Passiivne transport on ainete transport piki kontsentratsioonigradienti, mis ei vaja energiat. Hüdrofoobsete ainete passiivne transport toimub lipiidide kaksikkihi kaudu. Kõik kanalivalgud ja mõned transporterid juhivad aineid passiivselt läbi. Passiivset transporti, mis hõlmab membraanivalke, nimetatakse hõlbustatud difusiooniks.

Teised kandevalgud (mõnikord nimetatakse ka pumbaproteiinideks) transpordivad aineid läbi membraani, kasutades energiat, mis saadakse tavaliselt ATP hüdrolüüsi teel. Seda tüüpi transport toimub vastu transporditava aine kontsentratsioonigradienti ja seda nimetatakse aktiivseks transpordiks.

Simport, antiport ja uniport

Ainete membraanitransport erineb ka nende liikumissuuna ja antud kandja poolt kantavate ainete koguse poolest:

1) Uniport - ühe aine transportimine ühes suunas sõltuvalt gradiendist

2) Sümport - kahe aine transportimine ühes suunas läbi ühe kandja.

3) Antiport - kahe aine liikumine eri suundades läbi ühe kandja.

Uniport teostab näiteks pingest sõltuvat naatriumikanalit, mille kaudu naatriumioonid liiguvad aktsioonipotentsiaali tekkimisel rakku.

Simport teostab glükoosi transporterit, mis paikneb sooleepiteelirakkude välisküljel (vaatega soole valendiku poole). See valk haarab samaaegselt kinni glükoosi molekuli ja naatriumiooni ning kannab konformatsiooni muutes mõlemad ained rakku. See kasutab elektrokeemilise gradiendi energiat, mis omakorda tekib ATP hüdrolüüsi tõttu naatrium-kaalium-ATPaasi poolt.

Antiport viiakse läbi näiteks naatrium-kaalium-ATPaasi (või naatriumist sõltuva ATPaasi) abil. See transpordib kaaliumiioone rakku. ja rakust - naatriumioonid.

Naatrium-kaalium atPase töö näitena antiport ja aktiivsest transpordist

Esialgu kinnitab see transporter kolm iooni membraani siseküljele Na+ . Need ioonid muudavad ATPaasi aktiivse saidi konformatsiooni. Pärast sellist aktiveerimist on ATPaas võimeline hüdrolüüsima ühte ATP molekuli ja fosfaadi ioon fikseeritakse membraani siseküljel oleva transporteri pinnal.

Vabanenud energia kulutatakse ATPaasi konformatsiooni muutmiseks, mille järel kolm iooni Na+ ja ioon (fosfaat) satub membraani välisküljele. Siin on ioonid Na+ eraldatakse ja asendatakse kahe iooniga K+ . Seejärel muutub kandja konformatsioon esialgseks ja ioonid K+ ilmuvad membraani siseküljele. Siin on ioonid K+ on eraldatud ja kandja on uuesti töövalmis.

Lühidalt võib ATPaasi toiminguid kirjeldada järgmiselt:

1) See "võtab" raku seest kolm iooni Na+, seejärel lõhustab ATP molekuli ja seob fosfaadi

2) "viskab välja" ioone Na+ ja lisab kaks iooni K+ väliskeskkonnast.

3) Ühendab lahti fosfaadi, kaks iooni K+ viskab kambrisse

Selle tulemusena tekib rakuvälises keskkonnas kõrge ioonide kontsentratsioon Na+ , ja raku sees on kõrge kontsentratsioon K+ . Töö Na + , K+ - ATPaas ei tekita mitte ainult kontsentratsiooni erinevust, vaid ka laengu erinevust (töötab nagu elektrogeenne pump). Positiivne laeng tekib membraani välisküljel ja negatiivne laeng sees.

Sissejuhatus

Membraantransport on ainete transportimine läbi rakumembraani rakku või sealt välja, kasutades erinevaid mehhanisme – lihtdifusioon, hõlbustatud difusioon ja aktiivne transport.

Bioloogilise membraani kõige olulisem omadus on selle võime juhtida erinevaid aineid rakku ja sealt välja. See on eneseregulatsiooni ja raku konstantse koostise säilitamiseks väga oluline. Seda rakumembraani funktsiooni teostatakse tänu selektiivsele läbilaskvusele, see tähendab võimele lasta mõned ained läbi, teised mitte.

Passiivne transport

On passiivne ja aktiivne transport. Passiivne transport toimub ilma energiatarbimiseta mööda elektrokeemilist gradienti. Passiivsete hulka kuuluvad difusioon (lihtne ja hõlbustatud), osmoos, filtreerimine. Aktiivne transport nõuab energiat ja toimub kontsentratsiooni või elektriliste gradientide vastu.

Passiivse transpordi tüübid

Ainete passiivse transpordi tüübid:

• Lihtne difusioon
• · Osmoos
• Ioonide difusioon
• Hõlbustatud difusioon

Lihtne difusioon

Difusioon on protsess, mille käigus gaas või lahustunud ained levivad, et täita kogu saadaolev ruumala.

Vedelikus lahustunud molekulid ja ioonid on kaootilises liikumises, põrkuvad üksteise, lahusti molekulide ja rakumembraaniga. Molekuli või iooni kokkupõrkel membraaniga võib olla kaks tulemust: molekul kas "põrkub tagasi" membraanilt või läbib selle. Kui viimase sündmuse tõenäosus on suur, siis väidetakse, et membraan on ainet läbilaskev.

Kui aine kontsentratsioon mõlemal pool membraani on erinev, tekib osakeste vool, mis suunatakse kontsentreeritumalt lahuselt lahjendatud lahusesse. Difusioon toimub seni, kuni aine kontsentratsioon mõlemal pool membraani ühtlustub. Rakumembraani läbivad nii vees hästi lahustuvad (hüdrofiilsed) kui ka selles halvasti või täielikult lahustumatud hüdrofoobsed ained.

Hüdrofoobsed, väga lipiidides lahustuvad ained hajuvad membraani lipiidides lahustumise tõttu. Vesi ja selles hästi lahustuvad ained tungivad läbi ajutiste defektide membraani süsivesinikpiirkonnas, nn. murdekohad, samuti läbi pooride, püsivalt olemasolevad membraani hüdrofiilsed alad.

Kui rakumembraan on lahustunud aine suhtes mitteläbilaskev või halvasti läbilaskev, kuid vett läbilaskev, on see allutatud osmootsetele jõududele. Aine väiksema kontsentratsiooni korral rakus kui keskkonnas rakk kahaneb; kui lahustunud aine kontsentratsioon rakus on suurem, tormab vesi rakku.

Osmoos on vee (lahusti) molekulide liikumine läbi membraani lahustunud aine madalama kontsentratsiooniga piirkonnast kõrgema kontsentratsiooniga piirkonda. Osmootne rõhk on minimaalne rõhk, mida tuleb lahusele rakendada, et vältida lahusti voolamist läbi membraani aine suurema kontsentratsiooniga lahusesse.

Lahusti molekulid, nagu iga teise aine molekulid, pannakse liikuma keemiliste potentsiaalide erinevusest tuleneva jõu toimel. Aine lahustumisel lahusti keemiline potentsiaal väheneb. Seetõttu on piirkonnas, kus lahustunud aine kontsentratsioon on kõrgem, lahusti keemiline potentsiaal madalam. Seega liiguvad lahustimolekulid, liikudes madalama kontsentratsiooniga lahusest kõrgema kontsentratsiooniga lahusesse, termodünaamilises mõttes “alla”, “mööda gradienti”.

Rakkude mahtu reguleerib suuresti neis sisalduv vee hulk. Rakk ei ole kunagi oma keskkonnaga täielikus tasakaalus. Molekulide ja ioonide pidev liikumine läbi plasmamembraani muudab ainete kontsentratsiooni rakus ja vastavalt ka selle sisu osmootset rõhku. Kui rakk eritab mingit ainet, siis konstantse osmootse rõhu säilitamiseks peab ta kas eritama sobiva koguse vett või absorbeerima samaväärse koguse teist ainet. Kuna enamikku rakke ümbritsev keskkond on hüpotooniline, on rakkude jaoks oluline vältida suurte veekoguste sattumist neisse. Konstantse mahu säilitamine ka isotoonilises keskkonnas nõuab energiakulu, seetõttu on rakus difusioonivõimetute ainete (valgud, nukleiinhapped jm) kontsentratsioon kõrgem kui peritsellulaarses keskkonnas. Lisaks kogunevad rakus pidevalt metaboliidid, mis rikub osmootset tasakaalu. Vajadus kulutada energiat konstantse mahu säilitamiseks on kergesti tõestatav katsetes jahutamise või metaboolsete inhibiitoritega. Sellistes tingimustes paisuvad rakud kiiresti.

"Osmootse probleemi" lahendamiseks kasutavad rakud kahte meetodit: nad pumpavad oma sisu komponente või nendesse sisenevat vett interstitsiumi. Enamikul juhtudel kasutavad rakud esimest võimalust - ainete, enamasti ioonide väljapumpamist naatriumpumba abil (vt allpool).

Üldiselt määravad jäikade seinteta rakkude mahu kolm tegurit:

• a) neis sisalduvate ainete hulk, mis ei suuda läbi membraani tungida;
• b) membraani läbivate ühendite kontsentratsioon interstitsiumis;
• c) ainete tungimise ja rakust väljapumpamise kiiruste suhe.

Raku ja keskkonna vahelise veetasakaalu reguleerimisel mängib olulist rolli plasmamembraani elastsus, mis tekitab hüdrostaatilise rõhu, mis takistab vee voolu rakku. Kui keskkonna kahes piirkonnas on hüdrostaatilise rõhu erinevus, saab vett filtreerida läbi neid piirkondi eraldava tõkke pooride.

Filtratsiooninähtused on paljude füsioloogiliste protsesside aluseks, nagu primaarse uriini moodustumine nefronis, veevahetus vere ja koevedeliku vahel kapillaarides.

Ioonide difusioon

Ioonide difusioon toimub peamiselt spetsiaalsete membraanivalgustruktuuride - ioonikanalite kaudu, kui need on avatud olekus. Sõltuvalt koe tüübist võib rakkudel olla erinev ioonikanalite komplekt. Seal on naatriumi, kaaliumi, kaltsiumi, naatriumkaltsiumi ja kloriidi kanalid. Ioonide transpordil kanalite kaudu on mitmeid tunnuseid, mis eristavad seda lihtsast difusioonist. See kehtib kõige enam kaltsiumikanalite kohta.

Ioonkanalid võivad olla avatud, suletud ja inaktiveeritud olekus. Kanali üleminekut ühest olekust teise kontrollib kas membraani elektripotentsiaalide erinevuse muutus või füsioloogiliselt aktiivsete ainete koostoime retseptoritega. Vastavalt sellele jagunevad ioonikanalid pinge- ja retseptoriga seotud kanalid. Ioonikanali selektiivne läbilaskvus konkreetse iooni jaoks määratakse spetsiaalsete selektiivsete filtrite olemasoluga selle suus.

Hõlbustatud difusioon

Lisaks veele ja ioonidele tungivad paljud ained (alates etanoolist ja lõpetades kompleksravimitega) lihtsa difusiooni teel läbi bioloogiliste membraanide. Samal ajal ei tungi isegi suhteliselt väikesed polaarsed molekulid, näiteks glükoolid, monosahhariidid ja aminohapped, lihtsa difusiooni tõttu praktiliselt läbi enamiku rakkude membraani. Nende ülekandmine toimub hõlbustatud difusiooni teel. Aine hõlbustatud difusiooni piki selle kontsentratsioonigradienti, mis viiakse läbi spetsiaalsete valgu kandjamolekulide osalusel, nimetatakse difusiooniks.

Na+, K+, Cl-, Li+, Ca2+, HCO3- ja H+ transporti võivad teostada ka kindlad vedajad. Seda tüüpi membraanitranspordi iseloomulikud tunnused on aine ülekande kõrge kiirus võrreldes lihtsa difusiooniga, sõltuvus selle molekulide struktuurist, küllastus, konkurents ja tundlikkus spetsiifiliste inhibiitorite suhtes - ühendid, mis pärsivad hõlbustatud difusiooni.

Kõik loetletud hõlbustatud difusiooni tunnused tulenevad kandevalkude spetsiifilisusest ja nende piiratud arvust membraanis. Kui transporditava aine teatud kontsentratsioon on saavutatud, kui kõik kandjad on hõivatud transporditavate molekulide või ioonidega, ei too selle edasine suurenemine kaasa transporditavate osakeste arvu suurenemist - küllastusnähtust. Ained, mis on molekulaarstruktuurilt sarnased ja mida transpordib sama kandja, võistlevad kandja pärast – see on konkurentsi nähtus.

On olemas mitut tüüpi ainete transporti hõlbustatud difusiooni kaudu

Uniport, kui molekulid või ioonid transporditakse läbi membraani sõltumata teiste ühendite olemasolust või ülekandest (glükoosi, aminohapete transport läbi epiteelirakkude alusmembraani);

Sümport, milles nende ülekandumine toimub samaaegselt ja ühesuunaliselt teiste ühenditega (naatriumist sõltuv suhkrute ja aminohapete transport Na+ K+, 2Cl- ja kotranssport);

Antiport -- (aine transport on tingitud teise ühendi või iooni samaaegsest ja vastassuunalisest transpordist (Na+/Ca2+, Na+/H+ Cl-/HCO3- - vahetused).

Simport ja antiport on ühistranspordi liigid, mille puhul ülekande kiirust kontrollivad kõik transpordiprotsessis osalejad.

Transportvalkude olemus pole teada. Tööpõhimõtte järgi jagunevad need kahte tüüpi. Esimest tüüpi kandurid liiguvad läbi membraani, teist tüüpi kandjad on aga membraani sisse ehitatud, moodustades kanali. Nende toimet saab modelleerida leelismetalle transportivate ionofoorsete antibiootikumidega. Niisiis, üks neist - (valinomütsiin) - toimib tõelise kandjana, mis transpordib kaaliumi läbi membraani. Teise ionofoori gramitsidiin A molekulid sisestatakse üksteise järel membraani, moodustades naatriumioonide jaoks "kanali".

Enamikul rakkudel on hõlbustatud difusioonisüsteem. Selle mehhanismi kaudu transporditavate metaboliitide loetelu on aga üsna piiratud. Need on peamiselt suhkrud, aminohapped ja mõned ioonid. Selle süsteemi abil ei transpordita ühendeid, mis on ainevahetuse vaheproduktid (fosforüülitud suhkrud, aminohapete metabolismi tooted, makroergid). Seega aitab hõlbustatud difusioon transportida neid molekule, mida rakk keskkonnast saab. Erandiks on orgaaniliste molekulide transport läbi epiteeli, millest tuleb eraldi juttu.

Membraani transport - ainete läbi bioloogilise membraani ülekandumise nähtuse erijuht.

Ülekande nähtused hõlmavad järgmist:

ü aine massi ülekanne (difusioon);

ü impulsi ülekanne (viskoossus);

ü energia ülekanne (soojusjuhtivus);

ü laengu ülekanne (elektrijuhtivus).

Membraanide transpordi tüübid:

Passiivne - molekulide ja ioonide ülekandumine keemiliste (või elektrokeemiliste potentsiaalide või molekulide ülekandumisest aine kõrgema kontsentratsiooniga kohtadest madalama ainekontsentratsiooniga kohtadesse. See on spontaanne protsess (ΔG)<0 - энергия Гиббса уменьшается).

Määratakse aine voolutihedus läbi membraani Teorelli võrrand:

ü J - mol/(m 2 s)

ü - keemilise või elektrokeemilise potentsiaali gradient (tähendab keemilise või elektrokeemilise potentsiaali muutust aine kandmisel läbi paksuse membraani x)

ü U on molekulide liikuvuskoefitsient.

ü C on aine kontsentratsioon.

Määratakse mitteelektrolüütide (näiteks glükoosi) passiivne transport normaalse difusiooni ajal Ficki võrrand, mis tuletatakse ainete keemilise potentsiaali avaldise asendamise ja diferentseerimise põhjal - Theorelli võrrandisse

ü - aine kontsentratsiooni gradient (on aine ülekande liikumapanev jõud)

ü RTU = D - difusioonikoefitsient - m 2 / s.

ü R - universaalne gaasikonstant.

märk “-” näitab, et aine koguvoolutihedus on suunatud aine kontsentratsiooni vähendamisele.

Määratakse elektrolüütide (ioonid K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ jne) passiivne transport tavalisel difusioonil. Nernst-Plancki võrrand, mis on tuletatud ainete elektrokeemilise potentsiaali avaldise asendamise ja diferentseerimise põhjal - Theorelli võrrandisse:

ü Z - ioonilaeng;

ü F =96500 C/mol - Faraday arv.

ü φ - elektripotentsiaal - V (volt);

ü - elektrilise potentsiaali gradient;

ja - on elektrolüütide transpordi liikumapanevad jõud passiivse transpordi ajal.

Difusiooni tüübid:

ü tavaline (gaasimolekulide O 2, CO 2, H 2 O molekulide ülekandmine jne)

ü kerge - teostatakse mööda keemilise (elektrokeemilise) potentsiaali gradienti kandevalgu osalusel.

Lihtsustunud difusiooniomadused:

ü küllastusefekti olemasolu (kandevalkude arv membraanis on fikseeritud);

ü Selektiivsus (igal ainel on oma kandjavalk);

ü Tundlikkus inhibiitorite suhtes;

Kandjate olemasolu muudab transpordi kineetikat (kiirust) ja see muutub sarnaseks ensümaatilise katalüüsi võrranditega, ainult kandja toimib ensüümina ja transporditav aine (S) toimib substraadina:

- hõlbustatud difusioonivõrrand

Kt – transpordikonstant vastab Michaelise konstandile ja on võrdne S kontsentratsiooniga Js=Jmax/2 juures.

Aktiivne transport - ainete ülekandmine keemilise gradiendi vastu ((elektrokeemiline potentsiaal) või molekulide ülekandmine aine madalama kontsentratsiooniga kohtadest kõrgema aine kontsentratsiooniga kohtadesse. See ei ole spontaanne protsess (ΔG>0 - Gibbsi energia suureneb), kuid on konjugeeritud.

Esmane aktiivne transport - ATP hüdrolüüsireaktsiooniga seotud ainete transport, mille käigus vabaneb energia, mida kasutatakse ainete transportimiseks läbi membraani keemilise potentsiaali gradiendi vastu.

PAT-i näited:

ü K + ja Na + transport välistes tsütoplasmaatilistes membraanides;

ü H+ transport mitokondrites;

ü Ca 2+ transport välistes tsütoplasmaatilistes membraanides.

Sekundaarne aktiivne transport - ainete transport, mis on seotud Na + ioonide spontaanse ülekandmise protsessiga läbi membraani piki ainete elektrokeemilise potentsiaali gradienti.

BAT näited:

ü suhkrute (aminohapete) transport Na + ioonide elektrokeemilise potentsiaali gradiendi energia tõttu (sümport);

ü Na + - Ca 2+ - vahetus on Ca 2+ ioonide transport Na + ioonide elektrokeemilise potentsiaali gradiendi energiast (antiport).

Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude transpordi ATPaasid jagunevad 3 tüüpi: P-tüüpi, V-tüüpi, F-tüüpi.

