Энэ нь янз бүрийн бодисыг эс рүү болон гадагшлуулах чадвараас бүрддэг. Байгаа их ач холбогдолөөрийгөө зохицуулах, эсийн бүтцийг тогтмол байлгахад зориулагдсан. Эсийн мембраны энэ функцийг ачаар гүйцэтгэдэг сонгомол нэвчилт, өөрөөр хэлбэл зарим бодисыг нэвтрүүлэх чадвар, заримыг нь нэвтрүүлэхгүй байх.

Липидийн давхар давхаргаар тээвэрлэх (энгийн тархалт) ба мембраны уургийн оролцоотойгоор тээвэрлэх.

Бага молекул жинтэй (хүчилтөрөгч, азот, бензол) туйлт бус молекулууд нь липидийн давхар давхаргаар амархан дамждаг. зэрэг жижиг туйлын молекулууд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азотын исэл, ус, мочевин. Этанол ба глицерин, түүнчлэн стероидууд болон бамбай булчирхайн дааварууд нь липидийн давхар давхаргаар мэдэгдэхүйц хурдацтай дамждаг. Том туйлтай молекулууд (глюкоз, амин хүчил), түүнчлэн ионуудын хувьд липидийн давхар давхарга нь бараг ус үл нэвтрэх чадвартай, учир нь түүний дотоод хэсэг нь гидрофобик юм. Тиймээс усны нэвчилтийн коэффициент (см/с) ойролцоогоор 10−2, глицерол 10−5, глюкозын хувьд 10−7, моновалент ионуудын хувьд 10−10-аас бага байна.

Том туйлт молекулууд ба ионуудын шилжилт нь сувгийн уураг эсвэл зөөвөрлөгч уургийн ачаар явагддаг. Тиймээс эсийн мембранд натри, кали, хлорын ионуудын суваг, олон эсийн мембранд усны суваг аквапорин, түүнчлэн глюкоз, янз бүрийн бүлгийн амин хүчлүүд, олон ионуудын тээвэрлэгч уураг байдаг.

Идэвхтэй ба идэвхгүй тээвэрлэлт

Simport, antiport, uniport

Мембран дахь бодисын тээвэрлэлт нь тэдгээрийн хөдөлгөөний чиглэл, өгөгдсөн тээвэрлэгчийн зөөвөрлөх бодисын хэмжээгээр ялгаатай байдаг.

• 1) Uniport- градиентаас хамааран нэг бодисыг нэг чиглэлд тээвэрлэх
• 2) Simport- нэг тээвэрлэгчээр хоёр бодисыг нэг чиглэлд тээвэрлэх.
• 3) Антипорт- нэг зөөвөрлөгчөөр дамжуулан хоёр бодисыг өөр өөр чиглэлд шилжүүлэх.

Uniportжишээлбэл, үйл ажиллагааны потенциал үүсэх үед натрийн ионууд эс рүү шилждэг хүчдэлээс хамааралтай натрийн сувгийг явуулдаг.

Simportгэдэсний хучуур эдийн эсийн гаднах (гэдэсний хөндийгөөс харсан) талд байрлах глюкозын тээвэрлэгчийг гүйцэтгэдэг. Энэ уураг нь глюкозын молекул болон натрийн ионыг нэгэн зэрэг барьж, конформацийг өөрчилснөөр хоёр бодисыг эс рүү шилжүүлдэг. Энэ нь электрохимийн градиентийн энергийг ашигладаг бөгөөд энэ нь эргээд натри-калийн ATPase-ийн нөлөөгөөр ATP-ийн гидролизийн үр дүнд үүсдэг.

АнтипортЖишээ нь, натри-калийн ATPase (эсвэл натриас хамааралтай ATPase) -аар явагддаг. Энэ нь калийн ионуудыг эсэд хүргэдэг. мөн эсээс - натрийн ионууд.

Натри-калийн ATPase-ийн ажил нь антипорт ба идэвхтэй тээвэрлэлтийн жишээ юм

Эхлээд энэ зөөвөрлөгч нь мембраны дотор талд гурван ионыг хавсаргадаг. Эдгээр ионууд нь ATPase-ийн идэвхтэй хэсгийн бүтцийг өөрчилдөг. Ийм идэвхжүүлсний дараа ATPase нь нэгийг нь гидролиз хийх чадвартай ATP молекул, мөн фосфатын ион нь мембраны дотор талаас тээвэрлэгчийн гадаргуу дээр бэхлэгдсэн байна.

Гарсан энерги нь ATPase-ийн конформацийг өөрчлөхөд зарцуулагддаг бөгөөд үүний дараа гурван ион үүсдэг N a + (\displaystyle Na^(+))ба ион (фосфат) нь мембраны гадна талд дуусдаг. Энд ионууд N a + (\displaystyle Na^(+))хуваагдсан ба P O 4 3 − (\displaystyle PO_(4)^(3-))хоёр ионоор солигдоно. Дараа нь зөөвөрлөгчийн конформаци нь анхны хэлбэрт шилждэг ба ионууд K + (\displaystyle K^(+))мембраны дотор талд гарч ирдэг. Энд ионууд K + (\displaystyle K^(+))хуваагдсан бөгөөд тээвэрлэгч дахин ажиллахад бэлэн байна.

Товчхондоо ATPase-ийн үйлдлийг дараах байдлаар тодорхойлж болно.

Үүний үр дүнд эсийн гаднах орчинд ионуудын өндөр концентраци үүсдэг N a + (\displaystyle Na^(+)), мөн эсийн дотор өндөр концентрацитай байдаг K + (\displaystyle K^(+)). Ажил N a + (\displaystyle Na^(+)), K + (\displaystyle K^(+))- ATPase нь зөвхөн концентрацийн зөрүүг төдийгүй цэнэгийн зөрүүг үүсгэдэг (энэ нь цахилгаантөрөгчийн насос шиг ажилладаг). Мембраны гадна талд эерэг цэнэг, дотор талд сөрөг цэнэг үүсдэг.

Мембран дээр ионыг эсийн мембранаар дамжуулж өгдөг 2 төрлийн тусгай уургийн систем байдаг. ионы шахуургуудТэгээд ионы сувгууд. Өөрөөр хэлбэл, мембранаар дамжих ионы 2 үндсэн төрөл байдаг: идэвхгүй ба идэвхтэй.

Ионы шахуургууд ба трансмембран ионы градиент

Ионы шахуурга (насос)- концентрацийн градиентийн эсрэг ионуудын идэвхтэй тээвэрлэлтийг хангадаг салшгүй уураг. Тээвэрлэлтийн энерги нь ATP гидролизийн энерги юм. Na+ / K+ насос (эсээс Na+-ийг K+-ийн оронд шахдаг), Ca++ шахуурга (эсээс Ca++-ийг шахдаг), Cl– насос (эсээс Cl–ийг шахдаг) байдаг.

Ионы шахуургын үйл ажиллагааны үр дүнд мембраны ионы градиент бий болж, хадгалагдана.

• Na+, Ca++, Cl – эсийн доторх агууламж гаднаас (эс хоорондын шингэнд) бага байдаг;
• эсийн доторх K+-ийн концентраци гаднахаас өндөр байна.

Натри-калийн насосны ажиллах механизм.Нэг мөчлөгт NCN нь эсээс 3 Na+ ионыг, 2 К+ ионыг эс рүү зөөдөг. Энэ нь уургийн нэгдмэл молекул нь 2 байрлалд байж болохтой холбоотой юм. Суваг үүсгэдэг уургийн молекул нь Na+ эсвэл K+-ийг холбодог идэвхтэй газартай. 1-р байрлалд (конформац) эсийн дотор тал руугаа харан Na+-г хүлээн авах боломжтой. ATPase фермент идэвхжиж, ATP-ийг ADP болгон задалдаг. Үүний үр дүнд молекул нь конформаци 2 болж өөрчлөгдөнө. 2-р байрлалд эсийн гадна талд тулж K+ хүлээн авах боломжтой. Дараа нь конформаци дахин өөрчлөгдөж, мөчлөг давтагдана.

Ионы суваг

Ионы суваг– концентрацийн градиент дагуу ионуудын идэвхгүй тээвэрлэлтийг хангадаг нэгдмэл уураг. Тээвэрлэлтийн энерги нь мембраны хоёр тал дахь ионы концентрацийн зөрүү (трансмембран ионы градиент) юм.

Сонголтгүй суваг нь дараах шинж чанартай байдаг:

• Бүх төрлийн ионууд дамжин өнгөрдөг боловч K+ ионуудын нэвчилт нь бусад ионуудаас хамаагүй өндөр байдаг;
• үргэлж нээлттэй байдаг.

Сонгосон суваг нь дараах шинж чанартай байдаг:

• зөвхөн нэг төрлийн ион дамждаг; ионы төрөл бүрийн хувьд өөрийн гэсэн төрлийн суваг байдаг;
• хаалттай, идэвхжүүлсэн, идэвхгүй гэсэн 3 төлөвийн аль нэгэнд байж болно.

Сонгомол сувгийн сонгомол нэвчилтийг хангана сонгомол шүүлтүүр,сувгийн хамгийн нарийхан цэгт байрлах сөрөг цэнэгтэй хүчилтөрөгчийн атомуудын цагирагаас үүсдэг.

Сувгийн төлөвийг өөрчлөх нь үйл ажиллагаагаар хангагдана хаалганы механизм, Энэ нь хоёр уургийн молекулаар илэрхийлэгддэг. Эдгээр уургийн молекулууд, идэвхжүүлэх хаалга, идэвхгүйжүүлэх хаалга гэж нэрлэгддэг, тэдгээрийн тохиргоог өөрчилснөөр ионы сувгийг хааж болно.

Амрах төлөвт идэвхжүүлэх хаалга хаалттай, идэвхгүйжүүлэх хаалга нээлттэй (суваг хаалттай). Хаалганы систем дээр дохио ажиллах үед идэвхжүүлэх хаалга нээгдэж, сувгаар ионы тээвэрлэлт эхэлдэг (суваг идэвхжсэн). Эсийн мембраны ихээхэн деполяризаци хийснээр идэвхгүйжүүлэх хаалга хаагдаж, ионы тээвэрлэлт зогсдог (суваг идэвхгүй болсон). Амрах боломжийн түвшин сэргээгдэх үед суваг анхны (хаалттай) төлөв рүү буцдаг.

Идэвхжүүлэх хаалгыг онгойлгох дохионоос хамааран сонгомол ионы сувгуудыг дараахь байдлаар хуваана.

• химийн мэдрэмтгий сувгуудИдэвхжүүлэлтийн хаалгыг нээх дохио нь сувагтай холбоотой рецепторын уургийн бүтцийн өөрчлөлт бөгөөд түүнд лиганд наалдсаны үр дүнд үүсдэг;
• болзошгүй эмзэг сувгуудИдэвхжүүлэх хаалгыг нээх дохио нь эсийн мембраны амрах чадвар (деполяризаци) тодорхой түвшинд хүртэл буурах явдал юм. деполяризацийн эгзэгтэй түвшин(КУД).

БА идэвхтэйтээвэрлэлт. Идэвхгүй тээвэрлэлт нь цахилгаан химийн градиентийн дагуу эрчим хүчний хэрэглээгүйгээр явагддаг. Идэвхгүй зүйлд тархалт (энгийн бөгөөд хялбар), осмос, шүүлтүүр орно. Идэвхтэй тээвэрлэлт нь эрчим хүч шаарддаг бөгөөд концентраци эсвэл цахилгаан градиентийн эсрэг явагддаг.
Идэвхтэй тээвэрлэлт
Энэ нь эрчим хүчний зарцуулалтаар үүсдэг концентраци эсвэл цахилгаан градиентээс ялгаатай бодисыг тээвэрлэх явдал юм. ATP-ийн энергийг шаарддаг анхдагч идэвхтэй тээвэрлэлт ба хоёрдогч (ATP-ийн улмаас мембраны хоёр тал дээр ионы концентрацийн градиент үүсэх, эдгээр градиентуудын энергийг тээвэрлэхэд ашигладаг) хооронд ялгаа бий.
Бие махбодид анхдагч идэвхтэй тээвэрлэлтийг өргөнөөр ашигладаг. Энэ нь эсийн мембраны дотоод ба гадна талын цахилгаан потенциалын зөрүүг бий болгоход оролцдог. Идэвхтэй тээвэрлэлтийн тусламжтайгаар эсийн дунд болон эсийн гаднах шингэнд Na +, K +, H +, SI "" болон бусад ионуудын янз бүрийн концентраци үүсдэг.
Na+, K+-ийн тээвэрлэлтийг илүү сайн судалсан - Na+, -K + -Hacoc. Энэхүү тээвэрлэлт нь 100,000 орчим молекул жинтэй бөмбөрцөг хэлбэрийн уургийн оролцоотойгоор явагддаг.Уураг нь дотоод гадаргуу дээр гурван Na +, гаднах гадаргуу дээр хоёр K + холбох газартай байдаг. Уургийн дотоод гадаргуу дээр ATPase-ийн өндөр идэвхжил ажиглагдаж байна. үүсгэсэн эрчим хүч ATP гидролиз, уураг дахь конформацийн өөрчлөлтөд хүргэдэг ба нэгэн зэрэг эсээс гурван Na + ионыг зайлуулж, хоёр K + ионыг оруулдаг.Ийм шахуургын тусламжтайгаар Na + -ийн өндөр концентрацийг эсээс үүсгэдэг. эсийн гаднах шингэн ба эсийн шингэн дэх K + -ийн өндөр концентраци.
IN Сүүлийн үед Ca2+ шахуургыг эрчимтэй судалж байгаа бөгөөд үүний ачаар эсийн доторх Ca2+-ийн агууламж гаднаасаа хэдэн арван мянга дахин бага байна. Эсийн мембран болон эсийн органеллд (саркоплазмын тор, митохондри) Ca2+ шахуургууд байдаг. Ca2+ шахуургууд нь мембран дахь зөөвөрлөгч уургийн ачаар ажилладаг. Энэ уураг нь ATPase өндөр идэвхжилтэй байдаг.
Хоёрдогч идэвхтэй тээвэрлэлт. Анхдагч идэвхтэй тээвэрлэлтийн ачаар эсийн гадна Na + өндөр концентраци үүсч, Na + эсэд тархах нөхцөл бүрддэг боловч Na + -тай хамт бусад бодисууд орж болно. Энэ тээвэрлэлтийг нэг чиглэлд чиглүүлдэг бөгөөд үүнийг симпорт гэж нэрлэдэг. Үгүй бол Na + орох нь эсээс өөр бодис гарахыг өдөөдөг бөгөөд эдгээр нь өөр өөр чиглэлд чиглэсэн хоёр урсгал юм - антипорт.
Үүний нэг жишээ бол глюкоз эсвэл амин хүчлийг Na+-тай хамт тээвэрлэх явдал юм. Тээвэрлэгч уураг нь Na + холбох, глюкоз эсвэл амин хүчлийг холбох хоёр цэгтэй. Таван төрлийн амин хүчлийг холбодог таван өөр уураг тогтоогдсон. Бусад төрлийн симпортууд бас мэдэгдэж байна - N + -ийг эс рүү зөөвөрлөх, эсээс K + ба Cl-тэй хамт тээвэрлэх гэх мэт.
Бараг бүх эсүүдэд антипортын механизм байдаг - Na + эсэд орж, Ca2 + түүнийг орхиж, эсвэл Na + эсэд орж, H + түүнээс гардаг.
Mg2 +, Fe2 +, HCO3- болон бусад олон бодисууд мембранаар идэвхтэй дамждаг.
Пиноцитоз бол идэвхтэй тээврийн төрлүүдийн нэг юм. Энэ нь зарим макромолекулууд (голчлон уураг, макромолекулууд нь 100-200 нм диаметртэй) мембраны рецепторт наалддагтай холбоотой юм. Эдгээр рецепторууд нь янз бүрийн уургийн хувьд өвөрмөц байдаг. Тэдний хавсралт нь эсийн агшилтын уураг болох актин ба миозиныг идэвхжүүлснээр дагалддаг бөгөөд энэ нь эсийн гаднах уураг, бага хэмжээний эсийн гаднах шингэнтэй хөндийг үүсгэж, хаадаг. Энэ тохиолдолд пиноцитозын весикул үүсдэг. Энэ уургийг гидролиз болгодог ферментүүдийг ялгаруулдаг. Гидролизийн бүтээгдэхүүнийг эсүүд шингээж авдаг. Пиноцитоз нь ATP энерги болон эсийн гаднах орчинд Ca2+ байхыг шаарддаг.
Тиймээс эсийн мембранаар дамжин бодис тээвэрлэх олон төрөл байдаг. Эсийн янз бүрийн тал дээр (орой, суурь, хажуугийн мембранд) тохиолдож болно янз бүрийн төрөлтээвэрлэлт. Үүний жишээ нь дотор болж буй үйл явц байж болно

