Мембранный транспорт

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Тема: Мембранный транспорт. Антипорт

Красноярск 2013

Содержание

Введение

1. Организация клеточной мембраны

2. Мембранный транспорт

3. Антипорт

4. Ионофоры

Заключение

Список литературы

1. Организация клеточной мембраны

бимолекулярный мембрана антипорт клеточный

По современным данным, основой клеточной мембраны является непрерывный бимолекулярный слой липидов, гидрофобный группы которых обращены друг к другу, а полярные направленны наружу, так как окружающая среда -- вода. Обе половины бислоя отличаются по своему липидному составу: в наружном слое находятся гликолипиды, сахарные группы которых ориентированы к клеточной стенке. Последнее доказывает, что данный молекулы участвуют во взаимодействии клетки с её окружением.

Белковые глобулы или располагаются на поверхности липидного бислоя (поверхностные белки), или пронизывают его (трансмембранные), или полупогруженые в него. Такое строение мембраны получило название мозаичного.

Трансмембранные белки имеют гидрофобные и гидрофильные участки поверхности. Гидрофобные взаимодействуют с гидрофобными хвостами липидных молекул внутри бислоя, а гидрофильные -- обращены к воде с обеих сторон мембраны. Полипептидная цепь молекулы трансмембранного белка может пересекать бислой один или несколько раз. Участок полипетидной цепи, проходящий через бислой, имеет форму спирали. У полупогруженных белков поверхность той части глобулы, которая находится внутри липидного бислоя, гидрофобна, а поверхность выступающей из бислоя части -- гидрофильна. Поверхностные белки находятся на наружной и внутренней стороне бислоя; их поверхность гидрофильна, а гидрофобные радикалынаходятся внутри глобулы.

Основная часть мембранных белков имеет суммарный отрицательный заряд, поэтому они связаны с полярными головками мембранных липидов, часто тоже заряженных отрицательно, не посредственно, а черезь катионы кальция и магния [1].

2. Мембранный транспорт

Маленькие водорастворимые молекулы ( сахара, аминокислоты, нуклеотиды) через гидрофобный бислой мембраны переносят специальные белки, которые называют мембранными транспортными белками. Каждый белок переносит только одну определенную молекулу или группу похожих молекул, т.е эти белки относительно специфичны. Таким образом обеспечивается избирательность поглощения веществ клеткой. Транспортные белки есть во всех мембранах, хотя сильно отличаются по своему составу друг от друга. Полипептидная цепь всех изученных транспортных белков пересекает липидный бислой несколько раз. Наружная поверхность этих белков, соприкасающаяся с гидрофобным слоем мембраны, гидрофобна, а внутренняя гидрофильна. Вещества с помощью транспортных белков проходят через мембрану, не контактируя с ее гидрофобной частью.

Существуют два типа мембранных транспортных белков -- белки-переносчики и каналообразующие белки.

Перенос транспортными белками одного вещества через мембрану называют унипортом, а одновременный перенос двух веществ -- котранспортом. Если два вещества транспортируются через мембрану одновременно в одном направлении, то такой транспорт называется симпортом, если в разных направлениях, то -- антипортом [2].

3. Антипорт

-- перенос веществ в разных направлениях. Например, натрий-калиевый насос в эукариотических плазматических мембранах работает по принципу антипорта, качая ионы натрия из клетки, а ионы калия -- внутрь клетки [2].

Рис 1. Схема работы транспортных белков [3]

Работа натрий-калиевой АТФазы как пример антипорта и активного транспорта :

Натрий-калиевая аденозинтрифосфатаза, натрий-калиевая АТФ-аза, Na+/K+-аденозинтрифосфатаза -- фермент из группы транспортных аденозинтрифосфатаз, находящийся в клеточной мембране. Он встречается практически во всех клетках человека, а также в клетках других организмов. Основное назначение -- поддерживать клеточный потенциал и регулировать клеточный объём.

Первоначально этот переносчик, осуществляющий антипорт, присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФазы. После такой активации АТФаза способна гидролизовать одну молекулу АТФ, причем фосфат-ион фиксируется на поверхности переносчика с внутренней стороны мембраны. Выделившаяся энергия расходуется на изменение конформации АТФазы, после чего три иона Na+ и ион PO43?(фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na+ отщепляются, а PO43? замещается на два иона К+. Затем конформация переносчика изменяется на первоначальную, и ионы К+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы К+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе.

