इंसुलिन ही ग्लूकोज को कोशिकाओं तक पहुंचाता है। बी. रक्त से कोशिकाओं में ग्लूकोज का परिवहन। पदार्थों का सक्रिय परिवहन

रक्तप्रवाह से कोशिकाओं द्वारा ग्लूकोज की खपत भी सुगम प्रसार के माध्यम से होती है।. नतीजतन, ट्रांसमेम्ब्रेन ग्लूकोज प्रवाह की दर केवल इसकी सांद्रता प्रवणता पर निर्भर करती है। अपवाद है मांसपेशी और वसा ऊतक कोशिकाएं, जहां सुगम प्रसार को इंसुलिन द्वारा नियंत्रित किया जाता है . इंसुलिन की अनुपस्थिति में, इन कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्ली ग्लूकोज के लिए अभेद्य होती है, क्योंकि इसमें ग्लूकोज वाहक प्रोटीन (ट्रांसपोर्टर) नहीं होते हैं। .

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों को ग्लूकोज रिसेप्टर्स भी कहा जाता है। ट्रांसपोर्टर में झिल्ली के बाहर ग्लूकोज बाइंडिंग साइट होती है। ग्लूकोज मिलाने के बाद, प्रोटीन की संरचना बदल जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ग्लूकोज कोशिका के अंदर वाले क्षेत्र में प्रोटीन से बंध जाता है। फिर ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर से अलग हो जाता है और कोशिका में चला जाता है।

सक्रिय परिवहन की तुलना में सुगम प्रसार विधि, ग्लूकोज के साथ आयनों के परिवहन को रोकती है यदि इसे एकाग्रता ढाल के साथ ले जाया जाता है.

आंत में कार्बोहाइड्रेट का अवशोषण.

आंत से मोनोसेकेराइड का अवशोषण होता है सुविधा विसरणविशेष वाहक प्रोटीन (ट्रांसपोर्टर्स) की मदद से। इसके अलावा, ग्लूकोज और गैलेक्टोज को एंटरोसाइट में ले जाया जाता है द्वितीयक सक्रिय परिवहन, सोडियम आयन सांद्रता प्रवणता पर निर्भर करता है। Na + ग्रेडिएंट-डिपेंडेंट ट्रांसपोर्टर प्रोटीन, एकाग्रता ग्रेडिएंट के विरुद्ध आंतों के लुमेन से एंटरोसाइट में ग्लूकोज के अवशोषण को सुनिश्चित करते हैं। इस परिवहन के लिए आवश्यक Na+ की सांद्रता Na+,K+-ATPase द्वारा प्रदान की जाती है, जो एक पंप की तरह काम करता है, K+ के बदले Na+ को कोशिका से बाहर पंप करता है।

ग्लूकोज के विपरीत, फ्रुक्टोज का परिवहन सोडियम ग्रेडिएंट से स्वतंत्र एक प्रणाली द्वारा किया जाता है।

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर(ग्लूट)सभी ऊतकों में पाया जाता है। GLUTs की कई किस्में हैं, जिन्हें उनकी खोज के क्रम के अनुसार क्रमांकित किया गया है।

GLUT परिवार के प्रोटीन की संरचना उन प्रोटीनों से भिन्न होती है जो एकाग्रता प्रवणता के विपरीत आंत और गुर्दे में झिल्ली के पार ग्लूकोज का परिवहन करते हैं।

वर्णित 5 प्रकार के GLUTs में समान प्राथमिक संरचना और डोमेन संगठन है।

GLUT-1 मस्तिष्क में ग्लूकोज का एक स्थिर प्रवाह सुनिश्चित करता है;

ग्लूट-2 उन अंगों की कोशिकाओं में पाया जाता है जो रक्त में ग्लूकोज का स्राव करते हैं। यह GLUT-2 की भागीदारी के साथ है कि ग्लूकोज एंटरोसाइट्स और यकृत से रक्त में प्रवेश करता है। GLUT-2 अग्नाशयी β-कोशिकाओं में ग्लूकोज के परिवहन में शामिल है;

GLUT-3 में GLUT-1 की तुलना में ग्लूकोज के प्रति अधिक आकर्षण है। यह तंत्रिका और अन्य ऊतकों की कोशिकाओं में ग्लूकोज का निरंतर प्रवाह भी सुनिश्चित करता है;

GLUT-4 मांसपेशियों की कोशिकाओं और वसा ऊतक में ग्लूकोज का मुख्य ट्रांसपोर्टर है;

ग्लूट-5 मुख्य रूप से छोटी आंत की कोशिकाओं में पाया जाता है। इसके कार्य ठीक से ज्ञात नहीं हैं।

सभी प्रकार के GLUTs प्लाज्मा झिल्ली और साइटोसोलिक पुटिकाओं दोनों में स्थित हो सकते हैं। GLUT-4 (और कुछ हद तक GLUT-1) लगभग पूरी तरह से कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में पाए जाते हैं। ऐसी कोशिकाओं पर इंसुलिन के प्रभाव से ग्लूट युक्त पुटिकाएं प्लाज्मा झिल्ली में चली जाती हैं, इसके साथ संलयन होता है और झिल्ली में ट्रांसपोर्टरों का एकीकरण होता है। जिसके बाद इन कोशिकाओं में ग्लूकोज का सुगम परिवहन संभव हो पाता है। रक्त में इंसुलिन की सांद्रता कम होने के बाद, ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर फिर से साइटोप्लाज्म में चले जाते हैं, और कोशिका में ग्लूकोज का प्रवाह बंद हो जाता है।

प्राथमिक मूत्र से वृक्क नलिकाओं की कोशिकाओं में ग्लूकोज की गति द्वितीयक सक्रिय परिवहन द्वारा होती है, ठीक उसी तरह जब ग्लूकोज को आंतों के लुमेन से एंटरोसाइट्स में अवशोषित किया जाता है। इसके कारण, ग्लूकोज कोशिकाओं में प्रवेश कर सकता है, भले ही प्राथमिक मूत्र में इसकी सांद्रता कोशिकाओं की तुलना में कम हो। इस मामले में, प्राथमिक मूत्र से ग्लूकोज लगभग पूरी तरह से (99%) पुन: अवशोषित हो जाता है।

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों के कामकाज में विभिन्न गड़बड़ी ज्ञात हैं। इन प्रोटीनों में वंशानुगत दोष गैर-इंसुलिन-निर्भर मधुमेह मेलेटस का कारण हो सकता है। साथ ही, ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर में व्यवधान का कारण न केवल प्रोटीन में दोष हो सकता है। निम्नलिखित चरणों में GLUT-4 डिसफंक्शन संभव है:

इस ट्रांसपोर्टर को झिल्ली तक ले जाने के लिए इंसुलिन सिग्नल का संचरण;