Тээвэрлэлт үү? Мембран дахь сувгаар нэвтрэх чадваргүй янз бүрийн өндөр молекулын нэгдлүүд, эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, супрамолекулын хэсгүүдийн трансмембран хөдөлгөөнийг тусгай механизмаар, жишээлбэл, фагоцитоз, пиноцитоз, экзоцитоз, эс хоорондын зайгаар тээвэрлэх замаар гүйцэтгэдэг. Өөрөөр хэлбэл, мембранаар дамжуулан бодисын хөдөлгөөн нь тодорхой тээвэрлэгчдийн оролцоо, эрчим хүчний зарцуулалтаас хамааран хуваагддаг янз бүрийн механизмыг ашиглан явагддаг. Эрдэмтэд бодисын тээвэрлэлтийг идэвхтэй ба идэвхгүй гэж хуваадаг.

Тээврийн үндсэн төрлүүд

Идэвхгүй тээвэрлэлт нь энерги зарцуулалт шаарддаггүй градиент (осмотик, концентраци, гидродинамик болон бусад) дагуу бодисыг биологийн мембранаар дамжуулах явдал юм.

Энэ нь градиентийн эсрэг биологийн мембранаар бодисыг шилжүүлэх явдал юм. Энэ нь эрчим хүч зарцуулдаг. Хүний бие дэх бодисын солилцооны урвалын үр дүнд бий болсон энергийн 30-40% нь бодисыг идэвхтэй тээвэрлэхэд зарцуулагддаг. Хэрэв бид хүний ​​бөөрний үйл ажиллагааг авч үзвэл хэрэглэсэн хүчилтөрөгчийн 70-80% нь идэвхтэй тээвэрлэлтэд зарцуулагддаг.

Бодисын идэвхгүй тээвэрлэлт

Энэ нь янз бүрийн сувгийн дагуу биологийн мембранаар дамжуулан янз бүрийн бодисыг шилжүүлэхийг хамардаг бөгөөд эдгээр нь:

• цахилгаан химийн потенциалын градиент;
• бодисын концентрацийн градиент;
• цахилгаан талбайн градиент;
• осмосын даралтын градиент ба бусад.

Идэвхгүй тээвэрлэх үйл явц нь эрчим хүчний хэрэглээг шаарддаггүй. Энэ нь хялбар, хялбар тархалтаар тохиолдож болно. Бидний мэдэж байгаагаар тархалт гэдэг нь тухайн бодисын дулааны чичиргээний энергиэс үүсдэг янз бүрийн орчинд бодисын молекулуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн юм.

Хэрэв бодисын бөөм нь цахилгааны хувьд саармаг байвал диффузийн чиглэлийг мембранаар тусгаарлагдсан орчинд агуулагдах бодисын концентрацийн зөрүүгээр тодорхойлно. Жишээлбэл, эсийн тасалгааны хооронд, эсийн дотор болон гадна талд. Хэрэв бодисын бөөмс ба түүний ионууд цахилгаан цэнэгтэй бол тархалт нь зөвхөн концентрацийн зөрүүгээс гадна бодисын цэнэгийн хэмжээ, түүний хоёр тал дахь цэнэгийн байдал, шинж тэмдгүүдээс хамаарна. мембран. Цахилгаан химийн градиентийн хэмжээг мембран дээрх цахилгаан ба концентрацийн градиентийн алгебрийн нийлбэрээр тодорхойлно.

Мембранаар дамжих тээвэрлэлтийг юу баталгаажуулдаг вэ?

Эсийн мембраны өөр өөр талуудын хооронд үүссэн осмосын даралт, эсхүл бодис агуулагдах зэргээс шалтгаалан идэвхгүй мембран тээвэрлэх боломжтой. цахилгаан цэнэг. Жишээ нь, дундаж түвшинЦусны сийвэн дэх Na+ ион нь ойролцоогоор 140 ммоль/л, эритроцит дахь агууламж нь ойролцоогоор 12 дахин их байдаг. Концентрацийн зөрүүгээр илэрхийлэгддэг ийм градиент нь үүсгэж болно хөдөлгөгч хүч, энэ нь натрийн молекулыг цусны сийвэнгээс цусны улаан эс рүү шилжүүлэхийг баталгаажуулдаг.

Эсийн мембран нь энэ бодисын ионуудын нэвчилт багатай байдаг тул ийм шилжилтийн хурд маш бага байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ мембран нь калийн ионуудад илүү нэвчдэг. Эсийн бодисын солилцооны энерги нь энгийн тархалтын процессыг явуулахад ашиглагддаггүй.

Тархалтын хурд

Мембранаар дамжуулан бодисыг идэвхтэй ба идэвхгүй тээвэрлэх нь тархалтын хурдаар тодорхойлогддог. Үүнийг Фикийн тэгшитгэлийг ашиглан тодорхойлж болно: dm/dt=-kSΔC/x.

Энэ тохиолдолд дм/дт нь нэг нэгж хугацаанд тархах бодисын хэмжээг, k нь тархах бодисын биомембран нэвчүүлэх чадварыг тодорхойлдог тархалтын процессын коэффициент юм. S нь тархалт явагдах талбайтай тэнцүү бөгөөд ΔC нь биологийн мембраны өөр өөр талууд дахь бодисын концентрацийн зөрүүг илэрхийлдэг бол x нь тархалтын цэгүүдийн хоорондох зайг тодорхойлдог.