Seda tüüpi tsütoplasmaatilise membraani ATP ensüümid hõlmavad järgmist:

ü Na,+K+ – ATPaas

ü Ca 2+ – eukarüootide ATPaasi plasmamembraan

ü H+–ATPaas

Intratsellulaarsed ATPaasid P-tüüp:

Ca 2+ on eukarüootide endo-(sarko)plasma retikulumi ATPaas.

K+ – prokarüootide välismembraanide ATPaas. Need on disainitud üsna lihtsalt, toimivad nagu pump.

V-tüüpi ATPaasid leidub pärmi vakuoolide membraanides, lüsosoomides, endosoomides ja loomarakkude sekretoorsetes graanulites (H+-ATPaasid).

F-tüüpi ATPaasid leidub bakterimembraanides, kloroplastides ja mitokondrites.

Ioonkanalid (uniport) klassifitseeritakse:

A) ioonide tüübi järgi: naatriumi-, kaaliumi-, kaltsiumi- ja kloriidikanalid;

B) vastavalt reguleerimismeetodile:

1) potentsiaalitundlik

2) kemosensitiivne (retseptor-kontrollitud)

3) rakusisesed ained (ioonid).

Katioonide ülekandmise protsessis peavad olema täidetud kaks peamist tingimust (tegurit):

1. Steriline– katiooni ja hüdratatsiooni kesta mõõtmete kokkulangevus kanali mõõtmetega.

2. Energia- katiooni interaktsioon karboksüüliga (kanali enda negatiivselt laetud rühmad).

Lipiidide kaksikkihid on suures osas mitteläbilaskvad enamikule ainetele ja seetõttu nõuab lipiidifaasi transportimine märkimisväärset energiakulu.

Eristama aktiivne transport Ja passiivne transport(difusioon).

Passiivne transport

Passiivne transport on molekulide ülekandmine mööda kontsentratsiooni või elektrokeemilist gradienti, st selle määrab ainult transporditava aine kontsentratsiooni erinevus membraani vastaskülgedel või elektrivälja suund ja see toimub ilma kulutusteta. ATP energiast. Võimalik on kahte tüüpi difusioon: lihtne ja hõlbustatud.

Lihtne difusioon toimub ilma membraanivalgu osaluseta. Lihtsa difusiooni kiirust kirjeldavad hästi lipiidide kaksikkihis lahustuvate ainete tavalised difusiooniseadused; see on otseselt võrdeline molekuli hüdrofoobsuse astmega, st selle rasvlahustuvusega, samuti kontsentratsioonigradiendiga. Veeslahustuvate ainete difusioonimehhanismi on vähem uuritud. Ainete, näiteks ühendite, näiteks etanooli, ülekandumine läbi lipiidide kaksikkihi on võimalik membraanis olevate ajutiste pooride kaudu, mis tekivad lipiidikihi purunemisel membraani lipiidide liikumise ajal. Lihtsa difusiooni mehhanism teostab gaaside transmembraanset ülekandmist (näiteks

Riis. 22.5.

0 2 ja C0 2), härjad, mõned lihtsad orgaanilised ioonid ja hulk madala molekulmassiga rasvlahustuvaid ühendeid. Tuleb meeles pidada, et lihtne difusioon on valimatu ja selle kiirus on madal.

hõlbustatud difusioon, erinevalt lihtsast difusioonist soodustab seda spetsiifiliste membraanivalkude osalemine selles protsessis. Järelikult on hõlbustatud difusioon difusiooniprotsess, mis on seotud transporditava aine ja bslk-psrs-kandja interaktsiooni keemilise reaktsiooniga. See protsess on spetsiifiline ja toimub kiiremini kui lihtne difusioon.

Tuntud on kahte tüüpi membraani transportvalke: kandevalke, nn translokaasid või tungib läbi, Ja kanaleid moodustavad valgud. Transpordivalgud seovad spetsiifilisi aineid ja transpordivad neid läbi kaksikkihi mööda nende kontsentratsioonigradienti või elektrokeemilist potentsiaali ning seetõttu ei nõua see protsess, nagu ka lihtsa difusiooni puhul, ATP energia kulutamist.

Translokaaside toimimise spetsiifilist mehhanismi hõlbustatud difusiooni ajal ei ole piisavalt uuritud. Arvatakse, et pärast transporditava aine seondumist kandevalguga toimub mitmeid viimase konformatsioonilisi muutusi, mis võimaldavad seotud ainet membraani ühelt küljelt teisele transportida vastavalt skeemile (joon. 22.5).

Teine võimalik ülekandemehhanism on nn relee tüüp, kui transportvalk ei suuda üldse kaksikkihti ületada. Sel juhul võib transporditav aine ise liikuda ühelt valgult teisele, kuni see jõuab membraani vastasküljele.

Kanaleid moodustavad valgud (või kanalivalgud) moodustavad transmembraanseid hüdrofiilseid kanaleid, millest sobiva suuruse ja laenguga lahustunud aine molekulid saavad hõlbustatud difusiooni teel läbida. Erinevalt translokaaside poolt läbiviidavast transpordist ei ole kanalite kaudu transport kõrge spetsiifilisusega, kuid võib toimuda palju suurema kiirusega, mis ei saavuta küllastumist transporditava aine laias kontsentratsioonivahemikus (joonis 22.6). Mõned diivanid on pidevalt avatud, teised aga ainult vastusena transporditava aine sidumisele. See toob kaasa transportvalgu konformatsiooni muutumise, mille tulemusena avaneb membraanis hüdrofiilne kanal ja aine eraldub membraani teisest küljest (vt joon. 22.6).

Riis. 22.6.

Siiani ei ole transpordivalkude struktuuri ja toimimismehhanismi piisavalt uuritud, mis on suuresti tingitud nende eraldamise raskusest solubiliseeritud kujul. Ilmselt on levinuim viis ainete transmembraanseks transpordiks hõlbustatud difusiooni mehhanismi abil transport kanaleid moodustavate ainete abil.

Riis. 22.7.

