Министерство Здравоохранения и медицинской промышленности РФ

Санкт-Петербургский Государственный Медицинский университет им. акад.

И. П. Павлова

Кафедра физики

Выполнила студентка гр.123

Герасина Виктория

Санкт-Петербург

2001

Транспорт

Важным элементом функционирования мембран является способность осуществлять транспорт молекул, ионов и даже клеток. Таким образом, происходит выполнение одной из важнейших функций поверхностного аппарата клетки (ПАК)
– барьерно-транспортной, благодаря которой осуществляется регулируемый обмен частицами и ионами между внутриклеточной и внеклеточной средой. Этот обмен происходит несколькими способами: свободным транспортом, пассивным транспортом, активным транспортом и транспортом в мембранной упаковке.

Свободный транспорт

Протекает через БЛС (билипидный слой плазмалеммы). Возможен лишь при наличии градиента концентраций молекул по обе стороны БЛС, в результате возникает диффузный поток, направленный (с точки зрения физики) против градиента концентрации согласно закону Фика:

I= -D[pic]

Знак «-» говорит о том, что суммарная плотность потока веществ при диффузии направлена в сторону уменьшения концентрации. СТ не требует затрат энергии со стороны клетки и прекращается при величине градиента равной нулю. С физиологически значимой скоростью СТ подвергаются малые незаряженные молекулы (вода, углекислый газ, кислород). Основным механизмом СТ является высокая подвижность липидов в БЛС, обеспечивающее молекулам небольшого размера возможность прохождения через гидрофобную фазу БЛС.

Пассивный транспорт

ПТ или облегченная диффузия – это движение молекул через мембрану с помощью мембранных белков (пассивные переносчики, транспортеры, каналы).
Движущей силой является энергия самого градиента и прекращается при его величине, равной нулю (состояние равновесия). Перенос незаряженных молекул, как и при СТ, осуществляется по градиенту концентрации, а перенос ионов определяется двумя факторами: градиентом концентрации и воздействием электрического поля, что описывается уравнением Нернста-
Планка:

I= -D[pic] -CUZF[pic]

Скорость ПТ зависит от величины электрохимического градиента транспортируемых молекул, повышаясь при его увеличении, но при этом существует пороговый уровень, выше которого скорость подняться не может:

V

с
Путем ПТ проходят гидрофильные молекулы среднего размера (олиго- и моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды и ионы, существуют также и пассивные переносчики для ионов воды.

Активный транспорт

АТ – это движение молекул или ионов против градиента концентрации (в биологическом понимании градиента), осуществляется с помощью белков переносчиков, которые называются активными переносчиками, насосами или помпами. В соответствии с законами диффузии АТ не может протекать спонтанно, поэтому для его осуществления необходима затрата энергии.
Наличие насосов позволяет клетке создавать и поддерживать электрохимические градиенты молекул или ионов по обе стороны мембраны. Создание градиента ионов приводит к поляризации плазмалеммы, формированию потенциала покоя, что необходимо для функционирования нейронов и мышечных клеток, благодаря чему данные клетки могут возбуждаться, а также способны формировать потенциал действия за счет ПТ ионов по градиенту, созданному с помощью насосов. Причем их работа может быть вычислены как изменение химического потенциала или изменение энергии Гиббса:

?G= ?H-T ?S

Насосы работают за счет изменения своей конформации, на что идет энергия гидролиза АТФ по схеме:

АТФ= АДФ + Фн
АТ высокоспецифичен, что определяется наличием в переносчике центров связывания определенных молекул или ионов. Транспорт, при котором переносчик функционирует только в отношении молекул или ионов одного вида, получил название унипорт, существует также и сопряженный транспорт или копорт, при котором транспортируется 2 вида или более молекул или ионов.
Выделяют 2 вида копорта: симпорт и антипорт. При симпорте различные ионы или молекулы переносятся в одном направлении, а при антипорте направления транспорта разных молекул (ионов) являются противоположными.
Потенциал покоя главным образом создают иона Na+, K+ и Cl-, чья суммарная плотность потока равна: