Transport bierny to transport substancji wzdłuż gradientu stężeń, który nie wymaga energii. Substancje hydrofobowe są transportowane biernie przez dwuwarstwę lipidową. Wszystkie kanały białkowe i niektóre nośniki przepuszczają substancje biernie przez siebie. Transport bierny z udziałem białek błonowych nazywany jest dyfuzją ułatwioną.

Inne białka nośnikowe (czasami nazywane białkami pompującymi) transportują substancje przez błonę kosztem energii, która jest zwykle dostarczana w wyniku hydrolizy ATP. Ten rodzaj transportu zachodzi wbrew gradientowi stężeń transportowanej substancji i nazywany jest transportem aktywnym.

Symport, antyport i uniport

Transport membranowy substancji różni się również kierunkiem ich ruchu oraz ilością substancji przenoszonych przez ten nośnik:

1) Uniport - transport jednej substancji w jednym kierunku w zależności od nachylenia

2) Symport - transport dwóch substancji w jednym kierunku przez jednego przewoźnika.

3) Antiport - ruch dwóch substancji w różnych kierunkach przez jednego przewoźnika.

Uniport prowadzi na przykład zależny od napięcia kanał sodowy, przez który jony sodu przemieszczają się do komórki podczas generowania potencjału czynnościowego.

Symportuj prowadzi transporter glukozy znajdujący się po zewnętrznej (skierowanej do światła jelita) stronie komórek nabłonka jelitowego. Białko to jednocześnie wychwytuje cząsteczkę glukozy i jon sodu i zmieniając swoją konformację przenosi obie substancje do wnętrza komórki. W tym przypadku wykorzystywana jest energia gradientu elektrochemicznego, który z kolei powstaje w wyniku hydrolizy ATP przez ATP-azę sodowo-potasową.

Antyport przeprowadza np. ATPazę sodowo-potasową (lub ATPazę sodowo-zależną). Transportuje jony potasu do komórki. a poza komórką - jony sodu.

Działanie atPazy sodowo-potasowej jako przykładu antyportu i transportu aktywnego

Początkowo nośnik ten przyłącza trzy jony do wnętrza membrany Na+ . Jony te zmieniają konformację miejsca aktywnego ATPazy. Po takiej aktywacji ATPaza jest w stanie zhydrolizować jedną cząsteczkę ATP, a jon fosforanowy zostaje utrwalony na powierzchni nośnika od wewnętrznej strony błony.

Uwolniona energia jest zużywana na zmianę konformacji ATPazy, po czym trzy jony Na+ i jon (fosforany) znajdują się na zewnątrz membrany. Tutaj jony Na+ odszczepiają się i są zastępowane przez dwa jony k+ . Następnie konformacja nośnika zmienia się na pierwotną, a jony k+ pojawiają się po wewnętrznej stronie membrany. Tutaj jony k+ są oddzielone, a nośnik jest ponownie gotowy do pracy.

W skrócie działanie ATPazy można opisać następująco:

1) „Pobiera” trzy jony z wnętrza komórki Na+ , następnie dzieli cząsteczkę ATP i przyłącza do siebie fosforan

2) „Wyrzuca” jony Na+ i dodaje dwa jony k+ ze środowiska zewnętrznego.

3) Usuwa fosforany, dwa jony k+ wrzuca do celi

W efekcie w środowisku pozakomórkowym powstaje wysokie stężenie jonów. Na+ , a wewnątrz komórki - wysokie stężenie k+ . Stanowisko Na + , k+ - ATPaza powoduje nie tylko różnicę stężeń, ale także różnicę ładunków (działa jak pompa elektrogeniczna). Na zewnątrz membrany powstaje ładunek dodatni, a wewnątrz ładunek ujemny.

Wstęp

Transport błonowy - transport substancji przez błonę komórkową do lub z komórki, realizowany za pomocą różnych mechanizmów - dyfuzja prosta, dyfuzja ułatwiona i transport aktywny.

Najważniejszą właściwością błony biologicznej jest jej zdolność do przepuszczania różnych substancji do iz komórki. Ma to ogromne znaczenie dla samoregulacji i utrzymania stałego składu komórki. Ta funkcja błony komórkowej jest realizowana dzięki selektywnej przepuszczalności, to znaczy zdolności przepuszczania niektórych substancji, a innych nie.

Transport pasywny

Rozróżnij transport pasywny i aktywny. Transport pasywny odbywa się bez zużycia energii wzdłuż gradientu elektrochemicznego. Pasywne obejmują dyfuzję (prostą i ułatwioną), osmozę, filtrację. Transport aktywny wymaga energii i zachodzi pomimo stężenia lub gradientu elektrycznego.

Rodzaje transportu biernego

Rodzaje transportu biernego substancji:

• prosta dyfuzja
• Osmoza
• dyfuzja jonowa
• Ułatwiona dyfuzja

prosta dyfuzja

Dyfuzja to proces, w którym gaz lub substancja rozpuszczona rozprzestrzenia się i wypełnia całą dostępną objętość.

Cząsteczki i jony rozpuszczone w cieczy znajdują się w chaotycznym ruchu, zderzając się ze sobą, cząsteczkami rozpuszczalnika i błoną komórkową. Zderzenie cząsteczki lub jonu z membraną może mieć dwojaki skutek: cząsteczka albo „odbija się” od membrany, albo przez nią przechodzi. Gdy prawdopodobieństwo tego ostatniego zdarzenia jest wysokie, mówi się, że membrana jest przepuszczalna dla danej substancji.

Jeżeli stężenie substancji po obu stronach membrany jest różne, następuje przepływ cząstek skierowany z roztworu bardziej stężonego do roztworu rozcieńczonego. Dyfuzja zachodzi do momentu wyrównania się stężenia substancji po obu stronach membrany. Przez błonę komórkową przechodzą zarówno substancje dobrze rozpuszczalne w wodzie (hydrofilowe), jak i hydrofobowe, słabo lub całkowicie nierozpuszczalne.

Hydrofobowe, dobrze rozpuszczalne w tłuszczach substancje dyfundują w wyniku rozpuszczania w lipidach błonowych. Woda i substancje w niej rozpuszczalne przenikają przez czasowe ubytki w węglowodorowym rejonie membrany, tzw. załamań, a także poprzez pory, trwale istniejące odcinki hydrofilowe membrany.

W przypadku, gdy błona komórkowa jest nieprzepuszczalna lub słabo przepuszczalna dla substancji rozpuszczonej, ale przepuszczalna dla wody, poddawana jest działaniu sił osmotycznych. Przy niższym stężeniu substancji w komórce niż w środowisku komórka się kurczy; jeśli stężenie substancji rozpuszczonej w komórce jest wyższe, woda wpada do komórki.

