физика. Активный транспорт веществ
 Скачать 12.95 Kb.
|
|
. Активный транспорт веществ. Активный транспорт - это перенос вещества из мест с меньшим значением электрохимического потенциала в места с его большим значением Рис 1 Активный транспорт в мембране сопровождается ростом энергии Гиббса, он не может идти самопроизвольно, а только в сопряжении с процессом гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), то есть за счет затраты энергии, запасенной в макроэргических связях АТФ. Активный транспорт веществ через биологические мембраны имеет огромное значение. За счет активного транспорта в организме создаются градиенты концентраций, градиенты электрических потенциалов, градиенты давления ,поддерживающие жизненные процессы, с точки зрения термодинамики активный перенос удерживает организм в неравновесном состоянии, поддерживает жизнь. Существование активного транспорта веществ через биологические мембраны впервые было доказано в опытах Уссинга (1949 г.) на примере переноса ионов натрия через кожу лягушки Рис 2 Схема опытов Уссинга (А - амперметр, V - вольтметр, Б - батарейка, П - потенциометр) Экспериментальная камера Уссинга, заполненная нормальным раствором Рингера, была разделена на две части свежеизолированной кожей лягушки. На рис. слева - наружная мукозная поверхность кожи, справа - внутренняя серозная. Наблюдались потоки ионов натрия через кожу лягушки: слева направо от наружной к внутренней поверхности и справа налево от внутренней к наружной поверхности. Из уравнения Теорелла, описывающего пассивный транспорт, следует уравнение Уссинга—Теорелла для отношения этих потоков в случае пассивного транспорта: Рис 3 На коже лягушки, разделяющей раствор Рингера, возникает разность потенциалов (фвн - фна ) - внутренняя сторона кожи имеет положительный потенциал по отношению к наружной. В установке Уссинга (рис. 2.10) имелся блок компенсации напряжения, с помощью которого устанавливалась разность потенциалов на коже лягушки, равная нулю, что контролировалось вольтметром. Кроме того, поддерживалась одинаковая концентрация ионов с наружной и внутренней стороны Сна = Свн . При этих условиях, если бы перенос натрия через кожу лягушки определялся только пассивным транспортом, то согласно уравнению Уссинга-Теорелла потоки j m вн и j m на были равны друг другу: 43 Рис 4 Суммарный поток через мембрану был бы равен нулю. Однако, обнаружено с помощью амперметра, что в условиях опыта (отсутствие градиентов электрического потенциала и концентрации) через кожу лягушки течет электрический ток I, следовательно происходит односторонний перенос заряженных частиц. Установлено, что ток через кожу течет от внешней среды к внутренней. Методом меченых атомов было показано, что поток натрия внутрь больше потока наружу j m вн > j m нар . Для этого в левый раствор экспериментальной камеры были включены радиоактивные изотопы Na22 , а в правый - Na24 . Изотоп Na22 распадается с излучением жестких у-квантов. Распад Na24 сопровождается мягким Р-излучением. Регистрация у и (3 -излучения показала, что поток Na22 больше потока Na24 . Эти экспериментальные данные неопровержимо свидетельствовали о том, что перенос ионов натрия через кожу лягушки не подчиняется уравнению пассивного транспорта. Следовательно, имеет место активный перенос. |