ПАССИВНАЯ ДИФФУЗИЯ ХАРАКТЕРНА ДЛЯ АРКТИКИ

Пассивный транспорт — перенос веществ из области высокой концентрации в область низкой без затрат энергии (например, диффузия, осмос). Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос — пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану (обычно мелкие молекулы проходят, крупные не проходят).

Существует три типа проникновения веществ в клетку через мембраны: простая диффузия, облегчённая диффузия, активный транспорт.

Пассивная диффузия – один из основных механизмов транспорта веществ в клетках организмов. Этот процесс основан на принципе движения вещества от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией. В отличие от активного транспорта, пассивная диффузия не требует энергии, так как осуществляется за счет разницы концентраций и проницаемости мембраны для определенных молекул и ионов.

Основной принцип работы пассивной диффузии заключается в том, что вещества перемещаются через клеточную мембрану из места с более высокой концентрацией в место с более низкой концентрацией. При этом процесс равновесия достигается, когда концентрация вещества одинакова по обе стороны мембраны.

Примерами пассивного транспорта в клетках являются диффузия кислорода и углекислого газа через клеточные мембраны при дыхании организмов. Также пассивная диффузия осуществляет перемещение некоторых молекул и ионов через мембраны клеток, таких как вода, мочевина и глюкоза.

Важно отметить, что пассивная диффузия является важным процессом для поддержания обмена веществ и правильного функционирования клеток организма. Она обеспечивает внутриклеточное равновесие и позволяет клеткам получать необходимые для жизни вещества и избавляться от отходов обмена веществ.

Пассивная
диффузия происходит по градиенту
концентрации ле­карств — из зоны с
большей концентрацией в зону с меньшей
концент­рацией, не требует затрат
энергии макроэргов. Простая диффузия

Простая
диффузия осуществляется путем растворения
лекарств в липидном бислое мембран.
Липидорастворимостью независимо от
ус­ловий среды обладают лишь немногие
вещества — ингаляционные нар­козные
средства, этиловый алкоголь. Большинство
же препаратов яв­ляются слабыми
кислотами или слабыми основаниями и
образуют как липидорастворимые
нейтральные молекулы, так и водорастворимые
ионы. Соотношение нейтральных молекул
и ионов зависит от физико-химических
свойств лекарств и водородного показателя
(рН) среды, из которой происходит
всасывание.

У
слабой кислоты с рКа*=4,4 содержание
нейтральных молекул в же­лудочном
соке (рН =1,4) в 1000 раз больше, чем в крови
(рН=7,4), напро­тив, количество ионов в
1000 раз больше в крови, чем в желудочном
соке. У слабого основания с таким же рКа
соотношение нейтральных молекул и ионов
составляет в крови 1000:1, в желудочном
соке — 1:1000.

Условия
всасывания лекарств-слабых кислот и
оснований различ ные. Противовоспалительное
средство ацетилсалициловая кислота
име­ет рК а=3,6. В кислой среде желудочного
сока она присутствует в виде
липидорастворимых нейтральных молекул,
в щелочной среде кишечни­ка (рН=6,8-7,2)
— в виде водорастворимых ионов. В крови
при рН=7,4 ацетилсалициловая кислота
находится в ионизированной форме,
поэто­му плохо проникает в ткани. В
очаге воспаления в условиях ацидоза
преобладают нейтральные молекулы.

Другими
представителями лекарств-слабых кислот
являются проти-восудорожные средства
фенобарбитал, дифенин; нестероидные
про­тивовоспалительные вещества
бутадион, индометацин, ортофен; моче­гонный
препарат фуросемид; непрямые антикоагулянты;
гипогликеми-ческий препарат бутамид;
противомикробные средства — сульфанила­миды,
тетрациклин.

Слабые
основания — алкалоиды (морфин, кодеин,
папаверин, кофе­ин, атропин и многие
другие) и синтетические азотсодержащие
веще­ства (анальгин, димедрол) образуют
нейтральные молекулы в кишечни­ке,
крови и клетках.

