Введение. Классификация видов транспорта

Транспорт веществ через биологические мембраны.

Биологические структуры относятся к открытым термодинамическим системам, постоянно обменивающимся в течение жизни с окружающей средой не только энергией, но и веществом. Роль биологических мембран – сопряжение и регуляция потоков энергии, вызывающих и сопровождающих процесс транспорта. Поэтому транспорт веществ через биологические мембраны – необходимое условие для существования жизни. Нарушение мембранного транспорта ведет к возникновению различного типа клеточных дисфункций и патологий.

Химический потенциал данного вещества μ_k – это величина, численно равная энергии Гиббса, приходящаяся на 1 моль вещества. Математически химический потенциал определяется как частная производная от энергии Гиббса G по количеству k – го вещества, при постоянстве температуры Т, давления Р и количества всех других веществ m_l (l ≠ k):

μ_k = (dG/dm_k)_P,T,m.

Для разбавленного раствора концентрации вещества С:

μ = μ_о + R ∙ T ∙ ln C,

где: μ_о – стандартный химический потенциал, численно равный химическому потенциалу данного вещества при его концентрации в растворе 1 моль/л.

Электрохимический потенциал μ – величина, численно равная энергии Гиббса G на один моль данного вещества, помещенного в электрическое поле. Для разбавленных растворов

μ = μ_о + R ∙ T ∙ ln C + Z ∙ F ∙ φ,

где: F = 96486,7 Кл/моль – число Фарадея, Z – заряд иона электролита, φ – потенциал электрического поля, Т – температура.

Существует несколько классификаций видов транспорта:

1.Относительно затрат энергии в процессе переноса веществ транспорт делят на активный и пассивный. Активный транспорт осуществляется с затратой энергии (за счёт гидролиза АТФ) и против градиента концентрации (иногда данный вид транспорта называют первично – активным).

Если же перенос веществ обеспечивает энергия, обусловленная градиентом других ионов, такой транспорт называют сопряженным (иногда используется термин вторично – активный транспорт).

Пассивный транспорт осуществляется без затраты энергии, протекает самопроизвольно и по градиенту концентрации. Градиент в процессе пассивного транспорта снижается.

2.Относительно сопряженности переноса веществ через мембрану выделяют:

Унипорт: перенос данного вещества (иона) не зависит от наличия и переноса других веществ и котранспорт: перенос данного вещества (иона) зависит от наличия и переноса других веществ. В этом случае скорость суммарного процесса контролируется наличием и доступностью для систем переноса обоих партнеров транспортного процесса (рис. 5.1).

Котранспорт относительно направления подразделяют на симпорт и антипорт. При симпорте осуществляется однонаправленный и одновременный транспорт, а при антипорте – одновременный, но разнонаправленный перенос веществ.

Рис. 5.1. Виды транспорта.

3.Специфические механизмы переноса веществ, связанные с нарушением структурной целостности мембраны: эндоцитоз и экзоцитоз – важнейшие процессы жизнедеятельности клетки, механизмы высвобождения медиатора в синаптическую щель, фагоцитоз лейкоцитов и др.