Хлоридный канал 3

Субтитры

В прошлом ролике о нефроне я рассказывал о его строении и о том, какие молекулы реабсорбируются в разных отделах. Как вы помните, в проксимальном извитом канальце могут реабсорбироваться глюкоза, аминокислоты и натрий. В восходящей части петли Генле реабсорбируются ионы натрия, калия, а также хлора. В дистальном извитом канальце – кальций и все остальное. Мы знаем, что реабсорбируется, но как? Как происходит выкачивание этих веществ против градиента их концентрации? В этом ролике я расскажу, что же именно в стенках канальцев обеспечивает селективный транспорт ионов из просвета канальцев в межклеточное пространство, тем самым осуществляя обратное всасывание из фильтрата. Механизм реабсорбции почти одинаков во всех частях нефрона, но мы рассмотрим их по отдельности. Все-таки молекулы везде разные. Начнем с проксимального канальца. Подробно рассмотрим вот этот участок. Я нарисую, что у него внутри. Думаю, что будет как-то так. Вид изнутри. Вот клубочковый фильтрат. Дайте-ка я его перерисую. Изнутри каналец будет выглядеть так, потому что в нем есть внутренние выступы, напоминающие щетку. Они свешиваются в просвет канальца. В просвет канальца. Просвет заполнен фильтратом. Клубочковый фильтрат идет отсюда. Клубочковый фильтрат. Так выглядит нефрон изнутри. Стенка канальца состоит из множества клеток. Вот клетка, вот еще клетка, вот еще одна клетка. Каналец показан в сечении. На самом деле каналец цилиндрической формы. Ровной линией я обозначил базальные мембраны. Это мембрана, на которой закреплены клетки. Это всё нужные термины. Та часть клетки, которая граничит с просветом канальца, называется апикальной областью. Апикальная область. Все остальное составляет базолатеральную область клетки, расположенную на базолатеральной мембране. Такое строение сохраняется везде: в проксимальном канальце, петле Генле, дистальном канальце. С противоположной от просвета стороны подходят околоканальцевые капилляры. Тоже важный термин. Эти капилляры, в свою очередь, также состоят из клеток. Состоят из клеток. Я не буду рисовать клетки, а покажу капилляр в виде трубки. Пористой трубки, по которой бежит кровь. Вот кровь. И вот кровь. Не буду рисовать каждую клетку в стенке капилляра. Давайте вернемся к тому, как вещества селективно всасываются из просвета. Итак, это околоканальцевый капилляр. Из названия ясно, где он находится – возле канальца. Капилляры окружают канальцы. Они подходят к канальцам со всех сторон, и реабсорбированные вещества оказываются внутри капилляров. Перед вами проксимальный извитой каналец. В нем всасывается глюкоза. В базолатеральной области клетки расположен натрий-калиевый ионный насос. Их тут много, я покажу один. По ионным натрий-калиевым насосам я делал ролик. Суть в том, что положительно заряженный ион натрия внутри клетки прикрепляется к белковой молекуле насоса вместе с АТФ. Когда этот белок присоединяет АТФ, меняется его конформация, вследствие чего насос открывается с наружной стороны и утрачивает соединение с ионом натрия, выталкивая его наружу через базолатеральную мембрану прямо в капиллярный кровоток. Но это ведь еще и калиевый насос. Когда насос открыт наружу, он захватывает в межклеточном пространстве и в крови ионы калия. Он связывает ионы. Нарисую это так, в упрощенном виде. При этом белок меняет свою конформацию, причем АТФ не расходуется. В этой конформации связь с ионом калия ослабляется, и ион освобождается. Итак, белок связывает натрий и АТФ. Молекула АТФ расщепляется, белок меняет форму. Освобождается ион натрия, захватывается ион калия. Затем все возвращается к исходному виду. В результате ионы натрия активно выкачиваются из клетки, а ионы калия активно закачиваются в нее. Это активный транспорт. Активный транспорт. За счет энергии АТФ натрий движется против градиента концентрации, наружу из клетки. Калий, наоборот, заходит в клетку, не требуя АТФ. Насос часто называют натрий-калиевой АТФ-азой, чтобы подчеркнуть, что этот белок расщепляет АТФ. Энергия АТФ расходуется на перекачивание натрия и калия. Об этом мы уже говорили в соответствующих роликах, но при чем тут глюкоза? В мембране есть и другие белки. Один из них пропускает глюкозу. Такие белки называют котранспортёрами или симпортёрами. Котранспортёры или симпортёры. Симпортёр