Знание
особенностей всасывания лекарств с
различными физико-химическими свойствами
имеет большое медицинское значение.

При
отравлении производными барбитуровой
кислоты для ускорения их эли­минации
из организма проводят форсированный
диурез — вливают в вену моче­гонные
средства и изотонические растворы
глюкозы и натрия хлорида с добавле­нием
натрия гидрокарбоната. Последний создает
в первичной моче щелочную среду, в
которой ускоряется диссоциация
барбитуратов на ионы, не подвергаю­щиеся
реабсорбции в почечных канальцах.

При
отравлении морфином и некоторыми другими
алкалоидами, введенными парентерально,
необходимо проводить промывание желудка
растворами слабых кислот — уксусной или
лимонной, так как около 10% молекул
алкалоидов простой диффузией по градиенту
концентрации проникает из крови в
просвет желудка, где в условиях кислой
среды диссоциирует на ионы. Ионы могут
поступать в ки­шечник и вновь
образовывать нейтральные молекулы,
всасывающиеся в кровь. Промывание
желудка направлено на повышение
диссоциации и удаление нейт­ральных
молекул алкалоидов.

Нейтральные
молекулы лекарств отличаются по
растворимости в липидах в зависимости
от присутствия в их структуре полярных
групп. Полярные вещества плохо растворяются
в липидах и менее способны к всасыванию
простой диффузией. Фильтрация через
поры

Фильтрация
лекарств через поры клеточной мембраны
происходит с током воды в зависимости
от гидростатического и осмотического
дав­лений и возможна только для
нейтральных молекул, имеющих молеку­лярную
массу не более 100-200 Да. Это обусловлено
размером пор, равным 0,35-0,4 нм, и присутствием
в них фиксированных зарядов. Филь­трации
подвергаются мочевина, тиомочевина,
глюкоза.

Активный
транспорт лекарств происходит против
градиента концен­трации (в сторону
большей концентрации) с затратой энергии
макро­эргов и при участии
белков-переносчиков.

Активным
транспортом переносятся лекарства-эндобиотики
— ана­логи метаболитов организма,
использующие естественные системы
пе­реноса. Известно, что йод поступает
в фолликулы щитовидной железы против
пятидесятикратного градиента концентрации.
Норадреналин под­вергается нейрональному
захвату нервными окончаниями против
двух­соткратного градиента. Активным
транспортом при участии естествен­ных
систем переноса кислот и оснований
происходит секреция веществ в почечных
канальцах.

Возможна
конкуренция лекарств за связь с
белками-переносчиками в процессе
активного транспорта. Например, пробенецид
используют для пролонгирования действия
бензилпенициллина. Этот антибиотик
подвергается секреции в почечных
канальцах при участии белка-пере­носчика,
высоким сродством к которому обладает
пробенецид.

Многие
лекарства нарушают функцию ферментов
активного транс­порта (сердечные
гликозиды блокируют мембранную Na+,
К+-АТФ-азу).

Пиноцитоз
характерен для высокомолекулярных
лекарств — поли­пептидов и осуществляется
путем инвагинации клеточной мембраны
с образованием вакуоли, содержащей
лекарство. Эта вакуоль мигрирует к
противоположной стороне мембраны.
Пиноцитозом происходит вса­сывание
в тонком кишечнике витамина В12 в комплексе
с гликопротеи-ном — внутренним фактором
Касла.

Важнейшей
характеристикой всасывания является
биодоступность -часть дозы лекарств,
поступающая в кровь и биофазу
циторецепторов. Биодоступность зависит
от физико-химических особенностей
лекарств, лекарственной формы и технологии
ее приготовления, пути введения,
интенсивности кровотока, площади
всасывающей поверхности (наиболь­шая
— в альвеолах легких и слизистой оболочке
кишечника). При внут­ривенной инъекции
транспорт веществ в ткани происходит
по широким межклеточным щелям между
эндотелием, поэтому биодоступность
до­стигает 100%. При других путях введения
она меньше. В случае приема лекарств
внутрь большое значение для биодоступности
имеют лекар­ственные формы (лекарства
лучше всасываются из растворов,
мелко­дисперсных взвесей, микрогранул,
хуже — из таблеток, драже, капсул), а также
присутствие пищи, состояние пищеварительного
тракта и сер­дечно-сосудистой системы,
интенсивность метаболизма в печени.