Концентрацийн градиент ба цахилгаан талбайн дагуу нэгэн зэрэг тархдаг бодисууд нь мембранаар хамгийн амархан хөдөлдөг нь ойлгомжтой. Мембранаар дамжуулан бодис тархах чухал нөхцөл юм физик шинж чанармембран өөрөө, тодорхой бодис бүрийн хувьд түүний нэвчилт.

Мембраны давхар давхарга нь фосфолипидын нүүрсустөрөгчийн радикалуудаас бүрддэг тул түүгээр амархан тархдаг шинж чанартай байдаг. Ялангуяа энэ нь липидэд амархан уусдаг бодис, жишээлбэл, бамбай булчирхайн болон стероидын даавар, түүнчлэн зарим мансууруулах бодисуудад хамаарна.

Гидрофил шинж чанартай эрдэс ионууд ба бага молекул жинтэй бодисууд нь суваг үүсгэгч уургийн молекулуудаас үүсдэг идэвхгүй мембран ионы сувгуудаар, заримдаа дулааны хэлбэлзлийн үр дүнд эсийн мембранд үүсдэг фосфолипидын молекулуудын мембран савлах согогоор дамжин тархдаг.

Мембранаар дамжуулан идэвхгүй тээвэрлэх нь маш сонирхолтой үйл явц юм. Хэрэв нөхцөл байдал хэвийн бол туйлшралгүй, жижиг хэмжээтэй бол их хэмжээний бодис мембраны давхар давхаргад нэвтэрч болно. Үгүй бол дамжуулалт нь тээвэрлэгч уургаар дамжин явагддаг. Тээвэрлэгч уурагтай холбоотой ийм процессыг тархалт биш, харин мембранаар дамжуулан бодисыг тээвэрлэх гэж нэрлэдэг.

Хөнгөвчлөх тархалт

Энгийн тархалттай адил хялбаршуулсан тархалт нь бодисын концентрацийн градиентийн дагуу явагддаг. Гол ялгаа нь бодисыг шилжүүлэх үйл явцад тээвэрлэгч гэж нэрлэгддэг уургийн тусгай молекул оролцдог.

Хөнгөвчлөх тархалт гэдэг нь зөөвөрлөгч ашиглан концентрацийн градиентийн дагуу явагддаг биомембранаар дамжуулан бодисын молекулуудыг идэвхгүй шилжүүлэх нэг төрөл юм.

Уургийн тээвэрлэлтийн төлөв байдал

Тээвэрлэгч уураг нь хоёр конформацийн төлөвт байж болно. Жишээлбэл, А төлөвт өгөгдсөн уураг нь зөөвөрлөж буй бодистойгоо холбоотой байж болох бөгөөд түүний бодистой холбогдох газрууд нь дотогшоо эргэж, улмаар мембраны нэг талд нээлттэй нүх сүв үүсдэг.

Уураг тээвэрлэж буй бодистой харьцсаны дараа түүний конформаци өөрчлөгдөж, В төлөвт шилжинэ. Энэ хувиргалтыг хийснээр тээвэрлэгч бодистой холбогдох чадвараа алддаг. Энэ нь зөөвөрлөгчтэй холбогдохоосоо салж, мембраны нөгөө талд байрлах нүх рүү шилждэг. Бодис шилжсэний дараа зөөгч уураг нь конформацаа дахин өөрчилж, А төлөвт буцаж ирдэг. Мембранаар дамжуулан бодисыг ийм зөөвөрлөхийг uniport гэнэ.

Хөнгөвчлөх тархалтын үеийн хурд

Глюкоз гэх мэт бага молекул жинтэй бодисыг хөнгөвчлөх диффузийн тусламжтайгаар мембранаар дамжуулж болно. Ийм тээвэрлэлт нь цуснаас тархи руу, завсрын орон зайнаас эсүүд рүү дамждаг. Энэ төрлийн тархалттай бодис дамжуулах хурд нь нэг секундын дотор сувгаар дамжин 108 ширхэг хүртэл хүрч чаддаг.

Бидний мэдэж байгаагаар энгийн тархалтын үед бодисын идэвхтэй ба идэвхгүй тээвэрлэлтийн хурд нь мембраны хоёр тал дахь бодисын концентрацийн зөрүүтэй пропорциональ байна. Хөнгөвчлөх диффузийн хувьд энэ хурд нь бодисын концентрацийн зөрүүтэй харьцуулахад тодорхой хамгийн их утга хүртэл нэмэгддэг. Энэ утгаас дээш бол мембраны өөр өөр талууд дахь концентрацийн зөрүү нэмэгдсээр байгаа ч хурд нь нэмэгдэхгүй. Хөнгөвчлөх тархалтын явцад ийм хурдны дээд цэгт хүрсэн нь хамгийн дээд хурд нь дамжуулах процесст байгаа бүх зөөвөрлөгч уургийн оролцоог шаарддагтай холбон тайлбарлаж болно.

Мембранаар дамжуулан идэвхтэй ба идэвхгүй зөөвөрлөх өөр ямар ойлголтууд багтдаг вэ?