साइटोप्लाज्म में ट्रांसपोर्टर की गति;

झिल्ली में शामिल करना;

झिल्ली से बंधन खोलना, आदि।

अंतिम कार्बोहाइड्रेट हाइड्रोलिसिस उत्पादवी जठरांत्र पथकेवल तीन पदार्थ हैं: ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज। इसके अलावा, इन मोनोसेकेराइड की कुल मात्रा का लगभग 80% ग्लूकोज होता है। आंत में अवशोषण के बाद, अधिकांश फ्रुक्टोज और लगभग सभी गैलेक्टोज यकृत में ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, रक्त में केवल थोड़ी मात्रा में फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज मौजूद होते हैं। परिवर्तन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज शरीर की सभी कोशिकाओं तक पहुंचाए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट का एकमात्र प्रतिनिधि बन जाता है।

प्रासंगिक एंजाइम, मोनोसेकेराइड - ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज - के पारस्परिक रूपांतरण की प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए यकृत कोशिकाओं के लिए आवश्यक चित्र में दिखाया गया है। इन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, जब यकृत मोनोसेकेराइड को वापस रक्त में छोड़ता है, तो रक्त में प्रवेश करने वाला अंतिम उत्पाद ग्लूकोज होता है। इस घटना का कारण यह है कि यकृत कोशिकाओं में बड़ी मात्रा में ग्लूकोज फॉस्फेट होता है, इसलिए ग्लूकोज-6-फॉस्फेट को ग्लूकोज और फॉस्फेट में तोड़ा जा सकता है। इसके बाद ग्लूकोज को कोशिका झिल्ली से होते हुए वापस रक्त में ले जाया जाता है।

मैं और अधिक चाहूँगा पुनः रेखांकित करेंआमतौर पर रक्त में घूमने वाले सभी मोनोसेकेराइड का 95% से अधिक परिवर्तन के अंतिम उत्पाद - ग्लूकोज द्वारा दर्शाया जाता है।
कोशिका झिल्ली में ग्लूकोज का परिवहन. इससे पहले कि ग्लूकोज का उपयोग ऊतक कोशिकाओं द्वारा किया जा सके, इसे कोशिका झिल्ली के माध्यम से साइटोप्लाज्म में ले जाया जाना चाहिए। हालाँकि, ग्लूकोज कोशिका झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से स्वतंत्र रूप से फैल नहीं सकता है, क्योंकि कणों का अधिकतम आणविक भार औसतन 100 होना चाहिए, जबकि ग्लूकोज का आणविक भार 180 है। हालांकि, सुगम प्रसार तंत्र के कारण ग्लूकोज कोशिकाओं में अपेक्षाकृत आसानी से प्रवेश कर सकता है। इस तंत्र की मूल बातों पर अध्याय 4 में चर्चा की गई थी; आइए हम इसके मुख्य बिंदुओं को याद करें।

वीडियो: सेलुलर समावेशन

आर-पार छेद करना कोशिकाओं की लिपिड झिल्ली, वाहक प्रोटीन, जिनकी झिल्ली में संख्या काफी बड़ी है, ग्लूकोज के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। इस बंधे हुए रूप में, ग्लूकोज को एक वाहक प्रोटीन द्वारा झिल्ली के एक तरफ से दूसरे तक ले जाया जा सकता है और वहां अलग किया जा सकता है - यदि झिल्ली के एक तरफ ग्लूकोज की सांद्रता दूसरी तरफ की तुलना में अधिक है, तो ग्लूकोज को वहां ले जाया जाएगा जहां इसकी सांद्रता कम है, विपरीत दिशा में नहीं। अधिकांश ऊतकों में कोशिका झिल्ली के पार ग्लूकोज का परिवहन उस परिवहन से बहुत अलग होता है जो जठरांत्र संबंधी मार्ग या वृक्क ट्यूबलर तंत्र की उपकला कोशिकाओं में देखा जाता है।

वीडियो: मेडिकल

दोनों में उल्लेख किया गया है ग्लूकोज परिवहन के मामलेसक्रिय सोडियम परिवहन के तंत्र द्वारा मध्यस्थता। सक्रिय सोडियम परिवहन सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध ग्लूकोज के अवशोषण के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। यह सोडियम-युग्मित सक्रिय ग्लूकोज परिवहन तंत्र केवल ग्लूकोज अवशोषण की सक्रिय प्रक्रिया के लिए अनुकूलित विशेष उपकला कोशिकाओं में पाया जाता है। अन्य कोशिका झिल्लियों में, ग्लूकोज को केवल उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों तक सुगम प्रसार तंत्र का उपयोग करके ले जाया जाता है, जिसकी संभावना झिल्ली में स्थित ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर प्रोटीन के विशेष गुणों द्वारा बनाई जाती है।

रिसेप्टर के साथ इंसुलिन की बातचीत के कुछ ही मिनटों के भीतर ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों का कोशिका झिल्ली में स्थानांतरण देखा जाता है, और ट्रांसपोर्टर प्रोटीन की रीसाइक्लिंग प्रक्रिया को तेज करने या बनाए रखने के लिए इंसुलिन के और अधिक उत्तेजक प्रभाव आवश्यक होते हैं।

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों के दो वर्गों की पहचान की गई है: Na+-ग्लूकोज सह-ट्रांसपोर्टर और आंतरिक ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों के पांच आइसोफॉर्म। इन लेखकों के अनुसार, Na+-ग्लूकोज सह-ट्रांसपोर्टर, या सिम्पोर्टर, छोटी आंत और समीपस्थ वृक्क नलिकाओं की विशेष सिलिअटेड उपकला कोशिकाओं द्वारा व्यक्त किया जाता है। यह प्रोटीन सक्रिय रूप से आंतों के लुमेन या नेफ्रोन से ग्लूकोज को उन सोडियम आयनों से बांधकर इसकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध स्थानांतरित करता है जो सांद्रता प्रवणता के नीचे ले जाए जाते हैं। Na+ सांद्रता प्रवणता एक सक्रिय सोडियम ट्रांसपोर्ट प्रोटीन द्वारा सिलिअटेड बॉर्डर कोशिकाओं की सतह पर एक झिल्ली-बद्ध Na+, K+-निर्भर ATPase के माध्यम से बनाए रखी जाती है। इस ट्रांसपोर्टर प्रोटीन के अणु में 664 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं; इसका संश्लेषण 22वें गुणसूत्र पर स्थित जीन द्वारा एन्कोड किया जाता है।

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों का दूसरा वर्ग आंतरिक ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों द्वारा दर्शाया गया है। ये झिल्ली प्रोटीन हैं जो सभी कोशिकाओं की सतह पर स्थित होते हैं और उचित प्रसार के माध्यम से ग्लूकोज को उसकी सांद्रता प्रवणता के नीचे ले जाते हैं, अर्थात। निष्क्रिय परिवहन द्वारा, जिसमें कोशिका के लिपिड बिलीपिड झिल्ली में ग्लूकोज का स्थानांतरण एक झिल्ली-बद्ध परिवहन प्रोटीन द्वारा त्वरित होता है। ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर मुख्य रूप से ग्लूकोज को न केवल कोशिका में, बल्कि कोशिका से बाहर भी ले जाते हैं। द्वितीय श्रेणी के ट्रांसपोर्टर भी ग्लूकोज के अंतःकोशिकीय संचलन में शामिल होते हैं। ग्लूकोज को Na+-ग्लूकोज कोट्रांसपोर्टर का उपयोग करके आंत या नेफ्रॉन के लुमेन का सामना करने वाली उपकला कोशिकाओं की सतह पर अवशोषित किया जाता है।

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने वाले कारकों में इंसुलिन, वृद्धि कारक, मौखिक एंटीडायबिटिक दवाएं, वैनेडियम, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स, सीएमपी, उपवास, सेल भेदभाव और प्रोटीन काइनेज सी शामिल हैं।

भरमार -1(एरिथ्रोसाइट प्रकार) - पहला क्लोन ट्रांसपोर्टर प्रोटीन। इस प्रोटीन को एन्कोड करने वाला जीन स्थित है गुणसूत्र I. ग्लूट-1 कई ऊतकों और कोशिकाओं में व्यक्त होता है: लाल रक्त कोशिकाएं, प्लेसेंटा, गुर्दे, बृहदान्त्र। के. कास्टनर एट अल के अनुसार। (1991), एडिपोसाइट्स में ग्लूट-1 और ग्लूट-4 का संश्लेषण पारस्परिक तरीके से सीएमपी द्वारा ट्रांसक्रिप्शनल रूप से नियंत्रित किया जाता है। इसके साथ ही, एन-लिंक्ड ग्लाइकोसिलेशन के निषेध से मांसपेशियों में GLUT-1 की अभिव्यक्ति उत्तेजित होती है।

ग्लूट-2(यकृत प्रकार) केवल यकृत, गुर्दे, छोटी आंत (बेसोलैटरल झिल्ली) और अग्न्याशय बी-कोशिकाओं में संश्लेषित होता है। GLUT-2 अणु में 524 अमीनो एसिड अवशेष शामिल हैं। इस प्रोटीन को एन्कोड करने वाला जीन गुणसूत्र 3 पर स्थानीयकृत होता है। GLUT-2 की मात्रा या संरचनात्मक रूप में परिवर्तन से बी-कोशिकाओं की ग्लूकोज के प्रति संवेदनशीलता में कमी आती है। ऐसा तब होता है जब मधुमेहप्रकार II, जब गुर्दे की समीपस्थ नलिकाओं में GLUT-2 अभिव्यक्ति का प्रेरण देखा जाता है, और GLUT-2 mRNA की मात्रा 6.5 गुना बढ़ जाती है, और GLUT-1 mRNA की मात्रा सामान्य से 72% तक कम हो जाती है।

ग्लूट-3(मस्तिष्क प्रकार) कई ऊतकों में व्यक्त होता है: मस्तिष्क, प्लेसेंटा, गुर्दे, भ्रूण कंकाल मांसपेशी (वयस्क कंकाल मांसपेशी में इस प्रोटीन का स्तर कम है)। GLUT-3 अणु में 496 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। इस प्रोटीन को एन्कोड करने वाला जीन गुणसूत्र 12 पर स्थित है।

भरमार -4(मांसपेशी-वसा प्रकार) उन ऊतकों में पाया जाता है जहां ग्लूकोज का परिवहन तेजी से होता है और इंसुलिन के संपर्क के बाद काफी बढ़ जाता है: कंकाल की सफेद और लाल मांसपेशियां, सफेद और भूरे वसा ऊतक, हृदय की मांसपेशियां। प्रोटीन अणु में 509 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। जीन एन्कोडिंग GLUT-4 क्रोमोसोम 17 पर स्थानीयकृत है। डब्लू. गार्वे और अन्य के अनुसार, मोटापे और गैर-इंसुलिन-निर्भर मधुमेह (एनआईडीडी) में सेलुलर इंसुलिन प्रतिरोध का मुख्य कारण। (1991), GLUT-4 संश्लेषण का एक पूर्व-अनुवादात्मक निषेध है, लेकिन मोटापे और बिगड़ा हुआ ग्लूकोज सहिष्णुता वाले एनआईडीडीएम रोगियों में प्रकार I और II मांसपेशी फाइबर में इसकी सामग्री समान है। इंसुलिन के प्रति इन रोगियों की मांसपेशियों का प्रतिरोध संभवतः GLUT-4 की मात्रा में कमी से नहीं, बल्कि उनकी कार्यात्मक गतिविधि में बदलाव या अनुवाद के उल्लंघन से जुड़ा है।

ग्लूट-5(आंत का प्रकार) छोटी आंत, गुर्दे, कंकाल की मांसपेशी और वसा ऊतक में पाया जाता है। इस प्रोटीन के अणु में 501 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। जीन एन्कोडिंग प्रोटीन संश्लेषण गुणसूत्र 1 पर स्थित है।

ग्लूकोज परिवहन.ग्लूकोज परिवहन या तो सुगम प्रसार या सक्रिय परिवहन के प्रकार से हो सकता है, और पहले मामले में यह यूनिपोर्ट के रूप में होता है, दूसरे में - सिंपोर्ट के रूप में। सुगम प्रसार द्वारा ग्लूकोज को लाल रक्त कोशिकाओं में पहुंचाया जा सकता है। लाल रक्त कोशिकाओं में ग्लूकोज के परिवहन के लिए माइकलिस स्थिरांक (किमी) लगभग 1.5 mmol/L है (अर्थात, इस ग्लूकोज एकाग्रता पर, उपलब्ध परमीज़ अणुओं का लगभग 50% ग्लूकोज अणुओं से बंधा होगा)। चूँकि मानव रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता 4-6 mmol/l है, लाल रक्त कोशिकाओं द्वारा इसका अवशोषण लगभग अधिकतम गति से होता है। पर्मीज़ की विशिष्टता पहले से ही इस तथ्य में प्रकट होती है कि डी-गैलेक्टोज़ और डी-मैनोज़ के विपरीत, एल-आइसोमर को लगभग एरिथ्रोसाइट्स में नहीं ले जाया जाता है, लेकिन परिवहन प्रणाली की अर्ध-संतृप्ति प्राप्त करने के लिए उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है। एक बार कोशिका के अंदर, ग्लूकोज फॉस्फोराइलेशन से गुजरता है और कोशिका को छोड़ने में सक्षम नहीं होता है। ग्लूकोज़ परमीज़ को डी-हेक्सोज़ परमीज़ भी कहा जाता है। यह 45 kDa के आणविक भार वाला एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन है।

ग्लूकोज को Na+-निर्भर सिम्पोर्ट प्रणाली द्वारा भी ले जाया जा सकता है जो वृक्क नलिकाओं और आंतों के उपकला सहित कई ऊतकों के प्लाज्मा झिल्ली में पाया जाता है। इस मामले में, एक ग्लूकोज अणु को सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध सुगम प्रसार द्वारा ले जाया जाता है, और एक Na आयन को सांद्रण प्रवणता के साथ ले जाया जाता है। संपूर्ण प्रणाली अंततः Na + /K + - ATPase के पंपिंग फ़ंक्शन के माध्यम से कार्य करती है। इस प्रकार, सिंपोर्ट एक द्वितीयक सक्रिय परिवहन प्रणाली है। अमीनो एसिड का परिवहन इसी प्रकार किया जाता है।

Ca2+ पंप

सीए 2+ पंपई 1 - ई 2 प्रकार की एक सक्रिय परिवहन प्रणाली है, जिसमें एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन होता है, जो सीए 2+ के स्थानांतरण के दौरान एस्पार्टेट अवशेषों में फॉस्फोराइलेट होता है। प्रत्येक एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस के दौरान, दो Ca 2+ आयन स्थानांतरित हो जाते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, Ca 2+ नामक कैल्शियम-बाध्यकारी प्रोटीन से बंध सकता है शांतोडुलिन, और संपूर्ण परिसर Ca 2+ पंप से जुड़ जाता है। सीए 2+-बाइंडिंग प्रोटीन में ट्रोपोनिन सी और परवलबुमिन भी शामिल हैं।

Ca आयन, Na आयन की तरह, Ca 2+ -ATPase द्वारा कोशिकाओं से सक्रिय रूप से हटा दिए जाते हैं। एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों में विशेष रूप से बड़ी मात्रा में कैल्शियम पंप प्रोटीन होता है। जंजीर रासायनिक प्रतिक्रिएं, जिससे एटीपी हाइड्रोलिसिस और सीए 2+ स्थानांतरण होता है, को निम्नलिखित समीकरणों के रूप में लिखा जा सकता है:

2Ca n + ATP + E 1 Ca 2 - E - P + ADP

सीए 2 - ई - पी 2 सीए एक्सट + पीओ 4 3- + ई 2

जहां सैन - सीए 2+ बाहर स्थित है;

Ca ext - Ca 2+ अंदर स्थित है;

ई 1 और ई 2 ट्रांसपोर्टर एंजाइम के अलग-अलग अनुरूप हैं, जिनका एक से दूसरे में संक्रमण एटीपी ऊर्जा के उपयोग से जुड़ा है।

साइटोप्लाज्म से एच + के सक्रिय निष्कासन की प्रणाली दो प्रकार की प्रतिक्रियाओं द्वारा समर्थित है: इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (रेडॉक्स श्रृंखला) और एटीपी हाइड्रोलिसिस की गतिविधि। रेडॉक्स और हाइड्रोलाइटिक एच + पंप दोनों प्रकाश या रासायनिक ऊर्जा को एच + ऊर्जा (यानी, प्रोकैरियोट्स के प्लाज्मा झिल्ली, क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया के संयुग्मन झिल्ली) में परिवर्तित करने में सक्षम झिल्ली में स्थित हैं। H + ATPase और/या रेडॉक्स श्रृंखला के कार्य के परिणामस्वरूप, प्रोटॉन स्थानांतरित हो जाते हैं, और झिल्ली पर एक प्रोटॉन प्रेरक बल (H +) दिखाई देता है। जैसा कि अध्ययनों से पता चलता है, हाइड्रोजन आयनों की विद्युत रासायनिक प्रवणता का उपयोग बड़ी संख्या में मेटाबोलाइट्स - आयनों, अमीनो एसिड, शर्करा आदि के युग्मित परिवहन (द्वितीयक सक्रिय परिवहन) के लिए किया जा सकता है।

प्लाज्मा झिल्ली की गतिविधि से जुड़े वे हैं जो कोशिका द्वारा बड़े आणविक भार वाले ठोस और तरल पदार्थों के अवशोषण को सुनिश्चित करते हैं, - phagocytosisऔर पिनोसाइटोसिस(गेर्च से. फागोस- वहाँ है , पिनोस- पीना, साइटोस- कक्ष)। कोशिका झिल्ली पॉकेट्स या इनवेगिनेशन बनाती है, जो बाहर से पदार्थों को खींचती है। फिर ऐसे आक्रमण अलग हो जाते हैं और बाहरी वातावरण की एक बूंद (पिनोसाइटोसिस) या ठोस कणों (फागोसाइटोसिस) को एक झिल्ली से घेर लेते हैं। पिनोसाइटोसिस विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में देखा जाता है, विशेषकर उन अंगों में जहां अवशोषण प्रक्रियाएं होती हैं।

कोशिका और बाहरी वातावरण के बीच विभिन्न पदार्थों और ऊर्जा का आदान-प्रदान महत्वपूर्ण है एक आवश्यक शर्तइसका अस्तित्व.

निरंतरता बनाए रखने के लिए रासायनिक संरचनाऔर साइटोप्लाज्म के गुण उन स्थितियों में जहां बाहरी वातावरण और कोशिका के साइटोप्लाज्म की रासायनिक संरचना और गुणों में महत्वपूर्ण अंतर होते हैं, वहां मौजूद होना चाहिए विशेष परिवहन तंत्र, चुनिंदा रूप से पदार्थों को आगे बढ़ाना।

विशेष रूप से, कोशिकाओं में ऑक्सीजन वितरण के लिए तंत्र होना चाहिए पोषक तत्वअस्तित्व के वातावरण से और उसमें चयापचयों को हटाने से। विभिन्न पदार्थों की सांद्रता प्रवणता न केवल कोशिका और बाहरी वातावरण के बीच मौजूद होती है, बल्कि कोशिका अंगकों और साइटोप्लाज्म के बीच भी मौजूद होती है, और कोशिका के विभिन्न डिब्बों के बीच पदार्थों का परिवहन प्रवाह देखा जाता है।

सूचना संकेतों की धारणा और प्रसारण के लिए विशेष महत्व खनिज आयनों की सांद्रता में ट्रांसमेम्ब्रेन अंतर का रखरखाव है ना +, के +, सीए 2+. कोशिका अपनी चयापचय ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा इन आयनों की सांद्रता प्रवणता को बनाए रखने पर खर्च करती है। आयन ग्रेडिएंट्स में संग्रहीत इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता की ऊर्जा उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करने के लिए सेल प्लाज्मा झिल्ली की निरंतर तत्परता सुनिश्चित करती है। अंतरकोशिकीय वातावरण से या सेलुलर ऑर्गेनेल से साइटोप्लाज्म में कैल्शियम का प्रवेश हार्मोनल संकेतों के लिए कई कोशिकाओं की प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है, न्यूरोट्रांसमीटर की रिहाई को नियंत्रित करता है और ट्रिगर करता है।

चावल। परिवहन के प्रकारों का वर्गीकरण

कोशिका झिल्ली के माध्यम से पदार्थों के संक्रमण के तंत्र को समझने के लिए, इन पदार्थों के गुणों और झिल्ली के गुणों दोनों को ध्यान में रखना आवश्यक है। परिवहन किए गए पदार्थ आणविक भार, चार्ज स्थानांतरण, पानी में घुलनशीलता, लिपिड और कई अन्य गुणों में भिन्न होते हैं। प्लाज्मा और अन्य झिल्लियों को लिपिड के बड़े क्षेत्रों द्वारा दर्शाया जाता है, जिसके माध्यम से वसा में घुलनशील गैर-ध्रुवीय पदार्थ आसानी से फैल जाते हैं और ध्रुवीय प्रकृति के पानी और पानी में घुलनशील पदार्थ नहीं गुजरते हैं। इन पदार्थों के ट्रांसमेम्ब्रेन संचलन के लिए कोशिका झिल्ली में विशेष चैनलों की उपस्थिति आवश्यक है। ध्रुवीय पदार्थों के अणुओं का आकार और आवेश बढ़ने पर उनका परिवहन अधिक कठिन हो जाता है (इस मामले में, अतिरिक्त परिवहन तंत्र की आवश्यकता होती है)। सांद्रण और अन्य प्रवणताओं के विरुद्ध पदार्थों के स्थानांतरण के लिए विशेष वाहकों और ऊर्जा व्यय की भागीदारी की भी आवश्यकता होती है (चित्र 1)।

चावल। 1. कोशिका झिल्ली में पदार्थों का सरल, सुगम प्रसार और सक्रिय परिवहन

उच्च-आणविक यौगिकों, सुपरमॉलेक्यूलर कणों और कोशिका घटकों के ट्रांसमेम्ब्रेन आंदोलन के लिए जो झिल्ली चैनलों के माध्यम से प्रवेश करने में सक्षम नहीं हैं, विशेष तंत्र का उपयोग किया जाता है - फागोसाइटोसिस, पिनोसाइटोसिस, एक्सोसाइटोसिस, अंतरकोशिकीय स्थानों के माध्यम से परिवहन। इस प्रकार, विभिन्न पदार्थों के ट्रांसमेम्ब्रेन संचलन का उपयोग करके किया जा सकता है विभिन्न तरीके, जिन्हें आमतौर पर उनमें विशेष वाहकों की भागीदारी और ऊर्जा खपत के आधार पर उप-विभाजित किया जाता है। कोशिका झिल्लियों में निष्क्रिय और सक्रिय परिवहन होते हैं।

नकारात्मक परिवहन- एक ढाल (एकाग्रता, आसमाटिक, हाइड्रोडायनामिक, आदि) के साथ और ऊर्जा की खपत के बिना बायोमेम्ब्रेन के माध्यम से पदार्थों का स्थानांतरण।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट- एक ढाल के विरुद्ध और ऊर्जा की खपत के साथ बायोमेम्ब्रेन के माध्यम से पदार्थों का स्थानांतरण। मनुष्यों में, चयापचय प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होने वाली सभी ऊर्जा का 30-40% इस प्रकार के परिवहन पर खर्च किया जाता है। गुर्दे में, खपत की गई ऑक्सीजन का 70-80% सक्रिय परिवहन में चला जाता है।

पदार्थों का निष्क्रिय परिवहन

अंतर्गत नकारात्मक परिवहनविभिन्न ग्रेडिएंट्स (इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता, पदार्थ की एकाग्रता, विद्युत क्षेत्र, आसमाटिक दबाव इत्यादि) के साथ झिल्ली के माध्यम से किसी पदार्थ के स्थानांतरण को समझें, जिसके कार्यान्वयन के लिए प्रत्यक्ष ऊर्जा व्यय की आवश्यकता नहीं होती है। पदार्थों का निष्क्रिय परिवहन सरल और सुगम प्रसार के माध्यम से हो सकता है। यह ज्ञात है कि नीचे प्रसारविभिन्न वातावरणों में पदार्थ के कणों की उसके तापीय कंपन की ऊर्जा के कारण होने वाली अराजक गतिविधियों को समझ सकेंगे।

यदि किसी पदार्थ का अणु विद्युत रूप से तटस्थ है, तो इस पदार्थ के प्रसार की दिशा केवल एक झिल्ली द्वारा अलग किए गए मीडिया में पदार्थ की सांद्रता में अंतर (ढाल) से निर्धारित होगी, उदाहरण के लिए, कोशिका के बाहर और अंदर या इसके डिब्बों के बीच. यदि किसी पदार्थ के अणु या आयन में विद्युत आवेश होता है, तो प्रसार सांद्रता अंतर, इस पदार्थ के आवेश की मात्रा और झिल्ली के दोनों किनारों पर आवेशों की उपस्थिति और संकेत दोनों से प्रभावित होगा। झिल्ली पर सांद्रण बलों और विद्युत प्रवणता का बीजगणितीय योग विद्युत रासायनिक प्रवणता का परिमाण निर्धारित करता है।

सरल विस्तारकोशिका झिल्ली के किनारों के बीच एक निश्चित पदार्थ की सांद्रता प्रवणता, विद्युत आवेश या आसमाटिक दबाव की उपस्थिति के कारण किया जाता है। उदाहरण के लिए, रक्त प्लाज्मा में Na+ आयनों की औसत सामग्री 140 mmol/l है, और एरिथ्रोसाइट्स में यह लगभग 12 गुना कम है। यह सांद्रता अंतर (ढाल) एक प्रेरक शक्ति बनाता है जो सोडियम को प्लाज्मा से लाल रक्त कोशिकाओं में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। हालाँकि, ऐसे संक्रमण की दर कम है, क्योंकि झिल्ली में Na + आयनों के लिए पारगम्यता बहुत कम है। इस झिल्ली की पोटैशियम के प्रति पारगम्यता बहुत अधिक होती है। सरल प्रसार की प्रक्रियाएँ सेलुलर चयापचय की ऊर्जा का उपभोग नहीं करती हैं।

सरल प्रसार की दर को फ़िक समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

डीएम/डीटी = -केएसΔसी/एक्स,

कहाँ डी.एम/ डीटी- प्रति इकाई समय में फैलने वाले पदार्थ की मात्रा; को -प्रसार गुणांक एक फैलाने वाले पदार्थ के लिए झिल्ली की पारगम्यता को दर्शाता है; एस- प्रसार सतह क्षेत्र; ΔС- झिल्ली के दोनों किनारों पर पदार्थ की सांद्रता में अंतर; एक्स- प्रसार बिंदुओं के बीच की दूरी।

प्रसार समीकरण के विश्लेषण से, यह स्पष्ट है कि सरल प्रसार की दर झिल्ली के किनारों के बीच किसी पदार्थ की एकाग्रता ढाल, किसी दिए गए पदार्थ के लिए झिल्ली की पारगम्यता और प्रसार सतह क्षेत्र के सीधे आनुपातिक है।

यह स्पष्ट है कि विसरण द्वारा झिल्ली के माध्यम से स्थानांतरित होने के लिए सबसे आसान पदार्थ वे पदार्थ होंगे जिनका प्रसार सांद्रण प्रवणता और विद्युत क्षेत्र प्रवणता दोनों के साथ होता है। हालाँकि, झिल्लियों के माध्यम से पदार्थों के प्रसार के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है भौतिक गुणझिल्ली और, विशेष रूप से, पदार्थ के प्रति इसकी पारगम्यता। उदाहरण के लिए, Na+ आयन, जिनकी सांद्रता कोशिका के अंदर की तुलना में बाहर अधिक होती है, और प्लाज्मा झिल्ली की आंतरिक सतह नकारात्मक रूप से चार्ज होती है, को आसानी से कोशिका में फैल जाना चाहिए। हालाँकि, आराम की स्थिति में कोशिका के प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से Na+ आयनों के प्रसार की दर K+ आयनों की तुलना में कम होती है, जो कोशिका के बाहर सांद्रता प्रवणता के साथ फैलते हैं, क्योंकि K+ आयनों के लिए आराम की स्थिति में झिल्ली की पारगम्यता होती है Na+ आयनों से अधिक।

चूंकि फॉस्फोलिपिड्स के हाइड्रोकार्बन रेडिकल जो झिल्ली बाइलेयर बनाते हैं, उनमें हाइड्रोफोबिक गुण होते हैं, हाइड्रोफोबिक प्रकृति के पदार्थ, विशेष रूप से लिपिड (स्टेरॉयड, थायराइड हार्मोन, कुछ) में आसानी से घुलनशील होते हैं मादक पदार्थऔर आदि।)। हाइड्रोफिलिक प्रकृति के कम-आणविक पदार्थ, खनिज आयन चैनल बनाने वाले प्रोटीन अणुओं द्वारा गठित झिल्ली के निष्क्रिय आयन चैनलों के माध्यम से फैलते हैं, और, संभवतः, फॉस्फोलिपिड अणुओं की झिल्ली में पैकिंग दोषों के माध्यम से जो झिल्ली में दिखाई देते हैं और परिणामस्वरूप गायब हो जाते हैं। तापीय उतार-चढ़ाव.

ऊतकों में पदार्थों का प्रसार न केवल कोशिका झिल्ली के माध्यम से हो सकता है, बल्कि अन्य रूपात्मक संरचनाओं के माध्यम से भी हो सकता है, उदाहरण के लिए, लार से दाँत के डेंटिन ऊतक में उसके इनेमल के माध्यम से। इस मामले में, प्रसार की स्थितियाँ कोशिका झिल्ली के समान ही रहती हैं। उदाहरण के लिए, लार से दाँत के ऊतकों में ऑक्सीजन, ग्लूकोज और खनिज आयनों के प्रसार के लिए, लार में उनकी सांद्रता दाँत के ऊतकों में सांद्रता से अधिक होनी चाहिए।

सामान्य परिस्थितियों में, गैर-ध्रुवीय और छोटे विद्युत रूप से तटस्थ ध्रुवीय अणु सरल प्रसार के माध्यम से महत्वपूर्ण मात्रा में फॉस्फोलिपिड बाइलेयर से गुजर सकते हैं। अन्य ध्रुवीय अणुओं की महत्वपूर्ण मात्रा का परिवहन वाहक प्रोटीन द्वारा किया जाता है। यदि किसी पदार्थ के ट्रांसमेम्ब्रेन संक्रमण के लिए वाहक की भागीदारी की आवश्यकता होती है, तो "प्रसार" शब्द के बजाय अक्सर शब्द का उपयोग किया जाता है किसी झिल्ली के पार किसी पदार्थ का परिवहन।

सुविधा विसरण, किसी पदार्थ के सरल "प्रसार" की तरह, इसकी सांद्रता प्रवणता के साथ होता है, लेकिन सरल प्रसार के विपरीत, एक विशिष्ट प्रोटीन अणु, एक वाहक, झिल्ली के माध्यम से किसी पदार्थ के स्थानांतरण में शामिल होता है (चित्र 2)।

सुविधा विसरणजैविक झिल्लियों के माध्यम से आयनों का एक प्रकार का निष्क्रिय परिवहन है, जो एक वाहक का उपयोग करके एकाग्रता ढाल के साथ किया जाता है।

वाहक प्रोटीन (ट्रांसपोर्टर) का उपयोग करके किसी पदार्थ का स्थानांतरण इस प्रोटीन अणु की झिल्ली में एकीकृत होने, उसमें प्रवेश करने और पानी से भरे चैनल बनाने की क्षमता पर आधारित होता है। वाहक परिवहन किए गए पदार्थ से प्रतिवर्ती रूप से बंध सकता है और साथ ही उसकी संरचना को भी प्रतिवर्ती रूप से बदल सकता है।

यह माना जाता है कि वाहक प्रोटीन दो गठनात्मक अवस्थाओं में रहने में सक्षम है। उदाहरण के लिए, किसी राज्य में एइस प्रोटीन में परिवहन किए गए पदार्थ के प्रति आकर्षण होता है, इसके पदार्थ बंधन स्थल अंदर की ओर मुड़ जाते हैं और यह झिल्ली के एक तरफ खुला छिद्र बनाता है।

चावल। 2. सुगम प्रसार। पाठ में विवरण

पदार्थ के संपर्क में आने पर, वाहक प्रोटीन अपनी संरचना बदलता है और अवस्था में प्रवेश करता है 6 . इस गठनात्मक परिवर्तन के दौरान, वाहक परिवहन किए जा रहे पदार्थ के प्रति अपनी आत्मीयता खो देता है; यह वाहक के साथ अपने संबंध से मुक्त हो जाता है और झिल्ली के दूसरी तरफ एक छिद्र में चला जाता है। इसके बाद प्रोटीन पुनः a अवस्था में लौट आता है। ट्रांसपोर्टर प्रोटीन द्वारा किसी झिल्ली के पार किसी पदार्थ के स्थानांतरण को कहा जाता है यूनिपोर्ट.

सुगम प्रसार के माध्यम से, ग्लूकोज जैसे कम-आणविक पदार्थों को अंतरालीय स्थानों से कोशिकाओं में, रक्त से मस्तिष्क में ले जाया जा सकता है, कुछ अमीनो एसिड और ग्लूकोज को प्राथमिक मूत्र से वृक्क नलिकाओं में रक्त में पुन: अवशोषित किया जा सकता है, और अमीनो एसिड और मोनोसेकेराइड को आंत से अवशोषित किया जा सकता है। सुगम प्रसार द्वारा पदार्थों के परिवहन की दर चैनल के माध्यम से प्रति सेकंड 10 8 कणों तक पहुंच सकती है।

सरल प्रसार द्वारा किसी पदार्थ के स्थानांतरण की दर के विपरीत, जो झिल्ली के दोनों किनारों पर इसकी सांद्रता में अंतर के सीधे आनुपातिक है, सुगम प्रसार के दौरान किसी पदार्थ के स्थानांतरण की दर अंतर में वृद्धि के अनुपात में बढ़ जाती है पदार्थ की सांद्रता में एक निश्चित अधिकतम मूल्य तक, जिसके ऊपर यह नहीं बढ़ता है, झिल्ली के दोनों किनारों पर पदार्थ की सांद्रता में अंतर में वृद्धि के बावजूद। सुगम प्रसार की प्रक्रिया में स्थानांतरण की अधिकतम गति (संतृप्ति) प्राप्त करना इस तथ्य से समझाया गया है कि अधिकतम गति पर वाहक प्रोटीन के सभी अणु स्थानांतरण में शामिल होते हैं।

विनिमय प्रसार- पदार्थों के इस प्रकार के परिवहन से, झिल्ली के विभिन्न किनारों पर स्थित एक ही पदार्थ के अणुओं का आदान-प्रदान हो सकता है। झिल्ली के प्रत्येक तरफ पदार्थ की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है।

एक प्रकार का विनिमय प्रसार एक पदार्थ के एक अणु का दूसरे पदार्थ के एक या अधिक अणुओं के लिए आदान-प्रदान है। उदाहरण के लिए, रक्त वाहिकाओं और ब्रांकाई की चिकनी मांसपेशियों की कोशिकाओं में, हृदय के संकुचनशील मायोसाइट्स में, कोशिकाओं से सीए 2+ आयनों को निकालने का एक तरीका उन्हें बाह्य कोशिकीय Na+ आयनों के लिए विनिमय करना है। प्रत्येक तीन आने वाले Na+ आयनों के लिए, एक Ca 2+ आयन कोशिका से हटा दिया जाता है। विपरीत दिशाओं में झिल्ली के माध्यम से Na+ और Ca2+ की एक अन्योन्याश्रित (युग्मित) गति बनाई जाती है (इस प्रकार के परिवहन को कहा जाता है) एंटीपोर्ट)।इस प्रकार, कोशिका अतिरिक्त Ca 2+ आयनों से मुक्त हो जाती है, जो चिकनी मायोसाइट्स या कार्डियोमायोसाइट्स की छूट के लिए एक आवश्यक शर्त है।

पदार्थों का सक्रिय परिवहन

सक्रिय ट्रांसपोर्टपदार्थों के माध्यम से पदार्थों का उनके ग्रेडिएंट के विरुद्ध स्थानांतरण होता है, जो चयापचय ऊर्जा के व्यय के साथ किया जाता है। इस प्रकार का परिवहन निष्क्रिय परिवहन से भिन्न होता है जिसमें परिवहन एक ढाल के साथ नहीं होता है, बल्कि किसी पदार्थ के एकाग्रता ग्रेडियेंट के विरुद्ध होता है, और यह एटीपी या अन्य प्रकार की ऊर्जा का उपयोग करता है जिसके निर्माण के लिए एटीपी पहले खर्च किया गया था। यदि इस ऊर्जा का प्रत्यक्ष स्रोत एटीपी है, तो ऐसे स्थानांतरण को प्राथमिक सक्रिय कहा जाता है। यदि एटीपी का उपभोग करने वाले आयन पंपों के संचालन के कारण पहले से संग्रहीत ऊर्जा (एकाग्रता, रासायनिक, इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडियेंट) का उपयोग परिवहन के लिए किया जाता है, तो ऐसे परिवहन को माध्यमिक सक्रिय कहा जाता है, साथ ही संयुग्मित भी कहा जाता है। युग्मित, द्वितीयक सक्रिय परिवहन का एक उदाहरण आंत में ग्लूकोज का अवशोषण और Na आयनों और GLUT1 ट्रांसपोर्टरों की भागीदारी के साथ गुर्दे में इसका पुनर्अवशोषण है।

सक्रिय परिवहन के लिए धन्यवाद, न केवल एकाग्रता की ताकतों को, बल्कि किसी पदार्थ के विद्युत, इलेक्ट्रोकेमिकल और अन्य ग्रेडिएंट्स को भी दूर किया जा सकता है। प्राथमिक सक्रिय परिवहन के संचालन के एक उदाहरण के रूप में, हम Na+ -, K+ -पंप के संचालन पर विचार कर सकते हैं।

Na + और K + आयनों का सक्रिय परिवहन एक प्रोटीन एंजाइम - Na + -, K + -ATPase द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, जो ATP को तोड़ने में सक्षम है।

Na K-ATPase प्रोटीन शरीर की लगभग सभी कोशिकाओं के साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में पाया जाता है, जो कोशिका में कुल प्रोटीन सामग्री का 10% या अधिक होता है। कोशिका की कुल चयापचय ऊर्जा का 30% से अधिक इस पंप के संचालन पर खर्च होता है। Na + -, K + -ATPase दो गठनात्मक अवस्थाओं में हो सकता है - S1 और S2। S1 अवस्था में, प्रोटीन में Na आयन के लिए आकर्षण होता है और 3 Na आयन कोशिका के सामने तीन उच्च-आत्मीयता बंधन स्थलों से जुड़े होते हैं। Na" आयन का योग ATPase गतिविधि को उत्तेजित करता है, और ATP हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, Na+ -, K+ -ATPase एक फॉस्फेट समूह के स्थानांतरण के कारण फॉस्फोराइलेट होता है और S1 अवस्था से S2 तक एक गठनात्मक संक्रमण करता है। अवस्था (चित्र 3)।

प्रोटीन की स्थानिक संरचना में परिवर्तन के परिणामस्वरूप, Na आयनों के लिए बंधन स्थल झिल्ली की बाहरी सतह की ओर मुड़ जाते हैं। Na+ आयनों के लिए बंधन स्थलों की आत्मीयता तेजी से कम हो जाती है, और यह, प्रोटीन के साथ बंधन से मुक्त होकर, बाह्य कोशिकीय स्थान में स्थानांतरित हो जाता है। गठनात्मक अवस्था S2 में, K आयनों के लिए Na+ -, K-ATPase केंद्रों की आत्मीयता बढ़ जाती है और वे बाह्य कोशिकीय वातावरण से दो K आयन जोड़ते हैं। K आयनों के जुड़ने से प्रोटीन का डिफॉस्फोराइलेशन होता है और इसका S2 अवस्था से S1 अवस्था में विपरीत गठनात्मक संक्रमण होता है। झिल्ली की आंतरिक सतह पर बंधन केंद्रों के घूमने के साथ, दो K आयन वाहक के साथ उनके संबंध से मुक्त हो जाते हैं और अंदर स्थानांतरित हो जाते हैं। आराम करने वाली कोशिका में Na+ और K+ आयनों के असमान वितरण को कोशिका और अंतरकोशिकीय माध्यम में बनाए रखने के लिए और, परिणामस्वरूप, उत्तेजनीय कोशिकाओं की झिल्ली पर अपेक्षाकृत स्थिर संभावित अंतर बनाए रखने के लिए इस तरह के स्थानांतरण चक्रों को पर्याप्त दर पर दोहराया जाता है।

चावल। 3. Na+-, K+-पंप के संचालन का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

फॉक्सग्लोव पौधे से पृथक पदार्थ स्ट्रॉफैंथिन (ओउबेन) में Na + -, K + - पंप को अवरुद्ध करने की विशिष्ट क्षमता होती है। शरीर में इसके प्रवेश के बाद, कोशिका से Na+ आयन के पंपिंग को अवरुद्ध करने के परिणामस्वरूप, Na+ -, Ca 2 -विनिमय तंत्र की दक्षता में कमी और संकुचनशील कार्डियोमायोसाइट्स में Ca 2+ आयनों का संचय देखा जाता है। इससे मायोकार्डियल संकुचन बढ़ जाता है। इस दवा का उपयोग हृदय के पंपिंग कार्य की अपर्याप्तता के इलाज के लिए किया जाता है।

Na "-, K + -ATPase के अलावा, कई अन्य प्रकार के परिवहन ATPases, या आयन पंप हैं। उनमें से, एक पंप जो हाइड्रोजन गैसों (सेल माइटोकॉन्ड्रिया, वृक्क ट्यूबलर एपिथेलियम, पेट की पार्श्विका कोशिकाएं) का परिवहन करता है; कैल्शियम पंप (हृदय की पेसमेकर और सिकुड़ी हुई कोशिकाएं, धारीदार और चिकनी मांसपेशियों की मांसपेशी कोशिकाएं)। उदाहरण के लिए, कंकाल की मांसपेशियों और मायोकार्डियम की कोशिकाओं में, Ca 2+ -ATPase प्रोटीन सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों में निर्मित होता है और, धन्यवाद अपने काम के लिए, अपने इंट्रासेल्युलर स्टोरेज (सिस्टर्न, सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम के अनुदैर्ध्य नलिकाएं) में सीए 2+ आयनों की उच्च सांद्रता बनाए रखता है।

कुछ कोशिकाओं में, Na+, Ca 2+ पंप के संचालन के परिणामस्वरूप ट्रांसमेम्ब्रेन विद्युत संभावित अंतर और सोडियम सांद्रता प्रवणता की ताकतों का उपयोग कोशिका झिल्ली में पदार्थों के माध्यमिक सक्रिय प्रकार के स्थानांतरण को करने के लिए किया जाता है।

माध्यमिक सक्रिय परिवहनइस तथ्य की विशेषता है कि झिल्ली के पार किसी पदार्थ का स्थानांतरण किसी अन्य पदार्थ की सांद्रता प्रवणता के कारण होता है, जो एटीपी ऊर्जा के व्यय के साथ सक्रिय परिवहन के तंत्र द्वारा बनाया गया था। द्वितीयक सक्रिय परिवहन दो प्रकार के होते हैं: सिम्पोर्ट और एंटीपोर्ट।

परिवहनकिसी पदार्थ का स्थानांतरण कहा जाता है, जो उसी दिशा में किसी अन्य पदार्थ के एक साथ स्थानांतरण से जुड़ा होता है। जब वे छोटी आंत से एंटरोसाइट्स में अवशोषित होते हैं, तो सिंपोर्ट तंत्र आयोडीन को बाह्य कोशिकीय स्थान से थायरॉयड ग्रंथि के थायरोसाइट्स, ग्लूकोज और अमीनो एसिड तक पहुंचाता है।

एंटीपोर्टकिसी पदार्थ का स्थानांतरण कहा जाता है, जो किसी अन्य पदार्थ के एक साथ स्थानांतरण से जुड़ा होता है, लेकिन विपरीत दिशा में। एंटीपोर्टर ट्रांसफर तंत्र का एक उदाहरण पहले उल्लेखित Na + -, Ca 2+ - कार्डियोमायोसाइट्स में एक्सचेंजर, K + -, H + - वृक्क नलिकाओं के उपकला में विनिमय तंत्र का कार्य है।

उपरोक्त उदाहरणों से यह स्पष्ट है कि द्वितीयक सक्रिय परिवहन Na+ आयनों या K+ आयनों के ढाल बलों के उपयोग के माध्यम से किया जाता है। Na+ आयन या K आयन झिल्ली के माध्यम से अपनी निचली सांद्रता की ओर बढ़ता है और दूसरे पदार्थ को अपने साथ खींचता है। इस मामले में, झिल्ली में निर्मित एक विशिष्ट वाहक प्रोटीन का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, छोटी आंत से रक्त में अवशोषित होने पर अमीनो एसिड और ग्लूकोज का परिवहन इस तथ्य के कारण होता है कि आंतों की दीवार के उपकला का झिल्ली वाहक प्रोटीन अमीनो एसिड (ग्लूकोज) और Na + से बंध जाता है। आयन और तभी झिल्ली में अपनी स्थिति इस तरह बदलता है कि यह अमीनो एसिड (ग्लूकोज) और Na+ आयन को साइटोप्लाज्म में पहुंचाता है। इस तरह के परिवहन को करने के लिए, यह आवश्यक है कि कोशिका के बाहर Na+ आयन की सांद्रता अंदर की तुलना में बहुत अधिक हो, जो Na+, K+ - ATPase के निरंतर कार्य और चयापचय ऊर्जा के व्यय से सुनिश्चित होती है।