Ионные насосы

ИÓННЫЕ НАСÓСЫ, молекулярные структуры, встроенные в биол. мембраны и осуществляющие перенос ионов в сторону более высокого электрохим. потенциала (активный транспорт); функционируют за счёт энергии гидролиза АТФ или энергии, высвобождающейся в ходе переноса электронов по дыхат. цепи. Активный транспорт ионов лежит в основе биоэнергетики клетки, процессов клеточного возбуждения, всасывания, а также выведения веществ из клетки и организма в целом. Перенос ионов при гидролизе АТФ обеспечивается

транспортными ферментами аденозинтрифосфатазами (АТФазами), к к-рым относятся Н₊-АТФаза мембран митохондрий, хлоропластов и бактериальных клеток, Са₊-АТФаза внутриклеточных мембран мышечных клеток (мембран саркоплазматич. ретикулума) и эритроцитов и Nа₊/К₊-АТФаза, содержащаяся практически во всех плазматич. мембранах. На каждую молекулу гидролизованной АТФ эти АТФазы переносят через мембрану соответственно 2Н₊, 2Са₂₊,2К₊ и 3Na₊, причём протоны переносятся из митохондрий и хлоропластов в цитоплазму, ионы Са₂₊ – из цитоплазмы в пузырьки саркоплазматич. ретикулума и внеклеточное пространство, ионы К₊ – в клетку, а ионы Na₊ из клетки. В результате создаётся неравновесное распределение ионов и генерируется разность электрич. потенциалов на мембране. При этом происходит запасание энергии, к-рая м. б. в принципе использована для синтеза АТФ, а также для генерации потенциалов действия в нервных и мышечных клетках, для сопряжённого с пассивным транспортом Na активного (вторичного) транспорта аминокислот, углеводов и др. Цикл работы трансп. АТФаз включает связывание АТФ и ионов на поверхности фермента, фосфорилирование фермента, перенос ионов через мембрану, отщепление ортофосфата от белка, изменение прочности связи ионов с ферментом, возврат системы в исходное состояние. Процессы перемещения ионов через мембраны связаны с изменением пространств. структуры белковой части трансп. АТФаз, однако детальный механизм процесса пока не установлен. По-видимому, в состав АТФаз входят ферментный центр. ионный канал и какие-то структурные элементы, препятствующие обратной утечке ионов во время работы И. н. В мембранах митохондрий, хлоропластов и клеток бактерий функционирует и др. механизм активного переноса протонов: сопряжение трансмембранного переноса протонов с переносом электронов через определ. участки окислительно-восстановит. системы – цепи транспорта электрона. Работа таких систем вместе с работой обращенной Н₊-АТФазы приводит к окислительному фосфорилированию в митохондриях и у бактерий и к фотосинтетич. фосфорилированию в хлоропластах растений и хроматофорах фотосинтезирующих бактерий. (См. также "Хемиосмотическая теория".)

Нарушение работы И. н. сопровождается развитием патологич. состояний в организме (так, необратимое повреждение клеток при недостатке кислорода связано с выключением трансп. АТФаз из-за отсутствия АТФ в условиях тканевой гипоксии). Нек-рые лекарств. препараты, напр. сердечные гликозиды, могут регулировать активность И. н.

Транспортные аденозинтрифосфатазы, М., 1977.