Вторично активный транспорт. Котранспорт глюкозы и аминокислот в клетке
Когда ионы натрия транспортируются наружу клетки с помощью первично активного транспорта, обычно возникает высокий концентрационный градиент ионов натрия: высокая концентрация снаружи и очень низкая концентрация внутри клетки. Этот градиент является хранилищем энергии, поскольку избыток натрия снаружи клеточной мембраны всегда пытается диффундировать внутрь клетки. При соответствующих условиях эта энергия диффузии натрия может перемещать через мембрану вместе с натрием другие вещества. Это явление называют котранспортом, оно представляет одну из форм вторично активного транспорта.
Для транспорта вместе с ионами натрия другого вещества необходим механизм сопряжения. Это обеспечивается с помощью еще одного белка-переносчика в клеточной мембране. Переносчик в этом случае служит местом прикрепления как для иона натрия, так и для транспортируемого в этом же направлении другого вещества. Когда они оба прикрепляются к белку, энергетический градиент иона натрия обеспечивает совместный перенос иона натрия и другого вещества внутрь клетки.
При контртранспорте ионы натрия также пытаются диффундировать внутрь клетки в связи с их высоким градиентом концентрации. Однако на этот раз транспортируемое вещество находится внутри клетки и должно быть выведено наружу. Следовательно, ион натрия связывается с участком белка-переносчика на наружной стороне мембраны, в то время как транспортируемое в обратном направлении вещество связывается с выступающим внутрь клетки участком этого белка. Сразу после их связывания происходят конформационные изменения, и энергия, освобождаемая при движении иона натрия внутрь, обеспечивает движение другого вещества наружу.
Гипотетический механизм котранспорта натрия и глюкозы
Котранспорт глюкозы и аминокислот с ионами натрия
Глюкоза и многие аминокислоты транспортируются внутрь большого числа клеток противзначительного градиента концентрации; осуществляется это исключительно механизмом котранспорта. Видно, что транспортный белок-переносчик имеет 2 участка связывания на его наружной стороне, 1 — для натрия и 1 — для глюкозы. Концентрация ионов натрия очень высокая снаружи клетки и очень низкая внутри, что обеспечивает энергию для транспорта. Транспортный белок обладает специфическим свойством: его кон формационное изменение не позволяет натрию двигаться внутрь клетки до тех пор, пока не присоединится молекула глюкозы.
Когда прикрепляются оба вещества, автоматически происходит конформационное изменение белка-переносчика, в результате натрий и глюкоза одновременно транспортируются внутрь — это механизм котранспорта натрия и глюкозы.
Котранспорт натрия и аминокислот происходит так же, как для глюкозы, но используются другие транспортные белки. Установлены 5 белков для транспорта аминокислоту каждый из которых способен транспортировать одну группу аминокислот со специфическими молекулярными характеристиками.
Натриевый котранспорт глюкозы и аминокислот особенно характерен для эпителиальных клеток пищеварительного тракта и почечных канальцев и обеспечивает всасывание этих веществ в кровь, что будет обсуждаться в следующих главах.
Другие важные механизмы котранспорта, обнаруженные в некоторых клетках, включают котранспорт ионов хлора, йода, железа и мочевой кислоты.
