Активний транспорт

Поряд з пасивним транспортом у життєдіяльності клітини важливу роль відіграє активний транспорт - примусовий перенос молекул та іонів з області малих концентрацій до області високих концентрацій. Завдяки активному транспорту підтримуються концентраційні градієнти, які необхідні для нормального функціонування клітини. Транспортні системи, які створюють необхідні концентраційні градієнти, називають насосами, або АТФазами. Відомі чотири основні системи активного транспорту:

1. 2. 3. 4. Перенос протонів під час роботи дихального ланцюга мітохондрій. Активний транспорт, як і пасивний, забезпечується спеціальними структурами: каналами, переносниками, фер­ментами. При активному транспорті (на відміну від пасивного) вектор переміщення іонів співпадає за напрямком з вектором концентраційного градієнта, тобто з напрямком збільшення концентрації. Активний транспорт відбувається за рахунок енергії, що виділяється при гідролізі АТФ (комплексу ) з утворенням молекул АДФ і неорганічного фосфату Гідроліз АТФ здійснюється ферментом АТФазою. Джерелом молекул АТФ є процеси окислювального фосфорилювання, що відбувають­ся в мітохондріях.

Розглянемо основні етапи роботи найбільш дослідже­ного (рис. 4.29). Як відомо, в нормально функціонуючій клітині концентрація іонів перевищує їх концентрацію в міжклітинному середовищі, а для іонів це співвідношення обернене. Наприклад, у нервовому волокні кальмара:

локалізована у зовнішніх плазматичних мембранах клітин. Через те, що є гідрофобним білком, вона створює комплекси з ліпідами бішару. Саме тому активність інтегрального білка АТФази залежить від фізико-хімічного стану мембрани. Встановлено, що для функціонування важливо, щоб ліпідне оточення було рідким, на відміну від для якої важлива впорядкованість бішару.

Рис. 4.29. Основні етапи роботи насоса.

На першому етапі відбувається приєднання до АТФ-ази трьох іонів і фосфорилювання ферменту.

На другому етапі - перенос центрів зв'язу­вання зовні (транслокація І).

На третьому етапі - відокремлення трьох іонів і заміна їх двома іонами

На четвертому етапі - відщеплення залишки фосфорної кислоти.

На п'ятому етапі - перенос центрів зв'язу­вання іонів всередину клітини (транс­локація II).

На шостому етапі - відщеплення двох іонів і приєднання трьох іонів та фосфорилювання ферменту (тобто повторюється етап І).

Перенос двох іонів всередину клітини і трьох іонів зовні спричиняє перенос одного позитивного заряду із цитоплазми в навколишнє середовище. Внаслідок цього всередині клітини виникає негативний електричний потен­ціал. Тому називають електрогенним. Таким чином, при активному транспорті потік іонів співпадає з напрямками градієнта концентрації і градієнта електричного потенціалу а потік іонів

- напрямлений по градієнту концентрації , але проти (рис. 4.30).