Физиология клетки

Механизм работы ионных насосов.Nа⁺/К⁺-насос — молекула интегрального белка, пронизывающая всю толщу клеточной мембраны. Молекула имеет участок, который связывает либо Na⁺, либо К⁺, — это активный участок. При конформации Е₁ белковая молекула активной своей частью обращена внутрь клетки и об­ладает сродством к Nа⁺, который присоеди­няется к белку, в результате чего активирует­ся АТФаза, обеспечивающая гидролиз АТФ и освобождение энергии. Последняя обеспечи­вает конформацию молекулы белка: она пре­вращается в форму Е₂, в результате чего ак­тивный ее участок уже обращен наружу кле­точной мембраны. Теперь белок теряет сродство к Na⁺, последний отщепляется от него, а белок-помпа приобретает сродство к иону К⁺ и соединяется с ним. Это ведет снова к изме­нению конформации переносчика: форма Е₂ переходит в форму Е₁, когда активный учас­ток белка снова обращен внутрь клетки. При этом он теряет сродство к иону К⁺, и тот от­щепляется, а белок приобретает снова срод­ство к иону Na⁺ — это один цикл работы помпы. Затем цикл повторяется. Насос явля­ется электрогенным, поскольку за один цикл выводится из клетки 3 иона Nа⁺, а возвраща­ется в клетку 2 иона К⁺. На один цикл рабо­ты Na/К-насоса расходуется одна молекула АТФ, причем энергия расходуется только на перенос Na⁺.
Подобным образом работают и Са-АТФазы сарко- и эндоплазматической сетей, а также клеточной мембраны, с тем лишь раз­личием, что переносятся только ионы Ca²⁺ и в одном направлении — из гиалоплазмы в сарко- или эндоплазматический ретикулум, а также — наружу клетки. Кальциевый насос (Са-АТФаза) — молекула интегрального белка, также имеет активный участок, связы­вающий два иона Са²⁺, и может быть в двух конформациях — Е₁ и Е₂. В конформации Е₁ активный участок молекулы белка обращен в гиалоплазму, обладает сродством к Са²⁺ и со­единяется с ним. В результате насос перехо­дит в конформацию Е₁, когда активный учас­ток молекулы белка обращен внутрь сарко-плазматического ретикулума или наружу клетки. При этом уменьшается сродство белка к Са²⁺ , последний отщепляется от него. В присутствии иона магния освобождается энергия АТФ, за счет которой молекула белка Са-АТФазы вновь переходит в конфор­мацию Е₁; цикл повторяется. Одна молекула АТФ переносит два иона Са²⁺.
Эндоцитоз, экзоцитоз и трансцитоз (микровезикулярный транспорт) — это еще три вида первично-активного транспорта, близких по механизму друг к другу, посредст­вом которых различные материалы перено­сятся через мембрану либо в клетку (эндоцитоз), либо из клетки (экзоцитоз), либо через клетку (трансцитоз). С помощью этих меха­низмов транспортируются крупномолекуляр­ные вещества (белки, полисахариды, нуклеи­новые кислоты), которые не могут транспор­тироваться по каналам или с помощью насо­сов.