Osmoza to ruch cząsteczek wody (rozpuszczalnika) przez membranę z obszaru o niższym do obszaru o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej. Ciśnienie osmotyczne to najmniejsze ciśnienie, jakie należy zastosować do roztworu, aby uniemożliwić przepływ rozpuszczalnika przez membranę do roztworu o wyższym stężeniu substancji.

Cząsteczki rozpuszczalnika, podobnie jak cząsteczki każdej innej substancji, są wprawiane w ruch przez siłę wynikającą z różnicy potencjałów chemicznych. Kiedy substancja rozpuszcza się, potencjał chemiczny rozpuszczalnika maleje. Dlatego w regionie, w którym stężenie substancji rozpuszczonej jest wyższe, potencjał chemiczny rozpuszczalnika jest niższy. Zatem cząsteczki rozpuszczalnika, przechodząc z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu, poruszają się w sensie termodynamicznym „w dół”, „wzdłuż gradientu”.

Objętość komórek jest w dużej mierze regulowana przez ilość zawartej w nich wody. Komórka nigdy nie jest w stanie pełnej równowagi z otoczeniem. Ciągły ruch cząsteczek i jonów przez błonę plazmatyczną zmienia stężenie substancji w komórce i odpowiednio ciśnienie osmotyczne jej zawartości. Jeśli komórka wydziela substancję, to aby utrzymać stałą wartość ciśnienia osmotycznego, musi albo uwolnić odpowiednią ilość wody, albo wchłonąć równoważną ilość innej substancji. Ponieważ środowisko otaczające większość komórek jest hipotoniczne, ważne jest, aby komórki zapobiegały przedostawaniu się do nich dużych ilości wody. Utrzymanie stałej objętości nawet w środowisku izotonicznym wymaga zużycia energii, dlatego stężenie substancji niezdolnych do dyfuzji (białka, kwasy nukleinowe itp.) w komórce jest wyższe niż w środowisku okołokomórkowym. Ponadto w komórce stale gromadzą się metabolity, co zaburza równowagę osmotyczną. Konieczność wydatkowania energii w celu utrzymania stałej objętości można łatwo wykazać w eksperymentach z chłodzeniem lub inhibitorami metabolicznymi. W takich warunkach komórki szybko pęcznieją.

Aby rozwiązać „problem osmotyczny” komórki wykorzystują dwie metody: wypompowują składniki ich zawartości lub wprowadzaną do nich wodę do tkanki śródmiąższowej. W większości przypadków komórki wykorzystują pierwszą okazję - wypompowując substancje, częściej jony, używając do tego pompy sodowej (patrz poniżej).

Ogólnie rzecz biorąc, objętość komórek, które nie mają sztywnych ścian, zależy od trzech czynników:

• a) ilość substancji w nich zawartych i niezdolnych do przeniknięcia przez membranę;
• b) stężenie w śródmiąższu związków zdolnych do przejścia przez błonę;
• c) stosunek szybkości penetracji i pompowania substancji z komórki.

Ważną rolę w regulacji gospodarki wodnej między komórką a środowiskiem odgrywa elastyczność błony plazmatycznej, która wytwarza ciśnienie hydrostatyczne zapobiegające przedostawaniu się wody do wnętrza komórki. Jeżeli występuje różnica ciśnień hydrostatycznych w dwóch obszarach ośrodka, woda może zostać przefiltrowana przez pory przegrody oddzielającej te obszary.

Zjawiska filtracji leżą u podstaw wielu procesów fizjologicznych, takich jak powstawanie pierwotnego moczu w nefronie, wymiana wody między krwią a płynem tkankowym w naczyniach włosowatych.

Dyfuzja jonów

Dyfuzja jonów zachodzi głównie poprzez wyspecjalizowane struktury białkowe błony – kanały jonowe, gdy znajdują się one w stanie otwartym. W zależności od rodzaju tkanki komórki mogą mieć inny zestaw kanałów jonowych. Istnieją kanały sodowe, potasowe, wapniowe, sodowo-wapniowe i chlorkowe. Transport jonów przez kanały ma szereg cech, które odróżniają go od prostej dyfuzji. Dotyczy to zwłaszcza kanałów wapniowych.

Kanały jonowe mogą znajdować się w stanie otwartym, zamkniętym i nieaktywnym. Przejście kanału z jednego stanu do drugiego jest kontrolowane albo przez zmianę różnicy potencjałów elektrycznych na błonie, albo przez interakcję substancji fizjologicznie czynnych z receptorami. W związku z tym kanały jonowe dzielą się na zależne od napięcia i bramkowane receptorem. Selektywna przepuszczalność kanału jonowego dla określonego jonu jest określona przez obecność specjalnych filtrów selektywnych na jego ujściu.

Ułatwiona dyfuzja

Przez błony biologiczne, oprócz wody i jonów, wiele substancji (od etanolu po złożone leki) przenika przez prostą dyfuzję. Jednocześnie nawet stosunkowo małe cząsteczki polarne, takie jak glikole, monosacharydy i aminokwasy, praktycznie nie przenikają przez błonę większości komórek z powodu prostej dyfuzji. Ich przenoszenie odbywa się na drodze ułatwionej dyfuzji. Ułatwiona jest dyfuzja substancji wzdłuż jej gradientu stężeń, która odbywa się przy udziale specjalnych cząsteczek nośnika białka.

Transport Na+, K+, Cl-, Li+, Ca2+, HCO3- i H+ może być również realizowany przez specjalne nośniki. Charakterystycznymi cechami tego rodzaju transportu błonowego jest duża szybkość przenoszenia substancji w porównaniu z dyfuzją prostą, zależność od budowy jej cząsteczek, wysycenie, współzawodnictwo oraz wrażliwość na specyficzne inhibitory – związki hamujące dyfuzję ułatwioną.

Wszystkie powyższe cechy dyfuzji ułatwionej wynikają ze specyfiki białek nośnikowych i ich ograniczonej liczby w błonie. Po osiągnięciu pewnego stężenia przenoszonej substancji, gdy wszystkie nośniki zostaną zajęte przez transportowane molekuły lub jony, dalszy jego wzrost nie doprowadzi do zwiększenia liczby transportowanych cząstek – zjawisko nasycenia. Substancje o podobnej budowie molekularnej i przenoszone przez tego samego nośnika będą konkurować o nośnik – zjawisko konkurencji.

Istnieje kilka rodzajów transportu substancji poprzez ułatwioną dyfuzję.

