транспорта веществ, с сайта health.mail.)
Фильтрация - это направление движения молекул воды и растворенных в ней веществ в направлении, противоположном действию осмотического давления (рис.43,В). Фильтрация происходит, если раствор в клетке находится под давлением выше осмотического. В результате фильтрации вода и растворенные в крови вещества могут выйти из капилляров в межклеточное пространство и образовать тканевую жидкость, которая выполняет главную функцию в доставке питательных веществ в клетки и удалении из них конечных продуктов обмена веществ. После выполнения своих функций тканевая жидкость в виде лимфы возвращается в кровяное русло по лимфатическим сосудам.
Пассивный транспорт осуществляется путем простой и облегченный диффузии (рис.42.А-Б) по концентрационным или электри- ческим градиентам и, как было сказано выше, не требует затрат дополнительной энергии. Скорость диффузии зависит от толщины мембраны, размеров молекул и от их относительной растворимости в жирах. Поэтому легче проходят через мембрану неполярные гидрофобные органические соединения, малые неполярные молекулы (О2, N2, мочевина, гормоны), небольшие нейтральные молекулы (СО2, Н2О, NН3), вещества, которые растворяются в липидах. Транспорт веществ через мембрану непосредственно, без дополнительной помощи и затрат энергии называется простой диффузией.
Для большинства веществ (заряженные молекулы и крупные молекулы), важных для питания клетки, липидная мембрана непрони- цаема (рис.42, А). Транспорт таких веществ осуществляется с помощью специальных транспортных структур, образованных белками, которые облегчают проникновение воды, ионов, сахаров, аминокислот, крупных молекул питательных веществ, аминокислот и других полярных молекул в клетку. Выделяют три типа таких транспортных структур: каналы, переносчики и насосы.
Ионные каналы
Каналы - это молекулярные структуры мембран. Они образованы интегральными трансмембранными белками, образующие трансмембранный гидрофильный (заполненный водой) канал, позволяющий ионам двигаться через мембрану в обоих направлениях: внутрь клетки и наружу (рис.44). Эта селективность определяется геометрией канала, электрическими зарядами структур, окружающих канал или видами белков. Кроме того, в белках, образующих канал, имеется специфический центр связывания иона. Ионы движутся по каналам путем диффузии по градиенту их концентрации. В результате образуются разности концентрации ионов по разным сторонам мембраны; одновременно образуется разность электрического заряда, который тоже влияет на направление переноса ионов. Разность концентраций и разность электрического потенциала вместе образует электрохимический потенциал. Следовательно, ионы движутся через каналы по градиенту мембранного электрохимического потенциала. Так как, через каналы передвигаются ионы, их называют также ионными каналами.
Ионные каналы регулируют прохождение через их поры специфических ионов. Ионные каналы регулируют прохождение через их поры специфических ионов, то есть играют роль молекулярного сита для проходящих через него веществ. Так как, поры ионных каналов очень узкие, то для прохождения через них ионы сбрасывают гидратную оболочку, после чего связываются с полярными аминокислотами, расположенными вдоль стенки канала слабыми электростатическими связями. Эти связи при прохождении иона компенсируют ему потерю воды. Потеря водной оболочки, взаимодействие и восстановление водных оболочек длится несколько микросекунд.
Благодаря ионным каналамподдерживают разность потенциалов, которая существует между внешней и внутренней сторонами клеточной мембраны клеток. Они образованы идентичными или гомологичными белками, которые плотно упакованными в липидном бислое мембраны вокруг водной поры. С их помощью ионы перемещаются согласно их электрохимическим градиентам через мембрану. Скорость транспорта зависит от величины и заряда вещества. Открытие или закрытие канала происходит чаще всегопод влиянием внешнего сигнала. Из-за открывания и закрывания ионных каналов меняется концентрация ионов по разные стороны мембраны и происходит сдвиг мембранного потенциала.
Через ионные каналы проходят ионы Na+, K+, Cl− и Ca2+. Транспорт веществ через каналы является пассивным. Каналы расположены в плазмалемме и в мембранах некоторых органоидов клетки.
Рис.44. Схема ионного канала, пронизывающего мемб-рану нервной клетки. В ответ на действие определенного раз-дражителя канал открывается, пропуская положительно заря-женный ион внутрь мембраны (Из:Макаров, Скоренко, 2011)
Ионные каналы обеспечивают обмен клетки с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Они начинают и поддерживают процессы возбуждения и торможения в нервной системе и мышцах, а также участвуют в восприятии клеткой внешних сигналов, передаче в клетку управляющих сигналов из окружающей её среды; обеспечивают передачу возбуждения от возбуждённого нейрона на другие клетки. Таким образом, почти все физиологические процессы в организме начинаются с ионных каналов и поддерживаются ими.
Канальные белки состоят из субъединиц, образующих структуру со сложной пространственной конфигурацией, которая имеет молеку- лярные системы открытия, закрытия и избирательности (рис.45). Ионные каналы могут иметь несколько сайтов связывания с управляющими веществами.
Рис. 45. Пример натриевого канала, состоящего из 5 трансмемб-