Введение в ксенобиологию. Механизмы активного транспорта токсических веществ через биологические мембраны (Лекции № 1-8 по дисциплине "Ксенобиология и биотестирование"), страница 15

концентрацией. Однако скорость этой формы диффузии значительно выше, чем при свободной и пассивной  форм диффузии.

            Для облегченной диффузии характерна высокая степень избирательности даже в отношении различных изомеров одного и того же ве-ва. В эритроцитах человека выделен интегральный  мембранный белок, кот осуществляет обл дифф-ю оптического изомера Д-глюкозы из рацематов с 1-глюкозой.

            Существую 2 теории  механизма работы каналов облегченной дифф-и: Челночной дифф- и Эстафетной дифф-и.

            Теория челночной дифф-и хорошо иллюстрируется на примере работы антибиотика валиномицина, молекула которого имеет форму кольца, в состав которой входит 6 карбонильных групп (-СН=О) обращенных наружу, будучи в свободном состоянии. При взаимод-и валиномицина с ионами калия, карбонилные группы поворачиваются внутрь молекулярного кольца, благодаря чему их отрицательно заряженные  атомы кислорода удерживают катион за счет сил э\статического взаимод-я. Образованный комплекс приобретает липофильные св-ва. благодаря чему легко диффундирует ч\з мембрану. В цитоплазме он распадается  с высвобождением катионов калия. Челночный тип облегченной дифф-зии еще называют каруселью, поскольку переносчики вроде валиномицина  циркуируют внутри мембраны.

            Примером  эстафетной теории облегченной диффузии является работа антибиотика грамицидина. Его молекулы выстраиваются  друг за другом по 4 образуя тетрамер пронизывающий бислой мембраны. Захватив ион щелочного металла они передают его  по эстафете внутрь клетки. Тетрамеры грмицидина неподвижны и перенос осуществляется в результате конформационных изменений белковых молекул.  Валиномицин демонстрирует преимущества карусельного типа облегченной диффузии в жидких липидах мембран, то грамицидин демонстрирует преимущества  эстафетного типа диффузии в липидах с ограниченной текучестью и подвижностью.

Существование двух альтернативных механизмов является адаптацией к условиям, изменяющим текучесть липидов мембран.

            Оба типа облегченной диффузии работают на основе обратимого взаимодействия ионизированного ве-ва с белковым переносчиком, путем образования липофильного комплекса. В основе образования и распада этого комплекса лежит конформационный механизм перехода из связанного состояния молекул переносчика в свободное, аналогично ионотропной таутомеризации.

Не смотря на то, что движущей силой любой формы диффузии является градиент концентрации  переносимых ве-в, существуют ряд отличий между свободной и облегченной диффузией:

1-Во-первых, скорость свободной диффузии возрастает пропорционально  концентрации ве-ва и зависит только от этого, а скорость облегченной диффузии зависит еще и от числа каналов  и их активности, потому кривая этой зависимости выходит на плато.

2  Во-вторых  зависимость  скорости облегченной диффузии  от концентрации ве-в имеет специфический характер, обусловленный хим природой ве-ва и его сродства с переносчиком.

3 В-третьих, облегченная диффузия в большей степени зависит от факторов среды, влияющих на конформацию белковых переносчиков.

В определенном диапазоне низких концентраций хим ве-ва скорость диффузии прямо пропорциональна   его концентрации и описывается след уравнением:

Ф =  Фм  Св/Сн+К

Где:  К  - константа сродства к переносчику, Ф – скорость диффузии, Фм – максимально возможная скорость диффузии.

Большинство переносчиков неподвижны, и осуществляют транспортную функцию за счет конформационных изменений своей структуры.

Транспортные белки обеспечивают перенос гидрофильных ве-в  и отличаются высокой избирательностью и сродством к определенным ве-вам.

Чужеродные могут конкурентно блокировать  работу таких переносчиков и нарушать транспорт  питательных ве-в  ч\з мембрану в клетку, а метаболитов из клетки.