Пасивен транспорт и избирателна пропускливост

В следващите видео уроци ще разгледаме различни начини за транспорт на веществата през клетъчната мембрана отвън навътре или отвътре навън. Първият вид транспорт на молекули през мембраните, за който ще говоря, е транспорт, който не изисква енергия. При него молекулите се движат по посока на концентрационния си градиент. Наричаме този вид транспорт пасивен. Пасивен транспорт. Той не използва енергия. Просто молекулите се движат по посока на концентрационния си градиент. Ще го напиша: "Движат се по-посока на концентрационния си градиент." Ако имаме тази клетъчна мембрана, много неща могат да се придвижат по посока на концентрационния си градиент. Но тази мембрана има избирателна пропускливост. Тя е повече или по-малко пропусклива за различните видове молекули. Да помислим за различните видове молекули и за това как могат да преминат пасивно през мембраната. Ако имаме много малки молекули, можем да кажем: "Добре, те могат да се промушат през пространствата между хидрофилните глави, може да се поберат в пространствата между хидрофобните опашки и да преминат през мембраната." Така че за тях е добре да са малки. Ако си малък, това благоприятства пасивния транспорт, благоприятства дифузията през мембраната. И по-точно, най-добре е да си малка и незаредена молекула. Пример за такава молекула е въглеродният диоксид. Въглеродният диоксид е малка молекула без заряд. Така че, ако молекулите въглероден диоксид имат по-висока концентрация отвън, отколкото във вътрешността на клетката – всъщност да го направим наобратно. Да кажем, че имаме по-висока концентрация във вътрешността на клетката, отколкото отвън. Както научихме във видеото за дифузията, след определено време ще имаме повече молекули въглероден диоксид, които преминават от вътрешността на клетката и взаимодействат с мембраната, отколкото молекулите СО2, взаимодействащи с мембраната от външната страна. Разбира се, те нямат заряд и няма да бъдат привлечени от хидрофилните глави на фосфолипидите, но няма и да се отблъскват от тях. От вътрешната страна ще има повече молекули, които взаимодействат с мембраната, отколкото от външната страна. И тъй като са малки, някои от тях ще минат през мембраната. Няма да ги притеснят и хидрофобните опашки. Ще има движение на молекули въглероден диоксид и в двете посоки, но ще има повече молекули, които минават отвътре навън, отколкото отвън навътре. Те ще се движат по посока на концентрационния си градиент. Следователно въглеродният диоксид може да преминава лесно чрез дифузия през клетъчните мембрани. Друга такава молекула е тази на кислорода. Молекулите кислород могат да преминават лесно чрез дифузия през клетъчните мембрани. Ако имаме по-висока концентрация на кислород отвън, отколкото отвътре, тъй като молекулата кислород е малка и незаредена, тя няма да има проблеми с транспорта. Няма да е привлечена от хидрофилните глави, но тъй като е малка, ще може да премине между тях, ще им бъде безразлична. След това ще успее да премине между хидрофилните опашки и тъй като има по-висока концентрация отвън, отколкото отвътре, след време ще има повече произволни взаимодействия в посока отвън навътре, отколкото в посока отвътре навън. Следователно, като цяло ще имаме транспорт на кислород към вътрешността на клетката. Тези молекули ще могат естествено да се транспортират чрез дифузия. На пътя им ще бъде структурата, изградена от всички тези молекули, които съставят клетъчната мембрана, но те ще могат да минат през нея. А какво се случва с частици, които ще имат много проблеми с транспорта? Частици, които трудно ще преминат през мембраната, са например натриевите йони. Натриев йон. Или калиев йон. Защо на тях ще им е трудно да преминат през мембраната? Нека помислим. Да кажем, че имаме по-висока концентрация на натриеви йони отвън, отколкото отвътре. Те могат да се привлекат от хидрофилните глави, които имат заряд, но няма причина да искат да продължат след това. Ще са привлечени от хидрофилните глави, които имат заряд, докато хидрофобните опашки нямат нищо, което да ги интересува. Може да искат да се струпат около фосфатните глави, но няма да могат да мигрират през цялото протежение на мембраната. Следователно частици, които са заредени, имат проблем с пасивната дифузия. В следващи видеа ще видим, че има и други начини, по които могат да преминат. Има белтъчни канали, които им осигуряват тунели за транспорт. Ще говорим за това. Но естествената дифузия ще е трудна за частици като тези. А какво се случва, когато частиците са някъде по средата? Като водните молекули, например? Водата е изключително важна, защото клетките живеят във водна среда. Те са заобиколени от вода отвътре и отвън. Водата е по средата между йоните и неутралните молекули, защото няма пълен заряд, а частичен. Водната молекула съдържа един атом кислород и два атома водород. Кислородът обича да привлича електрони. Има частичен отрицателен заряд в този край. А водородните атоми имат частичен положителен заряд. Частичен положителен заряд в този край. Наричаме тези фосфатни глави хидрофилни, защото са привлечени от водата и водата е привлечена от тях. Така че водните молекули определно ще бъдат привлечени от хидрофилните глави. Но техният заряд не е толкова силен. Ако има достатъчно взаимодействия, много от водните молекули ще са привлечени, но някои от тях ще успеят да преминат през мембраната. Водната молекула е достатъчно малка, а зарядът ѝ не е достатъчно силен. Можем да кажем, че е полярна, но ще успее на мине през мембраната. Не толкова лесно, колкото въглеродния диоксид и кислорода, но бавно ще успее да премине чрез дифузия. Както ще видим, има други начини този транспорт да се улесни и водата да може премине. Ще видим в следващи видеа, че има неща като аквапорини – тунели през мембраните, които пренасят водните молекули. И разбира се, ако имаме големи молекули, ако имаме ето такъв голям белтък, неговият транспорт ще бъде затруднен. Ще има проблеми. Ще му е трудно физически да премине през пространствата в мембраната, да не говорим за частите му, които са хидрофобни или хидрофилни. Надявам се, че това видео ти даде представа за нещата, които могат да преминават през клетъчната мембрана чрез дифузия, която е вид пасивен транспорт. В следващото видео ще разгледаме облекчен пасивен транспорт.