КАНАЛЫ И ПЕРЕНОСЧИКИ. АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ

Наши пищевые вещества должны быть лечебным средством, а наши лечебные средства должны быть пищевыми веществами.

Гиппократ

АННОТАЦИЯ

Статья представляет собой разбор фундаментальных физических принципов, в основе которых идёт понимание механизмов и свойств каналов в активном транспорте, необходимых не только для понимания клеточных процессов, но и для проектирования и разработки терапевтических вмешательств. В статье разбираются следующие темы: 1. Электрофизиология. 2. Нарушение активного транспорта. 3. Муковисцидоз. Описывается заболевание, вызванное дефектным переносчиком хлоридов. 4. Физиологические процессы. 5. Конформационные изменения. 6. Клеточный гомеостаз.

Ключевые слова: каналы и переносчики, активный транспорт, клетка, физиологические и биологические процессы.

Каналы и переносчики являются неотъемлемыми компонентами активных транспортных процессов в клетках. Каналы обеспечивают селективные проходы для определенных молекул или ионов, в то время как переносчики претерпевают конформационные изменения, чтобы транспортировать различные молекулы через клеточную мембрану. Их роль в поддержании клеточного гомеостаза и их потенциал в качестве терапевтических мишеней делают их интересными объектами изучения в области физики и биологии.

Среди физических оснований можно выделить главные разнообразия.

Электрофизиология - раздел биофизики, изучающий электрические свойства биологических клеток и тканей. Он касается электрических сигналов, которые генерируются живыми организмами, а также того, как эти сигналы распространяются, сохраняются и используются организмом для выполнения различных физиологических функций. Электрофизиология также широко используется при изучении ионных каналов и мембранных транспортеров. Эти белки имеют решающее значение для регуляции ионного гомеостаза, а также для передачи и обработки сигналов в клетках.

Нарушение активного транспорта - это фундаментальный биологический процесс, который позволяет клеткам перемещать молекулы и ионы через свои мембраны против градиента их концентрации, что требует затрат энергии. Этот процесс имеет значение для различных физиологических функций живых организмов, включая поглощение питательных веществ, выведение отходов и передачу клеточных сигналов. Нарушение активного транспорта может происходить по разным причинам, включая генетические мутации, физиологические дисбалансы или внешние факторы. Одним из примеров нарушения активного транспорта является дисфункция ионных насосов, таких как натрий-калиевый насос. Этот насос отвечает за поддержание градиентов концентрации натрия и калия через клеточную мембрану, которые необходимы для многочисленных клеточных процессов, включая передачу нервных импульсов.

1. Муковисцидоз - также известный как муковисцидоз (МВ), представляет собой генетическое заболевание, вызванное дефектным переносчиком хлоридов. Заболевание характеризуется накоплением густой липкой слизи в легких, поджелудочной железе и других органах, что приводит к проблемам с дыханием и пищеварением, а также к другим осложнениям. Муковисцидоз вызывается мутацией в гене CFTR, который кодирует белокрегулятор трансмембранной проводимости муковисцидоза. Этот белок отвечает за регулирование движения соли и воды через клеточные мембраны, особенно в легких и поджелудочной железе. У людей с муковисцидозом белок CFTR дефектен, что приводит к накоплению густой липкой слизи в дыхательных путях и других органах. Лекарства от муковисцидоза не существует, но существуют варианты лечения, позволяющие справиться с его симптомами и улучшить качество жизни.
2. Физиологические процессы – это функции и деятельность, происходящие в живых организмах для поддержания их нормального функционирования и поддержания жизни. Эти процессы включают в себя различные биохимические, физические и биологические активности, происходящие на клеточном, тканевом, органном и системном уровнях. Эти процессы необходимы для поддержания гомеостаза, позволяя организму реагировать на внутренние и внешние раздражители и обеспечивая общее здоровье и выживание организма. Кроме того, активный транспорт, опосредованный каналами и переносчиками имеет решающее значение для процессов, таких как передача нервных импульсов, сокращение мышц и функционирование различных органов.
3. Конформационные изменения - относятся к структурной перестройке или изменению, которое происходит в молекуле, обычно биомолекуле, такой как белок или нуклеиновая кислота. Включает в себя смещение атомов или групп внутри молекулы, что приводит к изменению ее трехмерной формы или конформации. Конформационные изменения часто важны для функциональной активности биомолекул, поскольку они могут влиять на их связывание с другими молекулами, ферментативную активность или сигнальные способности. Эти изменения могут быть вызваны различными факторами, такими как изменения температуры, pH или присутствие других молекул.
4. Клеточный гомеостаз — это поддержание стабильной и постоянной внутренней среды внутри клетки, несмотря на изменения внешней среды. Он включает регулирование различных клеточных процессов, таких как температура, уровень pH, концентрация питательных веществ и отходов, а также ионный баланс. Поддержание клеточного гомеостаза необходимо для правильного функционирования клеток и, в конечном счете, для общего состояния здоровья организма.

Подводя итог, можно сказать, что каналы и переносчики являются ключевыми игроками в активном транспорте, важном процессе в биофизике. Каналы образуют порообразные структуры в клеточной мембране, позволяющие проходить определенным ионам или молекулам. Они могут быть всегда открытыми или закрытыми, в зависимости от определенных раздражителей. Переносчики, с другой стороны, претерпевают конформационные изменения для переноса определенных ионов или молекул через мембрану. Они демонстрируют кинетику насыщения и требуют гидролиза АТФ для получения энергии для транспорта. Понимание функций и характеристик каналов и переносчиков имеет решающее значение для понимания сложных процессов, связанных с активным транспортом и поддержанием клеточного гомеостаза.

Список литературы:

1. Н.И. Капранова, Н.Ю. Каширская Муковисцидоз. МЕДПРАКТИКА-М, 2014.
2. А. Л. Зефиров, Г. Ф. Ситдикова Ионные каналы возбудимой клетки (структура, функция, патология). Казань: Арт-кафе, 2010.
3. А. Г. Камкин, И. С. Киселева Атлас по физиологии. М: ГЭОТАР-Медиа, 2010.