Солилцооны тархалт

Энэ төрлийн бодисын молекулыг эсийн мембранаар зөөвөрлөх нь биологийн мембраны өөр өөр талд байрлах ижил бодисын молекулууд солилцоонд оролцдогоороо онцлог юм. Мембрангийн хоёр тал дээр ийм бодис тээвэрлэх үед ямар ч өөрчлөлт гарахгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Солилцооны тархалтын нэг төрөл

Солилцооны диффузийн нэг хэлбэр нь нэг бодисын молекулыг өөр бодисын хоёр ба түүнээс дээш молекулаар солих солилцоо юм. Жишээлбэл, зүрхний агшилтын миоцитуудаас гуурсан хоолойн гөлгөр булчингийн эсүүд болон цусны судаснуудаас эерэг кальцийн ионуудыг гадагшлуулах нэг арга бол тэдгээрийг эсийн гадна байрлах натрийн ионуудтай солилцох явдал юм. Энэ тохиолдолд нэг натрийн ион нь гурван кальцийн ионоор солигдоно. Тиймээс мембранаар дамжин натри, кальцийн хөдөлгөөн байдаг бөгөөд энэ нь харилцан хамааралтай байдаг. Эсийн мембранаар дамжин өнгөрөх ийм төрлийн идэвхгүй тээвэрлэлтийг антипорт гэж нэрлэдэг. Ингэснээр эс илүүдэл кальцийн ионоос өөрийгөө чөлөөлж чаддаг. Энэ процесс нь гөлгөр булчингийн эсүүд болон кардиомиоцитуудыг тайвшруулахад зайлшгүй шаардлагатай.

Энэ нийтлэл нь мембранаар дамжуулан бодисын идэвхтэй ба идэвхгүй тээвэрлэлтийг судалсан.

Амрах үед мембраны туйлшрал, i.e. Ионы концентрацийн трансмембран градиент байгаа үед MP-ийн илрэл нь голчлон эсийн доторх K+ нэвчилт сувгаар дамжин эсийн эргэн тойрон дахь орчинд ялгардагтай холбоотой юм. Тиймээс, физиологийн тайван байдалд мэдрэлийн утаснуудын мембран нь Na + -ээс 25 дахин их K+ нэвчдэг. Эерэг цэнэгтэй K+ ялгарах нь мембраны гаднах гадаргуу дээр эерэг цэнэг үүсэхэд хүргэдэг. Органик анионууд - сөрөг цэнэг агуулсан том молекулын нэгдлүүд нь эсийн мембран нь ус үл нэвтрэх чадвартай бөгөөд эдгээр нөхцөлд мембраны дотоод гадаргууд сөрөг цэнэг өгдөг. Амрах үед мембраны туйлшралын зэрэг нь бусад ионуудын хөдөлгөөнөөс хамаардаг боловч харьцангуй амралтын нөхцөлд энэ нь бага байдаг.

Амрах үед мембранаар дамжих ионуудын урсгал нь концентрацийн градиентийн дагуу хөдөлж, эцэст нь эсийн доторх болон түүний хүрээлэн буй орчинд ионы концентрацийг тэнцвэржүүлэхэд хүргэдэг. Гэхдээ энэ нь амьд эсэд тохиолддоггүй, учир нь эсийн мембранд ионы шахуурга гэж нэрлэгддэг тусгай молекулын механизм байдаг. Жишээлбэл, натри-калийн шахуурга нь эсийн цитоплазмаас Na+-ийг зайлуулж, CL-ийг цитоплазмд оруулахыг баталгаажуулдаг.Ионы шахуурга нь ионуудыг концентрацийн градиентийн эсрэг хөдөлгөдөг тул энерги зарцуулж, эсийн цитоплазмыг даван туулахад тусалдаг. градиент. Үүний зэрэгцээ K4-, Na+-Hacoca-ийн ажил нь УИХ-ын гишүүнийг бий болгох өөр нэг чухал хүчин зүйл юм. Ашиглалтын мөчлөг бүрт эсээс гурван Na+ шахаж, зөвхөн хоёр К+-ийг эсэд оруулснаар насос нь К+-ийн тархалттай холбоотой цэнэгийг нэгтгэн дүгнэж, электроген гаралтай эсийн доторх сөрөг цэнэгийг үүсгэдэг.

Ийнхүү амрах MP-ийн гарч ирэх, засвар үйлчилгээ нь эсийн мембраны ионуудын сонгомол нэвчилт, натри-калийн насосны ажиллагаатай холбоотой юм.

Амрах мембраны потенциал нь натрийн сувгийг идэвхжүүлэх "хаалга"-ын хаалттай төлөв, идэвхгүйжүүлэх "хаалга"-ын нээлттэй төлөвийг хангах, түүнчлэн тодорхой хэмжээг хадгалах цахилгаан талбарыг үүсгэдэг. орон зайн зохион байгуулалтмембранууд.

Идэвхгүй тээвэрлэлт

________________________

Осмос гэдэг нь ус (уусгагч) молекулуудын мембранаар дамжин ууссан бодисын доод хэсгээс өндөр концентрацитай газар руу шилжих хөдөлгөөн юм. Осмосын даралт гэдэг нь уусгагчийг мембранаар дамжин бодисын өндөр концентрацитай уусмал руу урсахаас сэргийлэхийн тулд уусмалд үзүүлэх хамгийн бага даралт юм.

Уусгагчийн молекулууд нь бусад бодисын молекулуудын нэгэн адил химийн потенциалын зөрүүний үр дүнд үүссэн хүчээр хөдөлдөг. Бодис уусах үед уусгагчийн химийн потенциал буурдаг. Тиймээс ууссан бодисын концентраци өндөр байгаа газарт уусгагчийн химийн потенциал бага байдаг. Тиймээс уусгагчийн молекулууд бага концентрацитай уусмалаас өндөр концентрацитай уусмал руу шилжиж, термодинамик утгаараа "доошоо", "градиент дагуу" хөдөлдөг.

Эсийн хэмжээ нь тэдгээрийн агуулагдах усны хэмжээгээр ихээхэн зохицуулагддаг. Эс хэзээ ч хүрээлэн буй орчинтойгоо бүрэн тэнцвэрт байдалд байдаггүй. Плазмын мембранаар молекул ба ионуудын тасралтгүй хөдөлгөөн нь эс дэх бодисын концентрацийг өөрчилдөг ба үүний дагуу осмотик

түүний агуулгын даралт. Хэрэв эс ямар нэгэн бодис ялгаруулдаг бол осмосын даралтыг тогтмол байлгахын тулд зохих хэмжээний ус ялгаруулах эсвэл өөр бодистой тэнцэх хэмжээний шингээх ёстой. Ихэнх эсийг хүрээлэн буй орчин нь гипотоник байдаг тул эсүүд орохоос урьдчилан сэргийлэх нь чухал юм их хэмжээгээрус. Изотоник орчинд ч гэсэн тогтмол эзэлхүүнийг хадгалахын тулд эрчим хүчний зарцуулалтыг шаарддаг тул эсэд тархах чадваргүй бодисын концентраци (уураг, нуклейн хүчил гэх мэт) эсийн орчмынхоос өндөр байдаг. Үүнээс гадна метаболитууд эсэд байнга хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь осмосын тэнцвэрийг алдагдуулдаг. Тогтмол эзэлхүүнийг хадгалахын тулд эрчим хүч зарцуулах хэрэгцээг хөргөх эсвэл бодисын солилцооны дарангуйлагчтай туршилтаар хялбархан харуулж байна. Ийм нөхцөлд эсүүд хурдан хавагнадаг.

"Осмосын асуудлыг" шийдэхийн тулд эсүүд хоёр аргыг ашигладаг: тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шахах эсвэл завсрын давхарга руу орох усыг шахдаг. Ихэнх тохиолдолд эсүүд эхний сонголтыг ашигладаг - натрийн насос ашиглан бодис, ихэвчлэн ионуудыг шахах (доороос үзнэ үү).

Ерөнхийдөө хатуу ханагүй эсийн эзлэхүүнийг гурван хүчин зүйлээр тодорхойлдог.

а) тэдгээрт агуулагдах мембраныг нэвтлэх чадваргүй бодисын хэмжээ;

б) мембранаар дамжих чадвартай нэгдлүүдийн завсрын агууламж;

в) эсээс бодисыг нэвтрүүлэх, шахах хурдны харьцаа.

Эс болон хүрээлэн буй орчны хоорондох усны тэнцвэрийг зохицуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг плазмын мембраны уян хатан чанар нь эс рүү ус урсахаас сэргийлдэг гидростатик даралтыг бий болгодог. Хэрэв орчны хоёр хэсэгт гидростатик даралтын зөрүү байгаа бол эдгээр хэсгийг тусгаарлах саадны нүхээр усыг шүүж болно.

Нефрон дахь анхдагч шээс үүсэх, хялгасан судсан дахь цус ба эдийн шингэний хоорондох усны солилцоо зэрэг физиологийн олон процессын үндэс нь шүүлтүүрийн үзэгдэл юм.

Хэд хэдэн төрлийн тархалт байдаг.

▲ Мембраны липидийн матрицаар энгийн тархалт, түүгээр жижиг туйлтгүй молекулууд - 02, N2, этанол, эфир, цэнэггүй жижиг туйлт молекулууд - мочевин, аммиак, CO2, түүнчлэн өөхөнд уусдаг. бодисууд - бага молекул жинтэй тосны хүчил, бамбай булчирхайн даавар, бэлгийн булчирхай болон бөөрний дээд булчирхайн стероидын гормонууд, А, D3 витаминууд.

g Мембраны ионы сувгаар энгийн тархалт нь органик бус ионууд нь концентраци эсвэл цахилгаан химийн градиентийн дагуу шилжих боломжийг олгодог.

А. Глюкоз, амин хүчил, нуклеотид зэрэг цэнэггүй дунд хэмжээний нэгдлүүдийн ихэнх туйлтай молекулуудыг зөөвөрлөгчдийн тусламжтайгаар хөнгөвчлөх тархалт үүсгэдэг. Ихэнхдээ тээвэрлэгч нь тодорхой бодис эсвэл холбогдох бүлэг бодисуудтай холбогддог. Бодисын өндөр концентраци байгаа тохиолдолд тээвэрлэгчдийн ханасан байдлаас шалтгаалан тээвэрлэлтийн хэмжээ, хурдыг хязгаарлаж болно.

Идэвхтэй тээвэрлэлт нь бодисыг концентрацийн градиентийн эсрэг тээвэрлэж, эрчим хүч шаарддаг. Идэвхтэй тээвэрлэлтийг хангахын тулд эсүүд амьдралын явцад бий болсон энергийн 30-70% -ийг зарцуулдаг. Эс доторх идэвхтэй тээвэрлэлтийн энергийн эх үүсвэр нь трансмембран ионы градиентийн энерги ба ATP бондын энерги юм. Тээвэрлэхэд ашигладаг эрчим хүчний төрлөөс хамааран хоёр төрлийн идэвхтэй тээвэрлэлтийг ялгадаг.

g Анхдагч идэвхтэй тээвэрлэлт, хөдөлмөрөөр бүтээгдсэнмембран насосны уураг. Эдгээр уургууд нь шинж чанаруудыг нэгтгэдэг тээврийн системионуудын тээвэрлэлт, ATP-ийг задалдаг ферментийн шинж чанарууд. Үүссэн энерги нь ионуудыг зөөвөрлөхөд насосоор ашиглагддаг. Эсийн мембранаас дараахь шахуургууд олдсон.

