Елемент, участващ в активния транспорт. Транспортиране на вещества през клетъчните мембрани
УНГ електрорентгенографиязапочва да се използва след изобретяването на специални плочи (селен и други), които заместват рентгеновите филми. Електрорентгенографията също се основава на използването на Рентгенов, обаче е много по-евтино, тъй като елиминира необходимостта от използване на скъпо сребро (на рентгенови филми). Методът е атрактивен и с това, че изображението на изследвания орган може да се получи за 2-3 минути и неограничен брой пъти да се приложи върху обикновена хартия.
Най-често електрорентгенографияизползва се за диагностициране на патологични състояния на параназалните синуси или фрактури на носните кости.
Изображение на хартияоказва се ясно, контрастно. Детайлите от структурата на костните структури са добре пренесени. На снимката ясно се виждат патологични промени в лигавицата, костните стени на синусите. При електрорентгенографията се използват същите модели на пациента, както при стандартните рентгенови изследвания.
УНГ ултразвук
Значителен напредък в лекарствопостигнато с въвеждането в практиката на постиженията на радиоелектрониката и физиката. Така че, широко разпространено приложение в диагностиката на заболявания вътрешни органиполучи ултразвукова биолокация. Методът се оказа ефективен и при диагностициране на някои заболявания на УНГ органи. Доказана е целесъобразността от използването на ултразвук при диагностициране на патологията на параназалните синуси. В момента УНГ клиниките са оборудвани с различни видоветакива устройства.
Метод ултразвукова радиестезиявъз основа на регистриране на отразени сигнали на границите на среда и тъкани, различни по плътност. По-специално, плътността на тъканите на главата е различна, следователно тяхното акустично съпротивление не е еднакво и следователно скоростта на разпространение на ултразвукови вълни в тях. Въздухът е абсолютна пречка за ултразвуковата вълна, поради което обикаля дихателните пътища и не се отразява върху ехограмата. Ако в кухината има гной или друга течност, полипи или тумор, те се визуализират на ехограмата.
За получаване ултразвуково изобразяванетънък слой вазелин се нанася върху кожата на бузата или челото и сензорът се притиска здраво. В зависимост от състоянието, например на максиларния синус, на екрана на устройството се получава изображение на крива, чиято форма и местоположение зависят от естеството на патологичните изменения.
Методът е прост, информативени е безвреден за пациента. Позволява на оториноларинголога да извърши бърза и качествена диагностика, което е много важно за навременното и ефективно лечение. Ултразвуковата биолокация е особено показана за профилактични медицински прегледи.
Повторено ехолокацияв хода на лечението позволява да се прецени неговата ефективност, необходимостта от промяна на терапията и времето за нейното прекратяване. Методът може да се използва за динамично наблюдение на пациенти, които са на диспансерно наблюдение.
УНГ (отоларинголог) е лекар, специализиран в диагностиката, лечението и профилактиката на заболявания на ухото, носа, околоносните синуси, фаринкса и ларинкса при възрастни и деца.
Болестите на ушите, носа и гърлото са сред най-честите човешки заболявания. Тъй като УНГ органите са разположени близо един до друг и функционално взаимосвързани, в много случаи е необходимо комплексно лечение. Невниманието към първите симптоми (възпалено гърло или в ушите, увеличаване на подчелюстните лимфни възли, затруднено назално дишане) може да доведе до разпространение на възпалителния процес и развитие на усложнения.
Навременната среща с отоларинголог и предписаното от него лечение ще ви позволи бързо да възстановите здравето и да избегнете проблеми в бъдеще. Ако имате нужда от среща с отоларинголог в Москва, моля, свържете се със Семеен лекар АД. Можете да си запишете час при висококвалифициран специалист по всяко удобно време. Оперативно лечение на УНГ заболявания се извършва в нашия Болничен център и Хирургична болница.
С какви заболявания трябва да отидете при УНГ лекар?
Компетентността на УНГ лекаря включва заболявания, изискващи както терапевтично, така и хирургично лечение, включително:
инфекциозни заболявания, придружени от увреждане на УНГ органите;
наранявания на носа, ухото и гърлото;
деформация на носната преграда;
нарушение на обонянието;
заболявания и наранявания на параназалните синуси;
фарингит - възпаление на фаринкса;
тонзилит - възпаление на сливиците;
ларингит - възпаление на ларинкса;
трахеит - възпаление на трахеята;
отит на средното ухо - възпаление на външното, средното и вътрешното ухо;
увреждане на слуха;
нарушения на баланса, свързани със заболявания на ушите;
Може да се наложи да посетите отоларинголог, ако симптоми като напр
хрема, кихане, течение от носа, сърбеж в носа;
нарушение на обонянието;
чести кръвотечения от носа;
болка в носа, гърлото или ухото;
затруднено дишане;
нарушение на преглъщането;
външни звуци в ухото;
замаяност, продължително главоболие с неизвестен произход;
Когато се появят първите симптоми, запишете час при УНГ лекар. Съвременни методидиагностиката позволява откриване на УНГ заболявания в началните етапи и съкращава продължителността на лечението.
