Активный транспорт веществ. Компоненты и свойства системы активного транспорта.Na\K насос. Как пример активного транспорта

Активный транспорт веществ осуществляется против суммарного (обобщенного) градиента. Это означает, что перенос вещества идет из мест с меньшим значением электрохимического потенциала в места с его большим значением.

Активный транспорт не может идти самопроизвольно, а только в сопряжении с процессом гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), то есть за счет затраты энергии, запасенной в макроэргических связях молекулы АТФ.

Существует несколько систем транспорта ионов через плазматическую мембрану – ионный насос: 1)Na\K насос 2)Са 3)Водородный.)Na\K насос существует в плазматических мембранах всех животных и растений. Он выкачивает ионы Na из клеток, и закачивает в клетку ионы K, в результате концетрации K в клетках существенно превышает концетрацию ионов Na. Na\K насос состоит из интегральных белков мембраны, обладающий энзимными свойствами(способность гидролизовать АТФ). АТФ является основным источником запасов энергии в клетке, поэтому интегральный белок назвали Na\K АФТазы. Молекула насоса существует в 2 конформациях, взаимное преобразование стимулируется гидролизом АТФ. При повышении концентрации Na в клетке, 3 иона Na присоеденяются к белку, молекула насоса приобретает АТФазную активность. При расщеплении Na\K АТФазой молекулы АТФ неорганический фосфат присоединяется к белку. Конформация Na\K АТФазы изменяется, 3 иона Na удаляется из клетки. Затем молекула неорганического фосфата отсоединяется от насоса белка, и насос превращается в переносчик K, в результате 2 иона K попадают в клетку. Таким образом при расщеплении каждой молекулы АТФ выкачиваются 3 иона Na из клетки, и 2 иона K закачиваются в клетку. Один Na\K насос может перенести через мембрану 150-600 ионов в секунду, следствием его работы является поддержание трансмембранных градиентов Na и K

Ключевыми этапами работы фермента являются: 1) образование комплекса фермента с АТФ на внутренней поверхности мембраны (эта реакция активируется ионами магния); 2) связывание комплексом трех ионов натрия; 3) фосфорилирование фермента с образованием аденозиндифосфата; 4) изменение конформации фермента внутри мембраны; 5) реакция ионного обмена натрия на калий, происходящая на внешней поверхности мембраны; 6) обратное изменение конформации ферментного комплекса с переносом ионов калия внутрь клетки, и 7) возвращение фермента в исходное состояние с освобождением ионов калия и неорганического фосфата. Таким образом, за полный цикл происходят выброс из клетки трех ионов натрия, обогащение цитоплазмы двумя ионами калия и гидролиз одной молекулы АТФ. Помимо ионных насосов, рассмотренных выше, известны сходные системы, в которых накопление веществ сопряжено не с гидролизом АТФ, а с работой окислительно-восстановительных ферментов или фотосинтезом. Транспорт веществ в этом случае является вторичным, опосредованным мембранным потенциалом и (или) градиентом концентрации ионов при наличии в мембране специфических переносчиков. Такой механизм переноса получил название вторичного активного транспорта. Совместный однонаправленный перенос ионов с участием двухместного переносчика называется симпортом.