Введение
Транспорт растворенных веществ через мембраны
In cellular biology, membrane transport refers to the collection of mechanisms that regulate the passage of solutes such as ions and small molecules through biological membranes, which are lipid bilayers that contain proteins embedded in them. The regulation of passage through the membrane is due to selective membrane permeability – a characteristic of biological membranes which allows them to separate substances of distinct chemical nature. In other words, they can be permeable to certain substances but not to others. The movements of most solutes through the membrane are mediated by membrane transport proteins which are specialized to varying degrees in the transport of specific molecules. As the diversity and physiology of the distinct cells is highly related to their capacities to attract different external elements, it is postulated that there is a group of specific transport proteins for each cell type and for every specific physiological stage.
В клеточной биологии мембранный транспорт относится к совокупности механизмов, регулирующих прохождение растворенных веществ, таких как ионы и малые молекулы, через биологические мембраны, которые представляют собой липидные бислои с внедренными в них белками. Регулирование прохождения через мембрану обусловлено селективной проницаемостью мембраны – характеристикой биологических мембран, позволяющей им разделять вещества различной химической природы. Иными словами, мембраны могут быть проницаемыми для одних веществ и непроницаемыми для других. Перемещение большинства растворенных веществ через мембрану опосредовано мембранными транспортными белками, которые в различной степени специализированы в транспорте определенных молекул. Поскольку разнообразие и физиология различных клеток тесно связаны с их способностью поглощать различные внешние элементы, предполагается, что для каждого типа клеток и каждой конкретной физиологической стадии существует свой набор специфических транспортных белков.
In cellular biology, membrane transport refers to the collection of mechanisms that regulate the passage of solutes such as ions and small molecules through biological membranes, which are lipid bilayers that contain proteins embedded in them. The regulation of passage through the membrane is due to selective membrane permeability – a characteristic of biological membranes which allows them to separate substances of distinct chemical nature. In other words, they can be permeable to certain substances but not to others. The movements of most solutes through the membrane are mediated by membrane transport proteins which are specialized to varying degrees in the transport of specific molecules. As the diversity and physiology of the distinct cells is highly related to their capacities to attract different external elements, it is postulated that there is a group of specific transport proteins for each cell type and for every specific physiological stage.
Мембранная селективность
Поскольку основной характеристикой транспорта через биологическую мембрану является её селективность и, как следствие, барьерная функция по отношению к определенным веществам, физиологические основы этого явления были всесторонне изучены. Исследования селективности мембран традиционно разделялись на исследования электролитов и неэлектролитов.
Электролитная селективность
Ионные каналы определяют внутренний диаметр, который допускает прохождение небольших ионов, и этот диаметр связан с различными характеристиками ионов, которые потенциально могут транспортироваться. Поскольку размер иона связан с его химическим видом, можно было бы предположить, что канал, диаметр поры которого достаточен для прохождения одного иона, также позволит прохождение других ионов меньшего размера, однако в большинстве случаев это не так. Помимо размера, существуют две характеристики, важные для определения селективности мембранных пор: способность к дегидратации и взаимодействие иона с внутренними зарядами поры.