Методи за диагностика на УНГ заболявания
Амбулаторният прием на УНГ лекар в клиниките на мрежата на Семеен Доктор АД се извършва с помощта на най-диагностичното (включително ендоскопско) оборудване. Наред с вземането на анамнеза и инструменталната диагностика на УНГ органи, лекарят може да предпише (или проведе) допълнителни изследвания, включително:
За визуализация на специфични анатомични структури.
- Рентгеново изследване на фаринкса с контрастиране със специално вещество, което прави възможно идентифицирането на чужди тела, тумори и деформации.
Позволява ви да получите триизмерни изображения на областта, която ви интересува.
И да се определи състоянието на органите на слуха.
Извършва се за тези пациенти, които по някаква причина не могат да дадат обратна връзка по време на процеса на изследване.
Лабораторна диагностика (лекарят ще вземе биологичен материал от проблемната зона точно на рецепцията и ще го прехвърли в лабораторията за изследване).
Лечение на УНГ заболявания
Лечението ще Ви бъде назначено незабавно - въз основа на данните от първоначалния преглед. При следващото назначаване лекарят по УНГ, след като получи резултатите от инструменталната и лабораторна диагностика, при необходимост ще направи промени, за да постигне максимален резултат в най-кратки срокове. Предписаното лечение може да включва методи като:
медикаментозна терапия за УНГ заболявания.
Хардуер за ринит и синузит.
Позволява бързо спиране на обостряне на хроничен тонзилит.
С евстахит и загуба на слуха.
Според Полицер за диагностични и терапевтични цели.
Мембранните транспортни протеини участват в транспорта на йони през плазмалемата. Тези протеини могат да провеждат едно вещество в една посока (uniport) или няколко вещества едновременно (symport), а също така, заедно с вноса на едно вещество, премахват друго вещество от клетката (antiport). Глюкозата, например, може да навлезе в клетките симпатично заедно с Na + йона. Йонният транспорт може да се осъществи по градиента на концентрацията, т.е. пасивно, без допълнителна консумация на енергия. В случай на пасивен транспорт, някои мембранни транспортни протеини образуват молекулярни комплекси, канали, през които разтворените молекули преминават през мембраната чрез проста дифузия по градиента на концентрацията. Някои от тези канали са постоянно отворени, други могат да бъдат затворени или отворени в отговор или на свързване със сигнални молекули, или на промяна във вътреклетъчната концентрация на йони. В други случаи специални мембранни протеини носители селективно се свързват с един или друг йон и го транспортират през мембраната (улеснена дифузия). Концентрацията на йони в цитоплазмата на клетките се различава рязко не само от концентрацията във външната среда, но дори и от кръвната плазма, която къпе клетките в тялото на висшите животни. Общата концентрация на едновалентни катиони както вътре в клетките, така и извън тях е практически еднаква (150 mM), изотонична. Но в цитоплазмата концентрацията на К + е почти 50 пъти по-висока, а Na + е по-ниска, отколкото в кръвната плазма и тази разлика се поддържа само в жива клетка: ако клетката е убита или метаболитните процеси са потиснати в нея, тогава след известно време йонните разлики от двете страни на плазмената мембрана ще изчезнат. Можете просто да охладите клетките до +2 o С и след известно време концентрациите на K + и Na + от двете страни на мембраната ще станат еднакви. Когато клетките се нагряват, тази разлика се възстановява. Това явление се дължи на факта, че в клетките има мембранни протеинови носители, които работят срещу градиента на концентрация, като същевременно изразходват енергия поради хидролизата на АТФ. Този вид пренос на вещества се нарича активен транспорт и се осъществява с помощта на протеинови йонни помпи. Плазмената мембрана съдържа молекула с две субединици (K + + Na +) - помпа, която също е АТФаза. Тази помпа изпомпва 3 Na + йона в един цикъл и изпомпва 2 K + йона в клетката срещу градиента на концентрация. В този случай едно АТФ молекула, преминавайки към фосфорилиране на АТФаза, в резултат на което Na + се транспортира през мембраната от клетката, а К + е в състояние да се свърже с протеинова молекула и след това да се пренесе в клетката. В резултат на активен транспорт с помощта на мембранни помпи концентрацията на двувалентни катиони Mg 2+ и Ca + също се регулира в клетката, също с разхода на АТФ. В комбинация с активен транспорт на йони, различни захари, нуклеотиди и аминокиселини проникват през плазмената мембрана. По този начин, активният транспорт на глюкоза, който едновременно (едновременно) прониква в клетката заедно с потока на пасивно транспортирания Na + йон, ще зависи от активността на (K +, Na +) - помпата. Ако тази помпа е блокирана, тогава скоро разликата в концентрацията на Na + от двете страни на мембраната ще изчезне, докато дифузията на Na + в клетката ще намалее и в същото време потокът на глюкоза в клетката ще намалее Спри се. Веднага след като работата на (K + + Na +) - АТФаза се възстанови и се създаде разлика в концентрацията на йони, тогава дифузният поток на Na + и едновременно с това транспортът на глюкоза незабавно се увеличават. Като този
осъществява се транспортът на аминокиселини, които се пренасят през мембраната от специални белтъци носители, които работят като симпортни системи, като едновременно пренасят йони. Активен транспорт на захари и аминокиселини в бактериални клеткипоради градиента на водородните йони. Самото участие на специални мембранни протеини в пасивния или активния транспорт на нискомолекулни съединения показва високата специфичност на този процес. Дори в случай на пасивен йонен транспорт, протеините „разпознават“ този йон, взаимодействат с него, свързват се специфично, променят своята конформация и функция. Следователно, дори на примера на транспортирането на прости вещества, мембраните действат като анализатори, като рецептори. Рецепторната функция на мембраната се проявява особено, когато биополимерите се абсорбират от клетката.
