СВОБОДНАЯ ДИФФУЗИЯ ЖИРОРАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВ

Установлено, что вещества тем легче проникают в клетку, чем выше их растворимость в липидах, а она высока у неполярных (гидрофобных) веществ. Липофильные соединения проходят через БМ, растворяясь в ее липидах и двигаясь по законам диффузии в вязкой среде. Такой транспорт зависит от величины и формы транспортируемого вещества (молекулы), а также от вязкости БМ. Скорость трансмембранного переноса в жирорастворимых веществах имеет сильную зависимость от температуры. Определив зависимость мембранной проницаемости для тех или иных веществ от температуры, можно определить энергию активации их транспорта через БМ. Экспериментально удалось установить, что величины энергии активации для этиленгликоля составляют примерно 60 кДж/моль, для глицерина - примерно 77 кДж/моль. Эти значения близко совпадают с энергией дегидратации этих спиртов, что в свою очередь позволило предположить то, что прежде, чем войти в липидный слой БМ, молекулы не электролитов подвергаются дегидратации. Только после освобождения от водной оболочки они внедряются в жидкокристаллическую структуру БМ и диффундируют в ней.

Молекулярные компоненты клеточной мембраны непрерывно перемещаются в пределах своего слоя (латеральная миграция), задерживаясь на одном месте с. Поэтому существует мгновение, когда свободное место оказывается еще незанятым другими компонентами молекулярных мембран. Молекулы переносимого вещества могут занять это место под действием градиентов. Разумеется, такое вторжение в жидкокристаллическую структуру БМ возможно только в том случае, если размеры диффундирующей молекулы укладываются в геометрические размеры вакантного узла (ячейки). Если же размеры диффундирующих молекул соответствуют двум диаметрам ячейки, то, для продвижения на один шаг, такая молекула должна выждать момент, когда одновременно станут свободными две соседние ячейки, смежные с тем местом, где находится переносимая молекула. Это событие также вероятно в БМ. Еще меньшую, но реальную вероятность имеет одновременное образование смежных по соседству трех вакансий.

Следовательно, чем крупнее частицы (молекулы) проникающего через мембрану вещества, тем меньше вероятность их проникновения сквозь БМ, при прочих равных условиях. Это, прежде всего, отражается на скорости трансмембранного переноса вещества. Так, крупные молекулы дольше ждут того момента, когда смогут продвинуться на один шаг. Показателем скорости перемещения веществ через БМ, может служить коэффициент диффузии данного вещества в БМ. Частицы диффундирующего вещества перемещаются в БМ скачками от одного вакантного места к другому, при этом, каждый раз выжидая образования вакантного узла. Такой механизм называется прыжковым.