Транспорт веществ в клетку Поверхностный аппарат клеток

Транспорт веществ в клетку

Поверхностный аппарат клеток растений • • Клеточная стенка Надмембранный комплекс Мембрана Субмембранный комплекс

Компоненты мембран • • • Белки Липиды Углеводы (0, 5 -10%) Вода (20 %) В специализированных мембранах могут присутствовать хиноны, каротиноиды, ретиноиды, токоферолы, порфирины, катионы (Са 2+ и Mg 2+). Соотношение белков и липидов: от 1/5 - белок + 4/5 - липиды (миелиновая оболочка) до 3/4 - белок + 1/4 – липиды (митохондрии)

Модели строения мембран • 1855 г. К. Негели описал в структуру мембран • 1925 г. Е. Гортер и Ф. Грендел (Голландия) предположили, что основу мембраны составляет двойной слой липидов. • 1935 г. Дж. Даниэли и Г. Даусон предложили первую пространственную модель организации мембран, получившую название "сэндвич", или "бутербродная " модель. • 1972 г. С. Зингер и Г. Николсон (США) сформулировали представление о жидкостномозаичном строении клеточных мембран.

Строение плазмалеммы

Липиды мембран • фосфолипиды (фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозит и фосфатидилхолин); • сфинголипиды; • гликолипиды (цереброзиды, сульфатиды); • стероиды (ситостерин и стигмастерин)

Структура липидов 1 - фосфатидилэтаноламин; 3 - фосфатидилинозит; 4 - фосфатидилхолин; 5 - кардиолипин; 6 - сфингомиелин; 7 - цереброзид; 8 - холестерин;

Белки • Периферические (поверхностные) сравнительно слабо связаны с мембраной и отделяются от нее в мягких условиях • Интегральные (внутримембранные) для выделения требуется разрушить мембрану с помощью ПАВ или орграстворителей

Структура мембраны

Функции плазмалеммы • Структурная (формирует границы клетки) • Трансформация энергии (запасание и использование энергии) • Транспортная функция (транспорт веществ и поддержание концентрационных градиентов и осмотического потенциала) • Размещение и обеспечение работы ферментов (биосинтез целлюлозы, G-белки, фосфолипазы А и С, аденилатциклаза и др. ) • Рецепторно-регуляторная (рецепторная и сигнальная функция) • Взаимодействие плазмалеммы и цитоскелета (возникновение полярности)

Транспорт через клеточную стенку • Пассивный диффузионный процесс – адсорбция • Свободное пространство (СП) – система межмицеллярных и межфибриллярных пор и межклетников. Коэф. прон. СП 10 -5 -10 -4 м·с-1 • Обменный характер - катионообменник • Большая скорость и обратимость • Частичная избирательность

Транспорт через мембрану • Пассивный или активный процесс • Через бислой липидов или с помощью белков Коэф. прон. мембраны 10 -10 -10 -9 м·с-1 • Избирательность • В основе – трансмембранный потенциал

Типы мембранного транспорта

Простая диффузия • характерна для небольших нейтральных молекул (H 2 O, CO 2, O 2), а также гидрофобных низкомолекулярных органических веществ; • транспорт через бислой липидов или гидрофильные липидные и белковые поры

Облегченная диффузия • характерна для гидрофильных молекул, • транспорт с помощью молекулпереносчиков

Сравнение простой и облегченной диффузии • перенос ионов с участием переносчика происходит значительно быстрее по сравнению со свободной диффузией; • облегченная диффузия обладает свойством насыщения; • при облегченной диффузии наблюдается конкуренция переносимых веществ в тех случаях, когда одним переносчиком переносятся разные вещества; • есть вещества, блокирующие облегченную диффузию, они образуют прочный комплекс с молекулами переносчика, препятствуя дальнейшему переносу.

Структура молекул-переносчиков

Ионные каналы

Аквапорины

Доказательства существования активного транспорта • Зависимость поступления ионов от температуры и содержания кислорода. • Связь между поглощением солей и дыханием: торможение поступления ионов под влиянием дыхательных ядов (КСΝ, СО) и стимуляция поглощения при увеличении содержания АТФ. • Взаимосвязь между поглощением солей и синтезом белка.

Ионные насосы (помпы) ГИДРОЛИЗ АТФ: АТФ+НОН → АДФ+Фн Ферменты- аденозинтрифосфатазы (АТФазы): • K+ - Na + —АТФаза; • Ca 2+ —АТФаза; • H+ —АТФаза. Насосы: • электронейтральные – мембранный потенциал не изменяется, соль переносится целиком • электрогенные – генерируют электропотенциал.

K+ / Na+ - АТФаза

Механизм работы

Типы транспорта • Первично-активный: АТФ-аза осуществляет гидролиз АТФ и является переносчиком. Связан с гидролизом АТФ и окислительновосстановительными реакциями в ЭТЦ хлоропластов и митохондрий • Вторично-активный: переносчиками являются специальные белки, а АТФазы обеспечивают их энергией АТФ, которая затрачивается на перемещение в мембране.

Вторичный активный транспорт

Пиноцитоз А - эндоцитоз с переходом ферментов из липосом в образовавшиеся пузырьки с поглощенным веществом; Б - эндоцитоз со слиянием пузырьков с поглощенным веществом и лизосомами. 1 - оседание биополимера на поверхность клеточной мембраны; 2 - погружение частиц в цитоплазму; 3 - первичные лизосомы