Междуклетъчни контакти.
При многоклетъчните организми поради междуклетъчни взаимодействия се образуват сложни клетъчни сглобки, поддържането на които се осъществява по различни начини. В ембрионални, ембрионални тъкани, особено на ранни стадииразвитие, клетките остават в комуникация помежду си поради способността на техните повърхности да се слепват. Този имот адхезия(свързване, адхезия) на клетките може да се определи от свойствата на тяхната повърхност, които специфично взаимодействат помежду си. Понякога, особено в еднослойните епители, плазмените мембрани на съседните клетки образуват множество инвагинации, наподобяващи дърводелски шев. Това създава допълнителна здравина за междуклетъчния възел. В допълнение към такава проста лепилна (но специфична) връзка има редица специални междуклетъчни структури, контакти или връзки, които изпълняват специфични функции. Това са заключващи, анкерни и комуникационни връзки. Заключване или плътно,връзката е характерна за униламеларния епител. Това е зоната, където външните слоеве на двете плазмени мембрани са възможно най-близо. При този контакт често се вижда трислойна мембрана: двата външни осмиофилни слоя на двете мембрани изглежда се сливат в един общ слой с дебелина 2 - 3 nm. При планарни препарати на фрактури на плазмената мембрана в зоната на близък контакт по метода на замразяване и разцепване беше установено, че контактните точки на мембраните са глобули (най-вероятно специални интегрални протеини на плазмената мембрана), подредени в редове. Такива редове от глобули или ивици могат да се пресичат така, че да образуват решетка или мрежа върху повърхността на разцепването.Тази структура е много характерна за епитела, особено за жлезистия и чревния. V последният случайтесният контакт образува непрекъсната зона на сливане на плазмените мембрани, обгръщайки клетката в нейната апикална (горна, гледаща в лумена на червата) част. По този начин всяка клетка от слоя е като че ли заобиколена от лента от този контакт. Такива структури със специални цветове могат да се видят и под светлинен микроскоп. Те получиха името на крайните плочи от морфолози. В този случай ролята на затварящия плътен контакт не е само в механичното свързване на клетките една с друга. Тази зона на контакт е слабо пропусклива за макромолекули и йони и по този начин блокира, блокира междуклетъчните кухини, изолира ги (и заедно с тях вътрешната среда на тялото) от външната среда (в този случай чревния лумен ). Въпреки че всички тесни връзки са бариери за макромолекулите, тяхната пропускливост за малки молекули е различна в различните епители. Закотвяне (адхезия)връзките или контактите се наричат така, защото не само свързват плазмените мембрани на съседните клетки, но и се свързват с фибриларните елементи на цитоскелета. Този тип съединение се характеризира с наличието на два вида протеини. Един от тях е представен от трансмембранни линкерни (свързващи) протеини, които участват или в самата междуклетъчна връзка, или в съединението на плазмалемата с компонентите на извънклетъчния матрикс (базална мембрана на епитела, извънклетъчни структурни протеини на съединителната тъкан). Вторият тип включва вътреклетъчни протеини, свързващи или закотвяне, мембранни елементи на такъв контакт с цитоплазмените фибрили на цитоскелета. Междуклетъчни точкови адхезионни връзки се намират в много неепителни тъкани, но структурата на адхезия (адхезив) е по-ясно описана ленти, или колани, в еднослоен епител. Тази структура обгръща целия периметър на епителната клетка, точно както в случай на тясна връзка. Най-често такъв колан или лента лежи под плътната връзка. На това място плазмените мембрани са събрани и дори разстоянието от 25 - 30 nm е малко раздалечено и между тях се вижда зона с повишена плътност. Това не са нищо повече от места на взаимодействие на трансмембранни гликопротеини, които с участието на Ca ++ йони специфично се прилепват един към друг и осигуряват механична връзка на мембраните на две съседни клетки. Линкерните протеини принадлежат към кадхерините - рецепторни протеини, които осигуряват специфично разпознаване на хомогенни мембрани от клетките. Разрушаването на гликопротеиновия слой води до изолиране на отделни клетки и разрушаване на епителния слой. От цитоплазмената страна, близо до мембраната, се вижда натрупване на плътна материя, към която е прикрепен слой от тънки (6 - 7 nm) филаменти, лежащи по протежение на плазмената мембрана под формата на сноп, простиращ се по целия периметър на клетката. Тънките нишки са актинови фибрили; те се свързват с плазмената мембрана чрез протеина винкулин, който образува плътен перимембранен слой. Функционалното значение на връзката с лента се крие не само в механичното сцепление на клетките една с друга: когато актиновите нишки в