Активный транспорт ионов. Перенос ионов за счет энергии АТФ. Схема работы каналов

Для Na⁺ оба пассивных потока – по градиенту концентрации и в направлении электрического поля – направлены внутрь клетки. Для поддержания низкой неравновесной концентрации Na⁺ в клетке существует механизм активного выведения в среду.

Активный транспорт обеспечивается переносом ионов против электрохимического градиента за счет энергии АТФ (рис. 5.12), так работают Na⁺ -насос плазматических мембран, Са²⁺- насос мембран саркоплазматического ретикулума. Или активный транспорт обеспечивается энергией окислительно-восстановительных реакций, так устроены Н⁺-насос митохондрий, хлоропластов и др. энергосопрягающих мембран.

Энергия, добытая из внешнего источника, запасается в виде «высоко энергетических связей» между фосфатными группами. АТФ весьма охотно отдает свои фосфатные группы либо воде, либо другим молекулам, поэтому он незаменимый посредник для переноса химической энергии.

Активный транспорт Na+ в нервных волокнах осуществляется Na⁺, К⁺-АТФазой.

При гидролизе одной молекулы АТФ происходит транспорт двух К⁺ внутрь клетки и выделение 3 Na⁺ из клетки.

Транспорт против градиента электрохимических потенциалов происходит за счет сопряжения ионообменных процессов с гидролитическим расщеплением молекулы АТФ Mg²⁺ -зависимой Na+, К+ -стимулируемой АТФазой.

Na+, К+ -АТФаза-фермент состоит из двух полипептидных цепей с молекулярной массой 84000 и 5700, которые формируют большую и малую субединицы.

Схема работы натрий-калиевого насоса (рис. 5.13):

1. На внутренней стороне мембраны в присутствии Na+и Mg-АТФ происходит фосфорилирование белка. В результате конформация белка изменяется так, что Na+переходит на внешнюю сторону мембраны.

2. Изменяется сродство фермента к ионам и связывается К+.

3. К+ переносится вовнутрь, белок дефосфорилируется и возвращается к исходному конформационному состоянию.

4. За счет энергии гидролиза АТФ индуцируются конформационные переходы АТФазы.

Рис. 5.13. Схема работы натрий-калиевого насоса