Uniport, gdy cząsteczki lub jony są przenoszone przez błonę, niezależnie od obecności lub przenoszenia innych związków (transport glukozy, aminokwasów przez błonę podstawną komórek nabłonka);

Symport, w którym ich przenoszenie odbywa się jednocześnie i jednokierunkowo z innymi związkami (sodowy transport cukrów i aminokwasów Na+ K+, 2Cl- i kotransport);

Antyport - (transport substancji polega na równoczesnym i przeciwnie skierowanym transporcie innego związku lub jonu (wymiany Na+/Ca2+, Na+/H+Cl-/HCO3-).

Symport i antyport to rodzaje kotransportu, w których szybkość transferu jest kontrolowana przez wszystkich uczestników procesu transportowego.

Natura białek nośnikowych jest nieznana. Zgodnie z zasadą działania dzielą się one na dwa rodzaje. Nośniki pierwszego typu wykonują ruchy wahadłowe przez membranę, a drugiego typu są osadzone w membranie, tworząc kanał. Ich działanie można symulować za pomocą jonoforów antybiotyków, nośników metali alkalicznych. Tak więc jeden z nich - (walinomycyna) - działa jak prawdziwy nośnik, przenosząc potas przez błonę. Cząsteczki gramicydyny A, innego jonoforu, są wprowadzane do membrany jedna po drugiej, tworząc „kanał” dla jonów sodu.

Większość komórek ma ułatwiony system dyfuzji. Jednak lista metabolitów transportowanych przez ten mechanizm jest raczej ograniczona. Zasadniczo są to cukry, aminokwasy i niektóre jony. Związki będące pośrednimi produktami metabolizmu (cukry ufosforylowane, produkty metabolizmu aminokwasów, makroergi) nie są transportowane tym systemem. Zatem dyfuzja ułatwiona służy do transportu tych cząsteczek, które komórka otrzymuje z otoczenia. Wyjątkiem jest transport cząsteczek organicznych przez nabłonek, który zostanie omówiony osobno.

Transport membranowy - szczególny przypadek zjawiska przenoszenia substancji przez błonę biologiczną.

Zdarzenia transferowe obejmują:

ü przenoszenie masy materii (dyfuzja);

ü przeniesienie pędu (lepkość);

ü transfer energii (przewodnictwo cieplne);

transfer ładunku (przewodnictwo).

Rodzaje transportu membranowego:

Bierny - przenoszenie cząsteczek i jonów wzdłuż gradientu potencjału chemicznego (lub elektrochemicznego) lub przenoszenie cząsteczek z miejsc o wyższym stężeniu substancji do miejsc o niższym stężeniu substancji. Jest to proces spontaniczny (ΔG<0 - энергия Гиббса уменьшается).

Określa się gęstość strumienia substancji przez membranę Równanie Teorella:

ü J - mol / (m 2 s)

ü - gradient potencjału chemicznego lub elektrochemicznego (oznacza zmianę potencjału chemicznego lub elektrochemicznego podczas przenoszenia substancji przez membranę o grubości X)

ü U - współczynnik ruchliwości cząsteczek.

ü C to stężenie substancji.

Bierny transport nieelektrolitów (na przykład glukozy) podczas normalnej dyfuzji jest określony przez równanie Ficka, który wyprowadza się na podstawie podstawienia i różniczkowania wyrażenia na potencjał chemiczny substancji - do równania Theorella

ü - gradient stężenia substancji (jest siłą napędową przenoszenia substancji)

ü RTU \u003d D - współczynnik dyfuzji - m 2 / s.

ü R - Uniwersalna stała gazowa.

znak „-” wskazuje, że całkowita gęstość strumienia substancji skierowana jest w kierunku zmniejszania stężenia substancji.

Określa się bierny transport elektrolitów (jony K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ itp.) podczas normalnej dyfuzji równanie Nernsta-Plancka, który wyprowadza się na podstawie podstawienia i różniczkowania wyrażenia na potencjał elektrochemiczny substancji - do równania Theorella:

ü Z - ładunek jonowy;

ü F = 96500 C/mol – liczba Faradaya.

ü φ - potencjał elektryczny - V (wolt);

ü - gradient potencjału elektrycznego;

oraz - są siłami napędowymi transportu elektrolitów w transporcie biernym.

Rodzaje dyfuzji:

ü zwykły (przenoszenie cząsteczek gazu O 2, CO 2, cząsteczek H 2 O itp.)

ü ułatwione - przeprowadzane wzdłuż gradientu potencjału chemicznego (elektrochemicznego) z udziałem białka nośnikowego.

Ułatwione właściwości dyfuzyjne:

ü Obecność efektu nasycenia (liczba białek nośnikowych w błonie jest ustalona);

ü Selektywność (dla każdej substancji jej własne białko nośnikowe);

ü Wrażliwość na inhibitory;

Obecność nośników zmienia kinetykę (prędkość) transportu i upodabnia się do równań katalizy enzymatycznej, tylko nośnik działa jak enzym, a przenoszona substancja (S) działa jak substrat:

- równanie dyfuzji ułatwionej

Kt - stała transportu odpowiada stałej Michaelisa i jest równa stężeniu S przy Js=Jmax/2.

Transport aktywny - przenoszenie substancji pod kątem gradientu substancji chemicznej ((potencjał elektrochemiczny lub przenoszenie cząsteczek z miejsc o niższym stężeniu substancji do miejsc o wyższym stężeniu substancji. Nie jest to proces samorzutny (ΔG> 0 - energia Gibbsa wzrasta), jest sprzężona.

Podstawowy transport aktywny - transport substancji związany z reakcją hydrolizy ATP, podczas której uwalniana jest energia wykorzystywana do transportu substancji przez membranę wbrew gradientowi potencjału chemicznego.

Przykłady PAT:

ü transport K + i Na + w zewnętrznych błonach cytoplazmatycznych;

ü transport H+ w mitochondriach;

ü Transport Ca 2+ w zewnętrznych błonach cytoplazmatycznych.

Wtórny transport aktywny - transport substancji związany ze spontanicznym procesem przenoszenia jonów Na + przez membranę wzdłuż gradientu potencjału elektrochemicznego substancji.

Przykłady BAT:

ü transport cukrów (aminokwasów) dzięki energii gradientu potencjału elektrochemicznego jonów Na + (symport);

ü Na + - Ca 2+ - wymiana to transport jonów Ca 2+ dzięki energii gradientu potencjału elektrochemicznego jonów Na + (antyport).

