АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ

Активный транспорт имеет место в том случае, когда перенос осуществляется против градиента концентрации. Такой перенос требует затраты энергии клеткой. Активный транспорт служит для накопления веществ внутри клетки.

При этом их внутриклеточная концентрация выше, чем внеклеточная. Источником энергии часто является АТФ. Для активного транспорта кроме источника энергии необходимо участие мембранных белков. Одна из активных транспортных систем в клетке животных отвечает за перенос ионов Na⁺ и K⁺ через клеточную мембрану. Эта система называется Na⁺ — K⁺ — насос.Она отвечает за поддержание состава внутриклеточной среды, в которой концентрация К⁺ выше, чем Na⁺ (Рис.28).

Рис.28. Механизм активного транспорта

Градиент концентрации калия и натрия поддерживается путем переноса К⁺ внутрь клетки, а Na⁺ наружу. Оба транспорта происходят против градиента концентрации. Такое распределение ионов определяет содержание воды в клетках, возбудимость нервных клеток и клеток мышц и другие свойства нормальных клеток. Na⁺, K⁺ — насос представляет собой белок — транспортную АТФ—азу. Молекула этого фермента является олигомером и пронизывает мембрану. За полный цикл работы насоса из клетки в межклеточное вещество переносится три иона Na⁺, а в обратном направлении — два иона К⁺. При этом используется энергия молекулы АТР. Существуют транспортные системы для переноса ионов кальция (Са²⁺ — АТФ—азы), протонные насосы (Н⁺ — АТФ—азы) и др. Симпорт это активный перенос вещества через мембрану, осуществляемый за счет энергии градиента концентрации другого вещества. Транспортная АТФ—аза в этом случае имеет центры связывания для обоих веществ. Антипорт — это перемещение вещества против градиента своей концентрации. При этом другое вещество движется в противоположном направлении по градиенту своей концентрации. Симпорт и антипорт могут происходить при всасывании аминокислот из кишечника и реабсорбции глюкозы из первичной мочи. При этом используется энергия градиента концентрации ионов Na⁺, создаваемого Na⁺, K⁺—АТФ—азой.

Эндоцитоз. Многие крупные молекулы (например, биополимеры), которые не могут пройти через клеточную мембрану ни пассивным, ни активным способом, попадают в клетку путем эндоцитоза (Рис.29).

Эндоцитоз подразделяется на фагоцитоз (поглощение крупных частиц – бактерий, фрагментов других клеток) и пиноцитоз (захват макромолекулярных соединений). Буквально слово “пиноцитоз” означает “питье клетки”. Сначала биополимер оседает на поверхности клеточной мембраны, а потом втягивается внутрь клетки с образованием пузырька, содержащего эту молекулу. Затем пузырьки отделяются от внутренней поверхности клеточной мембраны и перемещаются вглубь клетки, где поглощаются лизосомами или получают от них ферменты. Под действием ферментов биополимер расщепляется до более простых соединений.

А Б В

Рис.29. Эндоцитоз: А - фагоцитоз; Б - пиноцитоз; В - эндоцитоз, опосредованный рецепторами.

Сначала биополимер оседает на поверхности клеточной мембраны, а потом втягивается внутрь клетки с образованием пузырька, содержащего эту молекулу. Затем пузырьки отделяются от внутренней поверхности клеточной мембраны и перемещаются вглубь клетки, где поглощаются лизосомами или получают от них ферменты. Под действием ферментов биополимер расщепляется до более простых соединений.

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами. Поглощаемый субстрат предварительно специфически связывается с поверхностными рецепторами плазмолеммы.

Аналогичным образом, только в обратном порядке, осуществляется экзоцитоз – выделение продуктов (полисахаридов, белков и других веществ), синтезируемых клеткой, во внешнюю среду (Рис.30).

Различают: секрецию, экскрецию и рекрецию. Секреция — это процесс выделения химических соединений из клетки. В отличие от собственно выделения, при секреции у вещества может быть определённая функция (оно может не быть отходами жизнедеятельности). Экскреция — процесс освобождения организма от конечных продуктов метаболизма — экскрементов. Рекреция — это перенос твёрдых частиц через клетку: включает фагоцитоз и экскрецию.

А Б В

Рис.30. Экзоцитоз: А- секреция; Б- экскреция; В- рекреция.