Идэвхгүй тээвэрлэлт гэж юу вэ? Төрөл бүрийн макромолекулын нэгдлүүд, эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, мембран дахь сувгаар нэвтрэх чадваргүй супрамолекулын хэсгүүдийн трансмембран хөдөлгөөнийг тусгай механизмаар, жишээлбэл, фагоцитоз, пиноцитоз, экзоцитоз, эс хоорондын зайгаар дамжуулдаг. Өөрөөр хэлбэл, мембранаар дамжуулан бодисын хөдөлгөөн нь тодорхой тээвэрлэгчдийн оролцооны шинж тэмдэг, мөн эрчим хүчний зарцуулалтаар хуваагддаг янз бүрийн механизм ашиглан явагддаг. Эрдэмтэд бодисын тээвэрлэлтийг идэвхтэй ба идэвхгүй гэж хуваадаг.
Тээврийн үндсэн төрлүүд
Идэвхгүй тээвэрлэлт гэдэг нь энерги зарцуулалт шаарддаггүй градиент (осмотик, концентраци, гидродинамик болон бусад) дагуу бодисыг биологийн мембранаар дамжуулах явдал юм.
Идэвхтэй тээвэрлэлт гэдэг нь градиентийн эсрэг бодисыг биологийн мембранаар дамжуулахыг хэлнэ. Хаанаэрчим хүч зарцуулагддаг. Хүний бие дэх бодисын солилцооны урвалын үр дүнд үүссэн энергийн ойролцоогоор 30-40% нь бодисын идэвхтэй тээвэрлэлтийг хэрэгжүүлэхэд зарцуулагддаг. Хүний бөөрний үйл ажиллагааг авч үзвэл хэрэглэсэн хүчилтөрөгчийн 70-80% нь идэвхтэй тээвэрлэлтэд зарцуулагддаг.
Бодисыг идэвхгүй тээвэрлэх
энэ нь янз бүрийн градиентийн дагуу биологийн мембранаар янз бүрийн бодисыг шилжүүлэх явдал юм. Эдгээр градиентууд нь: байж болно.
- электрохимийн потенциалын градиент;
- бодисын концентрацийн градиент;
- цахилгаан талбайн налуу;
- осмотик даралтын градиент ба бусад.
Идэвхгүй тээвэрлэлтийг хэрэгжүүлэх үйл явц нь эрчим хүчний зарцуулалт шаарддаггүй. Энэ нь хялбар, хялбар тархалтаар тохиолдож болно. Бидний мэдэж байгаагаар диффуз гэдэг нь бодисын дулааны чичиргээний энергиэс үүдэлтэй янз бүрийн орчин дахь бодисын молекулуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн юм.
Хэрэв бодисын бөөмс нь цахилгаан саармаг байвал тархах чиглэлийг мембранаар тусгаарлагдсан орчинд агуулагдах бодисын концентрацийн зөрүүгээр тодорхойлно. Жишээлбэл, эсийн тасалгааны хооронд, эсийн дотор болон гадна талд. Хэрэв бодисын бөөмс, түүний ионууд цахилгаан цэнэгтэй бол тархалт нь зөвхөн концентрацийн зөрүүгээс гадна тухайн бодисын цэнэгийн хэмжээ, мембраны хоёр тал дахь цэнэгийн байдал, шинж тэмдгүүдээс хамаарна.. Цахилгаан химийн градиентийн хэмжээмембран дээрх цахилгаан ба концентрацийн градиентуудын алгебрийн нийлбэрээр тодорхойлогддог.
Мембраныг юугаар дамжуулдаг вэ?
Бодисын концентрацийн градиент, эсийн мембраны өөр өөр талуудын хооронд үүссэн осмосын даралт эсвэл цахилгаан цэнэгийн улмаас идэвхгүй мембран тээвэрлэх боломжтой. Жишээлбэл, цусны сийвэн дэх Na+ ионуудын дундаж хэмжээ ойролцоогоор 140 мМ/л, эритроцит дахь агууламж нь ойролцоогоор 12 дахин их байдаг. Концентрацийн зөрүүгээр илэрхийлэгдэх ийм градиент нь цусны сийвэн дэх натрийн молекулыг цусны улаан эс рүү шилжүүлэх хөдөлгөгч хүчийг бий болгох чадвартай.