Igat tüüpi transpordivalgud meenutavad membraaniga seotud ensüüme ja hõlbustatud difusiooniprotsess on mitmete omaduste poolest ensümaatiline reaktsioon: 1) transportvalgud on väga spetsiifilised ja neil on transporditava molekuli jaoks sidumissaidid (saidid) (analoogiliselt substraat); 2) kui kõik seondumiskohad on hõivatud (st valk on küllastunud), saavutab transpordikiirus maksimaalse väärtuse, mida tähistatakse U tlx(joonis 22.7); 3) kandevalgul on talle iseloomulik seondumiskonstant K m, võrdne transporditava aine kontsentratsiooniga, mille puhul transpordikiirus on poole maksimaalsest väärtusest (sarnaselt K m ensüüm-substraadi süsteemi puhul) on transportvalgud tundlikud keskkonna pH väärtuse muutuste suhtes; 4) neid inhibeerivad konkureerivad või mittekonkureerivad inhibiitorid. Kuid erinevalt ensümaatilisest reaktsioonist ei toimu transporditava aine molekulis transportvalguga interaktsioonis kovalentset transformatsiooni (joonis 22.7).

Kergendatud difusioon on tavaliselt iseloomulik vees lahustuvatele ainetele: süsivesikutele, aminohapetele, metaboolselt olulistele orgaanilistele hapetele ja mõnedele ioonidele. Steroidhormoonide, mitmete rasvlahustuvate vitamiinide ja teiste selle klassi molekulide transport toimub samuti hõlbustatud difusiooni teel. Praktiliselt suunatud ainete vood rakus lihtsa ja hõlbustatud difusiooni kaudu ei peatu kunagi, kuna rakku sisenevad ained osalevad metaboolsetes transformatsioonides ja nende kadu täiendatakse pidevalt transmembraanse transpordiga mööda kontsentratsioonigradienti.

Toimub neutraalsete molekulide ja ioonide aktiivne ja passiivne ülekanne (transport) läbi biomembraanide. Aktiivne transport – tekib siis, kui energia kulutatakse ATP hüdrolüüsi või prootonite ülekande tõttu mitokondriaalses hingamisahelas. Passiivne transport ei ole seotud raku keemilise energia kulutamisega: see toimub ainete difusiooni tulemusena madalama elektrokeemilise potentsiaali suunas.

Aktiivse transpordi näide on kaaliumi- ja naatriumioonide ülekandmine läbi tsütoplasmaatiliste membraanide K - rakku ja Na - sellest, kaltsiumi ülekandmine skeleti- ja südamelihaste sarkoplasmaatilise retikulumi kaudu retikulumi vesiikulitesse, vesinikioonid läbi mitokondrite membraanide maatriksist - välja: kõik need protsessid toimuvad ATP hüdrolüüsi energia tõttu ja neid viivad läbi spetsiaalsed ensüümid - ATP transpordifaasid. Tuntuim passiivse transpordi näide on ioonide ja kaaliumi liikumine läbi närvikiudude tsütoplasmaatilise membraani aktsioonipotentsiaali levimise ajal.

Ainete passiivne ülekanne läbi biomembraanide.Laenguta molekulide difusioon.

Tavapärane on eristada järgmisi ainete (sealhulgas ioonide) passiivse ülekande tüüpe läbi membraanide:

2. Ülekandmine läbi pooride (kanalite)

3. Transport vektorite abil järgmistel põhjustel:

a) kandja difusioon koos ainega membraanis (mobiilne kandja);

b) aine ülekandmine ühelt kandemolekulilt teisele, kandemolekulid moodustavad ajutise ahela läbi membraani.

Transportimist mehhanismide 2 ja 3 abil nimetatakse mõnikord hõlbustatud difusiooniks.

Mitteelektrolüütide transport lihtsate jahõlbustatud difusioon

Erinevaid aineid transporditakse läbi membraanide kahe peamise mehhanismi abil: difusiooni (passiivne transport) ja aktiivse transpordi teel. Membraanide läbilaskvus erinevatele lahustunud ainetele sõltub nende molekulide suurusest ja laengust. Kuna membraani sisemine piirkond koosneb süsivesinike ahelatest, võivad paljud väikesed neutraalsed ja mittepolaarsed molekulid tavalise difusiooni teel läbida bimolekulaarset membraani. Vastasel juhul võime öelda, et need molekulid on membraanis lahustuvad.

Kõige olulisem neist ainetest on glükoos, mis transporditakse läbi membraanide ainult kompleksis kandjamolekuliga. Tavaliselt mängib seda rolli valk. Glükoosi-transporteri kompleks lahustub membraanis kergesti ja võib seetõttu difundeeruda läbi membraani. Seda protsessi nimetatakse hõlbustatud difusioon . Glükoosi transpordi kogukiirus suureneb järsult hormooninsuliini juuresolekul. Pole veel päris selge, kas insuliini toime seisneb transporteri kontsentratsiooni tõstmises või stimuleerib see hormoon glükoosi ja transporteri vahelise kompleksi teket.

Ainete passiivse transpordi peamine mehhanism, mis on tingitud kontsentratsioonigradiendi olemasolust, on difusioon.

Difusioon on aine spontaanne tungimise protsess kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga piirkonda molekulide termilise kaootilise liikumise tulemusena.

Ricki difusiooniprotsessi matemaatiline kirjeldus. Vastavalt Ricki seadusele on difusioonikiirus otseselt võrdeline kontsentratsiooni gradiendi ja pindalaga S, mille kaudu toimub difusioon:

Miinusmärk võrrandi paremal küljel näitab, et difusioon toimub aine kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga piirkonda.

"D" helistas difusioonikoefitsient . Difusioonikoefitsient on arvuliselt võrdne aine kogusega, mis hajub ajaühikus läbi pindalaühiku, mille kontsentratsioonigradient on võrdne ühikuga. "D" sõltub aine olemusest ja temperatuurist. See iseloomustab aine võimet hajuda.

Kuna rakumembraani kontsentratsioonigradienti on raske määrata, kasutatakse ainete difusiooni läbi rakumembraanide kirjeldamiseks Kolleideri ja Berlundi pakutud lihtsamat võrrandit:

Kus C 1 Ja C 2- aine kontsentratsioonid membraani erinevatel külgedel, R- läbilaskvuse koefitsient, mis on sarnane difusioonikoefitsiendiga. Erinevalt difusioonikoefitsiendist, mis sõltub ainult aine olemusest ja temperatuurist, "R" sõltub ka membraani omadustest ja selle funktsionaalsest seisundist.

Elektrilaenguga lahustunud osakeste tungimine läbi rakumembraani ei sõltu ainult membraani kontsentratsioonigradiendist. Sellega seoses võib ioonide transport toimuda kontsentratsioonigradiendile vastupidises suunas, vastupidise elektrilise gradiendi juuresolekul. Kontsentratsiooni ja elektriliste gradientide kombinatsiooni nimetatakse elektrokeemiliseks gradiendiks. Ioonide passiivne transport läbi membraanide toimub alati mööda elektrokeemilist gradienti.

