2) активный транспорт
3) простая диффузия (+)
4) перенос радикалов
Простая диффузия — это пассивное перемещение молекул через цитоплазматическую мембрану по градиенту концентрации или электрохимическому градиенту, то есть из области большей концентрации в область меньшей. Процесс не требует затрат АТФ, энергии протонного градиента и участия специфического переносчика. Таким способом через липидный бислой преимущественно проходят небольшие неполярные и липофильные молекулы, например кислород и углекислый газ; скорость транспорта зависит от величины градиента, растворимости вещества в мембране и проницаемости мембраны.
Активный транспорт, напротив, обеспечивает перенос веществ против градиента и связан с использованием энергии АТФ либо энергии трансмембранного электрохимического градиента. При транслокации химических групп субстрат одновременно модифицируется: классический пример — фосфотрансферазная система бактерий, переносящая углеводы с их фосфорилированием за счёт фосфоенолпирувата. Поэтому данные механизмы не соответствуют условию отсутствия энергетических затрат. Важно отличать простую диффузию от облегчённой: последняя также является пассивной, но осуществляется через белковые каналы или переносчики и обладает большей субстратной специфичностью.
| Механизм | Источник энергии | Направление переноса | Участие белка-переносчика | Особенности и примеры |
|---|---|---|---|---|
| Простая диффузия | Не требуется | По градиенту концентрации или электрохимическому градиенту | Не требуется специфический переносчик | Прохождение небольших неполярных молекул, например O2 и CO2, через липидный бислой |
| Облегчённая диффузия | Не требуется | По градиенту | Каналы или специфические переносчики | Пассивный транспорт гидрофильных веществ через мембранные белки; характеризуется избирательностью и насыщаемостью |
| Первичный активный транспорт | Гидролиз АТФ | Часто против градиента | АТФ-зависимые насосы | Поддержание ионных градиентов, работа ABC-транспортеров |
| Вторичный активный транспорт | Энергия ранее созданного ионного градиента | Один субстрат может переноситься против градиента | Симпортеры или антипортеры | Сопряжённый перенос вещества с H+ или Na+ |
| Транслокация химических групп | Энергия фосфоенолпирувата или другого макроэргического соединения | Перенос субстрата внутрь клетки | Компоненты фосфотрансферазной системы | Субстрат изменяется во время транспорта, например глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат |
| Перенос радикалов | Требует химически сопряжённой реакции | Не является свободной диффузией | Специализированные белковые системы | Связан с переносом химических групп или модификацией субстрата, поэтому не относится к энергетически независимому пассивному транспорту |
Для простой диффузии характерно отсутствие специфичности и насыщения переносчика: увеличение концентрационного градиента обычно повышает поток вещества. В лабораторной и клинической практике понимание мембранного транспорта важно для оценки действия антибиотиков, поступления питательных веществ и устойчивости бактерий к неблагоприятным факторам. Нарушение проницаемости мембраны изменяет осмотический баланс, энергетический обмен и жизнеспособность микробной клетки. Таким образом, признаком правильного выбора является именно отсутствие энергетического сопряжения и движение вещества по существующему градиенту.