Проницаемость мембран. Теории поступ. и выдел. в-в. Ионные насосы.

Растение — непре­рывно поглощает извне разные вещества, необходимые для его ж/д, а также постоянно выделяет вещества во вн. среду. Это указывает на то, что мембраны растения проницаемы, т. е. способны пропускать через себя поглощаемые и выделяемые вещества. Но клеточные мембраны пропускают через себя не все вещества, а лишь некоторые. Т. о., они обладают избирательной проницаемостью. Факты подтверждающие то, что в-ва в кл. поступают не только пассивно, но и активно:

1. Вещества проникают в клетку не только по градиенту концентраций (от высокой к более низкой) - пассивно, но и против градиента, когда в клетке накапливается веществ больше, чем в окружающей среде. Например концентрация йода, брома в талломах водорослей, растущих в морской воде.

2. В клетку могут поступать и из нее выделяться не только низкомолекулярные соединения, но и вещества с крупными молекулами.

3. При нахождении в растворе какой-либо соли, ионы, составляющие ее молекулу, будут проникать в клетку не равномерно, а в различных соотношениях (разное количество катионов или анионов).

Во-первых, проницаемость мембран цитоплазмы сильно варьирует в течение жизни раст. Она зависит от t°, света, содержания влаги и действия ядовитых в-в. Во-вторых, проницаемость связана с дыханием, что можно наблюдать при действии веществ, стимулирующих и ослабляющих этот процесс. Так, при действии макроэнергетического АТФ увеличивается поступление веществ в корни, а клеточные яды (цианид, фторид и др.) подавляют этот процесс. Известно несколько теорий, пытающихся объяснить проницаемость активными процессами. Основная - Теория переносчиков. Сущность: предполагается, что само вещество (А), не может проникать через мембрану. Тогда оно соединяется с особым переносчиком (X), который транспортирует его; затем переносимое вещество освобождается и остается внутри клетки, а переносчик с другим веществом (В) выходит наружу и снова становится способным к переносу. Схематически перенос вещества в клетку можно изобразить следующим образом: A + X =AX ->> AX =A + X.

Обратный перенос: В + X =ВХ ->> ВХ =В + X.

Предполагается, что переносчики — орг. в-ва белковой природы; один для переноса катионов, др. для переноса анионов. В основе их действия лежит процесс обменной адсорбции, когда поглощаемые и переносимые ионы обмениваются на другие, которых в клетке избыток. Катионы, как правило, обмениваются на Н⁺ и Na⁺, Анионы — на ОН и НСО₃. У бактерий они представлены Ant (типа грамицидина и валина). У высших растений их роль выполняют мембранные АТФ-азы и ионные насосы.

Ионные насосы — особые образования, встроенные в клеточные мембраны. Это глобулы, состоящие из 3-х субъединиц. Две из них представляют собой белковый канал по которому движутся ионы, третья — фермент АТФ-аза, при участии которой происходит распад АТФ с освобождением остатка фосфорной кислоты и некоторого количества энергии. К+, Na+-нacoc, который выводит из клетки натрий и закачивает калий; протонный, или водородный, выносящий Н+ и закачивающий другие вещества. Действие ионных насосов: в наружной среде (например в почве) всегда много ионов натрия. Вследствие высокой концентрации он движется по градиенту и пассивно проникает в клетки. Но растению такое большое кол-во натрия не нужно, поэтому в клетках быстро создается его избыток, который за счёт освобождающейся энергии АТФ выбрасывается из них. Калий напротив, необходим растению в больших количествах, чем натрий, однако в почве его мало, и сам по градиенту он поступать не может. Тогда одновременно с выбросом натрия происходит принудительное закачивание калия. Транспорт многих других веществ — минеральных и органических — у растений осуществляет Н-насос, который и служит главным переносчиком. Протонный насос участвует при загрузке флоэмы сахарами, образующимися при фотосинтезе.