ATPazy transportowe komórek prokariotycznych i eukarytycznych dzielą się na 3 typy: typ P, typ V, typ F.

ATP-zamy błony cytoplazmatycznej tego typu obejmują:

ü Na, + K + - ATPaza

ü Ca 2+ - ATPaza eukariotyczna błona plazmatyczna

ü H+–ATPaza

Wewnątrzkomórkowe ATP-azy typu P:

Ca 2+ jest ATPazą retikulum plazmy endo-(sarco) eukariontów.

K+ jest ATPazą błon zewnętrznych prokariotów. Są dość proste, działają jak pompa.

ATPazy typu V znajdują się w błonach wakuoli drożdży, w lizosomach, endosomach, ziarnistościach wydzielniczych komórek zwierzęcych (H+-ATP-azy).

ATPazy typu F znajduje się w błonach bakteryjnych, chloroplastach, mitochondriach.

Kanały jonowe (uniport) są klasyfikowane:

A) według rodzaju jonów: kanały sodowe, potasowe, wapniowe i chlorkowe;

B) zgodnie z metodą regulacji:

1) wrażliwy na potencjał

2) chemiowrażliwy (kontrolowany receptorowo)

3) substancje wewnątrzkomórkowe (jony).

W procesie przenoszenia kationów muszą być spełnione dwa główne warunki (czynniki):

1. Steryczny– zbieżność rozmiarów kationu i otoczki hydratacyjnej z rozmiarami kanału.

2. Energia– oddziaływanie kationu z karboksylem (grupami o ładunku ujemnym) samego kanału.

Dwuwarstwy lipidowe są w dużej mierze nieprzepuszczalne dla zdecydowanej większości substancji, dlatego transport przez fazę lipidową wymaga znacznych kosztów energii.

Wyróżnić transport aktywny I transport pasywny(dyfuzja).

Transport pasywny

Transport bierny to przenoszenie cząsteczek wzdłuż gradientu stężenia lub elektrochemicznego, to znaczy jest determinowane jedynie różnicą stężeń przenoszonej substancji po przeciwnych stronach membrany lub kierunkiem pola elektrycznego i odbywa się bez wydatek energii ATP. Możliwe są dwa rodzaje rozpowszechniania: proste i ułatwione.

prosta dyfuzja zachodzi bez udziału białka błonowego. Szybkość prostej dyfuzji jest dobrze opisana przez zwykłe prawa dyfuzji dla substancji rozpuszczalnych w dwuwarstwie lipidowej; jest wprost proporcjonalna do stopnia hydrofobowości cząsteczki, tj. jej rozpuszczalności w tłuszczach, jak również do gradientu stężeń. Mechanizm dyfuzji substancji rozpuszczalnych w wodzie jest mniej zbadany. Przenoszenie substancji przez dwuwarstwę lipidową, takich jak związki, takie jak etanol, jest możliwe przez tymczasowe pory w błonie utworzone przez pęknięcia w warstwie lipidowej podczas ruchu lipidów błonowych. Poprzez mechanizm prostej dyfuzji odbywa się transbłonowy transport gazów (np.

Ryż. 22,5.

0 2 i C0 2), woda, niektóre proste jony organiczne i szereg niskocząsteczkowych związków rozpuszczalnych w tłuszczach. Należy pamiętać, że dyfuzja prosta jest nieselektywna i ma małą prędkość.

Ułatwiona dyfuzja, w przeciwieństwie do prostej dyfuzji jest ułatwiony dzięki udziałowi w tym procesie specyficznych białek błonowych. W konsekwencji dyfuzja ułatwiona jest procesem dyfuzyjnym związanym z reakcją chemiczną oddziaływania transportowanej substancji z nośnikiem. Proces ten jest specyficzny i przebiega z większą szybkością niż prosta dyfuzja.

Znane są dwa rodzaje błonowych białek transportujących: białka nośnikowe, tzw translokazy Lub przepuszcza, I białka tworzące kanały. Białka transportowe wiążą określone substancje i przenoszą je przez dwuwarstwę zgodnie z ich gradientem stężeń lub potencjałem elektrochemicznym, dlatego proces ten, podobnie jak dyfuzja prosta, nie wymaga energii ATP.

Specyficzny mechanizm funkcjonowania translokaz podczas dyfuzji ułatwionej nie jest dobrze poznany. Uważa się, że po związaniu przenoszonej substancji z białkiem nośnikowym następuje szereg zmian konformacyjnych tego ostatniego, umożliwiających transport związanej substancji z jednej strony błony na drugą zgodnie ze schematem (ryc. 22.5) ).

Innym możliwym wariantem mechanizmu przenoszenia jest według tzw typ przekaźnika, gdy białko transportowe nie jest w stanie w ogóle przejść przez dwuwarstwę. W takim przypadku transportowana substancja może sama przechodzić z jednego białka do drugiego, aż znajdzie się po przeciwnej stronie błony.

Białka kanałowe (lub białka kanałowe) tworzą przezbłonowe kanały hydrofilowe, przez które cząsteczki substancji rozpuszczonej o odpowiedniej wielkości i ładunku mogą przechodzić na drodze ułatwionej dyfuzji. W przeciwieństwie do transportu realizowanego przez translokazy, transport kanałami nie charakteryzuje się dużą specyficznością, ale może przebiegać z dużo większą szybkością, osiągając nasycenie w szerokim zakresie stężeń transportowanej substancji (ryc. 22.6). Niektóre kanapki są stale otwarte, podczas gdy inne otwierają się tylko w odpowiedzi na związanie transportowanej substancji. Prowadzi to do zmiany konformacji białka transportowego, w wyniku czego w błonie otwiera się kanał hydrofilowy i substancja jest uwalniana z drugiej strony błony (patrz ryc. 22.6).

Ryż. 22.6.

Do tej pory struktura i mechanizm działania białek transportowych nie były dostatecznie poznane, co w dużej mierze wynika z trudności w wyizolowaniu ich w postaci solubilizowanej. Najpowszechniejszym sposobem transbłonowego transportu substancji na zasadzie mechanizmu dyfuzji ułatwionej jest transport za pomocą substancji kanałotwórczych.

Ryż. 22.7.