переносит две молекулы в одном направлении. Котранспортёр означает, что одна молекула проходит по градиенту концентрации, а другая идет вслед за ней. Из клетки активно выкачивается натрий. Натрий покидает клетку, и его концентрация в цитоплазме снижается. Концентрация натрия снижается. Снижается и снижается, становясь меньше, чем в просвете канальца. Создается градиент концентрации натрия. Ионы натрия стремятся двигаться по градиенту, в область с меньшей концентрацией. Их движению препятствует мембрана. При движении ионов натрия по градиенту концентрации выделяется энергия, которую можно использовать, чтобы протащить через мембрану какие-нибудь другие молекулы, например глюкозу. Представьте, что где-то на апикальной мембране есть белок. Есть белок. Например, этот. Пусть он выглядит так. Допустим, ионов натрия больше с этой стороны, и они связываются с белком здесь, а глюкоза – здесь. После их прикрепления белок изменяет свою конформацию следующим образом, и все, что с ним было связано, оказывается с другой стороны мембраны. Натрий и глюкоза оказались внутри клетки, причем с этой конформацией белка они связаны слабо, поэтому освобождаются. После их освобождения белок возвращается к исходной конформации, и цикл повторяется. Для этого процесса необходимо, чтобы концентрация ионов натрия снаружи превышала концентрацию внутри. Тогда натрий пойдет по градиенту концентрации и утащит с собой глюкозу. Концентрация глюкозы в клетке увеличивается, и глюкоза сквозь проницаемую базальную мембрану по градиенту концентрации просачивается в кровоток. Подобный механизм встречается во всех канальцах нефрона. В восходящей части петли Генле ионы реабсорбируются аналогичным образом. Точно также. Вот просвет канальца. Вот клетки, образующие его стенку. Это петля Генле, и здесь есть натрий-калиевый насос. Натрий выкачивается наружу, калий закачивается внутрь, но каналы для калия открыты, и калий свободно выходит. Но калий нам сейчас не интересен. Важна концентрация натрия. На апикальной мембране клеток есть симпортёры, аналогичные таковым для глюкозы, но в этом случае вместе с натрием из просвета канальца реабсорбируются ионы калия и хлора. Этим же белком с помощью градиента концентрации натрия. В просвете канальца есть ионы калия и хлора. Белок-симпортёр называется натрий-калий-хлоридным котранспортёром. Это одна из его разновидностей, встречающаяся в петле Генле. Концентрация хлора растет, как и концентрация калия, и ионы покидают клетку сквозь проницаемую мембрану, делая мозговое вещество почки еще более насыщенным солями. Теперь дистальный извитой каналец. Здесь кальций, всё немного иначе. Вот дистальный извитой каналец. Я нарисую его. Здесь нет выростов на апикальной мембране. Они есть только в проксимальном извитом канальце. Кстати, механизм, использующий созданный активным транспортом, градиент концентрации для переноса других веществ, называется вторичным активным транспортом. Вторичный активный транспорт. Запомните. Итак, перед нами дистальный извитой каналец. Вот просвет. С обеих сторон от просвета стенки, сложенные из клеток. Думаю, это ясно. К дистальному канальцу также подходят околоканальцевые капилляры с кровью. Очевидно, что из этих клеток натрий выкачивается ионным насосом, а калий, соответственно, закачивается. В конечном итоге здесь будет много натрия. Апикальная мембрана клеток стенки канальца пропускает кальций. Кальций из просвета канальца входит в клетку. Допустим, вот кальций. Ионы кальция и внутри, и снаружи. А здесь есть белок-антипортёр. В крови создается высокая концентрация натрия. Натрий стремится вернуться в клетку по градиенту концентрации. Возвращаться ему придется через антипортёр, который по механизму работы похож на вращающуюся дверь. Натрий входит, кальций выходит. Попробуйте представить, как это происходит. Это как вращающаяся дверь. Натрий вращает эту дверь и ион кальция вместе с ней. Антипортёр также относится к разновидностям вторичного активного транспорта, т. к. использует градиент концентрации, созданный ионным насосом с затратой энергии АТФ. Надеюсь, вам было интересно. Возможно, эти подробности вам никогда больше и не понадобятся, но мне кажется, что знать их полезно. Так можно лучше понять функцию нефрона. Subtitles by the Amara.org community