Осмос

Поскольку этот насос имеется в большинстве клеток и выполняет в них ряд важных функций, он представляет собой хороший пример механизма активного транспорта.

Nа+, К+-насос изучен в животных клетках и установлено, что его «приводит в движение» АТФ. О его физиологическом значении свидетельствует тот факт, что более трети АТФ, потребляемого животной клеткой в состоянии покоя, расходуется на перекачивание натрия и калия. Это необходимо для сохранения клеточного объема (осморегуляция), для поддержания электрической активности в нерв­ных и мышечных клетках и, наконец, для активного транспорта некоторых других веществ, например Сахаров и аминокислот. Высокие концентрации ка­лия требуются также для белкового синтеза, глико-лиза, фотосинтеза и для некоторых других жизненно 3 важных процессов.

Насос-это особый белок, локализующийся в мембране таким образом, что он пронизывает всю ее толщу. С внутренней стороны мембраны к нему поступают натрий и АТФ, а с наружной – калий.

Перенос натрия и калия через мембрану совершает­ся, как полагают, в результате конформационных изменений, которые претерпевает этот белок. Белок действует и как АТФаза, катализируя гидролиз АТФ с высвобождением энергии, которая и приво­дит в движение насос. Обратите внимание, что на каждые два поглощенных иона калия из клетки выводится три иона натрия. Вследст­вие этого содержимое клетки становится более от­рицательным, по отношению к внешней среде, а между двумя сторонами мембраны возникает раз­ность потенциалов.

Выкачиваемый из клетки натрий обычно пассивно диффундирует обратно в клетку. Однако мембрана мало проницаема для натрия, и потому эта диффу­зия в обратном направлении происходит очень мед­ленно. Для ионов калия мембраны приблизительно в 100 раз более проницаемы, чем для натрия; соот­ветственно и диффундирует калий гораздо быстрее.

Активный транспорт осуществляется всеми клет­ками, но в некоторых физиологических процессах он играет особо важную роль. Именно так обстоит дело в клетках эпителия, выстилающего кишечник и активный транспорт в кишечнике. Всасываясь в тон­ком кишечнике, продукты переваривания пищи должны пройти через клетки эпителия, выстилаю­щего стенку кишки. Затем глюкоза, аминокислоты и соли через клетки, образующие стенки кровеносных сосудов, поступают в кровь и доставляются кровью в печень. Вскоре после приема пищи концентрация продуктов ее переваривания достигает в кишечнике довольно высокого уровня, так что всасывание в какой-то мере является и результатом диффузии. Однако диффузия происходит здесь очень медленно, и ее должен дополнять активный транспорт. Активный транспорт со­пряжен с работой Nа+, К+ - насоса.

Натрий, выкачиваемый из клетки натрий - калие­вым насосом, стремится диффундировать обратно в клетку. В мембране находится белок, которому для выполнения его функции требуются натрий и глю­коза. Они транспортируются в клетку вместе пас­сивно. Таким образом, натрий «тянет» глюкозу вме­сте с собой в клетку. Активный транспорт амино­кислот совершается при участии аналогичного бел­кового «натрий - аминокислотного» переносчика; активной частью этого процесса является выкачи­вание натрия обратно, наружу. При отсутствии градиента концентрации натрия оба эти переносчика тоже могут работать, если только наружная концентрация глюкозы или аминокислот превышает их внутреннюю концентрацию, т. е. в таких случаях имеет место облегченная диффузия.