лентата се свиват, формата на клетката може да се промени. Фокални контакти или плаки на съединителя, се намират в много клетки и са особено добре проучени във фибробластите. Изграждат се по общ план с тиксо, но се изразяват под формата на малки участъци - плаки върху плазмалемата. В този случай трансмембранните линкерни протеини се свързват специфично с протеини на извънклетъчната матрица, като фибронектин. От страна на цитоплазмата, същите тези гликопротеини са свързани с мембранни протеини, които включват винкулин, който от своя страна е свързан със сноп актинови нишки. Функционалното значение на фокалните контакти се състои както в закрепването на клетката към извънклетъчните структури, така и в създаването на механизъм, който позволява на клетките да се движат. Дезмозомикоито изглеждат като плаки или бутони, също свързват клетките една с друга. В междуклетъчното пространство тук също се вижда плътен слой, представен от взаимодействащи интегрални мембранни гликопротеини - десмоглеини, които също, в зависимост от йоните на Са ++, свързват клетките една с друга. От цитоплазмената страна слой от протеин десмоплакин е в непосредствена близост до плазмолемата, към която са свързани междинни филаменти на цитоскелета. Дезмозомите се намират най-често в епитела, като в този случай междинните нишки съдържат кератини. Клетките на сърдечния мускул, кардиомиоцитите, съдържат десминови фибрили като част от десмозомите. В ентотела на съдовете десмозомите включват виментинови междинни нишки. Полудесмозомите са подобни по структура на десмозомите, но представляват връзка на клетките с междуклетъчни структури. Функционалната роля на десмозомите и полу-десмозомите е чисто механична: те свързват клетките една с друга и с основния извънклетъчен матрикс. За разлика от тесния контакт, всички видове съединителни контактипропусклива за водни разтвории не играят роля в ограничаването на дифузията. Контакти с прорезисе считат за комуникационни връзки на клетките. Тези структури участват в предаването на живо химични веществаот клетка на клетка. Този тип контакт се характеризира с конвергенция на плазмените мембрани на две съседни клетки на разстояние 2 - 3 nm. Използване на метода замразяване-чип. Оказа се, че на мембраните за разцепване контактните зони (с размери от 0,5 до 5 μm) са осеяни с частици с диаметър 7 - 8 nm, разположени шестоъгълно с период от 8 - 10 nm и имащи около 2 ямки в центъра на каналът. Тези частици се наричат конексони. В контактните зони на процепите може да има от 10 - 20 до няколко хиляди конексони, в зависимост от функционални характеристикиклетки. Конексоните бяха изолирани подготвително. Те са съставени от шест конекционно-протеинови субединици. Обединявайки се един с друг, съединителите образуват цилиндричен агрегат - конексон, в центъра на който е канал. Отделни конексони са вградени в плазмената мембрана, така че да я пробиват през и през. Един конексон на плазмената мембрана на клетката е точно противопоставен на конексон на плазмената мембрана на съседна клетка, така че каналите на двата конексона образуват едно цяло. Конексоните играят ролята на директни междуклетъчни канали, през които йони и субстанции с ниско молекулно тегло могат да дифундират от клетка в клетка. Конексоните могат да се затварят, променяйки диаметъра на вътрешния канал и по този начин да участват в регулирането на транспорта на молекули между клетките. Нито протеините, нито нуклеиновите киселини могат да преминат през празнини. В основата е способността на междинните връзки да пропускат съединения с ниско молекулно тегло бързо прехвърлянеелектрически импулс (възбуждаща вълна) от клетка към клетка без участието на нервен медиатор. Синаптичен контакт (синапси)... Синапсите са зони на контакт между две клетки, специализирани за еднопосочно предаване на възбуждане или инхибиране от един елемент на друг. Този тип контакт е характерен за нервната тъкан и възниква както между два неврона, така и между неврони и друг елемент - рецептор или ефектор. Нервномускулният терминал също е пример за синаптичен контакт. Интерневронните синапси обикновено изглеждат като крушовидни разширения (плаки). Синаптичните плаки могат да контактуват както с тялото на друг неврон, така и с неговите процеси. Периферните процеси на нервните клетки (аксони) образуват специфични контакти с ефекторни клетки (мускулни или жлезисти) или рецепторни клетки. Следователно синапсът е специализирана структура, която се образува между регионите на две клетки (точно като десмозомата). В местата на синаптични контакти клетъчните мембрани са разделени от междуклетъчно пространство – синаптична цепнатина с ширина около 20-30 nm. Често в лумена на процепа се вижда тънко-влакнест материал, перпендикулярен на мембраните. Мембраната на една клетка, предаваща възбуждане в зоната на синаптичен контакт, се нарича пресинаптична, мембраната на друга клетка, която получава импулса, се нарича постсинаптична. Огромен брой малки вакуоли - синаптични везикули, пълни с невротрансмитери - се намират близо до пресинаптичната мембрана. Съдържанието на синаптичните везикули в момента на преминаване на нервния импулс се освобождава чрез екзоцитоза в синаптичната цепнатина. Постсинаптична мембраначесто изглежда по-дебел от обикновените мембрани поради натрупването на много тънки фибрили в близост до него от страната на цитоплазмата. Плазмодесми.