Биофизика курсымен информатика кафедрасы
жүктеу/скачать 201,5 Kb.
|
3. Белсенді және белсенді емес тасымал
| Активті тасымалдану.
Тірі жасуша жеке заттардың өтімділік жылдамдығын, әсіресе жасушалық алмасуға кіретін физиологиялық маңызды заттарды белсенді, таңдамалы түрде арттыру қабілеттілігіне ие. Белсенді тасымал - концентрация градиентіне қарсы тасымал болғандықтан бір мезгілде таңдамалы тасымал да болып табылады, сондықтан қоршаған ортадан жасушаның өмір сүруі үшін керекті заттар осы жолмен жұтылады. Мембрана арқылы қарастырылған бөлшектердің тасымалында электрохимиялық потенциал кеми отырып, жүреді. Бірақ та ағзада нейтрал бөлшектердің немесе иондардың тасымалынан жүйенің электрохимиялық потенциалы артып отыратын үрдіс үнемі байқалады. Мысалы, жасушада калий иондарының концентрациясы жасушааралық ортадан қарағанда жоғары болса, ал натрий иондарының концентрациясы керісінше төмен. Қарама қарсы бағытталған калий концентрациясының гардиентінің жоғары болуы электр потенциалының градиентін қолдайды және Нернст теңдеуімен анықталатын тепе - теңдік жағдайына бағынады: , мұндағы потенциал, R-газ тұрақтысы, T- температура, заттың сыртқы, ішкі концентрациялары. Электр потенциалының градиентінің бағыты натрий иондары жасушааралық ортаға қарағанда жасушада орналасу анағұрым тиімді екенін көрсетеді. Жасушадан натрий иондарын өздігімен алып кету мүмкін емес, ол тек энергияның келу есебінен жүзеге асады. Мембрананың өтімділігі әртүрлі заттар үшін липидтердің зарядталған бастарында туындайтын, мембранаға көбінесе теріс заряд беретін беттік зарядқа тәуелді. Бұдан мембрана-су шекарасында сол белгідегі фазааралық потенциал, мембранадағы заряд туындайды. Потенциалдың бұл шамасы мембрана мен ионды байланыстыратын үрдістерде үлкен роль атқарады. Егер мембранада иондық каналдар бар болса, иондардың тасымал жыдамдығы анағұрлым артады. Әсіресе калий, натрий, кальций каналдары кең таралған. Сонымен қатар иондық каналдар селективті қасиетке ие болады, яғни әртүрлі иондар үшін өтімділігінің шамасы әртүрлі болады. Әрбір канал ионның тек бір түрін ғана тасымалдайды, мысалы, натрий каналы – натрий иондарын, калий каналы – калий иондарын. Катионды канал арқылы аниондар өте алмайды немесе керісінше. Негізгі ион сияқты сол белгідегі иондар үшін канал абсолютті селективтілікке ие бола алмайды, өзі сияқты белгідегі басқа иондар үшін каналдың өткізгіштігі төмен, бірақ нолден өзгеше болады. Натрий және калий иондарының концентрация градиентін ұстап тұру натрий-калий насосының (Na+,K+-наcocы) жұмысымен қамтамасыз етіледі. Ол аденозинтрифосфаттар (АТФтар) ферменттері сияқты жұмыс жасайтын мембраналық ақуыздардан тұрады. Осы ферменттердің жұмысы АТФты АДФке және бейорганикалық фосфатты қармап алу болып табылады. Ыдырау үрдісі электрохимиялық потенциал арта отырып, иондар тасымалына жұмсалатын энергияның бөлінуімен жүреді. АТФ-ты қармап алуы Na+ және К+ иондарымен белсендіріледі және Mg2+ болуына байланысты. Натрий-калий насосы жасушадан сыртқа натрийдың үш ионын жасушаға калийдің екі ионын ауыстыра отырып тасымалдайды, онда АТФ бір молекуласының энергиясы жұмсалады. сурет. Na,K-нacocында а — жасуша ішіне; б – жасуша сыртына иондар байланысының екі конформациясы. Белсенді тасымал тек қандай да бір заттың АТФ гидролизі реакциясымен тасымалының түйінділу есебінен мүмкін болады. АТФ энергиясы тасымалдаушы ақуыздың конформациясын өзгертуге жұмсалады, ол өз кезегінде сол немесе басқа ионның ұқсастығын (байланысу тұрақтысын) өзгертеді. Жасушада Na+ тасымалдаушысының К+-ге қарағанда байланысу тұрақтысы жоғары. Сол себептен жасушада натрий иондары ақуызбен байланысады және жасушаның сыртқы ортасына қарай тасымалданады. Осы заттардың ортадан жасушаға қарай концентрация градиентіне қарсы өтуі тасымалдаушыларға негізделген Na+ белсенді тасымалына тәуелді. Егер осы заттардың орта мен жасуша арасындағы концентрациясының айырымы артатын болса, онда белгілі бір анықталған шегіне жеткенде олардың жасушаға өтімділік жылдамдығы соған сәйкес артпайды. Ал егер мембрананың екі жағындағы электрлік потенциал бірдей болса, онда белсенді тасымалдар жүйесінен түзілген иондар ағыны мына теңдеумен сипатталады: , мұндағы с0 – АТФ-ың мембрана ішілік концентрациясы, оның энергиясы есебінен ион тасымалдануы жүзеге асады; Р- ион мен ақуыз молекуласының кешені үшін өтімділік коэффициенті; с1 және с2 — мембрананың екі жағындағы иондардың концентрациясы; К1 и К2 — мембрананың әр жағындағы ион мен ақуыз кешенінің диссоциациясының тұрақтылары. Бұл теңдеу концентрацияның максималды айырымын берілген иондық насос үшін есептеуге мүмкіндік береді. Белсенді тасымал жүйесінің көмегімен жасалған заттың концентрация градиенттері мембранада химиялық немесе элекрохимиялық потенциалдың айырымын түзейді, соның есебінен олардың концентрация градиенттеріне қарсы басқа заттардың тасымалы жүзеге асуы мүмкін. Егер белсенді тасымалды жүзеге асыру үшін қажетті энергия АТФ гидролизі немесе тотықтырғыш – қалпына келтіретін реакциялар есебінен алынатын болса, онда тасымал алғашқы – белсенді, ал егер энергия көзі ретінде АТФ немесе тотықтырғыш – қалпына келтіретін реакциялар энергиясы емес басқа заттардың концентрация градиенттері қызмет етсе, ол екіншілей – белсенді немес түйінделу деп аталады. Иондарды екіншілей – белсенді тасымалының үш түрі бар: унипорт, симпорт және антипорт. Унипорт жағдайында мембранада зарядталған бөлшектердің потенциалдың шамасы аз жағына электр потенциалының градиентінің болуынан бір бағытта тасымалданады. Антипорт үрдісінде (алмасу тасымалы немесе тасымалға қарсы) бірдей зарядталған иондардың екі типінің әртүрлі жаққа тасымалы жүзеге асады. Мысалы, нигерицицн антибиотигі протондарды концентрация градиентімен тасымалдайды, бұл электр потенциалының градиентінің артуына әкеледі, ол өз кезегінде калий иондарын қарама қарсы жаққа (электр потенциалының градиенті) тасымалдайды да, содан К+ -дың концентрация градиенті өседі. Симпорт механизмінде зарядталған иондардың бір жаққа тасымалы жүріп отырады. Осыдан тасымал иондардың біреуі концентрация градиентімен, ал екіншінің тасымалы бірінші ион тасымалы туғызған электр потенциалымен жүзеге асады. Зарядталмаған молекулалардың екіншілей – белсенді тасымалының қарастырылған жағдайларының біреуі ішек қабырғаларындағы глюкозаның сіңуі болып табылады. жүктеу/скачать 201,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|