Peamised elusorganismidele omased gradiendid on kontsentratsiooni-, osmootse-, elektri- ja hüdrostaatilise vedeliku rõhugradiendid.

Vastavalt sellele gradiendile on ainete passiivse transpordi tüübid rakkudes ja kudedes järgmised: difusioon, osmoos, elektroosmoos ja anomaalne osmoos, filtreerimine.

Rakkude elutegevuse jaoks on suur tähtsus ainete ja ioonide konjugeeritud transpordi nähtusel, mis seisneb selles, et ühe aine (iooni) ülekandumine elektrokeemilise potentsiaali vastu (“ülesmäge”) on põhjustatud teise aine samaaegsest ülekandmisest. ioon läbi membraani elektrokeemilise potentsiaali vähendamise suunas ("allamäge"). See on skemaatiliselt näidatud joonisel. Transpordi-ATPaaside tööd ja prootonite ülekannet mitokondrite hingamisahela toimimise ajal nimetatakse sageli primaarseks aktiivseks transpordiks ja sellega seotud ainete ülekannet nimetatakse sekundaarseks aktiivseks transpordiks.

Ülekandmise fenomen. Üldine transpordivõrrand.

Molekulide kaootilisest liikumisest põhjustatud nähtuste rühma, mis viib massi, kineetilise energia ja impulsi ülekandumiseni, nimetatakse nn. ülekande nähtus .

Nende hulka kuuluvad difusioon – aine ülekanne, soojusjuhtivus – kineetilise energia ülekanne ja sisehõõrdumine – impulsi ülekanne.

Neid nähtusi kirjeldava üldise transpordivõrrandi saab saada molekulaarkineetilise teooria alusel.

Molekulide kaootilise liikumise tulemusena kandku teatud füüsikaline suurus läbi ala “S” (joonis).

Keskmise vaba teega võrdsetel vahemaadel ehitame saidist paremale ja vasakule väikese paksusega ristkülikukujulised rööptahud " l» ( l<< ). Объем каждого параллелепипеда равен

V = Sl.

Kui molekulide kontsentratsioon on " P", siis valitud rööptahuka sees on " S l p» molekulid.

Kõiki molekule saab nende kaootilise liikumise tõttu tinglikult kujutada kuue rühmana, millest igaüks liigub piki või vastu ühte koordinaattelgedest. See tähendab saidiga risti olevas suunas " S", molekulid liiguvad. Kuna köide "1" asub saidist " kaugel S", siis jõuavad need molekulid selleni ilma kokkupõrketa. Sama arv molekule jõuab saidile " S"vasakul.

Iga molekul on võimeline üle kandma teatud väärtuse "Z" (mass, impulss, kineetiline energia) ja kõik molekulid - või kus H = nZ- füüsikaline suurus, mida kannavad ruumalaühikus sisalduvad molekulid. Selle tulemusena platvormi kaudu " S» köitest 1 ja 2 üle ajavahemiku “Dt” väärtus

Aja "Dt" määramiseks eeldame, et kõik valitud ruumalade molekulid liiguvad sama keskmise kiirusega. Seejärel jõuavad molekulid mahus 1 või 2 saidile " S", ristke see teatud aja jooksul

Jagades (1) (2-ga), saame, et ajavahemiku “Dt” jooksul ülekantud väärtus on võrdne

"H" väärtuse muutust pikkuseühiku "dx" kohta nimetatakse "H" väärtuse gradiendiks. Kuna (H 1 - H 2) on "H" muutus kaugusel 2, siis

Pärast (4) asendamist (3) ja saadud võrrandi ajaga korrutamist leiame talumatu füüsikalise suuruse “H” voolu ajavahemikus “Dt” läbi ala “S”:

See on üldine transpordivõrrand, mida kasutatakse difusiooni, soojusjuhtivuse ja viskoossuse uurimisel.

Difusioon. Mitteelektrolüütide passiivne ülekanne läbi biomembraanide,Ricki võrrand. Mitteelektrolüütide transport läbi membraanide pooltlihtne ja hõlbustatud (koos kandjaga) difusioon.

Difusioon on protsess, mis viib kontsentratsioonigradientide spontaanse vähenemiseni lahuses kuni osakeste ühtlase jaotumiseni. Difusiooniprotsess mängib olulist rolli paljudes keemilistes ja bioloogilistes süsteemides. Näiteks difusioon määrab peamiselt süsinikdioksiidi juurdepääsu aktiivsetele fotosünteesistruktuuridele kloroplastides. Et mõista lahustunud molekulide transportimist läbi rakumembraanide, on vaja üksikasjalikku teavet difusiooni kohta. Vaatame mõningaid lahuste difusiooni põhimõtteid.

Kujutagem ette anumat, mille vasakul küljel on puhas lahusti ja paremal sama lahustiga valmistatud lahus. Esmalt eraldage need kaks anuma osa tasase vertikaalse seinaga. Kui nüüd sein eemaldada, siis molekulide juhusliku liikumise tõttu igas suunas nihkub lahuse ja lahusti piir vasakule, kuni kogu süsteem muutub homogeenseks. 1855. aastal avastas Rick difusiooniprotsesse uurides, et difusioonikiirus, st vertikaaltasapinda ajaühikus läbivate lahustunud aine molekulide arv "n" on otseselt võrdeline ristlõike pindalaga "S" ja kontsentratsiooni gradient. Seega

Kus D- difusioonikoefitsient (mõõdetuna m 2 / s ühikutes "SI"). Miinusmärk näitab, et difusioon kulgeb kõrge kontsentratsiooniga piirkonnast madala kontsentratsiooniga piirkonda. See tähendab, et kontsentratsioonigradient difusioonisuunas on negatiivne. Võrrandit (1) tuntakse Ricki esimese difusiooniseadusena. Füüsikalised seadused on intuitiivsed järeldused, mida ei saa tuletada lihtsamatest väidetest ja mille tagajärjed ei ole vastuolus katsega. Sellised järeldused hõlmavad mehaanika ja termodünaamika seadusi; nii ka Ricki seadus.

Vaatleme nüüd difusiooniprotsessi mõnevõrra üksikasjalikumalt. Valime ruumis helitugevuse elemendi " S × dx", nagu pildil näha

Kiirus, millega lahustunud aine molekulid sisenevad mahuelementi läbi ristlõike “x”, on võrdne kontsentratsioonigradiendi muutumise kiirusega “x” muutumisel on võrdne

Seetõttu on kiirus, millega lahustunud aine molekulid väljuvad mahuelemendist läbi lõigu, mis on esimesest dx võrra kaugemal.