Более кратко действия АТФазы можно описать так:

Она изнутри клетки «забирает» три иона Na+, затем расщепляет молекулу АТФ и присоединяет к себе фосфат.

«Выбрасывает» ионы Na+ и присоединяет два иона K+ из внешней среды.

Отсоединяет фосфат, два иона K+ выбрасывает внутрь клетки.

В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na+, а внутри клетки -- высокая концентрация K+. Работа Na+,K+ -- АТФаза создает не только разность концентраций, но и разность зарядов (она работает как электрогенный насос). На внешней стороне мембраны создается положительный заряд, на внутренней -- отрицательный [4].

Рис. 1 ATP-аза: схема работы[3].

4. Ионофоры

Не только белки переносят вещества через мембрану. Эту роль могут выполнять небольшие гидрофобные молекулы, которые растворяются в липидных бислоях. Они повышают проницаемость мембран для ионов. Так переносчики называют ионофорами. Большинство ионофоров синтезируется микроорганизмами; некоторые из них используются как антибиотики . Ионофоры широко применяются для повышения проницаемости мембран по отношению к определенным ионам в исследованиях на синтетических бислоях, клеточных органеллах, интактных клетках.

Существуют два класса ионофоров:

1) подвижные

2) каналообразующие [6]

Валиномицин переносит ионы калия по его электрохимического градиента; он захватывает этот ион с одной стороны мембраны, диффундирует с ним через бислой и высвобождает на его на другой стороне. Такой перенос совершается в обоих направлениях, поэтому суммарный эффект будет иметь место только в том случае, если при движении переносчика в каком-то одном направлении с ним будет связываться больше ионов калия, чем при движении в другом [7].

Примером каналообразующего ионофора может служить может служить другой антибиотик -- грамицидин А. Грамицидин А представляет собой линейный пептид, состоящий из 15 аминокислот; все они имеют гидрофобные боковые цепи. Две молекулы грамицидина объединяются в бислое и формируют трансмембранный канал , позволяющий моновалентным катионам перетекать по их электрохимическим градиентам . Подобные димеры нестабильны: они постоянно образуются и диссоциируют, так что время, в течение которого канал открыт, составляет примерно 1 с. При наличии большого электрохимического градиента грамицидин А может пропустить около 2х107 катионов в расчете на один открытый канал за 1 с, что в 1000 раз больше, чем может перенести за то же время одна молекула подвижного белка-переносчика [8] .

Ионофоры обоих типов действуют, экранируя заряд транспортируемого иона так, чтобы последний мог пройти гидрофобную внутреннюю область липидного бислоя. Поскольку ионофоры не связаны ни с каким источником энергии, они лишь позволяют ионам двигаться по их электрохимическим градиентам [6].

Введение

Мембранный транспорт - транспорт веществ сквозь клеточную мембрану в клетку или из клетки, осуществляемый с помощью различных механизмов -- простой диффузии, облегченной диффузии и активного транспорта.

Важнейшее свойство биологической мембраны состоит в ее способности пропускать в клетку и из нее различные вещества. Это имеет большое значение для саморегуляции и поддержания постоянного состава клетки. Такая функция клеточной мембраны выполняется благодаря избирательной проницаемости, то есть способностью пропускать одни вещества и не пропускать другие [1].

Заключение

Большинство процессов, связанных с обеспечением клетки энергией и избавлением ее от продуктов распада, основаны на мембранном транпорте. Кроме того, специальные функции клеточной мембраны заключаются в получении клеткой внешних сигналов [5].

Список литературы

1) Кузнецов Вл. В., Дмитреева Г.А. Физиология растений. Москва «Высшая школа» 2006.

2)http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%BC%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82

3) http://medbiol.ru/medbiol/cytology/0014083a.htm

4)http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B9-%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%BE%D1%81

5)http://www.erudition.ru/referat/ref/id.2154_1.html

6) http://medbiol.ru/medbiol/cytology/0014d077.htm

7) http://medbiol.ru/medbiol/cytology/00047f0d.htm

8)http://medbiol.ru/medbiol/cytology/00234a86.htm#000c5047.htm

Размещено на Allbest.ru