Введение в мембранную технологию - Мулдер М.
Скачать (прямая ссылка):
Можно выделить три различных типа механизма пассивного транспорта с переносчиком, общих для транспорта в жидких мембра-
Мембрана
Противоточный
диффузмя транспорт транспорт
Рис. 11-29. Схема трех различных типов транспорта с переносчиком.
нах (см. гл. VI): 1) облегченная диффузия; 2) совместный транспорт; 3) противоточный транспорт. Схема этих трех видов транспорта дана на рис. И-29. Простейшим типом транспорта с переносчиком является диффузия или облегченная диффузия, поскольку белок (переносчик) позволяет растворенному веществу диффундировать через мембрану. Транспорт происходит благодаря градиенту активности или градиенту концентрации со стороны с высокой концентрацией на сторону с низкой концентрацией.
Вторым типом транспорта с переносчиком является совместный транспорт. В этом случае растворенное вещество А переносится через мембрану вместе с растворенным веществом Б. Оба вещества локализованы на одной стороне мембраны и движущей силой является градиент концентрации одного из растворенных веществ, например, Б. Это значит, что растворенное вещество А может быть перенесено даже против своего градиента концентрации.
Третьим типом транспорта с переносчиком является противоточный транспорт. В этом случае два растворенных вещества переносятся в противоположных направлениях. Движущей силой этого процесса является градиент концентрации одного из растворенных веществ, следовательно, второе растворенное вещество может быть перенесено против собственного градиента концентрации.
В случае активного облегченного транспорта растворенное вещество может проникать против градиента концентрации, то есть из области низкой концентрации в область высокой концентрации, с использованием энергии клетки. Эта энергия в большинстве случаев производится в процессе гидролиза аденозинтрифосфата (АТФ) до аденозиндифосфата (АДФ). Пример активного транспорта — калий-натриевый насос через клеточную мембрану. Концентрация калия высока внутри клетки, а концентрация натрия низка, в то время как
К* Внеклеточная среда
(высокая концентрация Na*)
Внутриклеточная среда (высокая концентрация К+)
Клеточная
мембрана
Ка/К-АТФ-аза
Na+
АТФ
АДФ
Рис. II-30. Схема переноса ионов Na и К.
снаружи клетки реализуется обратная ситуация, т. е. высокая концентрация натрия и низкая концентрация калия. Энергия требуется для поддержания необходимой концентрации натрия и калия. Одна молекула АТФ позволяет двум ионам калия проникнуть внутрь клетки и трем ионам натрия выйти наружу клетки. Схема этого процесса дана на рис. II-30.
Хотя ряд транспортных механизмов кратко рассмотрен выше, они в действительности гораздо сложнее. Многое для понимания этих механизмов можно получить при исследовании жидких мембран. «Более простые» механизмы транспорта в жидких мембранах более детально обсуждены в гл. VI.
II. 15.1. Моделирование биологических мембран
Благодаря гетерогенности клеточных мембран их специфические функции очень сложны для прямого исследования. Однако для одного компонента мембран, а именно для липидов, возможно сконструировать модель системы, которая могла бы действовать как биологическая мембрана.
Если липиды привести в контакт с раствором электролита, самопроизвольно образуются мультиламеллярные везикулы (MJIB), или липосомы. Эти липосомы являются сферическими агрегатами концентрических липидных бислоев. С помощью ультразвука эти муль-гиламеллярные везикулы могут быть преобразованы в униламелляр-ные везикулы (УЛВ), которые содержат один липидный бислой (см. рис. 11-31).
Липосома (мяв)
Везикула (УЛВ)
Липидный бислой
Рис. 11-31. Схема мультиламеллярной везикулы (MJIB), или липосомы, и униламеллярной везикулы (УЛВ).
>###
1!Ш
fffff
I
ffm
h\>
АИБН
hi>
АИБН
It
• ••
Рис. II-32. Полимеризация везикул под действием УФ-излучения или радикального инициатора — азобисизобутиронитрила (АИБН).
Стабильность этих везикул может быть далее увеличена с помощью полимеризации. Если присутствуют двойные связи, это можно осуществить, причем и в гидрофобной части, и в полярной концевой группе. Полимеризация может быть проведена с помощью УФ-излучения или при добавлении свободнорадикальных инициаторов, таких, как азобисизобутиронитрил (АИБН). Также возможны другие типы полимеризации, например реакция поликонденсации. Схема сшивания по двойным связям представлена на рис. 11-32.
Увеличение стабильности полимеризованных везикул по сравнению со стабильностью неполимеризованных везикул может быть продемонстрировано с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), например, додецилсульфата натрия. ПАВ разрушают сферические неполимеризованные везикулы, в то время как полимеризованные везикулы остаются устойчивыми.