Lahustunud aine molekulide akumuleerumise kiirus mahuelemendis on nende kahe koguse erinevus:

Kuid sama osakeste kogunemiskiirus on võrdne , nii et saame kirjutada

Võrrandit (6) nimetatakse difusioonivõrrandiks või Ricki teiseks difusiooniseaduseks, millest järeldub, et kontsentratsiooni muutus ajas teatud kaugusel "x" algtasandist on võrdeline kontsentratsiooni gradiendi muutumise kiirusega suund "x" ajal "t".

Võrrandi (6) lahendamiseks on vaja kasutada erimeetodeid (töötanud Rourier), mille kirjeldus on välja jäetud, saadud tulemus on lihtsal kujul:

kus C 0 on aine algkontsentratsioon võrdluspunktis nullajal.

Kasutades võrrandit (7), saate joonistada kontsentratsiooni gradiendi sõltuvuse "x" koordinaadist erinevatel aegadel "t". Optiliste meetoditega (näiteks murdumisnäitaja mõõtmisega) on võimalik määrata kontsentratsioonigradiente erinevatel kaugustel piirist, mida mööda difusioon algas.

Ioonide aktiivse transpordi molekulaarne mehhanism

Elusrakus on neli peamist aktiivse ioonitranspordi süsteemi, millest kolm tagavad spetsiaalsete kandeensüümide nn. transport ATPaase. Neljandat mehhanismi, prootonite ülekandmist mitokondriaalse hingamisahela toimimise ajal, ei ole veel piisavalt uuritud. Transpordi ATPaasidest on kõige keerulisem H + - ATPaas, mis koosneb mitmest alaühikust, lihtsaim on Ca 2+ ATPaas, mis koosneb ühest polüpeptiidahelast (subühikust) molekulmassiga umbes 100 000. Vaatleme kaltsiumiioonide transpordi mehhanismi. sellest ATPaasist.

Ca 2+ ATPaasi töö esimene etapp on substraatide sidumine: Ca 2+ ja ATP kompleksis Mg 2+-ga (Mg ATP). Need kaks ligandi kinnituvad ensüümmolekuli pinnale erinevatesse kohtadesse, mis on suunatud sarkoplasmaatilise retikulumi (SR) vesiikuli välisküljele.

Ligand on väike molekul (ioon, hormoon, ravim jne).

Ensüümi töö teine ​​etapp on ATP hüdrolüüs. Sel juhul tekib ensüümi-fosfaadi kompleks (E-P).

Ensüümi töö kolmas etapp on Ca 2+ sidumiskeskuse üleminek membraani teisele poole – translokatsioon.

Kõrge energiaga sideme energia vabanemine toimub Ca 2+ ATPaasi töö neljandas etapis E-P hüdrolüüsi ajal. See energia ei lähe mingil juhul raisku (st ei muutu soojuseks), vaid seda kasutatakse kaltsiumiioonide ensüümiga seondumiskonstandi muutmiseks. Kaltsiumi ülekandumine membraani ühelt küljelt teisele on seega seotud energiakuluga, mis võib ulatuda 37,4-17,8 = 19,6 kJ/mol. On selge, et ATP hüdrolüüsi energiast piisab kahe kaltsiumiooni transportimiseks.

Kaltsiumi ülekandmine madalama kontsentratsiooniga piirkonnast (1-4 x 10-3 M) kõrgema kontsentratsiooniga piirkonda (1-10 x 10-3 M) on töö, mida Ca, transpordi ATPaas, teeb lihasrakkudes.

Tsükli kordamiseks peavad kaltsiumi siduvad keskused tagasi pöörduma seestpoolt väljapoole, see tähendab järjekordset konformatsioonilist muutust ensüümi molekulis.

Nende kahe "pumba" molekulaarne töömehhanism on suures osas sarnane.

Na + K + ATPaaside peamised etapid on järgmised:

1. Kahe K + iooni ja ühe Mg 2+ ATP molekuli kinnitumine väljastpoolt:

2 K + + Mg ATP + E ® (2 K +) (Mg ATP)E

2. ATP hüdrolüüs ja ensüümfosfaadi moodustumine:

(2 K +) (Mg ATP)E ® Mg ATP + (2 K +)E - P

3. K+ sidumiskeskuste ülekandmine sissepoole (1. translokatsioon):

(2 K +)E - P ® E - P(2 K +)

4. Mõlema kaaliumiiooni lahtiühendamine ja nende asendamine kolme Na-iooniga, mis asuvad rakus:

E - P(2 K +) + 3 Na i + ® E - P (3 Na +) + 2 K + i

5. Hüdrolüüs E-P:

E - P(3 Na +) ® E(3 Na +) + P (fosfaat)

6. Seondumiskeskuste ülekandmine koos Na + ioonidega väljapoole (translokatsioon 2):

E(3Na+)® (3Na+)E

7. 3 Na + eemaldamine ja 2 K + lisamine väljastpoolt:

2 K 0 + + 3 Na + (E) ® 3 Na + + (2 K +)E

2 K + ülekandumine rakku ja 3 Na + vabanemine väljast viib lõpuks ühe positiivse iooni kandumiseni tsütoplasmast keskkonda ja see aitab kaasa membraanipotentsiaali ilmnemisele (miinusmärgiga raku sees). kamber).

Seega on Na + K + pump elektrogeenne.

Läbilaskvus

Läbilaskvus on rakkude ja kudede võime absorbeerida, eritada ja transportida kemikaale, viies need läbi rakumembraanide, veresoonte seinte ja epiteelirakkude. Elusrakud ja -kuded on keskkonnaga pidevas kemikaalivahetuses, saavad sealt toitu ja väljutavad sinna ainevahetusprodukte. Peamine difusioonibarjäär ainete liikumisel on rakumembraan. 1899. aastal avastas Overton, et ainete rakumembraani läbimise lihtsus sõltub nende ainete võimest lahustuda rasvades. Samal ajal tungisid rakkudesse mitmed polaarsed ained, sõltumata nende lahustuvusest rasvades, mis on seletatav veepooride olemasoluga membraanides.

Praegu eristatakse passiivset läbilaskvust, ainete aktiivset transporti ning fagotsütoosi ja pinotsütoosiga seotud läbilaskvuse erijuhtumeid.

