Ионные Насосы

Молекулярные структуры, встроенные в биол. Мембраны и осуществляющие перенос ионов в сторону более высокого электрохим. Потенциала (активный транспорт). Функционируют за счёт энергии гидролиза АТФ или энергии, высвобождающейся в ходе переноса электронов по дыхат. Цепи. Активный транспорт ионов лежит в основе биоэнергетики клетки, процессов клеточного возбуждения, всасывания, а также выведения веществ из клетки и организма в целом. Перенос ионов при гидролизе АТФ обеспечивается транспортными ферментами аденозинтрифосфатазами (АТФазами), к к-рым относятся Н+-АТФаза мембран митохондрий, хлоропластов и бактериальных клеток, Са+-АТФаза внутриклеточных мембран мышечных клеток (мембран саркоплазматич. Ретикулума) и эритроцитов и Na+/K+-ATOa3a, содержащаяся практически во всех плазматич.

Мембранах. На каждую молекулу гидролизованной АТФ эти АТФазы переносят через мембрану соответственно 2Н+, 2Са2+, 2К+ и 3Na+, причём протоны переносятся из митохондрий и хлоропластов в цитоплазму, ионы Са2+ - из цитоплазмы в пузырьки саркоплазматич. Ретикулума и внеклеточное пространство, ионы К+ - в клетку, а ионы Na+ из клетки. В результате создаётся неравновесное распределение ионов и генерируется разность электрич. Потенциалов на мембране. При этом происходит запасание энергии, к-рая м. Б. В принципе использована для синтеза АТФ, а также для генерации потенциалов действия в нервных и мышечных клетках, для сопряжённого с пассивным транспортом Na активного (вторичного) транспорта аминокислот, углеводов и др.

Цикл работы трансп. АТФаз включает связывание АТФ и ионов на поверхности фермента, фосфорилирование фермента, перенос ионов через мембрану, отщепление ортофосфата от белка, изменение прочности связи ионов с ферментом, возврат системы в исходное состояние. Процессы перемещения ионов через мембраны связаны с изменением пространств, структуры белковой части трансп. АТФаз, однако детальный механизм процесса пока не установлен. По-видимому, в состав АТФаз входят ферментный центр, ионный канал и какие-то структурные элементы, препятствующие обратной утечке ионов во время работы И. Н. В мембранах митохондрий, хлоропластов и клеток бактерий функционирует и др. Механизм активного переноса протонов. Сопряжение трансмембранного переноса протонов с переносом электронов через оцредел.

Участки окислитель-но-восстановит. Системы - цепи транспорта электрона. Работа таких систем вместе с работой обращенной Н+-АТФазы приводит к окислительному фосфорили-рованию в митохондриях и у бактерий и к фотосинтетич. Фосфорилированию в хлоропластах растений и хроматофорах фотосинтезирующих бактерий. (см. Хемиосмотическая Теория). Нарушение работы И. Н. Сопровождается развитием патологич. Состояний в организме (так, необратимое повреждение клеток при недостатке кислорода связано с выключением трансп. АТФаз из-за отсутствия АТФ в условиях тканевой гипоксии). Нек-рые лекарств, препараты, напр. Сердечные гликозиды, могут регулировать активность И. Н.