Този тип междуклетъчна комуникация се среща в растенията. Плазмодесмите са тънки тубулни цитоплазмени канали, които свързват две съседни клетки. Диаметърът на тези канали обикновено е 20 - 40 nm. Мембраната, ограничаваща тези канали, директно преминава в плазмените мембрани на съседните клетки. Плазмодесмите преминават през клетъчната стена, която разделя клетките. Мембранните тръбни елементи, свързващи цистерните на ендоплазмения ретикулум на съседните клетки, могат да проникнат вътре в плазмодесмите. Плазмодесмите се образуват по време на деленето, когато се изгражда първичната клетъчна мембрана. В новоразделените клетки броят на плазмодесмите може да бъде много голям (до 1000 на клетка). С остаряването на клетките броят им намалява поради разкъсвания с увеличаване на дебелината на клетъчната стена. Липидни капчици могат да се движат по плазмодесмите. Клетките се заразяват с растителни вируси чрез плазмодесмите.
Обменът на клетката с околната среда с различни вещества и енергия е жизненоважен необходимо условиенейното съществуване.
За поддържане на последователност химичен състави свойствата на цитоплазмата при условия, когато има значителни разлики в химичния състав и свойствата на околната среда и цитоплазмата на клетката, трябва да има специални транспортни механизмиизбирателно преместване на веществата.
По-специално, клетките трябва да имат механизми за доставяне на кислород и хранителни вещества от околната среда и отстраняване на метаболити в нея. Концентрационните градиенти на различни вещества съществуват не само между клетката и външната среда, но и между клетъчните органели и цитоплазмата, като се наблюдават транспортни потоци на вещества между различните отделения на клетката.
От особено значение за възприемането и предаването на информационните сигнали е поддържането на трансмембранната разлика в концентрациите на минералните йони Na +, K +, Ca 2+... Клетката изразходва значителна част от метаболитната си енергия, за да поддържа концентрационните градиенти на тези йони. Енергията на електрохимичните потенциали, съхранявани в йонни градиенти, осигурява постоянната готовност на плазмената мембрана на клетката да реагира на стимули. Навлизането на калций в цитоплазмата от междуклетъчната среда или от клетъчните органели осигурява отговора на много клетки на хормонални сигнали, контролира освобождаването на невротрансмитери и задейства.
Ориз. Класификация на видовете транспорт
Да се разберат механизмите на прехода на веществата през клетъчни мембранинеобходимо е да се вземат предвид както свойствата на тези вещества, така и свойствата на мембраните. Транспортираните вещества се различават молекулно тегло, пренесен заряд, разтворимост във вода, липиди и редица други свойства. Плазмените и други мембрани са представени от обширни области от липиди, през които мастноразтворимите неполярни вещества лесно дифундират и не преминават вода и водоразтворими вещества с полярна природа. За трансмембранното движение на тези вещества е необходимо наличието на специални канали в клетъчните мембрани. Транспортирането на молекули от полярни вещества става трудно с увеличаване на техния размер и заряд (в този случай са необходими допълнителни механизми за пренос). Преносът на вещества срещу концентрация и други градиенти също изисква участието на специални носители и енергийни разходи (фиг. 1).
Ориз. 1. Проста, улеснена дифузия и активен транспорт на вещества през клетъчните мембрани
За трансмембранно движение съединения с високо молекулно тегло, надмолекулни частици и клетъчни компоненти, които не са в състояние да проникнат през мембранните канали, се използват специални механизми - фагоцитоза, пиноцитоза, екзоцитоза, трансфер през междуклетъчните пространства. По този начин трансмембранното движение на различни вещества може да се осъществи с помощта на различни методи, които обикновено се подразделят според признаците на участието на специални носители в тях и консумацията на енергия. Има пасивен и активен транспорт през клетъчните мембрани.
Пасивен транспорт- пренос на вещества през биомембрана по градиент (концентрационен, осмотичен, хидродинамичен и др.) и без консумация на енергия.
Активен транспорт- транспорт на вещества през биомембрана срещу градиент и с разход на енергия. При хората 30-40% от цялата енергия, генерирана в хода на метаболитните реакции, се изразходва за този вид транспорт. В бъбреците 70-80% от консумирания кислород се използва за активен транспорт.
Пасивен транспорт на вещества
Под пасивен транспортразбират пренасянето на вещество през мембрани по различни градиенти (електрохимичен потенциал, концентрация на вещество, електрическо поле, осмотично налягане и др.), което не изисква директен разход на енергия за неговото осъществяване. Пасивният транспорт на вещества може да се осъществи чрез проста и улеснена дифузия. Известно е, че под дифузияразбират хаотичното движение на частиците материя в различни среди, дължащо се на енергията на нейните топлинни вибрации.
Ако молекулата на веществото е електрически неутрална, тогава посоката на дифузия на това вещество ще се определя само от разликата (градиент) на концентрациите на веществото в среда, разделена от мембрана, например извън и вътре в клетката или между неговите отделения. Ако една молекула, йони на веществото носят електрически заряд, тогава дифузията ще бъде повлияна както от разликата в концентрацията, големината на заряда на това вещество, така и от наличието и знака на заряди от двете страни на мембраната. Алгебричният сбор от силите на концентрация и електрическите градиенти върху мембраната определя големината на електрохимичния градиент.
Проста дифузиясе осъществява поради наличието на концентрационни градиенти на определено вещество, електрически заряд или осмотично налягане между страните на клетъчната мембрана. Например, средното съдържание на Na + йони в кръвната плазма е 140 mM / L, а в еритроцитите - приблизително 12 пъти по-малко. Тази разлика в концентрацията (градиент) създава движеща сила, което осигурява прехода на натрий от плазмата към еритроцитите. Въпреки това, скоростта на такъв преход е ниска, тъй като мембраната има много ниска пропускливост за Na + йони. Пропускливостта на тази мембрана за калий е много по-голяма. Процесите на проста дифузия не изразходват енергията на клетъчния метаболизъм.
Скоростта на проста дифузия се описва с уравнението на Фик:
dm / dt = -kSΔC / x,
където дм/ dt- количеството вещество, което дифундира за единица време; Да се -коефициент на дифузия, характеризиращ пропускливостта на мембраната за дифузиращо вещество; С- площ на дифузионна повърхност; ΔC- разликата в концентрацията на веществото от двете страни на мембраната; хТова е разстоянието между точките на дифузия.
От анализа на дифузионното уравнение става ясно, че скоростта на проста дифузия е право пропорционална на градиента на концентрацията на веществото между страните на мембраната, пропускливостта на мембраната за дадено вещество и площта на дифузионната повърхност.
Очевидно е, че най-лесно ще се движат през мембраната чрез дифузия тези вещества, чиято дифузия се извършва както по градиента на концентрация, така и по градиента на електрическото поле. Въпреки това, важно условие за дифузията на веществата през мембраните е физични свойствамембрана и по-специално нейната пропускливост за веществото. Например, Na + йони, чиято концентрация е по-висока извън клетката, отколкото вътре в нея, а вътрешната повърхност на плазмената мембрана е отрицателно заредена, трябва лесно да дифундират в клетката. Въпреки това, скоростта на дифузия на Na + йони през плазмената мембрана на клетката в покой е по-ниска от тази на K + йони, които дифундират по градиента на концентрация от клетката, тъй като пропускливостта на мембраната в покой за K + йони е по-висока от за Na + йони.
Тъй като въглеводородните радикали на фосфолипидите, които образуват мембранния двуслой, имат хидрофобни свойства, хидрофобните вещества могат лесно да дифундират през мембраната, по-специално лесно разтворими в липиди (стероиди, хормони на щитовидната жлеза, някои наркотични вещества и др.). Нискомолекулни вещества с хидрофилно естество, минерални йони дифундират през пасивни йонни канали на мембрани, образувани от образуващи канали протеинови молекули и, вероятно, чрез дефекти в подреждането в мембраната на фосфолиеви молекули, които възникват и изчезват в мембраната в резултат на термични колебания.
Дифузията на вещества в тъканите може да се извършва не само през клетъчните мембрани, но и чрез други морфологични структури, например от слюнката в дентинната тъкан на зъба през неговия емайл. В този случай условията за дифузия остават същите като през клетъчните мембрани. Например, за дифузията на кислород, глюкоза, минерални йони от слюнката в зъбната тъкан, тяхната концентрация в слюнката трябва да надвишава концентрацията в зъбните тъкани.
При нормални условия, неполярни и малки електрически неутрални полярни молекули могат да преминат в значителни количества през фосфолипидния двуслой чрез проста дифузия. Транспортирането на значителни количества други полярни молекули се осъществява от протеини носители. Ако участието на носител е необходимо за трансмембранния преход на вещество, тогава вместо термина "дифузия" често се използва терминът транспортиране на материята през мембраната.
Улеснена дифузия, както и простата "дифузия" на вещество, се извършва по градиента на неговата концентрация, но за разлика от простата дифузия, специфична протеинова молекула, носител, участва в преноса на вещество през мембраната (фиг. . 2).
Улеснена дифузияТова е вид пасивен трансфер на йони през биологични мембрани, който се извършва по градиент на концентрация с помощта на носител.
Прехвърлянето на вещество с помощта на протеин-носител (транспортер) се основава на способността на тази протеинова молекула да се интегрира в мембраната, да прониква в нея и да образува канали, пълни с вода. Носителят може обратимо да се свърже с транспортираното вещество и в същото време обратимо да промени неговата конформация.
Предполага се, че протеинът носител може да бъде в две конформационни състояния. Например в състояние атози протеин има афинитет към пренасяното вещество, местата му на свързване са обърнати навътре и той образува пора, отворена от едната страна на мембраната.
Ориз. 2. Улеснена дифузия. Описание в текст
Свързвайки се с вещество, белтъкът носител променя своята конформация и преминава в състояние 6 ... При тази конформационна трансформация носителят губи афинитета си с транспортираното вещество, освобождава се от връзката с носителя и се прехвърля в пора от другата страна на мембраната. След това протеинът отново се връща в състояние а. Това пренасяне на вещество от транспортен протеин през мембраната се нарича униформа.
Чрез улеснена дифузия такива нискомолекулни вещества като глюкозата могат да се транспортират от интерстициалните пространства до клетките, от кръвта към мозъка, някои аминокиселини и глюкоза от първичната урина в кръвта в бъбречните тубули могат да се реабсорбират, аминокиселини киселини и монозахариди могат да се абсорбират от червата. Скоростта на транспортиране на вещества чрез улеснена дифузия може да достигне до 10 8 частици в секунда през канала.
За разлика от скоростта на пренос на вещество чрез проста дифузия, която е пряко пропорционална на разликата в неговите концентрации от двете страни на мембраната, скоростта на пренос на вещество с улеснена дифузия се увеличава пропорционално на увеличаване на разликата в концентрация на вещество до определена максимална стойност, над която тя не се увеличава, въпреки увеличаването на разликата в концентрацията на веществото от двете страни на мембраната. Постигането на максимална скорост на трансфер (насищане) в процеса на улеснена дифузия се обяснява с факта, че при максимална скорост на трансфер участват всички молекули на протеините носители.
Обменна дифузия- при този вид транспорт на вещества може да се случи обмен на молекули от едно и също вещество, разположени от различни страни на мембраната. Концентрацията на веществото от всяка страна на мембраната остава непроменена.
Един вид обменна дифузия е обменът на молекула от едно вещество с една или повече молекули на друго вещество. Например, в гладкомускулните клетки на кръвоносните съдове и бронхите, в контрактилните миоцити на сърцето, един от начините за отстраняване на Са 2+ йони от клетките е обменът им с извънклетъчни Na + йони. За три йона на входящия Na +, един йон на Ca 2+ се отстранява от клетката. Създава се взаимозависимо (конюгирано) движение на Na + и Ca 2+ през мембраната в противоположни посоки (този вид транспорт се нарича антипорт).Така клетката се освобождава от излишното количество Са 2+ йони, което е предпоставка за отпускането на гладките миоцити или кардиомиоцити.
Активен транспорт на вещества
Активен транспортвещества през - това е преносът на вещества срещу техните градиенти, осъществяван с разход на метаболитна енергия. Този вид транспорт се различава от пасивния по това, че преносът се извършва не по градиента, а срещу градиентите на концентрацията на веществото и използва енергията на АТФ или други видове енергия, за създаването на които АТФ беше изразходван по-рано. Ако директният източник на тази енергия е АТФ, тогава този трансфер се нарича първично активен. Ако енергията се използва за пренос (концентрация, химикал, електрохимични градиенти), съхранявани преди това поради работата на йонни помпи, които консумират АТФ, тогава такъв транспорт се нарича вторично-активен, както и конюгат. Пример за конюгиран, вторично-активен транспорт е абсорбцията на глюкоза в червата и нейната реабсорбция в бъбреците с участието на Na йони и GLUT1 транспортери.
Благодарение на активния транспорт може да се преодолеят силите не само на концентрацията, но и на електрически, електрохимични и други градиенти на материята. Като пример за работата на първично-активния транспорт можем да разгледаме работата на Na + -, K + -помпа.
Активният трансфер на Na + и K + йони се осигурява от протеин-ензим - Na + -, K + -ATP-аза, способен да разцепва АТФ.
Протеинът Na K-ATP-аза се съдържа в цитоплазмената мембрана на почти всички клетки на тялото, което представлява 10% или повече от общото съдържание на протеин в клетката. Повече от 30% от общата метаболитна енергия на клетката се изразходва за работата на тази помпа. Na + -, K + -ATP-азата може да бъде в две конформационни състояния - S1 и S2. В S1 състояние протеинът има афинитет към Na йона и 3 Na йони се свързват с три високоафинитетни свързващи места, превърнати в клетката. Добавянето на Na "йон стимулира АТФ-азната активност и в резултат на хидролизата на АТФ Na + -, K + -АТФ-азата се фосфорилира поради прехвърлянето на фосфатна група към нея и осъществява конформационен преход от състоянието S1 към състоянието S2 (фиг. 3).
В резултат на промяна в пространствената структура на протеина, местата на свързване на Na йони се обръщат към външната повърхност на мембраната. Афинитетът на местата на свързване към Na + йони рязко намалява и, като се освобождава от връзката с протеина, той се прехвърля в извънклетъчното пространство. В конформационното състояние S2 афинитетът на Na + -, K-АТФазните центрове към K йони се увеличава и те прикрепват два K йона от извънклетъчната среда. Добавянето на K йони причинява дефосфорилиране на протеина и неговия обратен конформационен преход от S2 състояние към S1 състояние. Заедно с въртенето на местата на свързване на вътрешната повърхност на мембраната, два К йона се освобождават от връзката с носителя и се прехвърлят вътре. Такива цикли на трансфер се повтарят със скорост, достатъчна за поддържане на неравномерно разпределение на Na + и K + йони в клетката и междуклетъчната среда в покойната клетка и като следствие поддържат относително постоянна потенциална разлика през мембраната на възбудими клетки.
Ориз. 3. Схематично представяне на работата на Na + -, K + -помпата
Веществото строфантин (оуабаин), отделяно от растението напръстник, има специфична способност да блокира работата на помпата Na + -, K + -. След въвеждането му в тялото, в резултат на блокадата на изпомпването на Na + йона от клетката, намалява ефективността на Na + -, Ca 2 -обменния механизъм и натрупването на Ca 2+ йони в се наблюдават контрактилни кардиомиоцити. Това води до повишено свиване на миокарда. Лекарството се използва за лечение на недостатъчност на помпената функция на сърцето.
В допълнение към Na "-, K + -ATP-азата има няколко вида транспортна АТФ-аза или йонни помпи. Сред тях работи помпа, която транспортира водород (клетъчни митохондрии, бъбречен тубулен епител, стомашни париетални клетки); калциеви помпи (пейсмейкър и контрактилни клетки на сърцето, мускулни клетки на набраздена и гладка мускулатура) Например в клетките на скелетната мускулатура и миокарда протеинът Ca 2+ -ATP-аза е вграден в мембраните на саркоплазмения ретикулум и благодарение на неговата работа, висока концентрация на йони на Са 2+ в неговите вътреклетъчни складови съоръжения (цистерни, надлъжни тръби на саркоплазмения ретикулум).
В някои клетки силите на трансмембранната разлика в електрическия потенциал и градиента на концентрацията на натрий, произтичащи от работата на помпата Na +, Ca 2+, се използват за извършване на вторично-активни видове пренос на вещества през клетъчната мембрана.
Вторичен активен транспортхарактеризиращ се с факта, че преносът на вещество през мембраната се осъществява поради градиента на концентрация на друго вещество, което е създадено от механизма на активен транспорт с разход на енергия на АТФ. Има два вида вторичен активен транспорт: symport и antiport.
Симптомсе нарича пренос на вещество, което е свързано с едновременното пренасяне на друго вещество в същата посока. Симптоматичният механизъм се използва за пренасяне на йод от извънклетъчното пространство към тироцитите на щитовидната жлеза, глюкоза и аминокиселини по време на абсорбцията им от тънките черва в ентероцитите.
Антипортсе нарича пренос на вещество, което е свързано с едновременното пренасяне на друго вещество, но в обратна посока. Пример за механизъм на антипортен трансфер е работата на споменатия по-горе Na + -, Ca 2+ - обменник в кардиомиоцитите, K + -, H + -обменен механизъм в епитела на бъбречните тубули.
От дадените примери се вижда, че вторично-активният транспорт се осъществява чрез използване на силите на градиента на Na + йони или К + йони. Йонът Na + или К йонът се движи през мембраната към по-ниската си концентрация и привлича друго вещество заедно с него. В този случай обикновено се използва специфичен протеин-носител, вграден в мембраната. Например, транспортирането на аминокиселини и глюкоза по време на тяхното усвояване от тънките черва в кръвта се осъществява поради факта, че протеинът носител на мембраната на епитела на чревната стена се свързва с аминокиселината (глюкоза) и Na + йон и едва след това променя позицията си в мембраната по такъв начин, че пренася аминокиселината (глюкоза) и Na + йон в цитоплазмата. За да се извърши такъв транспорт, е необходимо концентрацията на Na + йона извън клетката да е много по-висока, отколкото вътре, което се осигурява от постоянната работа на Na +, K + - ATP-аза и разхода на метаболитна енергия.
Зареждане...