Биодоступность
лекарств зависит от возраста больного.
В педиатрической практике необходимо
считаться с особенностями всасывания
лекарств у детей: •Желудочный сок имеет
нейтральную реакцию (сразу после рождения
рН = 6-8) и

приобретает
такую же, как у взрослых, кислотность
только ко 2-му году жизни

*8-19%
новорожденных страдают гипохлоргидрией;
«Эвакуаторная деятельность желудка
нерегулярна в течение первых 6 месяцев

жизни
(материнское молоко усиливает моторную
деятельность желудка); • Кишечник
характеризуется низкой микробной
обсемененностью с высокой

*Уменьшены
синтез и выделение желчных кислот, что
нарушает всасывание жиро­растворимых
веществ, например, витаминов.

Изменение
биодоступности лекарств у пожилых людей
обусловлено физиоло­гическим старением
органов и тканей и наличием заболеваний.
В пожилом возра­сте увеличивается
кислотность желудочного сока, нарушаются
эвакуаторная функ-

ция
желудка и всасывание лекарств в кишечнике
(например, сердечного гликозида
дигоксина).

7. БИОБАРЬЕРЫ
ИХ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ДЛЯ ЛЕКАРСТВ

Из
крови лекарства поступают в органы,
преодолевая гистогемати-ческие барьеры
— капиллярную стенку, гематоэнцефалический,
гемато-офтальмический и плацентарный
барьеры.

Капилляры
легко проницаемы для лекарств.
Липидорастворимые вещества диффундируют
через эндотелий и базальную мембрану,
во­дорастворимые — через цементирующее
вещество (гиалуроновая кис­лота) или
широкие поры, занимающие 0,2% поверхности
капиллярной стенки. Транспорт по
капиллярным порам возможен для соединений
с молекулярной массой, не больше массы
инсулина (5-6 кДа). При луче­вой болезни
и воспалении происходит активация
гиалуронидазы с рос­том проницаемости
капилляров.

Гематоэнцефалический
и гематоофтальмический барьеры

Гематоэнцефалический
барьер (ГЭБ) представлен капиллярной
стен­кой с плотными контактами между
эндотелием, а также основным межу­точным
веществом и астроглией головного и
спинного мозга. Глиальные клетки
выстилают примерно 85% поверхности
капилляров. Через ГЭБ простой диффузией
проникают только липидорастворимые
вещества (нар­козное средство
тиопентал-натрий, противопаразитарный
препарат мет-ронидазол), меньшую роль
играет активный транспорт. Для полярных
соединений (пенициллины, миорелаксанты)
ГЭБ не проницаем. Осмоти­чески активные
средства (маннит) могут вызыватьповреждение
ГЭБ (осо­бенно у детей) с последующим
усилением отека мозга и поступлением
в него эндогенных токсических веществ
(билирубин).

ГЭБ
гипоталамуса, гипофиза, эпифиза отличается
повышенной про­ницаемостью для
лекарств.

При
менингите, арахноидите, гипоксии,
черепномозговых травмах, шоке проницаемость
ГЭБ возрастает. У больных тяжелым
менингококко-вым менингитом проникновение
антибиотика рифампицина в головной

мозг
составляет 26% от дозы, при менингите
средней тяжести — 14,3%, при легком менингите
— 5,2%. При менингите концентрация
антибиотика канамицина в головном мозге
в 2-8 раз выше, чем в плазме крови.

Удаление
лекарств из мозга происходит при участии
сосудистого спле­тения желудочков
по типу секреции веществ в почечных
канальцах или с током спинномозговой
жидкости через ворсинки паутинной
оболочки.

Гематоофтальмический
барьер разделяет кровь капилляров и
внут­риглазную жидкость в камерах
глаза. В среды глаза хорошо проникают
липидорастворимые лекарства.

Плацентарный
барьер разделяет кровообращение матери
и плода. Проникно­вение через этот
барьер зависит от физико-химических
характеристик лекарств, их концентрации
в крови, морфо-функционального состояния
плаценты в разные сроки беременности,
плацентарного кровотока. К плоду
поступают несвязанные с белками и
липидорастворимые лекарства с молекулярной
массой менее 1 кДа, не проникают
четвертичные азотистые соединения и
высокомолекулярные вещества
(плазмозаменители, гепарин, белки).
Основными типами транспорта через
пла­центу являются простая диффузия,
активный перенос и пиноцитоз.

Проницаемость
плацентарного барьера значительно
повышается с 32-35-й недели беременности
в результате истончения плаценты (с 25
до 2 мкм), увеличе­ния количества
ворсин, расширения спиральных артерий
с ростом перфузионного давления в
межворсинчатом пространстве.

Особенности
кровообращения у плода увеличивают
опасность повреждения его лекарственными
средствами. После прохождения через
плаценту лекарства попадают в пупочную
вену, затем 60-80% крови направляется в
печень через во­ротную вену, а остальные
20-40% пуповинного кровотока через шунт
поступает в нижнюю полую вену и системный
кровоток без детоксикации в печени.

Некоторые
лекарства — сердечный гликозид дигитоксин,
противотуберкулез­ный препарат
фтивазид — концентрируются в тканях
плода, создавая концентрации в 1,5-2 раза
большие, чем в крови матери. Другие
лекарства — антибиотики, кофе­ин,
витамин Е — обнаруживаются в крови плода
в меньших (на 50-70%) количествах, чем у
матери.

В
связи с опасностью эмбриолетального,
эмбриотоксического, тератогенного и
фетотоксического действия многие
лекарства противопоказаны при
беременно­сти. Известно, что частота
врожденных уродств в популяции равна
2-3%, при этом в 25% случаев они объясняются
наследственными причинами, в 10% —
отрица­тельным влиянием факторов
внешней среды, в 65% — нежелательными
эффекта­ми лекарств.

По пути простой диффузии частицы вещества перемещаются сквозь липидный бислой. Направление простой диффузии определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны. Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (O2, N2, бензол) и полярные маленькие молекулы (CO2, H2O, мочевина). Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).

Простая диффузия представляет собой процесс, при котором газ или растворенные вещества распространяются и заполняют весь объём вещества. Молекулы или ионы, растворённые в жидкости, находясь в хаотичном состоянии, сталкиваются со стенками клеточной мембраны, что может вызвать двоякий исход: молекула либо отскочит, либо пройдёт через мембрану. Если вероятность последнего велика, то говорят, что мембрана проницаема для данного вещества.

Если концентрация данного вещества по обе стороны мембраны различна, то возникает процесс, который способствует выравниванию концентрации. Через клеточную мембрану проходят как хорошо растворимые (гидрофильные), так и нерастворимые (гидрофобные) вещества.

В случае, когда мембрана плохо проницаема, либо непроницаема для данного вещества, она подвергается действию осмотических сил. При более низкой концентрации вещества в клетке она сжимается, при более высокой концентрации — впускает внутрь воду.

Принцип работы пассивной диффузии

Пассивная диффузия – это процесс перемещения молекул или частиц из области высокой концентрации в область низкой концентрации без затрат энергии. Она является одним из основных механизмов транспорта в клетках и играет важную роль в поддержании гомеостаза.

Принцип работы пассивной диффузии основан на простом физическом законе – законе Фика. Согласно этому закону, молекулы, находящиеся в жидкости или газе, стремятся равномерно распространяться в пространстве. То есть, они двигаются от области с высокой концентрацией к области с низкой концентрацией до тех пор, пока концентрация не выравнивается.

Пассивная диффузия может происходить по разным путям в клетке, таким как диффузия через липидный бислой или через белки-переносчики. Но основными примерами пассивного транспорта в клетках являются диффузия через клеточные мембраны и диффузия через поры в ядерной оболочке.

Диффузия через клеточные мембраны происходит благодаря наличию липидного бислоя в двух слоях мембраны. Молекулы могут свободно перемещаться между этими слоями, преодолевая мембрану. Важно отметить, что диффузия происходит только для неполярных молекул или молекул, способных проникать через липидный бислой.

Диффузия через поры в ядерной оболочке позволяет молекулам перемещаться между клеточным цитоплазмой и ядром. Поры образуются специальными белками – ядерными порами, которые находятся в ядерной оболочке. Молекулы размером менее 60 кДа могут свободно переходить через эти поры, тем самым осуществляя пассивный транспорт.

Таким образом, принцип работы пассивной диффузии основан на концентрационном градиенте и способности молекул проникать через липидный бислой или поры в мембранах клетки. Благодаря этому механизму клетка может контролировать концентрацию веществ внутри себя и внешней среды без затрат энергии.

Белки-переносчики — это трансмембранные белки, которые специфически связывают молекулу транспортируемого вещества и, изменяя конформацию, осуществляют перенос молекулы через липидный слой мембраны. В белках-переносчиках всех типов имеются определённые участки связывания для транспортируемой молекулы. Они могут обеспечивать как пассивный, так и активный мембранный транспорт.

Механизмы всасывания лекарственных веществ

Всасывание
(абсорбция) — это перенос лекарственного
вещества из места введения в системный
кровоток. Естественно, что при энтеральном
способе введения ЛС, высвобождающееся
из лекарственной формы, через эпителиальные
клетки ЖКТ попадает в кровь, а затем уже
распределяется по организму. Однако и
при парентеральных путях введения ЛС,
чтобы попасть к месту реализации своего
фармакологического эффекта, должно,
как минимум, пройти через эндотелий
сосудов, т. е. при любом способе введения
для достижения органа-мишени препарату
необходимо проникнуть через разнообразные
биологические мембраны эпителиальных
и (или) эндотелиальных клеток.

Мембрана представлена
бислоем липидов (фосфолипидов), пронизанных
белками. Каждый фосфолипид имеет 2
гидрофобных «хвостика», обращенных
внутрь, и гидрофильную «головку».

Существует несколько
вариантов прохождения лекарственного
вещества через биологические мембраны:

Пассивная
диффузия
— основной механизм всасывания лекарств.
Перенос лекарственных веществ
осуществляется через липидную мембрану
по градиенту концентрации (из области
большей концентрации в область меньшей
концентрации). При этом размер молекул
не столь существенен как при фильтрации
(рис. 2).

Рис. 2. Пассивная
диффузия

Факторы, влияющие
на скорость пассивной диффузии :

Жидкости организма
в физиологических условиях имеют рН
7,3–7,4. Иной рН имеют содержимое желудка
и кишечника, моча, воспаленные ткани и
ткани в состоянии гипоксии. р Н среды
определяет степень ионизации молекул
слабых кислот и слабых оснований (слабых
оснований среди ЛС больше, чем слабых
кислот) согласно формуле Гендерсона-Хассельбаха.

Для слабых кислот
:

для слабых оснований
:

Зная рН среды и
рКа вещества (табличные данные) можно
определить степень ионизации лекарства,
а значит, и степень его всасывания из
ЖКТ, реабсорбции или экскреции почками
при разных значениях рН мочи.

Рассчитать
всасываемость атропина (рКа 9,7) в желудке
(рН 2,0). Атропин — это слабое основание.

Отсюда следует,
что неионизированных форм атропина в
кислой среде желудка значительно меньше,
чем ионизированных (на 1 неионизированную
форму приходится 107,7
ионизированных), а значит, в желудке он
всасываться практически не будет.

Определить, будет
ли фенобарбитал (рКа 7,4) реабсорбироваться
в «кислой» моче (рН 6,4). Фенобарбитал —
слабое основание.

Отсюда следует,
что неионизированных молекул фенобарбитала
в этих условиях в 10 раз меньше, чем
ионизированных, следовательно, он будет
плохо реабсорбироваться в «кислой»
моче и хорошо выводиться.

При передозировке
фенобарбитала подкисление мочи является
одним из методов борьбы с интоксикацией.

Фильтрация
осуществляется через поры, имеющиеся
между клетками эпидермиса слизистой
оболочки ЖКТ, роговицы, эндотелия
капилляров и так далее (большинство
капилляров мозга не имеет таких пор
(рис. 3)). Эпителиальные клетки разделены
очень узкими промежутками, через которые
проходят только небольшие водорастворимые
молекулы (мочевина, аспирин, некоторые
ионы).

Рис. 3. Фильтрация

Активный
транспорт
— это транспорт ЛС против градиента
концентрации. Для этого вида транспорта
необходимы энергетические затраты и
наличие специфической системы переноса
(рис. 4). Механизмы активного транспорта
высокоспецифичны, они сформировались
в процессе эволюции организма и необходимы
для реализации его физиологических
потребностей. В силу этого ЛС, проникающие
через клеточные мембраны посредством
активного транспорта, близки по своей
химической структуре к естественным
для организма веществам (например,
некоторые цитостатики — аналоги пуринов
и пиримидинов).

Рис. 4. Активный
транспорт

Рис. 5. Пиноцитоз

Перечисленные
механизмы «работают», как правило,
параллельно, но преобладающий вклад
вносит обычно один из них. Какой именно
— зависит от места введения и
физико-химических свойств ЛС. Так, в
ротовой полости и желудке, главным
образом, реализуются пассивная диффузия,
в меньшей степени — фильтрация. Другие
механизмы практически не задействованы.
В тонком кишечнике нет препятствий к
реализации всех вышеуказанных механизмов
всасывания. В толстом кишечнике и прямой
кишке преобладают процессы пассивной
диффузии и фильтрации. Они же являются
основными механизмами всасывания ЛС
через кожу.

Вариант 2. (неточно)

Ингаляционным
путем вводят следующие лекарственные
формы :

Данный способ
введения обеспечивает как местное
(адреномиметики), так и системное
(средства для наркоза) действие. Ингаляции
лекарств производят с помощью специальной
аппаратуры (от простейших спрей-баллончиков
для самостоятельного применения больным
до стационарных аппаратов). Учитывая
тесный контакт вдыхаемого воздуха с
кровью, а также огромную альвеолярную
поверхность, скорость резорбции лекарств
очень высока. Ингаляторно не применяют
лекарственные средства, обладающие
раздражающими свойствами. Нужно помнить,
что при ингаляциях вещества сразу
поступают в левые отделы сердца через
легочные вены, что создает условия для
проявления кардиотоксического эффекта.

Соседние файлы в предмете Фармакология

Пассивная диффузия и транспортные белки

Пассивная диффузия — это процесс перемещения молекул вещества через клеточную мембрану без затрат энергии клетки. В этом процессе участвуют различные транспортные белки, которые играют важную роль в поддержании равновесия концентрации молекул внутри и вне клетки.

У клеточной мембраны есть свойство пермеабельности, то есть способности пропускать определенные молекулы и ионы и задерживать другие. Пассивная диффузия происходит через мембрану в зависимости от концентрационного градиента — разницы концентрации молекул внутри и снаружи клетки. Во время пассивной диффузии молекулы движутся от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией, пока не установится равновесие.

Транспортные белки играют важную роль в пассивной диффузии. Они обеспечивают перемещение определенных молекул и ионов через клеточную мембрану. Существует несколько типов транспортных белков:

Примеры пассивного транспорта в клетках включают диффузию кислорода и углекислого газа через легкие, диффузию глюкозы через клеточную мембрану и диффузию ионов, таких как натрий и калий.

Пассивная диффузия с помощью транспортных белков является важным механизмом для поддержания равновесия концентрации различных молекул и ионов в клетках и всем организме в целом.

