Transportul pasiv al substanțelor prin membrană: o descriere, caracteristici

Ce este transportul pasiv?mișcarea transmembranară a diferiților compuși cu masă moleculară, componente celulare, particule sub-moleculare, care nu sunt capabile să penetreze prin canalele din membrana este realizată prin intermediul unor mecanisme speciale, de exemplu, prin fagocitoză, pinocitoză, transferul exocitoza prin spațiul intercelular. Adică, mișcarea substanțelor prin membrană poate apărea prin diferite mecanisme, care sunt împărțite în funcție de caracteristicile participării la ele a unor vectori specifici, precum și de costurile energiei. Oamenii de stiinta subdivizeaza transportul de substante in activ si pasiv.principal de transport

mijloace

transportul pasiv este transportul materialului printr-o membrană biologică prin gradient( osmotice, concentrația, hidrodinamice și altele), fără a necesita un consum de energie.

Transportul activ este transferul unei substanțe printr-o membrană biologică pe un gradient.În același timp, energia este consumată.Aproximativ 30-40% din energia generată ca urmare a reacției metabolice din corpul uman este cheltuită pentru transportul activ de substanțe. Dacă luăm în considerare funcționarea rinichilor umani, atunci aproximativ 70 - 80% din consumul de oxigen este cheltuit pe transportul activ.

Transportul pasiv de substanțe

implică transferul diferitelor substanțe prin membrane biologice de-a lungul unei varietăți de gradienți. Astfel de gradienți pot fi: gradientul

• al potențialului electrochimic;
• gradient de concentrație a substanței;
• gradient al câmpului electric;
• gradient de presiune osmotică și altele.

Procesul de implementare a transportului pasiv nu necesită costuri energetice. Se poate produce cu ajutorul difuziei ușoare și simple. După cum știm, difuzia este o deplasare haotică a moleculelor de materie în diferite medii, care se datorează energiei vibrațiilor termice ale materiei. Dacă materialul

particulelor este electric neutru, direcția în care difuzie va fi determinată de diferența de concentrație a substanțelor conținute în medii care sunt separate printr-o membrană.De exemplu, între compartimentele celulei, în interiorul celulei și în afara ei. Dacă particulele substanței, ionii sale au o sarcina electrica, difuzia va depinde nu numai de diferența de concentrație, dar, de asemenea, cu privire la taxa substanței și prezenței și încărcare semnele de pe ambele părți ale membranei. Amplitudinea gradientului electrochimic este determinată de suma algebrică a gradientelor electrice și de concentrație ale membranei.

Ce oferă transportul cu membrană?

Transportul cu membrană pasivă este posibil datorită prezenței gradientelor de concentrație ale substanței, presiunii osmotice care apare între diferitele fețe ale membranei celulare sau încărcătura electrică.De exemplu, nivelul mediu de ioni de Na + conținut în plasma sanguină este de aproximativ 140 mM / l, iar conținutul său în eritrocite este de aproximativ 12 ori mai mare. Un astfel de gradient, exprimat în diferența de concentrație, este capabil să creeze o forță motrice care asigură transferul moleculelor de sodiu în celulele roșii din sângele plasmatic.

Trebuie remarcat faptul că rata unei astfel de tranziții este foarte scăzută datorită faptului că membrana celulară este caracterizată de o permeabilitate scăzută pentru ionii acestei substanțe. O mai mare permeabilitate, această membrană are împotriva ionilor de potasiu. Energia metabolismului celular nu este utilizată pentru a efectua procesul de difuzie simplă.

Rata de difuzie

Transportul activ și pasiv al substanțelor prin membrană este caracterizat prin rata de difuzie. Se poate descrie folosind ecuația Fick: dm / dt = -kSΔC / x.

În acest caz dm / dt este cantitatea de substanță care difuzează pe unitatea de timp, iar k este coeficientul de difuzie, care descrie permeabilitatea biomembrane pentru substanța difuzând. S este egal zonei în care are loc, ΔC difuzie și exprimă diferența dintre concentrația de substanțe din diferite părți ale membranei biologice, în care x caracterizează distanța care există între punctele de difuzie.

Evident, prin membrană, acele substanțe care difuzează simultan de-a lungul gradientelor de concentrare și câmpurile electrice se vor deplasa cel mai ușor. O condiție importantă pentru difuzarea materiei prin membrană sunt proprietățile fizice ale membranei însăși, permeabilitatea acesteia pentru fiecare substanță particulară.Prin

că membranele bistratificate formate radicali de hidrocarburi fosfolipide având proprietăți hidrofobe, o substanță cu caracter hidrofob difuze cu ușurință prin ea.În special, aceasta se referă la substanțe care se dizolvă rapid în lipide, de exemplu, hormoni tiroidieni și steroizi, precum și anumite substanțe de natură narcotică.ioni minerali

și substanțe cu greutate moleculară mică având caracter hidrofil, difuz prin canalele ionice cu membrană pasive, care sunt formate din molecule proteice channelization, și uneori prin molecule fosfolipidice defectelor de stivuire cu membrană care apar în membrana celulelor ca urmare a fluctuațiilor termice.

Transportul pasiv prin membrană este un proces foarte interesant. Dacă condițiile sunt normale, cantități semnificative de substanță pot pătrunde în membrana bistratificată numai dacă sunt nepolare și au o dimensiune mică.Altfel, transferul are loc prin intermediul proteinelor transportoare. Astfel de procese care implică proteina purtătoare sunt numite nu difuzia, ci transportul materiei prin membrană.

Difuzia de lumină

Difuzarea luminii, ca difuzia simplă, are loc de-a lungul gradientului de concentrație al unei substanțe. Principala diferență este că o moleculă de proteine ​​specială, numită purtătoare, participă la procesul de transfer de substanțe.

Difuzarea luminii este un fel de transport pasiv de molecule de materie prin biomembrane, efectuat pe un gradient de concentrație cu ajutorul unui purtător.

Stările de transport ale proteinelor

Proteina transportoare poate fi în două stări conformaționale. De exemplu, în stare O proteină activă poate avea afinitate pentru o substanță pe care o desfășoară, situsurile de legare cu substanța spre interior, formând astfel de pori, deschis la o parte a membranei.

După proteină contactată substanța tolerată modifică conformația și este tranziția către un B. stare in acest moment de cotitură se pierde substanță cu afinitate transportorului. Din cauza legăturii cu suportul, acesta este eliberat și se mișcă în porii deja de cealaltă parte a membranei. După ce substanța este transferată, proteina transportoare își modifică din nou conformația, revenind la starea A. Un transport similar al materiei prin membrană se numește uniport.

Viteza cu difuzie de lumină

Substanțele cu greutate moleculară scăzută precum glucoza pot fi transportate prin membrană prin difuzie facilă.Un astfel de transport poate să apară de la sânge la creier, la celule din spațiile interstițiale. Rata de transport a materiei cu acest tip de difuzie este capabilă să ajungă până la 108 particule prin canal într-o secundă.

După cum știm deja, viteza de transport activ și pasiv al substanțelor într-o simplă difuzie este proporțională cu diferența dintre concentrațiile de pe ambele părți ale membranei.În cazul difuzării ușoare, această viteză crește proporțional cu diferența crescătoare a concentrației substanței la o anumită valoare maximă.Deasupra acestei valori, viteza nu crește, chiar dacă diferența de concentrație din diferitele părți ale membranei continuă să crească.Realizarea unui astfel de punct de viteză maxim în procesul de difuzie facilitat poate fi explicată prin faptul că viteza maximă implică implicarea tuturor proteinelor purtătoare disponibile în procesul de transport.

Care concept include în continuare transportul activ și pasiv prin membrane?

metathesis difuzie

Aceste substanțe de transport de tip prin moleculele membranei celulare, caracterizate prin aceea că schimbul implică molecule de aceleași substanțe care sunt pe părți diferite ale unei membrane biologice. Trebuie remarcat faptul că, prin acest transport de substanțe, concentrația de molecule de pe ambele părți ale membranei nu se modifică deloc.

Tipul difuziei de schimb

Una dintre varietățile de difuzie de schimb este un schimb în care o moleculă dintr-o substanță se transformă în două sau mai multe molecule dintr-o substanță diferită.De exemplu, unul dintre modurile în care se produce îndepărtarea ionilor de calciu pozitivi din celulele musculare netede ale bronhiilor și a vaselor din miocul contractil al inimii este schimbarea lor pentru ionii de sodiu localizați în afara celulei. Un ion de sodiu în acest caz este schimbat pentru trei ioni de calciu. Astfel, sodiul și calciul se deplasează prin membrană, care este interdependentă în natură.Acest tip de transport pasiv prin membrana celulară este numit antiport.În acest fel, celula este capabilă să elibereze ioni de calciu, care sunt în abundență.Acest proces este necesar pentru relaxarea miocitului și a cardiomiocitelor netede.

În acest articol a fost luată în considerare transportul activ și pasiv al substanțelor prin membrană.