2.6. Транспорт веществ по градиенту концентрации при участии переносчиков

Движущей силой транспорта с участием переносчиков, как и в случае пассивного переноса, может быть либо химический градиент вещества, либо электрохимический потенциал. В этом случае движение вещества происходит "под гору" и процесс называют облегченной диффузией. Функционирование системы с облегченной диффузией должно в итоге привести к выравниванию градиентов и к установлению равновесия в системе. Однако проникающие молекулы довольно часто принимают участие в метаболических процессах, протекающих только на одной стороне мембраны. При этом трансмембранный градиент веществ сохраняется. Таким образом, системы с облегченной диффузией, широко представленные в клеточных мембранах и в мембранах органелл, увеличивают скорость поступления тех веществ, которые являются отправными точками метаболизма (рис. 37).

Рис. 37. Схема облегченной диффузии глюкозы

Многие ткани млекопитающих обладают системами облегченной диффузии для метаболитов, которые они получают из плазмы крови, например для сахаров, аминокислот, пуринов и глицерина. Более того, некоторые из этих систем подвержены регуляции. Например, облегченная диффузия глюкозы в скелетные мышцы, сердечную мышцу и в жировую ткань инициируется инсулином. Соответствующие системы в эритроцитах, печени и в некоторых других тканях не изменяют своей активности в присутствии инсулина. Этот механизм обеспечивает ту степень регуляции, которая необходима для того, чтобы метаболизм глюкозы в разных тканях протекал с различными скоростями. Инсулин оказывает двойное действие на кинетику чувствительных к нему систем транспорта глюкозы: в 4 раза увеличивается J_макс и в 3 раза - К_m.

Отсутствие в биологических мембранах систем облегченной диффузии для промежуточных продуктов метаболических процессов (рис. 38) диктуется необходимостью того, чтобы эти промежуточные продукты оставались внутри клеток (и соответствующих органелл).

Рис. 38. Схема, показывающая отсутствие транспортных систем для промежуточных продуктов гликолиза