Надходження іонів в клітину

Всі неорганічні поживні речовини поглинаються в формі іонів, що містяться у водних розчинах. Поглинання іонів кліткою починається з їх взаємодії з клітинною стінкою. Іони можуть частково локалізуватися в межміцеллярних і межфібріллярних проміжках клітинної стінки, частково зв`язуватися і фіксуватися в клітинній стінці електричними зарядами.

Відео: Результати застосування мікроелементного комплексу Аватар 1 на озимій пшениці Ів Фр

Надійшли іони легко вимиваються. Обсяг клітини, доступний для вільної дифузії іонів, отримав назву вільного простору. Вільний простір включає межклетники, клітинні стінки і проміжки, які можуть виникати між клітинною стінкою і плазмалеммой. Іноді його називають здається вільний простір (КСП). Термін "здається" означає, що його обсяг залежить від об`єкта і природи розчиненої речовини. КСП займає в рослинних тканинах 5-10% обсягу. Вільний простір всієї рослини отримало назву апопласт, на відміну від симпласта - сукупності протопластов всіх клітин.

Поглинання і виділення речовин в КСП - фізико-хімічний пасивний процес, незалежний від температури і інгібіторів енергетичного і білкового обмінів. Клітинна стінка має властивості іонообмінника, так як в ній адсорбовані іони Н + і НCO-3, що обмінюються в еквівалентних кількостях на іони зовнішнього розчину. В клітинну стінку входять амфотерні білкові сполуки, заряд яких змінюється при зміна рН. Тому адсорбція іонів залежить від величини рН. Через переважання негативних фіксованих зарядів в клітинній стінці відбувається первинне концентрування катіонів (особливо двох - і тривалентних).

Для того, щоб проникнути в цитоплазму і включитися в обмін речовин, іони повинні пройти через плазмалему. Транспорт іонів через мембрану може бути пасивним і активним. Пасивне поглинання не вимагає витрат енергії і здійснюється шляхом дифузії по градієнту концентрації речовини, для якого плазмалемма проникна. Пасивне пересування іонів визначається не тільки хімічним потенціалом m, як це має місце при дифузії незаряджених частинок, але і електричним потенціалом e. Обидва потенціалу об`єднують у вигляді електрохімічного потенціалу `m:` m = m + nFe, де m - хімічний, e - електричний, `m - електрохімічний потенціали, n - валентність іона, F - константа Фарадея. Будь-яка різниця електричних потенціалів, яка виникає на мембранах, викликає відповідне переміщення іонів.

Електричний потенціал на мембрані - трансмембранний потенціал може виникнути з наступних причин: 1) якщо надходження іонів йде по градієнту концентрації, але завдяки різним проникності мембрани з більшою швидкістю надходять катіони, ніж аніони. В силу цього на мембрані виникає різниця електричних потенціалів, що призводить до дифузії протилежно зарядженого іона- 2) при наявності на внутрішній стороні мембрани білків, які фіксують певні іони. За рахунок фіксованих зарядів створюється додаткова можливість надходження іонів протилежного заряда- 3) в результаті активного транспорту або катіона, або аніона, в цьому випадку протилежно заряджений іон може пересуватися пасивно по градієнту електричного потенціалу.

Відео: LiFePO4 240 ампер - Літієві АКБ. Заряд і обслуговування

Активний транспорт - це транспорт, що йде проти електрохімічного градієнта з витратою енергії, що виділяється в процесі метаболізму. У певних межах з підвищенням температури швидкість активного поглинання речовин зростає. За відсутності кисню, в атмосфері азоту надходження іонів різко гальмується. Під впливом дихальних отрут, таких як ціаністий калій, окис вуглецю, і інгібіторів дихання, таких як 2,4-динитрофенол, азид натрію, транспорт іонів відзначено зниження. З іншого боку, збільшення вмісту АТФ посилює процес поглинання.

Досліди, проведені на штучних ліпідних мембранах, показали, що перенесення іонів може відбуватися під впливом деяких антибіотиків - іонофоров, що виробляються бактеріями і грибами. В одних випадках катіон входить у внутрішню порожнину молекули іонофори. Утворений комплекс дифундує через мембрану у багато разів швидше в порівнянні з вільним іоном. Іонофори іншого типу взаємодіють з мембранами, утворюючи в них пори.

Відео: Міжнейронні хімічні синапси

Активний транспорт іонів через мембрану здійснюється за допомогою переносників. Іон реагує зі своїм переносником на поверхні плазмалемми. Комплекс переносника з іоном рухливий в самій мембрані і пересувається до її внутрішній стороні. Тут комплекс розпадається і іон звільняється у внутрішнє середовище, а переносник пересувається до зовнішньої сторони мембрани. Підтвердженням наявності переносників служить той факт, що при збільшенні концентрації солей в навколишньому розчині швидкість надходження солей спочатку зростає, а потім залишається постійною. Це пояснюється обмеженим числом переносників. Переносники специфічні, тобто беруть участь в перенесенні тільки певних іонів і, тим самим, забезпечують вибірковість надходження.

Транспорт за участю переносників може йти по градієнту електрохімічного потенціалу. Це пасивний транспорт, але завдяки переносникам він йде з більшою швидкістю, ніж звичайна дифузія і цей процес носить назву полегшеної дифузії.

Активний транспорт іонів йде зі споживанням енергії, акумульованої в АТФ. Для використання енергії АТФ повинна бути гідролізований: АТФ + НОН ® АДФ + Фн. Цей процес каталізується ферментом аденозінтріфосфатаза (АТФазой). АТФаза виявлена в мембранах різних клітин. Транспортні АТФази є високомолекулярними липопротеидами з мовляв. масою 200 - 700 кБ. Для рослин велике значення має Н + -АТФаза (водневий насос або воднева помпа), яка здійснює перенесення протонів через мембрани, використовуючи енергію гідролізу АТФ. Н + -АТФаза - це одиночний поліпептид з масою трохи більшою 100 кБ. Його вміст у плазмалемме рослинних клітин досягає 15% від загальної кількості білка. Перенесення іонів водню супроводжується перенесенням катіонів в зворотному напрямку. Такий процес називається антіпорт. Разом з протоном можуть рухатися аніони - симпорт. Звільняється при розпаді АТФ енергія використовується для зміни конфігурації самої АТФази, завдяки чому ділянку ферменту, що зв`язує певний іон, повертається і опиняється по інший бік мембрани. Також виділені низькомолекулярні транспортні білки пермеази (10 - 45 кД), позбавлені ферментативної активності.

Пройшовши через плазмалему, іони надходять у цитоплазму, де включаються в метаболізм клітини. Внутрішньоклітинний транспорт іонів здійснюється завдяки руху цитоплазми і по каналах ендоплазматичної. Іони потрапляють в вакуоль, якщо цитоплазма і органели вже насичені ними. Для того, щоб потрапити в вакуоль, іони повинні подолати ще один бар`єр - тонопласт. Транспорт іонів через тонопласт відбувається також за допомогою переносників і вимагає витрати енергії. Переносники, розташовані в тонопластом, мають меншу спорідненість до іонів і діють при більш високих концентраціях іонів в порівнянні з переносниками плазмалемми. У тонопластом була ідентифікована особлива Н + -АТФаза. Вона не гальмується діетілстільбестрол - інгібітором Н + -АТФази плазмплемми.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі