Биологиялық мембрана арқылы зат тасымалы. Белсенді емес және белсенді тасымал

Тақырыбы:   Биологиялық мембрана арқылы зат тасымалы. Белсенді емес және белсенді тасымал.

Мақсаты:  Белсенді және белсенді емес  тасымалының механизмін оқып үйрену. Тасымал түрлерінің функциясын түсіну және оны зерттеудің әдістемесімен танысу. Берілген тақырыпқа байланысты есептер әдістемесін меңгеру.

Оқыту міндеттері:

• Адам ағзасында өтіп жатқан процесстерді түсіндіруде физико-химиялық заңдарды қолдануды үйрету
• Студенттерде логикалық ойлауды, негізделген ойлар мен тұжырымдарды қалыптастыру.

Тақырыптың негізгі сұрақтары:

1. Биологиялық мембрана арқылы жүретін зат тасымалы.
2. Тасымал түрлері.
3. Белсенді емес  тасымал.
4. Диффузия
5. Фик теңдеуі
6. Мембрана арқылы жүретін иондық тасымал
7. Нернст – Планк теңдеуі.
8. Белсенді тасымал
9. Иондар тасымалы.
10. Заттардың каналдармен иондық тасымалдануы.
11. Бірінші – активті, екінші – активті  (түйіндес) тасымалдану.

Қысқаша теория

Нерв импульстарын жүргізу, бұлшықеттің жиырылуы, АТФ синтезі т.б. үрдістер мембрана арқылы жүретін  зат тасымалына байланысты. Биологиялық жүйелердегі бұл үрдісті тасымал деген атқа ие болды. Жасушаға немесе одан қоршаған ерітіндіге заттың орын ауыстыру «белсенді» немесе «белседі емес» түрде жүретін күрделі үрдіс болып табылады. Концентрация градиенті бойымен көп шамадан аз шамаға зат тасымалының жүруі «белсенді емес» болады. Егер зат тасымалы электрохимиялық потенциалдың кемуімен, яғни энергияны қажет етпейтін болса, онда тасымал белсенді емес деп атайды. Оның диффузия, фильтрлеу (сүзгілеу) және осмос деген түрлері бар. Диффузия көмегімен жасушаға оттегі молекуласының  және көмірқышқыл газының ерітінділері, сонымен қатар улы заттар мен дәрілік препараттар өтеді (электр өрісі тарапынан әсер ететін күштер бағытының, концентрациясы аз жаққа заттың орын ауыстыруы). Сүзгілеуде  қысымның аз мәндер жағына саңылаулар арқылы заттардың өтуі жүреді, мысалы, ағзада қан тамырларының қабырғалары арқылы суды тасымалдау, бүйректегі каналдарға қан плазмасын айдап шығару болып табылады. Осмос дегеніміз жартылай өткізетін мембрана арқылы аз концентрациялы алабтан жоғары алабқа су молекуласының тасымалдануын айтамыз.  

Мембрана арқылы өтетін белсенді емес тасымалдың жалпы классификациясына қарапайым диффузия, саңылаулар арқылы өтетін диффузия және тасымалдаушылар арқылы жүретін диффузия кіреді. Диффузия көмегімен жасушаға оттегі молекуласының  және көмірқышқыл газының ерітінділері, сонымен қатар улы заттар мен дәрілік препараттар өтеді. Белсенді емес тасымал әртүрлі градиенттермен негізделген. Ондай градиенттерге мыналар жатады:

1. Концентрациялық градиент жасушада және қоршаған сұйықтықта концентрациялары әртүрлі кезде жүретін зат тасымалына негізделген.
2. Осмостық градиент, ол биологиялық жүйелер үшін өте маңызды жасуша ішінде және оның сыртындағы осмостық қысымның әртүрлі болуынан пайда болады.
3. Мембраналық градиент, ол төмен молекулалы жақсы және жаман  – жоғары молекулалы иондарды өкізетін жартылай өткізетін мембрана болғанда пайда болады. Содан егер мембрананың бір жағында төмен молекулалы иондар бар боса, онда олардың мембрананың екі жағында бірқлапты таралуы мүмкін емес.
4. Еріту градиенті, ол екі араласпаған фазалар шекарасында, яғни берілген зат бұл фазаларда бірдей емес еріткіштікке ие болмаса   пайда болады. Жасуша қабықшасын екі араласпаған фазалардан тұратын: тұзды сумен қоршалған липидті және ақуызды жүйе ретінде  қарастырылады. Кез  келген суда және майда ерітілген зат Нернст теңдеуіне сәйкес таралады. Осы заңға байланысты екі тепе теңдікдіктегі сұйық фазалардағы заттардың концентрацияларының қатынасы әрбір берілген температурада оның әртүрлі концентрациялардағы (С)  тұрақты шамасы болып табылады: [pic 2], мұндағы  К тұрақтысы таралу коэффициенті деп аталады, [pic 3]және С1, [pic 4]және С2 шамаларындағы айырмашылық полярлы және полярлы емес ерітініділердегі заттың еріткіштігінің әртүрлілігімен түсіндіріледі. Егер зат бұл фазада аз еритін болса, онда таралу коэффициенті әрбір фазадағы ерітілген заттың еріткіштерінің қатынасына жуық немесе тең болады.
5. Электрохимиялық градент электрохимиялық потенциалдардың айырмасына негізделген. Бұл градиент бойынша иондардың қозғалысы  концентрация градиентіне қарсы немесе эектрлік потенциалдың градиентіне қарсы болған жағдайда олар орын ауыстырады, себебі электрохимиялық потенциал градиенті химиялық және электрлік эффектілердің қосындысы болып табылады.

Жасушаға кіретін зат молекулаларының құрылысы мен физико химиялық қасиеттерінің әртүрлілігіне қарамай негізінде: 1)жасушалық мембрананың липидтерінде өтетін заттардың еріткіштігінің есебінен және 2) жасушалық мембрананы тесіп өтетін субмикроскопиялық саңылаулар арқылы және цитоплазма мен жасушаның құрылымдық түзілістерін сыртқы ортамен және бір бірімен  қосатын заттардың өтуінен  олар екі жолмен енеді. Бірінші өту тәсілі суда ерімейтін органикалық қосылыстар үшін орындалса, ал екіншісі суда еритін заттардың молекулаларына және иондарға тән.