Перенос заряженных частиц

Уравнение Фика описывает как пассивный транспорт незаряженных частиц, так и пассивный транспорт заряженных частиц в отсутствии электрического поля. Рассмотрим теперь транспорт ионов с учетом электрического поля внутри мембраны.

На отдельный ион в электрическом поле действует сила f₀ = qE, где Е - напряженность электрического поля, а q = Ze - заряд иона (Z - валентность иона). Напряженность поля выражается через градиент

Уравнению 11.11 можно придать более удобный вид, умножив обе его части на постоянную Авогадро (N_A):

8. пассивный транспорт

8.Пассивный транспорт имеет следующие разновидности:
Простая диффузия
Диффузия через канал
Облегченная диффузия, осуществляемая молекулами-переносчиками
Простая диффузия происходит без затраты энергии. Его направление определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны (градиентом концентрации).
Путём простой диффузии в клетку проникают неполярные (гидрофобные) вещества, растворимые в липидах и мелкие незаряженные молекулы (например, вода).
Облегчённая диффузия обусловлена градиентом концентрации, и молекулы движутся соответственно этому градиенту и протекает следующим образом: молекула переносимого вещества связывается со специальной молекулой-переносчиком в единый комплекс, который легко проходит через мембрану, а на другой ее стороне распадается, отщепляя переносимую молекулу.
Диффузия через канал. Перенос вещества через каналы происходит без затраты энергии и направлен в сторону уменьшения концентрации молекул. Каналы, образованные интегральными белками, проявляют избирательность к разным ионам. Такая селективность канала к различным ионам определяется его формой и размерами, а также электростатическими свойствами аминокислот, выстилающих поверхность канала.

Активный транспорт

9.Активный транспорт - это перенос растворённых веществ против градиента концентрации или электрохимического градиента с использованием энергии АТФ. Перенос вещества происходит в сторону большей концентрации.
Этот процесс не является диффузией и протекает за счет затраты энергии.
Энергия требуется потому, что вещество должно двигаться вопреки своему естественному стремлению диффундировать в противоположном направлении.
Самой распространенной системой активного транспорта является натрий-калиевый насос. Натрий-калиевые насосы работают за счет энергии гидролиза молекул АТФ
с образованием молекул АДФ и неорганического фосфата Ф:
АТФ = АДФ + Ф.
Натрий-калиевый насос работает обратимо: градиенты концентрации ионов К+ и Na+ способствуют синтезу молекул АТФ:
АДФ + Ф = АТФ.
Насос переносит из клетки во внешнюю среду три иона Na+ в обмен на перенос двух ионов К+ внутрь клетки.
Экспериментальная камера Уссинга, заполненная нормальным раствором Рингера, была разделена на две части свежеизолированной кожей лягушки. На рис.14 слева — наружная мукозная поверхность кожи, справа — внутренняя серозная. Наблюдались потоки ионов натрия через кожу лягушки: слева направо от наружной к внутренней поверхности и справа налево — от внутренней к наружной поверхности.На коже лягушки, разделяющей раствор Рингера, возникала разность потенциалов, причем внутренняя сторона кожи имела положительный потенциал по отношению к наружной. В установке имелся блок компенсации напряжения, с помощью которого устанавливалась разность потенциалов на коже лягушки, равная нулю, что контролировалось вольтметром. Кроме того, поддерживалась одинаковая концентрация ионов с наружной и внутренней стороны. При этих условиях, если бы перенос ионов натрия через кожу лягушки определялся только пассивным транспортом, то потоки ионов натрия должны были бы быть равны друг другу, а ток в цепи отсутствовать.
Однако было обнаружено, что в условиях опыта (отсутствие градиентов электрического потенциала и концентрации) через кожу лягушки течет электрический ток, следовательно, происходит односторонний перенос заряженных частиц. Установлено, что ток через кожу течет от внешней среды к внутренней. Методом меченых атомов было показано, что поток натрия внутрь больше, чем поток наружу.
Для этого в левый раствор экспериментальной камеры были включены радиоактивные изотопы Na22, а в правый — Na24. Изотоп Na22 распадается с излучением жестких γ-квантов. Распад Na24 сопровождается мягким β-излучением. Регистрация γ - и β - излучений показала, что поток Na22 больше потока Na24. Эти экспериментальные данные неопровержимо свидетельствовали о том, что перенос ионов натрия через кожу лягушки не подчиняется уравнению пассивного транспорта. Следовательно, имеет место активный перенос. Дальнейшие опыты показали, что истощение запасов АТФ в коже лягушки приводит к полной остановке однонаправленного потока ионов натрия.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: