Биохимия мембран. Кинетика мембранных транспортных ферментов. Том 5 - Кометиани З.П.
ISBN 5-06001355-3
Скачать (прямая ссылка):
изменение коэффициентов диффузии и коэффициентов распределения. Максимум
свободной энергии соответствует удалению гидратных оболочек, окружающих
ионы, а минимум - связыванию ионов с атомами кислорода в селективном
фильтре и образованию относительно стабильного состояния. Перенос иона по
каналу отличается такими особенностями, как взаимная конкуренция потоков
различных ионов и рН-за-висимость.
Вместе с канальным механизмом транспорт различных молекул через мембрану
может осуществляться и с помощью переносчика за счет диффузии переносчика
вместе с веществом в мембране (подвижные переносчики). Примером такого
действия являются ионофоры - валиномицин, нонактин, нигерицин, монензин,
соединение Х-537А и др., повышающие проницаемость мембраны для ионов К+,
Rb+, Cs+, Н+, Са2+. Перенос за счет "вращения" молекулы переносчика
вокруг собственной оси (так называемый механизм карусели) в биологических
мембранах, по-видимому, не реализуется, поскольку он предполагает
вращение больших молекул белка в мембране, которая имеет достаточно
высокую вязкость и сложную структурную организацию.
При активном транспорте молекулы растворенных веществ, перемещаются
против электрохимического потенциала. Известно, что для переноса вещества
из области низкой концентрации в область большей концентрации необходима
энергия АТФ. Процессы активного транспорта, связанные с протеканием
ферментативной реакции, в которых энергия АТФ непосредственно
используется для переноса вещества против градиента, называют первично-
активным транспортом. Этот процесс отличается от переноса веществ против
градиента с помощью переносчиков, использующих при этом энергию уже
существующего градиента другого вещества, чаще всего ионов Na. Такой
процесс принято называть вторично-активным транспортом.
Описываемый сопряженный обменный перенос осуществляется с помощью белков-
переносчиков, которые связывают одновременно субстрат и ионы Na и
переносят вещество против градиента его концентрации за счет движения Na+
по градиенту. Некоторые переносчики сахаров выделены из плазматических
мембран эритроцитов, бактерий, из слизистой кишечника. Переносчики
обладают различными сродством и специфичностью. Некоторые аминокисло-сы
могут переноситься разными (несколькими) переносчиками, а иногда один
переносчик может переносить два-три разных соединения. Во всех случаях
перенос зависит от величины ионного градиента.
К вторично-активному транспорту относят и процесс переноса
9
сахаров при участии фосфотрансферазной системы, которая широко
распространена среди бактерий, но отсутствует у эукариот. Хорошо изучена
у-глутамилтранспептидаза из клеток коркового вещества почки, одним
субстратом которой является внутриклеточный глутатион, а другим -
внеклеточные аминокислоты. Перенос сахарозы через мембрану щеточной
каемки кишечного эпителия осуществляет ферментная система, расщепляющая
сахарозу в процессе транспорта на составляющие моносахариды и др.
Типичным примером первично-активного транспорта является активный
транспорт ионов, осуществляемый специальными нон-транспортирующими
системами - транспортными АТФазами.
Транспортные АТФазы классифицируют по переносимым ионам; это - Na, К-
АТФаза, Са-АТФаза, анионная АТФаза и К, Н-АТФ-аза.
Na, К-АТФаза. Это - ферментная система, служащая созданию градиента Na+ и
К+ путем выведения Na+ из клетки в среду и перемещения К+ из среды внутрь
за счет энергии гидролиза АТФ. Na, К-АТФаза широко распространена у
многих видов животных и во всех животных тканях, но активность фермента в
разных органах Сильно варьирует. Наибольшая активность Na, К-АТФазы
обнаруживается в возбудимых и секреторных тканях: мозге, электрическом
органе, почках, солевых железах и др.
Гидролиз АТФ - сложная реакция, она состоит из различных этапов, в
которых фермент претерпевает переход из одной формы в другую во время
фосфорилирования и дефосфорилирования, образуя фосфорилированные
интермедиаты с различными свойствами. В реакции необходимо участие ионов
Mg, Na и К. Na, К-АТФаза специфически ингибируется сердечными гликозидами
и в первую очередь уабаином (строфантином G). Ингибиторами являются также
сульфгидрильные реагенты N-этилмалеимид, динитробен-зойная кислота,
тимерозал, а также олигомицин и ванадат.
'' Большое значение для нормального функционирования фермен-fa имеет
липидное окружение Na, К-АТФазы. Делипидирование вызывает торможение его
работы, в то время как добавление фосфолипидов восстанавливает
активность. Микровязкость клеточных йембран из-за изменений ионной силы,
действия метаболитов и других факторов не является постоянной и может
влиять на конфирмационное состояние фермента.
Na, К-АТФаза представляет собой олигомерный комплекс, построенный в
основном из субъединиц двух типов: а-липопротеина с молекулярной массой
90000-130 000 и р-гликопротеина с молекулярной массой 35000-57 000. Ряд
исследователей отмечают присутствие низкомолекулярного протеолипида с
