хорошо взаимодействует с другими полярными молекулами, например, с водой. Поэтому ее еще называют гидрофильной частью липида;
Вторая часть липидной молекулы - два неполярных хвоста. Они не взаимодействую с водой, но взаимодействуют с неполярными молекулами. Хвосты – гидрофобная часть липида.
В состав мембраны входят также белки. Часть этих белков проходит через всю толщину мембраны и образует белковые каналы и поры.
Мембрана регулирует поступление в клетку молекул и ионов и выход их наружу из клетки.
Транспорт (перенос) веществ через клеточную мембрану называется пассивным, если клетка не тратит на него энергию метаболических процессов, которые в ней происходят.
Существует три вида пассивного транспорта различных веществ через мембрану:
1 .Перенос веществ путем их растворения в липидном бислое. Именно так неполярные, главным образом, органические вещества движутся из области их большей концентрации в область меньшей концентрации через липидный бислой мембраны (рис.1а). Так, например, переносятся многие лекарственные препараты и кислород.
2. Перенос веществ через белковые каналы и поры, образованные интегральными белками клеточной мембраны. Так проникают через нее неорганические полярные молекулы и ионы металлов, нерастворимые в липидах (рис.1б). Отметим различие пор и каналов: поры пропускают все молекулы, диаметр которых меньше диаметра поры, каналы специфичны для каждого вида ионов (Na+-каналы, Сa2+-каналы).
Первый и второй виды пассивного транспорта называются простой диффузией.
3.Облегченная диффузия. В этом случае перенос вещества через мембрану происходит с помощью специальных молекул – переносчиков. При облегченной диффузии вещество переносится из области его высокой концентрации в область с меньшей концентрацией с большей скоростью, чем при простой диффузии.
Так переносятся D-глюкоза, L-аминокислоты, ряд ионов металлов и т.д.
Для каждого вещества или иона существует свой определенный переносчик.
Известны два вида облегченной диффузии:
а ) перенос с помощью подвижного переносчика: молекула переносчика захватывает вещество, которое нужно перенести, на одной стороне мембраны и вместе с ним движется через липидный бислой на ее другую сторону. Затем возвращается назад и процесс повторяется (рис.1в);
б) эстафетный перенос: молекулы-переносчики, которые "сидят" в мембране, передают друг другу переносимое вещество как спортсмены эстафетную палочку (рис.1г).