Транспорт веществ

Тра́нспорт веще́ств (от лат. transporto – переносить, перемещать, переводить) в живых организмах, включает в себя доставку необходимых соединений к определённым органам и тканям (с помощью кровеносной системы у животных и проводящей системы у растений), всасывание их клетками и передвижение внутри клеток, а также выведение продуктов обмена веществ. Эти процессы можно разделить по их механизму на транспорт с током жидкости (например, с кровью, жёлчью, мочой, с током сока, содержащегося в сосудах ксилемы и флоэмы растений), диффузию в растворах (в клетках и межклеточной жидкости) или газовой фазе (в лёгких, межклетниках листьев растений), транспорт через биологические мембраны.

В зависимости от направления и числа переносимых веществ через биологические мембраны выделяют унипорт (перенос вещества в одном направлении), симпорт (однонаправленный перенос двух разных веществ в одном направлении) и антипорт (перенос двух разных веществ в противоположных направлениях).

Различают также пассивный и активный транспорт веществ через мембраны. Пассивный транспорт веществ происходит самопроизвольно за счёт градиента концентраций. Он зависит от степени проницаемости мембран, которая может резко различаться для разных веществ, но в конечном счёте определяется законами диффузии и электродиффузии. Простая диффузия через липидный слой мембран легко происходит только для веществ, хорошо растворимых в липидах, к которым относятся, например, стероидные гормоны, многие лекарства. В остальных случаях в этом участвуют специальные белки-переносчики (например, транспортёр глюкозы) или транспортные системы, формирующие каналы в мембране.

Перенос молекул (ионов) в обратном направлении (активный транспорт) возможен только при одновременной затрате энергии, источником которой могут служить гидролиз АТФ или окислительно-восстановительные реакции в цепях переноса электронов; он осуществляется специальными молекулярными системами – ионными насосами. Следствием такого активного транспорта веществ, называемого первичным, является неравновесное распределение ионов Н⁺ , Са²⁺ , Na⁺ , K⁺ внутри клетки и между клеткой и окружающей средой; оно, в свою очередь, обеспечивает работу систем сопряжённого, или вторичного, активного транспорта веществ через мембраны. Примером сопряжённого транспорта веществ служит перенос сахаров и аминокислот в клетки кишечного эпителия, осуществляемый с помощью белкового переносчика только вместе с ионами Na⁺ , который входит в клетку по градиенту концентрации, поддерживаемому ионным насосом. Сопряжённый транспорт веществ обеспечивает перенос разнообразных метаболитов через мембраны всех клеток организмов. Ионы (Na⁺ , K⁺ и Ca²⁺ ) переносятся через мембраны нервных, мышечных и других клеток благодаря наличию в них ионных каналов, которые открываются и закрываются в зависимости от величины разности электрических потенциалов на мембране или при участии медиаторов.

Выключение или резкое изменение свойств переносчиков и каналов лежит в основе действия многих токсических веществ. Некоторые вещества (ионофоры) сами способны создавать каналы в липидном слое мембраны. Действие ряда лекарственных препаратов основано на изменении свойств каналов и переносчиков, что позволяет регулировать транспорт веществ в клетках и целом организме.