Вопрос-ответ

Пассивная диффузия — это процесс перемещения молекул или ионов через клеточную мембрану без затрат энергии. Она осуществляется по концентрационному градиенту, то есть молекулы или ионы двигаются от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией. Этот процесс происходит благодаря специальным каналам или порам в клеточной мембране, которые позволяют молекулам или ионам свободно проходить через нее. Например, кислород и углекислый газ могут проходить через клеточную мембрану путем пассивной диффузии.

Как работает пассивный транспорт в клетках?

Пассивный транспорт в клетках осуществляется с помощью пассивной диффузии. Клеточная мембрана имеет специальные белковые каналы и поры, которые позволяют молекулам и ионам свободно перемещаться через нее. Когда концентрация определенного вещества в клетке отличается от концентрации во внешней среде, молекулы или ионы начинают двигаться по концентрационному градиенту. Это движение происходит до тех пор, пока концентрация внутри и снаружи клетки не станет равной. Примером пассивного транспорта является перенос кислорода или глюкозы через клеточную мембрану.

Какие примеры пассивного транспорта в клетках можно назвать?

Существует несколько примеров пассивного транспорта в клетках. Один из них — диффузия газов, таких как кислород и углекислый газ, через клеточную мембрану. Когда концентрация кислорода в клетке ниже, чем в окружающей среде, кислород начинает диффундировать внутрь клетки. Также, глюкоза, аминокислоты и другие молекулы могут попадать в клетки через их мембраны посредством пассивной диффузии.

Большинство веществ переносится через мембрану с помощью погружённых в неё транспортных белков (белков-переносчиков). Все транспортные белки образуют непрерывный белковый проход через мембрану. С помощью белков-переносчиков осуществляется как пассивный, так и активный транспорт веществ. Полярные вещества (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) проходят через мембраны с помощью облегчённой диффузии при участии белков-каналов или белков-переносчиков.
Участие белков-переносчиков обеспечивает более высокую скорость облегчённой диффузии по сравнению с простой пассивной диффузией. Скорость облегчённой диффузии зависит от ряда причин: от трансмембранного концентрационного градиента переносимого вещества, от количества переносчика, который связывается с переносимым веществом, от скорости связывания вещества переносчиком на одной поверхности мембраны (например, на наружной), от скорости конформационных изменений в молекуле переносчика, в результате которых вещество переносится через мембрану и высвобождается на другой стороне мембраны. Облегчённая диффузия не требует специальных энергетических затрат за счёт гидролиза АТФ. Эта особенность отличает облегчённую диффузию от активного трансмембранного транспорта.

Характерными чертами этого вида транспорта являются:

Все перечисленные выше черты являются результатом действий специальных белков-переносчиков, а также их малого содержания в клетке. При достижении максимального числа переносимых веществ, когда все переносчики заняты, дальнейшее увеличение не приведёт к возрастанию количества переносимых веществ — явление насыщения. Вещества, которые постоянно переносятся одним и тем же переносчиком, будут конкурировать за него — явление конкуренции.

Существует несколько видов транспорта. Унитранспорт — когда молекулы или ионы переносятся через мембрану несмотря на другие вещества. Симпорт — перенос веществ направлен с другими соединениями. Антипорт — транспорт вещества направлен противоположно другому веществу или иону (натрий-калиевый насос).

Механизм пассивной диффузии

Пассивная диффузия — это процесс перемещения молекул через клеточные мембраны без необходимости энергозатрат со стороны клетки.

Механизм пассивной диффузии основывается на принципе движения молекул от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией. Основные факторы, определяющие направление диффузии, — это концентрационный градиент и пермеабельность мембраны для определенных молекул.

Процесс пассивной диффузии происходит через фосфолипидный двойной слой клеточной мембраны. Маленькие гидрофобные молекулы, такие как кислород и углекислый газ, могут проходить через мембрану легко, поскольку они способны растворяться в липидном слое. Этот процесс называется диффузией прямо через липидный слой.

Кроме того, мембрана содержит различные протеины-каналы и транспортные белки, которые способны упростить процесс пассивной диффузии. Например, некоторые ионные каналы могут образовывать открытые поры и позволять ионам свободно проходить через них.

