В мембранах клеток существуют белки-транслоказы. Взаимодействуя со специфическим лигандом, они обеспечивают его диффузию (транспорт из области большей концентрации в область меньшей) через мембрану. В отличие от белковых каналов, транслоказы в процессе взаимодействия с лигандом и переноса его через мембрану претерпевают конформационные изменения. Кинетически перенос веществ облегчённой диффузией напоминает ферментативную реакцию. Для транслоказ существует насыщающая концентрация лиганда, при которой все центры связывания белка с лигандом заняты, и белки работают с максимальной скоростью Vmax. Поэтому скорость транспорта веществ облегчённой диффузией зависит не только от градиента концентраций переносимого лиганда, но и от количества белков-переносчиков в мембране.
Существуют транслоказы, переносящие только одно растворимое в воде вещество с одной стороны мембраны на другую. Такой простой транспорт называют «пассивный унипорт». Примером унипорта может служить функционирование ГЛЮТ-1 — транслоказы, переносящей глюкозу через мембрану эритроцита (рис. 5-15):
Рис. 5-15. Облегчённая диффузия (унипорт) глюкозы в эритроциты с помощью ГЛЮТ-1 (S — молекула глюкозы). Молекула глюкозы связывается переносчиком на наружной поверхности плазматической мембраны. Происходит конформационное изменение, и центр переносчика, занятый глюкозой, оказывается открытым внутрь клетки. Вследствие конформационных изменений переносчик теряет сродство к глюкозе, и молекула высвобождается в цитозоль клетки. Отделение глюкозы от переносчика вызывает конформационные изменения белка, и он возвращается к исходной конформации
Некоторые транслоказы могут переносить два разных вещества по градиенту концентраций в одном направлении — пассивный симпорт, или в противоположных направлениях — пассивный антипорт (рис. 5-16).
Рис. 5-16. Типы (виды) облегчённой диффузии с участием переносчиков (транслоказ). S2 — разные молекулы
Примером транслоказы, работающей по механизму пассивного антипорта, может служить анионный переносчик мембраны эритроцитов (рис. 5-17).
Рис. 5-17. Пассивный антипорт анионов НСO3 и Cl- через мембрану эритроцитов. А - когда эритроцит находится в венозных капиллярах, анион НСO3- образованный при диссоциации угольной кислоты, по градиенту концентрации выходит в кровь. В обмен на каждый транспортируемый из клетки ион НСO3- транслоказа переносит в эритроцит ион СГ; Б - когда кровь достигает лёгких транслоказа производит обмен ионами в противоположных направлениях. Такая «челночная» система работает очень быстро и обеспечивает удаление СO2 из организма и в то же время сохранение оптимального значения pH в клетке
Внутренняя митохондриальная мембрана содержит много транслоказ, осуществляющих пассивный антипорт (рис. 5-18). В процессе такого переноса происходит эквивалентный обмен ионами, но не всегда эквивалентный обмен по заряду.
