Роль ионных насосов в формировании ПП.
В результате непрерывного перемещения различных ионов через клеточную мембрану их концентрация внутри и вне клетки постепенно должна выравниваться. Однако, несмотря на постоянную диффузию ионов (утечка ионов), ПП клеток остается на одном уровне. Следовательно, кроме собственно ионных механизмов формирования ПП, связанных с различной проницаемостью клеточной мембраны и диффузией ионов, имеется активный механизм поддержания градиентов концентрации различных ионов внутри и вне клетки.Таким механизмом являются ионные насосы, в частности №/К-насос (помпа).
Ионный насос- это транспортная система, обеспечивающая перенос иона с непосредственной затратой энергии вопреки концентрационному и электрическому градиентам(см. раздел 2.6.2). Если заблокировать освобождение энергии, например, динитрофенолом в течение 1 ч, то выведение ионов Ка* из клетки сократится примерно в 100 раз. Как выяснилось, выведение ионов 1Ча+ сопряжено с транспортом ионов К+, что можно продемонстрировать при удалении ионов К+ из наружного раствора. Если ионов К+ на наружной стороне мембраны нет, то работа насоса блокируется, перенос ионов Ка+из клетки в этом случае падает, составляя примерно 30% от нормального уровня. Сопряженность транспорта ионов №+ и К* уменьшает расход энергии примерно в 2 раза по сравнению с той, которая потребовалась бы при несопряженном транспорте. В целом траты энергии на активный транспорт веществ огромны: только На/К- насос потребляет 1/3 всей энергии, расходуемой организмом в покое. За 1 с один Ш/К-насос (одна молекула белка) переносит 150-600 ионов №+. Накопление Ка+ в клетке стимулирует работу Ыа/К-насоса, уменьшение N3+ в клетке снижает его активность, поскольку снижается вероятность контакта ионов с соответствующим переносчиком. В результате сопряженного транспорта ионов N8* и К+ поддерживается постоянная разность концентраций этих ионов внутри и вне клетки.Одна молекула АТФ обеспечивает один цикл работы Ка/К- насоса - перенос 3 ионов Ка+ за пределы клетки и 2 ионов К+внутрь клетки. Асимметричный перенос ионов ЫаЖ- насосом поддерживает избыток положительно заряженных частиц на наружной поверхности клеточной мембраны и отрицательных зарядов внутри клетки, что позволяет считать №/К-насос структурой электрогенной, дополнительно увеличивающей ПП примерно на 5-10 мВ. Данный факт свидетельствует о том, что решающим фактором в формировании ПП является селективная проницаемость клеточной мембраны для разных ионов. Если уравнять проницаемость клеточной мембраны для всех ионов, то ПП будет составлять только 5-10 мВ - за счет работы №К-помпы.
Одновременно с выведением Ыа+ из клетки он диффундирует обратно в клетку. Однако мембрана малопроницаема для Ыа+,поэтому диффузия в обратном направлении происходит очень медленно. Для К+ мембрана клеток в покое более проницаема, соответственно К+ диффундирует наружу гораздо быстрее. Ионный насос поддерживает разность концентраций ионов Ка+ и К+ вне и внутри клетки.
Нормальная величина ПП является необходимым условием возникновения процесса возбуждения клетки, т.е. возникновения и распространения ПД, инициирующего специфическую деятельность клетки.
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 303;