Białka - nośniki wszelkiego rodzaju, przypominają enzymy związane z błonami, a proces dyfuzji ułatwionej jest reakcją enzymatyczną o szeregu właściwości: 1) białka transportowe są wysoce specyficzne i posiadają miejsca (miejsca) wiązania transportowanej cząsteczki (analogicznie , podłoże); 2) gdy wszystkie miejsca wiążące są zajęte (tj. białko jest wysycone), szybkość transportu osiąga maksymalną wartość, oznaczoną U tlh(ryc. 22.7); 3) białko nośnikowe ma charakterystyczną stałą wiązania Km równe stężeniu transportowanej substancji, przy którym prędkość transportowa jest równa połowie jej maksymalnej wartości (analogicznie Km dla układu enzym-substrat), białka transportowe są wrażliwe na zmiany wartości pH pożywki; 4) są hamowane przez inhibitory kompetycyjne lub niekompetycyjne. Jednak w przeciwieństwie do reakcji enzymatycznej cząsteczka transportowanej substancji nie ulega przemianie kowalencyjnej podczas interakcji z białkiem transportującym (ryc. 22.7).

Ułatwiona dyfuzja jest zwykle charakterystyczna dla substancji rozpuszczalnych w wodzie: węglowodanów, aminokwasów, ważnych metabolicznie kwasów organicznych i niektórych jonów. Ułatwiona dyfuzja transportuje również hormony steroidowe, szereg witamin rozpuszczalnych w tłuszczach i inne cząsteczki tej klasy. Praktycznie ukierunkowane przepływy substancji w komórce poprzez prostą i ułatwioną dyfuzję nigdy się nie zatrzymują, ponieważ substancje, które dostają się do komórki, biorą udział w przemianach metabolicznych, a ich ubytek jest stale uzupełniany przez transbłonowy transfer wzdłuż gradientu stężeń.

Istnieje aktywny i pasywny transfer (transport) obojętnych cząsteczek i jonów przez biomembrany. Transport aktywny - występuje, gdy energia jest zużywana w wyniku hydrolizy ATP lub transferu protonów przez łańcuch oddechowy mitochondriów. Transport bierny nie jest związany z wydatkowaniem energii chemicznej przez komórkę: odbywa się w wyniku dyfuzji substancji w kierunku niższego potencjału elektrochemicznego.

Przykładem transportu aktywnego jest przenoszenie jonów potasu i sodu przez błony cytoplazmatyczne K - do komórki, a Na - z niej, przenoszenie wapnia przez retikulum sarkoplazmatyczne mięśni szkieletowych i mięśnia sercowego do pęcherzyków siateczki, przenoszenie jonów wodoru przez błony mitochondriów z macierzy - na zewnątrz: wszystkie te procesy zachodzą dzięki energii hydrolizy ATP i są przeprowadzane przez specjalne enzymy - transportujące fazy ATP. Najbardziej znanym przykładem transportu biernego jest ruch jonów i potasu przez błonę cytoplazmatyczną włókien nerwowych podczas propagacji potencjału czynnościowego.

Bierny transfer substancji przez biomembrany.Dyfuzja cząsteczek nienaładowanych.

Zwyczajowo wyróżnia się następujące rodzaje biernego przenoszenia substancji (w tym jonów) przez membrany:

2. Transfer przez pory (kanały)

3. Transport przez przewoźników ze względu na:

a) dyfuzja nośnika wraz z substancją w membranie (nośnik ruchomy);

b) sztafetowe przenoszenie substancji z jednej cząsteczki nośnika do drugiej, cząsteczki nośnika tworzą tymczasowy łańcuch w poprzek błony.

Transport za pomocą mechanizmu 2 i 3 jest czasami nazywany dyfuzją ułatwioną.

Transport nieelektrolitów drogami prostymi iułatwiona dyfuzja

Różne substancje są transportowane przez membrany dwoma głównymi mechanizmami: dyfuzyjnym (transport bierny) i transportem aktywnym. Przepuszczalność membran dla różnych substancji rozpuszczonych zależy od wielkości i ładunku tych cząsteczek. Ponieważ wnętrze membran składa się z łańcuchów węglowodorowych, wiele małych, obojętnych i niepolarnych cząsteczek może przechodzić przez membranę dwucząsteczkową na drodze normalnej dyfuzji. Innymi słowy, można powiedzieć, że te cząsteczki są rozpuszczalne w błonie.

Najważniejszą z tych substancji jest glukoza, która jest transportowana przez błony tylko w połączeniu z cząsteczką nośnika. Rolę tę zwykle pełni białko. Kompleks glukoza-nośnik jest łatwo rozpuszczalny w błonie i dlatego może dyfundować przez błonę. Taki proces nazywa się ułatwiona dyfuzja . Całkowita szybkość transportu glukozy gwałtownie wzrasta w obecności hormonu insuliny. Nie jest jeszcze do końca jasne, czy działanie insuliny polega na zwiększeniu stężenia transportera, czy też hormon ten stymuluje tworzenie kompleksu między glukozą a transporterem.

Głównym mechanizmem transportu biernego substancji, ze względu na występowanie gradientu stężeń, jest dyfuzja.

Dyfuzja - jest to spontaniczny proces przenikania substancji z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o mniejszym stężeniu w wyniku chaotycznego ruchu termicznego cząsteczek.

Matematyczny opis procesu dyfuzji Dar Rick. Zgodnie z prawem Ricka szybkość dyfuzji jest wprost proporcjonalna do stężenia i gradientu powierzchni S, przez które zachodzi dyfuzja:

Znak minus po prawej stronie równania pokazuje, że dyfuzja zachodzi z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu substancji.

"D" zwany współczynnik dyfuzji . Współczynnik dyfuzji jest liczbowo równy ilości substancji dyfundującej w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni przy gradiencie stężeń równym jeden. „D” zależy od rodzaju substancji i temperatury. Charakteryzuje zdolność substancji do dyfuzji.

Ponieważ trudno jest określić gradient stężeń błony komórkowej, do opisu dyfuzji substancji przez błony komórkowe stosuje się prostsze równanie zaproponowane przez Kolleidera i Berlunda:

Gdzie Od 1 I od 2- stężenie substancji po przeciwnych stronach membrany, R- współczynnik przepuszczalności, podobny do współczynnika dyfuzji. W przeciwieństwie do współczynnika dyfuzji, który zależy tylko od rodzaju substancji i temperatury, "R" zależy również od właściwości membrany i jej stanu funkcjonalnego.

Przenikanie rozpuszczonych cząstek z ładunkiem elektrycznym przez błonę komórkową zależy nie tylko od gradientu stężeń błony. W związku z tym transport jonów może zachodzić w kierunku przeciwnym do gradientu stężeń, w obecności przeciwnie skierowanego gradientu elektrycznego. Kombinacja gradientów stężeń i elektrycznych nazywana jest gradientem elektrochemicznym. Bierny transport jonów przez membrany zawsze odbywa się zgodnie z gradientem elektrochemicznym.

Głównymi gradientami charakterystycznymi dla organizmów żywych są gradienty ciśnienia stężeń, osmotycznych, elektrycznych i hydrostatycznych płynów.

Zgodnie z tym gradientem wyróżnia się następujące rodzaje transportu biernego substancji w komórkach i tkankach: dyfuzja, osmoza, elektroosmoza i nieprawidłowa osmoza, filtracja.

Duże znaczenie dla życia komórek ma zjawisko sprzężonego transportu substancji i jonów, które polega na tym, że przeniesienie jednej substancji (jonu) pod prąd potencjału elektrochemicznego („pod górę”) następuje z równoczesnym przeniesieniem innej jon przez membranę w kierunku malejącego potencjału elektrochemicznego („w dół”). "). Pokazano to schematycznie na rysunku. Praca transportowych ATPaz i przenoszenie protonów podczas działania łańcucha oddechowego mitochondriów często nazywana jest pierwotnym transportem aktywnym, a transport substancji z nim związanych nazywany jest wtórnym transportem aktywnym.

zjawisko przenoszenia. Ogólne równanie transportu.

Nazywa się grupę zjawisk wywołanych chaotycznym ruchem cząsteczek i prowadzących do przenoszenia masy, energii kinetycznej i pędu zjawisko przenoszenia .

Należą do nich dyfuzja - przenoszenie materii, przewodzenie ciepła - przenoszenie energii kinetycznej i tarcie wewnętrzne - przenoszenie pędu.

Ogólne równanie transportu opisujące te zjawiska można otrzymać na podstawie teorii kinetyki molekularnej.

Niech pewna wielkość fizyczna zostanie przeniesiona przez obszar „S” (rysunek) w wyniku chaotycznego ruchu cząsteczek.

W odległościach równych średniej swobodnej ścieżce, po prawej i lewej stronie terenu, konstruujemy prostokątne równoległościany o małej grubości ” l» ( l<< ). Объем каждого параллелепипеда равен

V = Śl.

Jeśli stężenie cząsteczek wynosi „ P”, to wewnątrz wybranego równoległościanu znajduje się „ S l s" Cząsteczki.

Wszystkie cząsteczki ze względu na ich chaotyczny ruch mogą być warunkowo reprezentowane przez sześć grup, z których każda porusza się wzdłuż lub w kierunku przeciwnym do jednej z osi współrzędnych. To znaczy w kierunku prostopadłym do strony " S, porusza cząsteczki. Ponieważ tom „1” znajduje się w pewnej odległości od miejsca „ S”, to te cząsteczki dotrą do niego bez kolizji. Ta sama liczba cząsteczek dotrze do obszaru " S" po lewej.

Każda cząsteczka jest w stanie przenieść określoną wartość „Z” (masy, pędu, energii kinetycznej), a wszystkie cząsteczki – lub , gdzie H = n Z- wielkość fizyczna przenoszona przez cząsteczki zamknięte w jednostkowej objętości. W rezultacie za pośrednictwem platformy S» z tomów 1 i 2 dla przedziału czasu «Dt» wartość jest przesyłana

Aby wyznaczyć czas „Dt”, zakładamy, że wszystkie cząsteczki z przydzielonych objętości poruszają się z takimi samymi średnimi prędkościami. Następnie cząsteczki w objętości 1 lub 2, które osiągnęły obszar " S, przekrocz ją w przedziale czasowym

Dzieląc (1) przez (2) otrzymujemy, że wartość przeniesiona w przedziale czasu „Dt” jest równa

Zmiana wartości „H” na jednostkę długości „dx” nazywana jest gradientem wartości „H”. Ponieważ (H 1 - H 2) jest zatem zmianą „H” w odległości równej 2

Po podstawieniu (4) do (3) i pomnożeniu otrzymanego równania przez czas, znajdujemy przepływ nieznośnej wielkości fizycznej „H” dla przedziału czasu „Dt” przez obszar „S”:

Jest to ogólne równanie transportu stosowane w badaniu dyfuzji, przewodności cieplnej i lepkości.

Dyfuzja. Bierny transport nieelektrolitów przez biomembrany,Równanie Ricka. Transport nieelektrolitów przez błony wgprosta i ułatwiona (w połączeniu z nośnikiem) dyfuzja.

Dyfuzja to proces, który prowadzi do spontanicznego zmniejszania się gradientów stężeń w roztworze, aż do ustalenia się równomiernego rozkładu cząstek. Proces dyfuzji odgrywa ważną rolę w wielu układach chemicznych i biologicznych. Na przykład to właśnie dyfuzja determinuje głównie dostęp dwutlenku węgla do aktywnych struktur fotosyntetycznych w chloroplastach. Aby zrozumieć cechy transportu rozpuszczonych cząsteczek przez błony komórkowe, wymagana jest szczegółowa wiedza na temat dyfuzji. Rozważmy kilka podstawowych zasad dyfuzji w roztworach.

Wyobraź sobie naczynie, po lewej stronie którego znajduje się czysty rozpuszczalnik, a po prawej roztwór przygotowany z tego samego rozpuszczalnika. Niech najpierw te dwie części naczynia zostaną oddzielone płaską pionową ścianą. Jeśli teraz usuniemy ścianę, to w wyniku losowego ruchu cząsteczek we wszystkich kierunkach granica między roztworem a rozpuszczalnikiem przesunie się w lewo, aż cały układ stanie się jednorodny. W 1855 roku Rick badając procesy dyfuzyjne odkrył, że szybkość dyfuzji, czyli liczba cząsteczek substancji rozpuszczonej „n” przechodzących przez płaszczyznę pionową w jednostce czasu, jest wprost proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego „S” i gradientu stężeń . Zatem,

Gdzie D- współczynnik dyfuzji (mierzony w m 2 / s w „SI”). Znak minus wskazuje, że dyfuzja zachodzi z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. Oznacza to, że gradient stężenia w kierunku dyfuzji jest ujemny. Równanie (1) jest znane jako pierwsze prawo dyfuzji Ricka. Prawa fizyczne są intuicyjnymi wnioskami, których nie można wywnioskować z prostszych stwierdzeń i których konsekwencje nie stoją w sprzeczności z doświadczeniem. Wnioski te obejmują prawa mechaniki i termodynamiki; podobnie jest z prawem Ricka.

Rozważmy teraz bardziej szczegółowo proces dyfuzji. Wyróżnijmy w przestrzeni element objętości ” S x dx", jak pokazano na rysunku

Szybkość, z jaką cząsteczki substancji rozpuszczonej wchodzą do elementu objętości przez sekcję „x” jest równa Szybkość zmiany gradientu stężenia przy zmianie „x” jest równa

Dlatego szybkość, z jaką cząsteczki substancji rozpuszczonej opuszczają element objętościowy przez odcinek odległy od pierwszego o „dx”, jest równa

Szybkość gromadzenia się cząsteczek substancji rozpuszczonej w elemencie objętościowym jest różnicą między tymi dwiema wielkościami:

Jednak ten sam współczynnik akumulacji cząstek jest równy , więc można pisać

Równanie (6) nazywane jest równaniem dyfuzji lub drugim prawem dyfuzji Ricka, z którego wynika, że ​​zmiana stężenia w czasie w pewnej odległości „x” od płaszczyzny początkowej jest proporcjonalna do szybkości zmiany gradientu stężenia w kierunku „x” w chwili „t”.

Do rozwiązania równania (6) wymagane jest zastosowanie specjalnych metod (opracowanych przez Ruriera), których opis pominięto, a otrzymany wynik ma prostą postać:

gdzie C 0 jest początkowym stężeniem substancji w punkcie odniesienia w zerowym momencie czasu.

Zgodnie z równaniem (7) można wykreślić zależność gradientu stężeń od współrzędnej „x” w różnych chwilach „t”. Metody optyczne (na przykład poprzez pomiar współczynnika załamania światła) mogą określać gradienty stężeń w różnych odległościach od granicy, wzdłuż której rozpoczęła się dyfuzja.

Molekularny mechanizm transportu aktywnych jonów

Istnieją cztery główne systemy aktywnego transportu jonów w żywej komórce, z których trzy zapewniają przenoszenie jonów sodu, potasu, wapnia i protonów przez błony biologiczne dzięki energii hydrolizy ATP w wyniku pracy specjalnych enzymów nośnikowych zwanych ATPazy transportowe. Czwarty mechanizm - przenoszenie protonów podczas działania łańcucha oddechowego mitochondriów - nie został jeszcze wystarczająco zbadany. Spośród transportowych ATP-az, H + - ATP-aza, składająca się z kilku podjednostek, jest najbardziej złożona, najprostsza jest Ca 2+ ATP-aza, składająca się z jednego łańcucha polipeptydowego (podjednostki) o masie cząsteczkowej około 100 000. Rozważmy mechanizm przenoszenia jonów wapnia przez tę ATPazę.

Pierwszym krokiem w pracy Ca 2+ ATP-zy jest związanie substratów: Ca 2+ i ATP w kompleksie z Mg 2+ (Mg ATP). Te dwa ligandy przyłączają się do różnych miejsc na powierzchni cząsteczki enzymu skierowanej na zewnątrz pęcherzyka siateczki sarkoplazmatycznej (SR).

Ligand - mała cząsteczka (jon, hormon, lek itp.).

Drugim etapem pracy enzymu jest hydroliza ATP. W tym przypadku dochodzi do powstania kompleksu enzym-fosforan (E-P).

Trzecim etapem pracy enzymu jest przejście centrum wiążącego Ca 2+ na drugą stronę błony – translokacja.

Uwolnienie wysokoenergetycznej energii wiązania następuje na czwartym etapie pracy Ca 2+ ATP-azy podczas hydrolizy E-P. Energia ta w żaden sposób nie jest marnowana (tzn. nie zamienia się w ciepło), ale jest wykorzystywana do zmiany stałej wiązania jonów wapnia z enzymem. Przenoszenie wapnia z jednej strony membrany na drugą wiąże się więc z zużyciem energii, które może wynosić 37,4 – 17,8 = 19,6 kJ/mol. Oczywiste jest, że energia hydrolizy ATP jest wystarczająca do przeniesienia dwóch jonów wapnia.

Przeniesienie wapnia z obszaru niższego (1-4 x 10 -3 M) do obszaru wysokich stężeń (1-10 x 10 -3 M) to praca, którą wykonuje Ca, ATPaza transportowa działa w komórkach mięśniowych.

Aby cykl się powtórzył, konieczny jest powrót centrów wiążących wapń z wnętrza na zewnątrz, czyli jeszcze jedna zmiana konformacyjna w cząsteczce enzymu.

Molekularny mechanizm działania tych dwóch "pomp" jest pod wieloma względami zbliżony.

Główne etapy pracy ATPaz Na + K + są następujące:

1. Przystąpienie z zewnątrz dwóch jonów K + i jednej cząsteczki Mg 2+ ATP:

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

2. Hydroliza ATP i tworzenie enzymu fosforanowego:

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

3. Przeniesienie centrów wiążących K + wewnątrz (translokacja 1):

(2K +)E - P ® E - P(2K +)

4. Oderwanie obu jonów potasu i zastąpienie tych jonów trzema jonami Na znajdującymi się wewnątrz komórki:

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

5. Hydroliza E - P:

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

6. Przeniesienie centrów wiążących wraz z jonami Na + na zewnątrz (translokacja 2):

E(3Na+)® (3Na+)E

7. Usunięcie 3 Na + i dodanie 2 K + na zewnątrz:

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

Przeniesienie 2 K + wewnątrz komórki i uwolnienie 3 Na + na zewnątrz ostatecznie prowadzi do przeniesienia jednego jonu dodatniego z cytoplazmy do środowiska, a to przyczynia się do pojawienia się potencjału błonowego (ze znakiem minus wewnątrz komórka).

Zatem pompa Na + K + jest elektrogeniczna.

Przepuszczalność

Przepuszczalność to zdolność komórek i tkanek do wchłaniania, uwalniania i transportu substancji chemicznych, przepuszczając je przez błony komórkowe, ściany naczyń i komórki nabłonkowe. Żywe komórki i tkanki znajdują się w stanie ciągłej wymiany substancji chemicznych ze środowiskiem, pobierając z niego pokarm i wydalając do niego produkty przemiany materii. Główną barierą dyfuzyjną dla ruchu substancji jest błona komórkowa. W 1899 roku Overton odkrył, że łatwość przenikania substancji przez błonę komórkową zależy od zdolności tych substancji do rozpuszczania się w tłuszczach. Jednocześnie wiele substancji polarnych wnikało do komórek niezależnie od ich rozpuszczalności w tłuszczach, co można tłumaczyć istnieniem w błonach porów wodnych.

Obecnie wyróżnia się przepuszczalność bierną, transport aktywny substancji oraz szczególne przypadki przepuszczalności związane z fagocytozą i pinocytozą.

Główne rodzaje dyfuzji to dyfuzja substancji poprzez rozpuszczanie w lipidach błonowych, dyfuzja substancji przez pory polarne, dyfuzja jonów przez pory nienaładowane. Specjalne rodzaje dyfuzji są ułatwione i wymieniane. Dostarczają go specjalne rozpuszczalne w tłuszczach substancje nośnikowe, które są w stanie związać transportowaną substancję po jednej stronie błony, dyfundować z nią przez błonę i uwolnić ją po drugiej stronie błony. Rolę specyficznych nośników jonów pełnią niektóre antybiotyki, zwane jonoforami (walinomina, nigerycyna, monenzyna, antybiotyki poenowe nystatyna, ajfoterycyna B i szereg innych).

Jonofory można z kolei podzielić na trzy klasy w zależności od ładunku nośnika i budowy pierścienia: neutralny nośnik z zamkniętym pierścieniem wiązania kowalencyjnego (walinomycyna, naktyny, poliestry), naładowany nośnik z pierścieniem zamkniętym atomem wodoru wiązanie (nigerycyna, monenzyna). Naładowane nośniki z trudem przenikają w postaci naładowanej przez błony modelowe i biologiczne, natomiast w postaci obojętnej swobodnie dyfundują w błonie. Postać obojętna powstaje w wyniku kompleksowania formy anionowej nośnika z kationem. Tym samym naładowane nośniki są zdolne do wymiany kationów znajdujących się głównie po jednej stronie membrany na kationy roztworu przemywającego przeciwną stronę membrany.

Najczęstszym typem pasywnej dyfuzji błon komórkowych jest porowata. Dane o właściwościach osmotycznych komórek przemawiają za faktycznie istniejącym porowatym mechanizmem przepuszczalności.

Klasyczne równanie ciśnienia osmotycznego:

gdzie p to ciśnienie osmotyczne, c to stężenie substancji rozpuszczonej, R to stała gazowa, T to temperatura bezwzględna, zawiera dodatkowy składnik s, który zmienia się od zera do 1. Ta stała, zwana współczynnikiem odbicia, odpowiada łatwość przejścia substancji rozpuszczonej przez membranę w porównaniu z przejściem cząsteczki wody.

Rodzaj przepuszczalności, charakterystyczny tylko dla żywych komórek i tkanek, nazywany jest transportem aktywnym. Transport aktywny to przenoszenie substancji przez błonę komórkową z otaczającego roztworu (homokomórkowy transport aktywny) lub poprzez komórkowy transport aktywny, który przepływa wbrew gradientowi aktywności elektrochemicznej substancji z wydatkowaniem energii swobodnej organizmu. Obecnie udowodniono, że układ molekularny odpowiedzialny za aktywny transport substancji znajduje się w błonie komórkowej.

Obecnie udowodniono, że głównym elementem pompy jonowej jest Na + K + ATPaza. Badanie właściwości tego enzymu błonowego wykazało, że enzym jest aktywny tylko w obecności jonów potasu i sodu, przy czym jony sodu aktywują enzym od strony cytoplazmy, a jony z otaczającego roztworu. Specyficznym inhibitorem enzymu jest kwaśna glikozydowa suabaina. W błonach mitochondriów znany jest inny układ molekularny, który zapewnia pompowanie jonów wodorowych przez enzym H + - ATPazę.

P. Mitchell, autor chemiosmotycznej teorii fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach, wprowadził pojęcie wtórnego aktywnego transportu substancji. Istnieją trzy metody transbłonowego transportu jonów w błonach koniugujących. Jednokierunkowy transfer jonów w kierunku gradientu elektrochemicznego na drodze swobodnej dyfuzji lub za pomocą określonego nośnika - uniportu. W tym drugim przypadku uniport jest identyczny z ułatwioną dyfuzją. Bardziej skomplikowana sytuacja powstaje, gdy dwie substancje oddziałują z tym samym nośnikiem. Ten przypadek symportu implikuje obowiązkową koniugację przepływów dwóch substancji w procesie ich przenoszenia przez membranę w jednym kierunku. Symport dwóch jonów jest elektrycznie obojętny, ale równowaga osmotyczna jest w tym przypadku zaburzona.

Należy podkreślić, że podczas symportu gradient elektrochemiczny determinujący ruch jednego z jonów (np. jonu sodu lub jonu wodoru) może powodować ruch innej substancji (np. który jest przewożony przez wspólnego przewoźnika. Trzeci rodzaj koniugacji jonowej – actiport – charakteryzuje sytuację, w której dwa jony tego samego znaku są zrównoważone w poprzek błony w taki sposób, że przeniesienie jednego z nich wymaga przeniesienia drugiego w przeciwnym kierunku. Transfer jest zasadniczo elektrycznie obojętny i zrównoważony osmotycznie. Ten rodzaj transferu jest identyczny z dyfuzją wymiany.

Mniej zbadane są dwa szczególne rodzaje przepuszczalności - fagocytoza - proces wychwytywania i wchłaniania dużych cząstek stałych oraz pinocytoza - proces wychwytywania i wchłaniania części powierzchni komórki otaczającego płynu wraz z rozpuszczonymi w nim substancjami.

Wszystkie rodzaje przepuszczalności są w pewnym stopniu charakterystyczne dla tkanek wielokomórkowych błon ścian naczyń krwionośnych, nabłonka nerek, błony śluzowej jelit i żołądka.

Do badania przepuszczalności pasywnej i czynnej stosuje się różne metody kinetyczne. Najpowszechniej stosowana jest metoda znakowanego atomu.

Istotne barwniki są szeroko stosowane w badaniu przepuszczalności. Istotą metody jest obserwacja szybkości wnikania cząsteczek barwnika do wnętrza komórki za pomocą mikroskopu. Obecnie szeroko stosowane są znaczniki fluorescencyjne, wśród nich fluoresceina sodowa, chlorotetracyklina itp. D.N. Nasonov, V.Ya. Aleksandrowa i A.S. Troszyn.

Właściwości osmotyczne komórek i cząstek subkomórkowych umożliwiają wykorzystanie tej jakości do badania przepuszczalności wody i substancji w niej rozpuszczalnych. Istota metody osmotycznej polega na tym, że za pomocą mikroskopu lub mierząc rozpraszanie światła zawiesiny cząstek obserwuje się zmianę objętości cząstek w zależności od toniczności otaczającego roztworu.

Coraz częściej do badania błon komórkowych stosuje się metody potencjometryczne. Szeroka gama elektrod jonospecyficznych pozwala na badanie kinetyki transportu wielu jonów – K+, Na+, Ca 2+, H+, CI – i innych, a także jonów organicznych – octanów, salicylanów itp.