Простая диффузия молекул через мембраны

Диффузия это самопроизвольное перемещение в-ва из мест с большей концентрацией в место с меньшей концентрацией вследствие хаотического теплового движения. Диффузия в-ва через липидный бислой вызывается градиентом концентраций в мембране. Плотность потока определяется законом Фика:

Проницаемость мембраны характеризуется коэффициентом проницаемости, который выражается как:

Коэффициент проницаемости(Р) тем больше, чем больше коэффициент диффузии(D), а D определяется вязкостью мембраны. Коэффициент проницаемости прямо пропорционален коэффициенту распределения, который определяет насколько хорошо в-во растворяется в мембране. В липидной фазе мембраны хорошо растворяются неполярные в-ва(органические ЖК и эфиры). Плохо проникают полярные водорастворимые в-ва(соли, сахара, АК, спирты). Через липидные и белковые поры проникают нерастворимые в липидах в-ва и водорастворимые гидратированые ионы. Мембрана выступает как молекулярное сито: чем больше размер молекулы, тем меньше проницаемость. Избирательность переноса в-ва обеспечивается наличием в мембране пор различного радиуса. Этот набор пор зависит от мембранного потенциала. С уменьшением мембранного потенциала уменьшаются размеры пор.

 

50.Облегченная диффузия малых полярных молекул и металлических ио­нов

Облегченная диффузия происходит при участии молекул-переносчиков. существует подвижный переносчик – валиномицин, который имеет форму манжетки, устланную внутри полярными группами, а снаружи неполярными. Валиномицин может образовывать комплексы с ионами калия и может растворятся в липидном слое. Молекула валиномицина, оказавшись в у поверхности мембраны может захватывать из раствора ионы калия; диффундируя в мембрану он переносит калий на другую сторону мембраны и отдает его в раствор – происходит перенос калия через мембрану. Валиномицин может выносить калий и наружу, но с меньшей вероятностью. Облегченная диффузия отличается от простой следующими свойствами: 1)перенос в-ва с переносчиком идет быстрее; 2) облегченная диффузия обладает свойством насыщения, т. е. при некоторой концентрации наступает насыщение и кривая не изменяется(из-за занятости всех переносчиков).

3) конкуренции переносимых в-ств; 4)есть в-ва, которые блокируют облегченную диффузию, образуя с переносчиками прочные комплексы, которые не разрушаются при транспорте через мембрану.

Разновидностью облегченной диффузии является диффузия с фиксированным переносчиком. Эти переносчики фиксированы поперек мембраны. При этом молекула переносимого в-ва передается от одного переносчика другому, как эстафета.

 

Проницаемость биомембран для воды

Фильтрация – это движение раствора через поры в мембране под действием градиента давления. Она выражается формулой:

Фильтрация играет важную роль при переносе Н₂О через стенки кровеносных сосудов.

 

Осмос – преимущественное движение молекул Н₂О через полупроницаемые мембраны из мест с меньшей концентрацией в места с большей концентрацией. Полупроницаемые мембраны непроницаемы для вещества и проницаемы для воды.

 

 

Активный транспорт

Это перенос веществ из мест с меньшим значением электрохимического потенциала в места с большим его значением. Он сопровождается ростом энергии Гиббса и не может идти самостоятельно, а возможен только с процессом гидролиза АТФ. За счёт активного транспорта в организме создаются градиенты концентрации, электрический потенциал, давления, которое поддерживает все жизненные процессы. С точки зрения термодинамики организм поддерживается в неравновесном состоянии. Согласно современным представлениям в биологических мембранах существуют электрогенные ионные насосы. Они работают за счёт свободной энергии гидролиза АТФ. Известно три типа насосов:

 

 

Ка-Na – насос работает по следующим этапам:

· Образование комплекса с ферментами на внутренней поверхности мембран

· Связывание комплекса 3 по Na⁺

· фосфорилирование ферментов с образованием АДФ

· переворот (флип-флоп) ферментов внутри мембран

· реакция ионного обмена Na⁺ на K⁺ на внутренней поверхности мембран

· обратный переворот ферментного комплекса с переносом K⁺ внутрь клетки

· возвращение фермента в исходное состояние с освобождением ионов K⁺