Пасивті көлік дегеніміз не? Әртүрлі макромолекулярлық қосылыстардың, жасушалық компоненттердің, мембранадағы арналар арқылы өте алмайтын супрамолекулалық бөлшектердің трансмембраналық қозғалысы, мысалы, фагоцитоз, пиноцитоз, экзоцитоз, жасушааралық кеңістік арқылы тасымалдану арқылы арнайы механизмдер арқылы жүзеге асырылады. Яғни, мембрана арқылы заттардың қозғалысы олардағы нақты тасымалдаушылардың қатысу белгілеріне, сондай-ақ энергияны тұтынуға байланысты бөлінетін әртүрлі механизмдердің көмегімен болуы мүмкін. Ғалымдар заттардың тасымалдануын белсенді және пассивті деп бөледі.
Негізгі көлік түрлері
Пассивті тасымалдау – энергия шығынын қажет етпейтін градиент (осмотикалық, концентрация, гидродинамикалық және т.б.) бойымен заттың биологиялық мембрана арқылы тасымалдануы.
Белсенді тасымалдау – заттың биологиялық мембрана арқылы градиентке қарсы тасымалдануы. Сонымен біргеэнергия жұмсалады. Адам ағзасындағы зат алмасу реакцияларының нәтижесінде пайда болатын энергияның шамамен 30 - 40% заттардың белсенді тасымалдануын жүзеге асыруға жұмсалады. Егер адам бүйректерінің жұмысын қарастыратын болсақ, онда тұтынылатын оттегінің шамамен 70 - 80% белсенді тасымалдауға жұмсалады.
Заттардың пассивті тасымалдануы
бұл әртүрлі заттардың биологиялық мембраналар арқылы әртүрлі градиенттер бойынша тасымалдануын қамтиды. Бұл градиенттер болуы мүмкін:
- электрохимиялық потенциал градиенті;
- зат концентрациясы градиенті;
- электр өрісінің градиенті;
- осмостық қысым градиенті және т.б.
Пассивті тасымалдауды жүзеге асыру процесі энергия шығынын қажет етпейді. Ол жеңілдетілген және қарапайым диффузия арқылы пайда болуы мүмкін. Белгілі болғандай, диффузия – заттың жылулық тербелістерінің энергиясына байланысты әртүрлі орталарда зат молекулаларының ретсіз қозғалысы.
Егер заттың бір бөлігі электрлік бейтарап болса, онда диффузияның жүру бағыты мембранамен бөлінген ортадағы заттардың концентрациясының айырмашылығымен анықталады. Мысалы, жасуша бөлімшелерінің арасында, жасушаның ішінде және оның сыртында. Заттың бөлшектері, оның иондары электр зарядына ие болса, диффузия тек концентрация айырмашылығына ғана емес, сонымен бірге берілген зат зарядының шамасына, мембрананың екі жағындағы зарядтың болуына және белгілеріне де байланысты болады.. Электрохимиялық градиенттің шамасымембранадағы электрлік және концентрация градиенттерінің алгебралық қосындысымен анықталады.
Мембрана арқылы тасымалдауды не қамтамасыз етеді?
Пассивті мембраналық тасымалдау зат концентрациясының градиенттерінің, жасуша мембранасының әртүрлі жақтары арасында туындайтын осмостық қысымның немесе электр зарядының болуына байланысты мүмкін болады. Мысалы, қан плазмасындағы Na+ иондарының орташа деңгейі шамамен 140 мМ/л, ал эритроциттердегі мөлшері шамамен 12 есе жоғары. Концентрациядағы айырмашылық ретінде көрсетілген мұндай градиент натрий молекулаларының қан плазмасынан эритроциттерге ауысуын қамтамасыз ететін қозғаушы күш жасауға қабілетті.
Жасуша қабықшасы осы заттың иондары үшін төмен өткізгіштігімен сипатталатындықтан, мұндай ауысу жылдамдығы өте төмен екенін атап өткен жөн. Бұл мембрананың калий иондарына қатысты өткізгіштігі әлдеқайда жоғары. Жасуша метаболизмінің энергиясы қарапайым диффузия процесін аяқтауға жұмсалмайды.
Диффузия жылдамдығы
Заттардың мембрана арқылы белсенді және пассивті тасымалдануы диффузия жылдамдығымен сипатталады. Оны Фик теңдеуі арқылы сипаттауға болады: dm/dt=-kSΔC/x.
Бұл жағдайда дм/дт – бір уақыт бірлігінде диффузияланатын заттың мөлшері, ал k – диффузиялық зат үшін биомембрананың өткізгіштігін сипаттайтын диффузия процесінің коэффициенті. S диффузия болатын аумаққа тең, ал ΔC айырмашылықты білдіредібиологиялық мембрананың әртүрлі жағындағы заттардың концентрациясы, ал x диффузиялық нүктелер арасындағы қашықтықты сипаттайды.
Бір мезгілде концентрация градиенттері мен электр өрісі бойынша диффузияланатын заттар мембрана арқылы оңай қозғалатыны анық. Заттың мембрана арқылы диффузиясының маңызды шарты мембрананың өзінің физикалық қасиеттері, оның әрбір нақты зат үшін өткізгіштігі болып табылады.
Мембрананың қос қабаты гидрофобты қасиеті бар фосфолипидтердің көмірсутекті радикалдарынан түзілетіндіктен, ол арқылы гидрофобты сипаттағы заттар оңай таралады. Атап айтқанда, бұл қалқанша және стероидты гормондар сияқты липидтерде оңай еритін заттарға, сондай-ақ кейбір есірткі заттарына қатысты.
Табиғаты бойынша гидрофильді минералды иондар мен төмен молекулалы заттар арна түзуші ақуыз молекулаларынан түзілетін пассивті мембраналық иондық каналдар арқылы, кейде жасуша мембранасында пайда болатын фосфолипид молекулаларының мембраналық қаптама ақаулары арқылы диффузияланады. термиялық ауытқудың нәтижесі.
Мембрана арқылы пассивті тасымалдау өте қызықты процесс. Егер жағдайлар қалыпты болса, онда заттардың едәуір мөлшері қос қабатты мембранадан тек полярлы емес және шағын өлшемді болса ғана өте алады. Әйтпесе, тасымалдау тасымалдаушы ақуыздар арқылы жүреді. Қатысты ұқсас процестертасымалдаушы ақуыз диффузия емес, заттың мембрана арқылы тасымалдануы деп аталады.
Жеңілдетілген диффузия
Жеңілдетілген диффузия, жай диффузия сияқты, заттың концентрация градиенті бойымен жүреді. Негізгі айырмашылығы зат тасымалдау процесіне тасымалдаушы деп аталатын арнайы ақуыз молекуласы қатысады.
Жеңілдетілген диффузия – тасымалдаушы арқылы концентрация градиенті бойымен жүзеге асырылатын зат молекулаларының биомембраналар арқылы пассивті тасымалдану түрі.
Белок күйлерін тасымалдау
Тасымалдаушы ақуыз екі конформациялық күйде болуы мүмкін. Мысалы, А күйінде бұл ақуыздың өзі тасымалдайтын затқа жақындығы болуы мүмкін, оның затпен байланысу орындары ішке қарай бұрылады, соның арқасында мембрананың бір жағына ашық тесік пайда болады.
Белок тасымалданатын затпен байланысқаннан кейін оның конформациясы өзгереді және ол В күйіне өтеді. Бұл түрлендіру кезінде тасымалдаушы затқа жақындығын жоғалтады. Тасымалдаушымен байланыстан ол босатылып, мембрананың екінші жағындағы тесікке ауысады. Зат тасымалданғаннан кейін тасымалдаушы ақуыз қайтадан конформациясын өзгертіп, А күйіне оралады. Заттың мембрана арқылы тасымалдануы унипорт деп аталады.
Жеңілдетілген диффузия жылдамдығы
Глюкоза сияқты шағын молекулалық салмақты заттарды тасымалдауға боладыжеңілдетілген диффузия арқылы мембрана. Мұндай тасымалдау қаннан миға, интерстициальды кеңістіктерден жасушаларға өтуі мүмкін. Диффузияның бұл түрімен заттардың тасымалдану жылдамдығы бір секундта арна арқылы 108 бөлшектерге дейін жетуі мүмкін.
Бізге белгілі болғандай жай диффузияда заттардың активті және пассивті тасымалдану жылдамдығы мембрананың екі жағындағы зат концентрацияларының айырмашылығына пропорционал. Жеңілдетілген диффузия жағдайында бұл жылдамдық заттың концентрациясының белгілі бір максималды мәнге дейін өсетін айырмашылығына пропорционалды түрде артады. Бұл мәннен жоғары, мембрананың әртүрлі жағындағы концентрациялардағы айырмашылық өсуді жалғастырса да, жылдамдық өспейді. Жеңілдетілген диффузия процесінде мұндай максималды жылдамдық нүктесіне жетуді максималды жылдамдық тасымалдау процесіне барлық қолжетімді тасымалдаушы ақуыздардың қатысуын білдіретінімен түсіндіруге болады.
Мембрана арқылы белсенді және пассивті тасымалдау тағы қандай тұжырымдаманы қамтиды?
Алмасу диффузиясы
Зат молекулаларының жасуша мембранасы арқылы тасымалдануының бұл түрі алмасуға биологиялық мембрананың әртүрлі жағында орналасқан бір заттың молекулаларының қатысуымен сипатталады. Айта кету керек, заттардың мұндай тасымалдануы кезінде мембрананың екі жағындағы молекулалардың концентрациясы мүлдем өзгермейді.
Алмасу диффузиясының түрі
Айырбас диффузиясының бір түрі – алмасубір заттың молекуласы екінші заттың екі немесе одан да көп молекуласымен алмасады. Мысалы, жүректің жиырылғыш миоциттерінен бронхтардың тегіс бұлшықет жасушаларынан және тамырлардан оң кальций иондарын шығарудың бір жолы олардың жасуша сыртында орналасқан натрий иондарымен алмасуы болып табылады. Бұл жағдайда бір натрий ионы үш кальций ионына алмасады. Осылайша, мембрана арқылы натрий мен кальцийдің қозғалысы бар, ол өзара тәуелді. Жасуша мембранасы арқылы пассивті тасымалдаудың бұл түрі антипорт деп аталады. Дәл осылайша жасуша артық мөлшерде болатын кальций иондарынан құтыла алады. Бұл процесс миоциттердің және кардиомиоциттердің тегіс босаңсуы үшін қажет.
Бұл мақалада мембрана арқылы заттардың белсенді және пассивті тасымалдануы қарастырылған.