K+~, Na+ шахуурга нь гурван Na+-г гадагш, хоёр K+-ийн оронд дотогшоо шилжүүлдэг. концентрацийн градиентийн эсрэг; Шахуургын нэг мөчлөгийн хувьд 1 моль. ATP; энэ насосны үйл ажиллагааны улмаас Na+ ба K+-ийн концентрацийн градиент үүсдэг бөгөөд энэ нь эсийн MP үүсэх, түүнчлэн хоёрдогч идэвхтэй тээвэрлэлтэд ашиглагддаг;

Ca2+ шахуурга: эсийн мембран болон эсийн органеллуудын мембраны аль алинд нь суурилуулсан; эсэд тохиолддог олон үйл явцын зохицуулагч болох Ca2+ өндөр идэвхжилтэй тул түүний эсийн доторх концентрацийг хатуу хянах шаардлагатай; насос нь Ca2+-ийг эсийн гаднах орчин эсвэл эсийн доторх агуулах руу шахдаг;

H+ насос, эсийн органеллуудын гаднах мембран болон мембраны аль алинд нь ажилладаг протоны насос; H+-ийг концентрацийн градиентийн эсрэг эсээс хүрээлэн буй орчин руу, тухайлбал, ходоодны париетал эсээс ходоодны шүүс рүү эсвэл бөөрний гуурсан хоолойн хучуур эдийн эсээс гуурсан хоолойн шээс рүү зөөдөг.

Хоёрдогч идэвхтэй тээвэрлэлт нь ионы концентрацийн градиентийн энергийг, жишээ нь насосны үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн Na+-ийг бодисыг зөөвөрлөхөд ашигладаг. Ийм байдлаар глюкоз, амин хүчлүүд нь гэдэсний салст бүрхэвчийн эсүүд эсвэл бөөрний хоолойд тээвэрлэгддэг. Натри нь цахилгаан химийн градиентийн дагуу зөөвөрлөгч молекулын дагуу хөдөлж, ижил тээвэрлэгчтэй холбоотой глюкоз эсвэл амин хүчлүүдийн концентрацийн градиентийн эсрэг тээвэрлэлтийг нэгэн зэрэг дэмждэг.

Хоёрдогч идэвхтэй тээврийн төрөл нь ион солилцооны систем ба хамтарсан тээврийн системийн ажил юм. Нэг ионыг зөөвөрлөх эрчим хүчний эх үүсвэр нь нөгөө ионы концентрацийн градиентийн энерги юм. Тээвэрлэлт нь эс дотор болон эсээс гарах боломжтой. Дараах төрлийн ион солилцогчийг тайлбарлав.

Na+-, Ca2+ солилцоо нь цахилгаан химийн градиентийн дагуу Na+-ийн шилжилт хөдөлгөөнөөс болж эсээс Ca2+ гадагшлахыг баталгаажуулдаг; механизм нь нейрон, миоцит, хучуур эд, дотоод шүүрлийн эсүүдэд ажилладаг;

Na+~, H+ солилцоо нь натрийн градиентийн энергийн улмаас эсээс протоныг орчин руу зайлуулахыг баталгаажуулдаг; механизм нь мэдрэлийн эсүүд, элэгний эсүүд, булчингууд, нефрон хоолойн хучуур эдэд ажилладаг;

C/ -, nso j - анионы тээвэрлэлтэд оролцдог хамгийн өндөр хурдны ион солилцуур; эд эсэд үүссэн СО2-ийг эритроцитоор шингээж, тэдгээрээс CO1 ~ авахын оронд HC03 хэлбэрээр гарахыг баталгаажуулдаг; механизм нь эритроцитоос гадна миоцит, бөөр, гэдэсний эпителийн эсүүдэд ажилладаг;

Na + -, K "-, O - нэг чиглэлд ионуудын бүлгийн шинж тэмдэг; энергийн эх үүсвэр нь эдгээр ионуудын аль нэгний концентрацийн градиент байж болно; тээвэрлэлтийн чиглэл нь эсийн гомеостазын төлөв байдлаас тодорхойлогддог; механизм нь хүний ​​эритроцитод ажилладаг бөгөөд эдгээр ионуудын эсийн концентрацийг бууруулах хэрэгцээтэй холбоотой байдаг.

Макромолекулууд - уураг, полисахарид, нуклейн хүчлүүдийн тээвэрлэлт нь эндоцитоз ба экзоцитозоор явагддаг.

Эндоцитоз нь завсарлага үүсч, дараа нь макромолекулын субстраттай харьцдаг мембраны хэсгийг салгаснаас бүрдэнэ. Үүссэн эндоцитын цэврүүнүүд нь лизосомын ферментээр бодисыг задлах зорилгоор лизосом руу, эсхүл эсийн эсрэг тал руу зөөгдөж, агуулгыг экзоцитозоор ялгаруулдаг. Эндоцитозын гурван төрөл байдаг.

Пиноцитоз гэдэг нь ууссан макромолекулууд бүхий эсийн гаднах шингэнийг эсийн хэрэгцээнд эсвэл эсээр дамжуулан тээвэрлэхэд ашиглахын тулд өвөрмөц бус хураан авах явдал юм;

Рецептороор дамждаг эндоцитоз нь мембраны рецепторуудтай харилцан үйлчилсний дараа бодисыг шингээх явдал юм; мембраныг нэвтлэн, түүнийг сулласны дараа үүссэн эндосомуудыг ферментийн задралд зориулж лизосом руу шилжүүлдэг; иймээс гормон, иммуноглобулин, эсрэгтөрөгчийг идэвхгүй болгодог;

Фагоцитоз нь том эсийн тоосонцорыг тусгай эсүүд - микро ба макрофагуудаар барьж, дараа нь хоол боловсруулах үйл явц юм.

Экзоцитоз гэдэг нь мөхлөгт (цэврүүт) савласан субстратуудыг эсийн мембрантай нийлүүлэх замаар эсээс ялгарах явдал юм; Ингэж даавар, зуучлагч, хоол боловсруулах шүүс ялгардаг.