Рассмотрим простой переносчик с одним местом связывания, транспортирующий молекулы через мембрану. Рис.2 иллюстрирует основные свойства как первичного активного переносчика, так и пермеазы.

Рис.2

Рассмотрим четыре состояния белка-переносчика:

1) белок обращен внутрь/связан с субстратом;

2) обращен внутрь/не связан;

3) обращен наружу/ связан с субстратом;

4) обращен наружу/не связан.

Тогда транспорт можно представить в виде следующей последовательности элементарных обратимых стадий. Субстрат связывается с участком, обращенным к одной стороне мембраны (определяемой как цис-сторона). Происходит конформационное изменение, существенно уменьшающее кинетический барьер для перемещения иона к выходу из канала и увеличивающее энергетический барьер для движения в обратном направлении. Это конформационное изменение может быть спонтанным или может происходить с потреблением энергии (например, энергии гидролиза АТР). Участок переносчика со связанным субстратом оказывается теперь обращенным к противоположной стороне мембраны (определяемой как транс-сторона). Субстрат высвобождается из комплекса с переносчиком и выходит на противоположной стороне мембраны. Для активных переносчиков сродство субстрата к белку ниже, когда место связывания обращено к транс-стороне мембраны. Происходит конформационное изменение, возвращающее белок-переносчик к исходной конформации, в которой место связывания вновь обращено к цис-стороне.

Ключевым моментом в работе всех переносчиков является наличие высокого энергетического барьера, для преодоления которого соответствующие белки должны претерпеть конформационные изменения. Если для этого необходима энергия, то система может работать как активный переносчик (пример - Са2 + - насос, транспортирующий ионы Са2+ за счет энергии гидролиза АТР). Если для конформационного перехода необходимо, чтобы молекула переносимого вещества была связана с белком, т.е. стадия 4 отсутствует, то белок будет катализировать только обмен вещества через биослой, поскольку он не может изомеризоваться в "незагруженной" форме (пример - белок полосы 3 эритроцитов). Кинетическая теория переходного состояния имеет определенные ограничения, но ее применение упрощает решение многих сложных задач и позволяет единым образом подходить к рассмотрению различных транспортных механизмов.

Это интересно:

Мониторинг калия
Калий имеет первостепенное физиологическое и патологическое значение. Это основной катион, присутствующий внутри клеток. Он играет важную роль в поддержании мембранного потенциала электрически возбудимых клеток, например клеток сердечной ...

Эволюционная теория естественного отбора Ч. Дарвина
Чарльз Дарвин в своем основном труде "Происхождение видов путем естественного отбора" (1859) обобщил эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики, на основе результатов собственных наблюдений во время п ...

Приспособительный характер поведения
Для нормального существования в постоянно меняющейся внешней среде организму требуется вовремя изменять свое поведение, приспосабливая его к условиям текущего момента. Умение управлять своим поведением, своевременно его менять, а иногда ...