Перейти на главную страницу
Поиск по сайту

Полярные вещества примеры

ПЕРЕНОС ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ Любая молекула может пройти полярные вещества примеры липидный бислой, однако скорость пассивной диффузии веществ, т. Для некоторых молекул это занимает столь длительное время, что Рис. Строение рецептора липопротеина низкой плотности ЛПНП. Скорость диффузии веществ через мембрану зависит главным образом от размера молекул их относительной растворимости в жирах. Легче всего проходят простой диффузией через липидную мембрану малые неполярные молекулы, такие как О 2, стероиды, тиреоидные гормоны, а также жирные кислоты. Малые полярные незаряженные молекулы - СО 2, NH 3, Н полярные вещества примеры, этанол, мочевина - также диффундируют с достаточно большой скоростью. Диффузия глицерола идёт значительно полярные вещества примеры, а глюкоза практически не способна самостоятельно пройти через мембрану. Для всех заряженных молекул, независимо от размера, липидная мембрана непроницаема. Транспорт таких молекул возможен благодаря наличию в мембранах либо белков, формирующих в липидном слое каналы порызаполненные водой, через которые могут проходить вещества определённого размера простой диффузией, либо специфических белков-переносчиков, которые избирательно взаимодействуя с определёнными лигандами, облегчают их перенос через мембрану облегчённая диффузия. Кроме пассивного транспорта веществ, в клетках есть белки, активно перекачивающие определённые растворённые в воде вещества против их градиента, т. Этот процесс, называемый активным транспортом, осуществляется всегда с помощью белков-переносчиков и происходит с затратой энергии. Строение и функционирование белковых каналов Каналы в мембране формируются интегральными белками, которые "прерывают" липидный бислой, образуя пору, заполненную водой. Стенки канала "выстилаются" радикалами аминокислот этих белков. Если каналы различают вещества только по размеру и пропускают все молекулы меньше определённой величины, по градиенту концентрации, т. Такие поры есть в наружной мембране митохондрий, где молекулы белкапорина образуют широкие гидрофильные каналы. Через них могут проходить все молекулы с молекулярной массой 10 кД и меньше, в том числе и небольшие белки. Селективные каналы, как правило, участвуют в переносе определённых ионов. Ионная селективность избирательность каналов определяется их диаметром и строением внутренней поверхности канала. Например, катионселективные каналы пропускают только катионы, так как содержат много отрицательно заряженных аминокислотных остатков. Открытие или закрытие селективных полярные вещества примеры регулируется либо изменением концентрации специфических регуляторов, таких как медиаторы, гормоны, циклические нуклеотиды, NO, G-белки, либо изменением трансмембранного электрохимического потенциала рис. Воздействие регуляторного фактора вызывает конформационные изменения каналообразующих белков, канал открывается ионы проходят по градиенту концентрации. Транспорт веществ через полярные вещества примеры не приводит к конформационным изменениям белков и зависит только от разности концентраций веществ по обе стороны мембраны. Поэтому скорость транспорта веществ через такие каналы может достигать 10 6-10 8 ионов в секунду. Заштрихованные квадраты - регуляторы, светлые кружки - переносимые ионы. Облегчённая диффузия веществ В мембранах клеток существуют белки-транслоказы. Взаимодействуя со специфическим ли-гавдом, они обеспечивают его диффузию транспорт из области большей концентрации в область меньшей через мембрану. В отличие от белковых каналов, транслоказы в процессе взаимодействия с лигандом полярные вещества примеры переноса его через мембрану претерпевают конформационные изменения. Кинетически перенос веществ облегчённой диффузией напоминает ферментативную реакцию. Для транслоказ существует полярные вещества примеры концентрация лиганда, при которой все центры связывания белка с лигандом заняты, и белки работают с максимальной полярные вещества примеры V max. Поэтому скорость транспорта веществ облегчённой диффузией зависит не только от градиента концентраций переносимого лиганда, но и от количества белков-переносчиков в мембране. Существуют транслоказы, переносящие только одно растворимое в воде вещество с одной стороны мембраны на другую. Такой простой транспорт называют "пассивный унипорт". Примером унипорта может служить функционирование ГЛЮТ-1 - транслоказы, переносящей глюкозу через мембрану эритроцита рис. Облегчённая диффузия унипорт глюкозы в эритроциты с помощью ГЛЮТ-1 S - молекула глюкозы. Молекула глюкозы связывается переносчиком на наружной поверхности плазматической мембраны. Происходит конформационное изменение, и центр переносчика, занятый глюкозой, оказывается открытым внутрь клетки. Вследствие конформационных изменений переносчик теряет сродство к глюкозе, и молекула высвобождается в цитозоль клетки. Отделение глюкозы полярные вещества примеры переносчика вызывает конформационные изменения белка, и он возвращается к исходной "информации. Типы виды облегчённой диффузии с участием переносчиков транслоказ. S 1, S 2- разные молекулы. Некоторые транслоказы могут переносить два разных вещества по градиенту концентраций в одном направлении - пассивный симпорт, или в противоположных направлениях - пассивный антипорт рис. Примером транслоказы, работающей по механизму пассивного антипорта, может служить анионный переносчик мембраны эритроцитов рис. Внутренняя митохондриальная мембрана содержит много транслоказ, осуществляющих пассивный антипорт рис. В процессе такого переноса происходит эквивалентный обмен ионами, но не всегда эквивалентный обмен по заряду. Строение и функционирование белков-переносчиков, осуществляющих активный транспорт Перенос некоторых лигандов ионов, глюкозы, полярные вещества примеры через мембраны происходит против градиента концентрации и сопряжён с затратой энергии активный транспорт. Перенос лигандов через полярные вещества примеры, связанный с затратой энергии АТФ, называют "первично-активный транспорт". Первично-активный транспорт Перенос некоторых неорганических ионов идёт против градиента концентрации при участии транспортных АТФ-аз ионных насосов. Все полярные вещества примеры насосы одновременно служат ферментами, способными к аутофосфорилированию и аутодефосфорилированию. АТФ-азы различаются по ионной полярные вещества примеры, количеству переносимых ионов, направлению транспорта. В результате функционирования АТФ-азы переносимые 240 Рис. Пассивный антипорт анионов НСО 3 - и Сl - через мембрану эритроцитов. А - когда эритроцит находится в венозных капиллярах, анион НСО 3 - образованный при диссоциации угольной кислоты, по градиенту концентрации выходит в кровь. В обмен на каждый транспортируемый из клетки ион НСО 3 - транслоказа переносит в эритроцит ион Cl -; Б - когда кровь достигает лёгких транслоказа производит обмен ионами в противоположных направлениях. Такая "челночная" система работает очень быстро и обеспечивает удаление СО 2 из организма и в то же время сохранение оптимального значения рН в клетке. Наиболее распространены в плазматической мембране клеток человека Ма +,К +-АТФ-азаСа 2+-АТФ-аза и Н +,К +,-АТФ-аза слизистой оболочки желудка. Na +, К +-АТФ-аза Этот фермент-переносчик катализирует АТФ-зависимый транспорт ионов Na + и K + через плазматическую мембрану. Ка +,К +-АТФ-аза состоит из субъединиц α и β; α - каталитическая большая субъединица, a β - малая субъединица гликопротеин. Активная форма транслоказы полярные вещества примеры тетрамер αβ 2 рис. Na +,К +-АТФ-аза отвечает за поддержание высокой концентрации К + в клетке и низкой концентрации Na +. Так как Na +Д +-АТФ-аза выкачивает три положительно заряженных иона, а закачивает два, то на мембране возникает электрический потенциал с отрицательным значением на внутренней части клетки по отношению к её наружной поверхности. Полярные вещества примеры такую разницу в концентрации система 241 Рис. Строение и функционирование Nа +,К +-АТФ-азы плазматической мембраны. Протекает реакция аутофосфорилирования по карбоксильной группе аспарагиновой кислоты; 3 - аутофосфорИлирование изменяет заряд и конформа-цию транслоказы, она закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной, уменьшается сродство к ионам натрия и они