V.1. Транспорт питательных веществ

Между клеткой и окружающей средой постоянно происходит обмен различными веществами. Клеточная стенка прокариот не является существенным барьером для небольших молекул и ионов, но задерживает макромолекулы. Барьером, обеспечивающим избирательное поступление веществ в клетку, является ЦПМ.

Перемещение осуществляют различные транспортные системы. Вещества (вода, кислород некоторые ионы) могут поступать в клетку пассивно, без энергетических затрат, по градиенту концентраций (пассивная диффузия). Транспорт большинства растворенных веществ осуществляется через мембрану при действии специальных механизмов переноса. Специальные мембранные белки – пермеазы способствуют прохождению различных молекул через ЦПМ. Транспорт веществ, осуществляемый переносчиками, может быть в виде облегченной диффузии и активного транспорта.

Движущей силой облегченной диффузии служит разница в концентрации какого-либо вещества по обе стороны мембраны (например, глицерина). Молекула вещества соединяется с молекулой-переносчиком у наружной поверхности мембраны, и образовавшийся комплекс диффундирует через мембрану к ее внутренней стороне. Там он диссоциирует, вещество оказывается внутри клетки, а переносчик диффундирует к наружной поверхности и может присоединять новую молекулу.

Многие сахара, белки и другие вещества поступают в клетку путем активного транспорта, против градиента их концентраций. Активный транспорт осуществляется с помощью специфических белков-переносчиков (пермеаз, транслоказ и др.) и требует расхода молекул АТФ.

Для переноса веществ бактерии могут использовать энергию протонного потенциала. В процессе дыхания в локализованной мембране дыхательной цепи осуществляется вывод протонов. В результате перемещения протонов через мембрану, за счет энергии дыхания, создается градиент электрохимического потенциала (протонный потенциал) между наружной и внутренней мембранами. Протонный потенциал обуславливает фосфорилирование, т.е. синтез АТФ, или используется непосредственно транспортными системами. Для поддержания протонного потенциала микроорганизм непрерывно выкачивает за пределы своей клетки протоны и другие ионы. В этих целях используются специфические транспортные белки. Способность белка катализировать одновременный и однонаправленный транспорт одного протона и одной молекулы субстрата (например, сахара) называют симпортом. Унипорт наблюдается, когда белок осуществляет перенос только одного субстрата (без протона), антипорт – когда белок осуществляет перенос двух разных субстратов (обычно ионов) в противоположных направлениях.

У некоторых микроорганизмов вещества (например, сахара) могут транспортироваться в клетку при помощи фосфотрансферазной системы. Внутри ЦПМ сахар связывается с фосфорилированным ферментом, образующийся в итоге фосфорный эфир освобождается и поступает в цитоплазму.

Поиск по сайту: