Облегченная диффузия

В ряде случаев, посредниками для переноса органических молекул служат специ­альные молекулы. Эти молекул по химической природе являются белками, полипепти­дами или олигопептидами. Эти молекулы способны узнавать определенные вещества и транспортировать их через мембрану. Этот вид транспорта называют облегченной диффу­зией. Широко известна облегченная диффузия ионов калия при помощи антибиотика ва­линомицина. Молекула валиномицина состоит из 6 остатков аминкислот и 6 остатков кетокислот, имеет цилиндрическую форму. Внутри цилиндра располагаются полярные группировки, снаружи – неполярные. Поэтому эта молекула хорошо растворяется в ли­пидной фазе и может свободно диффундировать через липидный бислой мембран. Каж­дая молекула валиномицина способна связывать один ион калия. При взаимодействии валиномицина с К⁺ происходит разрушение гидратной оболочки иона и образование ком­плекса. Комплекс валиномицин – К⁺ по градиенту концентрации диффундирует через мембрану. При низкой концентрации ионов калия в среде комплекс разрушается и сво­бодный валиномицин диффундирует обратно. Облегченная диффузия имеет свои харак­терные особенности. Как видно, перенос ионов калия валиномицином может происходить в ту или иную сторону в сторону меньшей концентрации ионов. Облегченная диффузия имеет ряд характерных отличий от простой диффузии.

При облегченной диффузии скорость переноса значительно выше.

Процесс облегченной диффузии характеризуется свойством насыщения. При по­вышении концентрации переносимого вещества скорость переноса возрастает лишь до определенного предела, когда все молекулы переносчика связаны с переносимым вещест­вом. Затем скорость транспорта не повышается ( Рис. 6).

Рис. 6. Зависимость скорости переноса в клетку через мембрану от концентрации вещества во внеклеточном пространстве

1 – простая диффузия; 2 – облегченная диффузия

Облегченная диффузия характеризуется высокой специфичностью и избирательно­стью. Так, показано, что через плазматическую мембрану таким путем транспортируется только L – аминокислоты, но аминокислоту. Переносчики сахаров, наоборот, транспор­тируют через мембрану, только D-изомеры. Если переносчик способен транспортировать разные типы молекул, то наблюдается конкуренция между ними. При этом одни типы мо­лекул переносятся лучше, чем другие. Например, через мембрану эритроцитов, глюкоза переносится лучше, чем фруктоза, фруктоза лучше, чем ксилоза, ксилоза лучше, чем ара­биноза и.т.д.

Работа переносчика может блокироваться веществом, имеющим сходную струк­туру с транспортируемым соединением. Например, флоридзин подавляет транспорт саха­ров через мембрану.

Как видно, работа белковых переносчиков на мембранах имеют много общего с работой ферментов.