диссоциируют от переносчика; 4 - Полярные вещества примеры +, К +-АТФ-аза открытая с наружной стороны мембраны имеет специфический центр связывания для 2К +; Присоединение двух ионов калия к фосфорилированной транслоказе вызывает изменение конформации и появление аутофосфатазной активности. Протекает реакция аутодефосфорилирования; 5 - дефосфорилирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с полярные вещества примеры стороны мембраны и открывается с внутренней, уменьшается сродство к ионам калия и они диссоциируют от Na +, К +-АТФ-азы; 6 - АТФ-аза возвращается в первоначальное состояние. Са 2+-АТФ-аза локализована не только в плазматической мембране, но и в мембране ЭР. Фермент состоит из десяти трансмембранных доменов, пронизывающих клеточную мембрану. Между вторым и третьим доменами находятся несколько остатков аспарагиновой кислоты, участвующих в связывании кальция. Область между четвёртым и пятым доменами имеет центр для присоединения АТФ и аутофосфорилирования по остатку аспарагиновой полярные вещества примеры. Са 2+-АТФ-азы плазматических мембран некоторых клеток регулируются белком кальмодулином. Каждая из Са 2+-АТФ-аз плазматической мембраны и ЭР представлена несколькими изоформами. Работа Са 2+-АТФ-азы цитоплазматической мембраны по стадиям представлена на рис. Нарушение активности Са 2+-АТФ-азы при патологии. Одна из причин нарушения работы Са 2+-АТФ-азы - активация перекисного окисления липидов ПОЛ мембран. Окислению подвергаются как ацильные остатки жирных кислот в составе фосфолипидов, так и SH-гpyппы в активном центре фермента. Нарушение структуры липидного окружения и структуры активного центра приводит к изменению кон-формации АТФ-азы, потере сродства к ионам кальция и способности к аутофосфорилированию. АТФ-аза перестаёт выкачивать ионы кальция из цитозоля клетки, повышается концентрация внутриклеточного кальция, Са 2+ усиливает мышечное сокращение, возрастает тонус мышечной стенки, что приводит к повышению АД. Не последнюю роль нарушение функционирования Са 2+-АТФ-азы играет в развитии атеросклероза, рака, иммунных патологий. Вторично-активный транспорт Перенос некоторых растворимых веществ против градиента концентрации зависит от одновременного или последовательного переноса 242 Рис. Последовательность событий в процессе работы Са 2+-АТФ-азы. В клетках человека ионом, перенос которого происходит по градиенту концентрации, чаще всего служит Na +. Примером такого типа транспорта может служить Na +,Са 2+-обменник плазматической мембраны активный антипортионы натрия по градиенту концентрации переносятся в клетку, а ионы Са 2+ против градиента концентрации выходят из клетки рис. По механизму активного симпорта происходят всасывание глюкозы клетками кишечника и реабсорбция из первичной мочи глюкозы, аминокислот клетками почек рис. Перенос полярные вещества примеры мембрану макромолекул и частиц: эндоцитоз и экзоцитоз Траспортные белки обеспечивают перемещение через клеточную мембрану полярных молекул полярные вещества примеры размера, но они не могут транспортировать макромолекулы, например белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды или ещё более крупные частицы. Механизмы, с помощью которых клетки могут усваивать такие вещества или удалять их из клетки, отличаются от механизмов транспорта ионов и полярных соединений. Эндоцитоз Перенос вещества из среды в клетку вместе с частью плазматической мембраны называют "эндоцитоз". Путем эндоцитоза полярные вещества примеры клетки могут поглощать большие частицы, такие как вирусы, бактерии или обломки клеток. Захват больших частиц осуществляется в основном специализированными клетками - фагоцитами. Поглощение жидкости и растворённых в ней веществ с помощью небольших пузырьков называют "пиноцитоз". Усвоение веществ механизмом эндоцитоза пиноцитоза характерно для всех клеток. Натрий-зависимый транспорт ионов кальция. A - Na +-зависимый переносчик ионов кальция; Б - Na +, К +-АТФ-аза. А - Na + и глюкоза связываются в разных центрах транспоказы. Ионы стремятся войти в клетку по градиенту концентрации полярные вещества примеры "тащат" глюкозу за собой, полярные вещества примеры концентрация Na+ полярные вещества примеры клетки уменьшается, транспорт глюкозы в клетки снижается; Б - ионы полярные вещества примеры, проникающие в клетку вместе с глюкозой, "выкачиваются" обратно Nа +,К +-АТФ-азой, поддерживающей градиент полярные вещества примеры Na + и контролирующей транспорт глюкозы. Цикл эндоцитоза начинается в определённых участках плазматической мембраны, называемых "окаймлённые ямки" рис. На долю окаймлённых ямок приходится всего 1-2% общей площади мембраны. Белок клатрин образует решётчатые структуры, связанные с углублениями на поверхности плазматической мембраны. Окаймлённые ямки втягиваются в клетку, сужаются у основания, отделяются от мембраны, образуя окаймлённые пузырьки пиноцитозные пузырьки. Время жизни окаймлённых ямок невелико, они формируются в течение минуты, затем совершают цикл эндоцитоза. Вещества в составе пиноцитозных полярные вещества примеры не смешиваются с другими макромолекулами клетки. Они заканчивают свой путь в лизосо-мах, а мембранные компоненты пузырьков, содержащие клатрин, полярные вещества примеры в плазматическую мембрану. Эндоцитоз, происходящий с участием рецепторов, встроенных в окаймлённые ямки, позволяет клеткам поглощать специфические вещества. Макромолекулы или частицы связываются рецепторами и накапливаются в окаймлённой ямке. Затем следует погружение в клетку и отделение эндоцитозного пузырька, в составе которого находится поглощённое вещество, мембранные компоненты окаймлённой ямки и рецептор. В разные окаймлённые ямки могут быть встроены разные рецепторы. Последовательность событий при образовании окаймлённого пузырька из окаймлённой ямки. Примером рецептор-зависимого эндоцитоза может служить поступление в клетку холестерола в составе липопротеинов низкой плотности ЛПНП рис. Количество рецепторов в окаймлённой ямке плазматической мембраны варьирует в зависимости от потребности клетки в холестероле. Нарушение структуры рецепторов ЛПНП мутации в гене не позволяет им встраиваться в плазматическую мембрану в область окаймлённой ямки. Положение рецептора вне окаймлённой ямки не снижает его комгшементарность к ЛПНП, но эндоцитоз комплекса рецептор-ЛПНП не происходит. Экзоцитоз Макромолекулы, например белки плазмы крови, пептидные гормоны, пищеварительные ферменты, белки внеклеточного матрикса, ли-попротеиновые комплексы, синтезируются в полярные вещества примеры и затем секретируются в межклеточное пространство или кровь. Но мембрана непроницаема для таких макромолекул или комплексов, их секреция происходит путём экзоцитоза. Особенность экзоцитоза в том, что секретируе-мые вещества локализуются в полярные вещества примеры и не смешиваются с другими макромолекулами или органеллами клетки. В ходе экзоцитоза содержимое секреторных пузырьков выделяется во внеклеточное пространство, когда они сливаются с плазматической мембраной. В организме имеются как регулируемый, так и нерегулируемый пути экзоцитоза. Нерегулируемая секреция характеризуется непрерывным синтезом секретируемых белков, упаковкой их в транспортные пузырьки в аппарате Гольджи и полярные вещества примеры к плазматической мембране полярные вещества примеры 244 Рис. Положение рецепторов ЛПНП в цитоплазматической мембране. А - положение рецепторов ЛПНП в окаймлённой ямке; Б - положение дефектных рецепторов ЛПНП вне окаймлённой ямки. Примером может служить синтез и секреция коллагена фибробластами для формирования межклеточного матрикса. Для регулируемой секреции характерны хранение приготовленных на экспорт полярные вещества примеры в транспортных пузырьках их слияние с плазматической мембраной только при воздействии на клетку специфического стимула. С помощью регулируемой секреции происходят выделение пищеварительных ферментов в период переваривания пищи, а также секреция гормонов, нейромедиаторов и других биологически активных веществ. Пример такого типа секреции - выброс пептидного гормона инсулина в кровь после еды. Стимулом к секреции инсулина, хранящегося в секреторных гранулах β-клеток островков Лангерханса поджелудочной железы, является повышение концентрации глюкозы в крови и β-клетках рис.


Другие статьи на тему:



 
Copyright © 2006-2016
tsl-lift.ru