Peamised difusioonitüübid on ainete difusioon membraani lipiidides lahustumisel, ainete difusioon polaarsete pooride kaudu ja ioonide difusioon laenguta pooride kaudu. Eritüüpi difusioon on hõlbustatud ja vahetada. Seda pakuvad spetsiaalsed rasvlahustuvad kandeained, mis on võimelised siduma transporditavat ainet ühel pool membraani, difundeeruma sellega läbi membraani ja vabastama selle teisel pool membraani. Spetsiifiliste ioonikandjate rolli täidavad mõned antibiootikumid, mida nimetatakse ionofoorideks (valinomiin, nigeritsiin, monensiin, poeeni antibiootikumid nüstatiin, aifoteritsiin B ja mitmed teised).

Ionofoorid võib omakorda jagada kolme klassi sõltuvalt kandja laengust ja tsükli struktuurist: neutraalne kandja, mille tsükkel on suletud kovalentse sidemega (valinomütsiin, naktiinid, polüestrid), laetud kandja, mille tsükkel on suletud. vesinikside (nigeritsiin, monensiin). Laetud kandjatel on laetud kujul raskusi mudeli- ja bioloogiliste membraanide läbitungimisega, neutraalsel kujul aga difundeeruvad nad membraanis vabalt. Neutraalne vorm moodustub kandja anioonse vormi kompleksi moodustamisel katiooniga. Seega on laetud kandjad võimelised vahetama valdavalt membraani ühel küljel paiknevaid katioone membraani vastaskülge peseva lahuse katioonide vastu.

Kõige tavalisem rakumembraanide passiivse difusiooni tüüp on porno. Andmed rakkude osmootsete omaduste kohta toetavad tõeliselt olemasolevat pooride läbilaskvusmehhanismi.

Klassikaline osmootse rõhu võrrand:

kus p on osmootne rõhk, c on lahustunud aine kontsentratsioon, R on gaasikonstant, T on absoluutne temperatuur, sisaldab lisaterminit s, mis varieerub nullist 1-ni. See konstant, mida nimetatakse peegeldusteguriks, vastab lahustunud aine membraani läbimise lihtsus võrreldes veemolekuli läbimisega.

Ainult elusrakkudele ja kudedele iseloomulikku läbilaskvuse tüüpi nimetatakse aktiivseks transpordiks. Aktiivne transport on aine ülekandmine läbi rakumembraani ümbritsevast lahusest (homotsellulaarne aktiivne transport) või rakulise aktiivne transport, mis voolab vastu aine elektrokeemilise aktiivsuse gradiendi keha vaba energia kuluga. Nüüdseks on tõestatud, et ainete aktiivse transpordi eest vastutav molekulaarsüsteem asub rakumembraanis.

Nüüdseks on tõestatud, et ioonpumba põhielement on Na + K + ATPaas. Selle membraani ensüümi omaduste uurimine näitas, et ensüüm on ainult kaaliumi- ja naatriumioonide juuresolekul ning naatriumioonid aktiveerivad ensüümi tsütoplasmast ja ioonid ümbritsevast lahusest. Ensüümi spetsiifiline inhibiitor on happe glükosiid suabaiin. Mitokondriaalsetes membraanides on teada veel üks molekulaarne süsteem, mis tagab vesinikioonide pumpamise ensüümi H + - ATPaasi poolt.

Mitokondrites esineva oksüdatiivse fosfolatsiooni kemosmootilise teooria autor P. Mitchell võttis kasutusele ainete sekundaarse aktiivse transpordi mõiste. Ioonide transmembraanseks transpordiks paaritumismembraanides on teada kolm meetodit. Ioonide ühesuunaline transport elektrokeemilise gradiendi suunas vaba difusiooni teel või kasutades spetsiifilist kandjat - uniport. Viimasel juhul on uniport identne hõlbustatud difusiooniga. Keerulisem olukord tekib siis, kui kaks ainet interakteeruvad sama transportijaga. See sümporti juhtum eeldab kahe aine voolu kohustuslikku konjugeerimist nende membraani kaudu ühes suunas ülekandmise protsessis. Kahe iooni sümport on elektriliselt neutraalne, kuid osmootne tasakaal on häiritud.

Tuleb rõhutada, et sümporti ajal võib elektrokeemiline gradient, mis määrab ühe iooni (näiteks naatriumiooni või vesinikuiooni) liikumise, põhjustada mõne muu aine (näiteks sazari molekulide või aminohapete) liikumist. mida transpordib ühine vedaja. Kolmas ioonkonjugatsiooni tüüp, actiport, iseloomustab olukorda, kus kaks sama märgiga iooni on üle membraani tasakaalustatud nii, et ühe ülekandmine eeldab teise ülekandmist vastupidises suunas. Ülekanne on üldiselt elektriliselt neutraalne ja osmootselt tasakaalustatud. Seda tüüpi ülekanne on identne vahetuse difusiooniga.

Vähem uuritud on kahte eritüüpi läbilaskvust - fagotsütoos - suurte tahkete osakeste püüdmise ja neeldumise protsess ning pinotsütoos - ümbritseva vedeliku rakupinna osa haaramise ja neeldumise protsess selles lahustunud ainetega.

Igat tüüpi läbilaskvus on ühel või teisel määral iseloomulik veresoonte seinte membraanide, neeruepiteeli, soole- ja mao limaskestade mitmerakulistele kudedele.

Passiivse ja aktiivse läbilaskvuse uurimiseks kasutatakse erinevaid kineetilisi meetodeid. Kõige laialdasemalt kasutatav meetod on märgistatud aatomite meetod.

Läbilaskvusuuringutes kasutatakse laialdaselt elutähtsaid värvaineid. Meetodi põhiolemus on jälgida mikroskoobi abil värvimolekulide rakku tungimise kiirust. Praegu kasutatakse laialdaselt fluorestseeruvaid märgiseid, nende hulgas naatriumfluorestseiini, kloortetratsükliini jne. Suur tunnustus elutähtsa värvaine meetodi väljatöötamisel kuulub D.N. Nasonov, V.Ya. Aleksandrov ja A.S. Troshin.

Rakkude ja subtsellulaarsete osakeste osmootsed omadused võimaldavad seda omadust kasutada vee ja selles lahustuvate ainete läbilaskvuse uurimiseks. Osmootse meetodi olemus seisneb selles, et mikroskoobi abil või osakeste suspensiooni valguse hajumist mõõtes vaadeldakse osakeste mahu muutumist sõltuvalt ümbritseva lahuse toonilisusest.

Rakumembraanide uurimiseks kasutatakse üha enam potentsiomeetrilisi meetodeid. Lai valik ioonispetsiifilisi elektroode võimaldab uurida paljude ioonide - K +, Na +, Ca 2+, H +, CI - jne, aga ka orgaaniliste ioonide - atsetaat, salitsülaadid jne - transpordi kineetikat. .