Эсийн мембран нь энэ бодисын ионуудын нэвчилт багатай байдаг тул ийм шилжилтийн хурд маш бага байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ мембран нь калийн ионуудтай харьцуулахад илүү их нэвчилттэй байдаг. Эсийн бодисын солилцооны энерги нь энгийн тархалтын процессыг дуусгахад ашиглагддаггүй.
Тархалтын хурд
Мембранаар бодисыг идэвхтэй ба идэвхгүй зөөвөрлөх нь тархалтын хурдаар тодорхойлогддог. Үүнийг Фикийн тэгшитгэлийг ашиглан тодорхойлж болно: dm/dt=-kSΔC/x.
Энэ тохиолдолд дм/дт нь нэг нэгж хугацаанд тархах бодисын хэмжээ, k нь тархах бодисын биомембран нэвчүүлэх чадварыг тодорхойлдог тархалтын процессын коэффициент юм. S нь тархалт явагдах талбайтай тэнцүү, ΔC нь ялгааг илэрхийлнэбиологийн мембраны өөр өөр талуудын бодисын концентраци, харин x нь тархалтын цэгүүдийн хоорондох зайг тодорхойлдог.
Концентраци болон цахилгаан талбайн градиентийн дагуу нэгэн зэрэг тархаж буй бодисууд мембранаар хамгийн амархан хөдөлдөг нь ойлгомжтой. Мембранаар бодис тархах чухал нөхцөл бол мембраны физик шинж чанар, тодорхой бодис бүрийн нэвчих чадвар юм.
Мембраны хоёр давхарга нь гидрофоб шинж чанартай фосфолипидын нүүрсустөрөгчийн радикалуудаас бүрддэг тул гидрофоб шинж чанартай бодисууд түүгээр амархан тархдаг. Ялангуяа энэ нь бамбай булчирхай, стероидын даавар зэрэг липидэд амархан уусдаг бодис, түүнчлэн зарим мансууруулах бодист хамаарна.
Гидрофиль шинж чанартай эрдэс ионууд болон бага молекул жинтэй бодисууд нь суваг үүсгэгч уургийн молекулуудаас үүсдэг идэвхгүй мембран ионы сувгуудаар, заримдаа эсийн мембранд үүсдэг фосфолипидын молекулуудын мембран савлах согогоор дамжин тархдаг. дулааны хэлбэлзлийн үр дүн.
Мембранаар идэвхгүй тээвэрлэх нь маш сонирхолтой үйл явц юм. Нөхцөл байдал хэвийн бол туйлшралгүй, жижиг хэмжээтэй бол их хэмжээний бодис хоёр давхаргат мембранд нэвтэрч болно. Үгүй бол дамжуулалт нь тээвэрлэгч уургаар дамжин явагддаг. Үүнтэй төстэй үйл явцууд орнотээвэрлэгч уургийг диффуз гэж нэрлэдэггүй, харин бодисыг мембранаар дамжуулдаг.
Хөнгөвчилсөн тархалт
Хөнгөвчилсөн тархалт нь энгийн тархалттай адил бодисын концентрацийн градиентийн дагуу явагддаг. Гол ялгаа нь тээвэрлэгч гэж нэрлэгддэг тусгай уургийн молекул бодис шилжүүлэх үйл явцад оролцдог.
Хөнгөвчилсөн тархалт гэдэг нь зөөвөрлөгч ашиглан концентрацийн градиентийн дагуу явагддаг биомембранаар дамжуулан бодисын молекулыг идэвхгүй шилжүүлэх нэг төрөл юм.
Уургийн төлөвийг шилжүүлэх
Тээвэрлэгч уураг нь хоёр конформацийн төлөвт байж болно. Жишээлбэл, А төлөвт энэ уураг нь зөөвөрлөж буй бодистойгоо холбоотой байж болох ба бодистой холбогдох газрууд нь дотогшоо эргэж, үүний улмаас мембраны нэг талд нээлттэй нүх сүв үүсдэг.
Уургийг шилжүүлсэн бодистой холбосны дараа түүний конформаци өөрчлөгдөж В төлөвт шилждэг. Энэ хувиргалтыг хийснээр тээвэрлэгч бодистой холбогдох чадвараа алддаг. Тээвэрлэгчтэй холболтоос энэ нь суллагдаж, мембраны нөгөө талд аль хэдийн нүх сүв рүү шилждэг. Бодис шилжсэний дараа зөөгч уураг нь конформацаа дахин өөрчилж, А төлөв рүү буцна. Мембранаар бодисыг зөөвөрлөхийг uniport гэж нэрлэдэг.
Хөнгөвчилсөн тархалтын хурд
Глюкоз гэх мэт жижиг молекул жинтэй бодисыг дамжуулж болнохөнгөвчлөх тархалтаар дамжуулан мембран. Ийм тээвэрлэлт нь цуснаас тархи руу, завсрын орон зайнаас эсүүд рүү дамждаг. Энэ төрлийн тархалттай бодисыг дамжуулах хурд нь нэг секундын дотор сувгаар дамжин 108 ширхэг хүртэл хүрч болно.
Бидний аль хэдийн мэдэж байгаачлан энгийн тархалт дахь бодисын идэвхтэй ба идэвхгүй тээвэрлэлтийн хурд нь мембраны хоёр тал дахь бодисын концентрацийн зөрүүтэй пропорциональ байна. Хөнгөвчлөх диффузийн хувьд энэ хурд нь бодисын концентрацийн зөрүү ихсэхтэй харьцуулахад тодорхой хамгийн их утга хүртэл нэмэгддэг. Энэ утгаас дээш бол мембраны янз бүрийн талуудын концентрацийн зөрүү нэмэгдсээр байгаа ч хурд нь нэмэгдэхгүй. Хөнгөвчлөх тархалтын процессын хурдны ийм дээд цэгт хүрсэн нь хамгийн дээд хурд нь шилжүүлгийн процесст байгаа бүх зөөвөрлөгч уургийн оролцоог илэрхийлдэгтэй холбон тайлбарлаж болно.
Мембран дамжих идэвхтэй ба идэвхгүй тээвэрлэлтэнд өөр ямар ойлголт багтдаг вэ?
Биржийн тархалт
Бодисын молекулыг эсийн мембранаар дамжуулдаг ийм төрлийн тээвэрлэлт нь биологийн мембраны өөр өөр талд байрлах ижил бодисын молекулууд солилцоонд оролцдогоороо онцлог юм. Ийм бодисыг зөөвөрлөхөд мембраны хоёр тал дахь молекулуудын концентраци огт өөрчлөгддөггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Биржийн тархалтын төрөл
Биржийн тархалтын нэг төрөл нь солилцоо юмнэг бодисын молекул өөр бодисын хоёр ба түүнээс дээш молекулаар солигдоно. Жишээлбэл, зүрхний агшилтын миоцитуудаас гуурсан хоолойн гөлгөр булчингийн эсүүд болон судаснуудаас эерэг кальцийн ионуудыг зайлуулах нэг арга бол эсийн гадна байрлах натрийн ионоор солилцох явдал юм. Энэ тохиолдолд нэг натрийн ион нь гурван кальцийн ионоор солигддог. Тиймээс мембранаар дамжин натри, кальцийн хөдөлгөөн байдаг бөгөөд энэ нь харилцан хамааралтай байдаг. Эсийн мембранаар дамжин өнгөрөх ийм төрлийн идэвхгүй тээвэрлэлтийг антипорт гэж нэрлэдэг. Чухам ийм байдлаар эс нь кальцийн ионоос илүүдэлтэй байдаг. Энэ процесс нь гөлгөр миоцит ба кардиомиоцитыг тайвшруулахад шаардлагатай.
Энэ нийтлэлд мембранаар дамжуулан бодисын идэвхтэй болон идэвхгүй тээвэрлэлтийг судалсан.