Примерами пассивной диффузии в клетках являются перенос кислорода, углекислого газа и других газообразных молекул, а также некоторых обезвоженных ионов, таких как натрий и калий. Механизм пассивной диффузии играет важную роль в поддержании баланса между внутренней и внешней средой клетки.

Механизм и примеры пассивного транспорта

Пассивная диффузия является основным механизмом пассивного транспорта в клетках. Этот процесс осуществляется без энергии и направленных усилий со стороны клетки.

В результате пассивной диффузии молекулы перемещаются из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации. Диффузия происходит через мембрану клетки, которая является перегородкой между внутренней и внешней средами.

Механизм пассивной диффузии основан на принципе случайного движения молекул. Молекулы перемещаются в результате их столкновений друг с другом и со стенками мембраны. Кинетическая энергия, которая зависит от температуры, определяет скорость движения молекул.

Примеры пассивного транспорта в клетках:

Все эти примеры показывают, что пассивная диффузия является важным процессом для поддержания гомеостаза в клетке и обеспечения равновесия концентрации различных веществ внутри и вне клетки.

Пассивный транспорт — это процесс перемещения молекул и ионов через клеточную мембрану без затрат энергии со стороны клетки. Вот некоторые примеры пассивного транспорта в клетках:

Диффузия — это случайное движение молекул от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией. Этот процесс происходит без дополнительных энергетических затрат и включает в себя диффузию газов, жидкостей и некоторых молекул. Например, кислород и углекислый газ могут диффундировать через клеточную мембрану в легкие и из них, чтобы обеспечить клеткам достаточное количество кислорода и удаление отходов.

Осмос — это процесс перемещения воды через полупроницаемую мембрану из области низкой концентрации растворенных веществ в область высокой концентрации. При осмосе вода стремится выровнять концентрацию растворенных веществ с обеих сторон мембраны. Например, осмос играет важную роль в поступлении воды в растения через корневые клетки.

3. Фасцилированный диффуз

Фасцилированный диффуз — это процесс, при котором некоторые молекулы проходят через мембрану с помощью специфических белковых каналов. Эти каналы позволяют определенным молекулам перевозиться через мембрану, даже если у них нет способности к полноценному пассивному переносу. Например, глюкоза может переноситься через мембрану клетки с помощью глюкозовых переносчиков.

Фильтрация — это процесс, при котором молекулы переходят через мембрану благодаря давлению. Этот процесс особенно важен в почках, где кровь фильтруется через гломерулярную капсулу, и некоторые молекулы и ионы переходят из крови в проксимальные канальцы на основе гидростатического давления.

Эти примеры пассивного транспорта демонстрируют различные механизмы перемещения молекул и ионов через клеточные мембраны без участия энергии. Все эти процессы играют важную роль в поддержании гомеостаза клеток и организма в целом.

Роль градиента концентрации в пассивной диффузии

Градиент концентрации играет ключевую роль в пассивной диффузии, которая является основным механизмом пассивного транспорта в клетках. Градиент концентрации — это разница в концентрации вещества между двумя областями, разделенными мембраной.

В процессе пассивной диффузии вещества перемещаются от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией. Это происходит без затраты энергии со стороны клетки. Градиент концентрации создает потенциальную энергию, которая толкает вещества в направлении равновесия.

Чем больше разница в концентрации между двумя областями, тем быстрее будет происходить диффузия. Если градиент концентрации большой, то этот процесс может быть очень быстрым и эффективным. Однако, по мере того как концентрация вещества в области с низкой концентрацией увеличивается, скорость диффузии будет уменьшаться.

Примером роли градиента концентрации в пассивной диффузии может служить процесс обмена газами в легких. Внутри легких концентрация кислорода выше, чем в крови, поэтому кислород диффундирует из легких в кровь. Наоборот, уровень углекислого газа в крови выше, чем в легких, поэтому углекислый газ диффундирует из крови в легкие, чтобы быть выдыханным.

Таким образом, градиент концентрации играет важную роль в пассивной диффузии, обеспечивая необходимое движение веществ по мембране клетки без дополнительных затрат энергии.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: