Мембраносвязанные ферменты и ионные каналы

В плазматическую мембрану включено большое количество мембраносвязанных ферментов, обеспечивающих активный транспорт веществ против градиента концентрации из клетки и в клетку. На это расходуется 1/8 часть энергии основного обмена. Затраты энергии на транспортные процессы очень велики, у человека они составляют более трети всей энергии, выделяемой в процессе мета­болизма в клетке.

Пассивное движение через липидную мембрану очень затруднено. Липидная фаза гидрофобна, то есть необходим активный процесс дегидратации ионов.

Функцию пассивной ионной проводимости осуществляют ионные каналы - специфические липопротеиновые структуры. Они могут на­ходиться в "закрытом" или "открытом" состоянии, а их селектив­ность определяется геометрией канала, электрическим зарядом структур и белковыми субъединицами.

Ионный баланс в клетке обеспечивается системой активного транспорта против градиента концентрации AТФ-зависимыми фермен­тами. Упрощенно это можно представить таким образом. Во внекле­точной жидкости концентрация Са²⁺ и Мg²⁺ во много раз больше, чем в клетке, то есть они входят в клетку пассивно, а выводятся активно с затратой энергии.

Концентрация Са^{2 +} в клетке в состоянии покоя составляет 1/10 000 от его концентрации во внеклеточной жидкости (0,1 мкм), при активации не превышает 2 мкМ.

Резкое накопление Са²⁺ в клетке прекращает продукцию и ути­лизацию ATФ, нарушается работа АТФазо-зависимых ферментов. Активация гидролитических ферментов лизосом приводит к гибели клетки.

Клетка бдительно защищает себя от смертельной концентрации Са²⁺, откачивая его во внеклеточную среду Са²⁺-зависимой АТФазой. Полом­ка в этом механизме часто приводит к формированию порочного круга.

Молекула натрия очень гидратирована, и с избытком натрия в клетку поступает вода, происходит набухание клетки. Быстрое проникнове­ние воды в клетку через гидрофобную мембрану указывает на воз­можность наличия пор.

Нарушение транспортной функции ферментов мембраны лежит в основе развития таких "транспортных болезней", как почечная глюкозурия, цистеинурия, нарушения всасывания галактозы, глюкозы, витамина B₁₂, наследственный сфероцитоз и т.д.

Дата добавления: 2015-07-25