Транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану
Клетка, будучи открытой системой, обменивается веществами с окружающей средой. Пассивныйперенос происходит за счет кинетической энергии передвигающихся частиц, а для активноготранспорта необходима метаболическая энергия. Плазматическая мембрана регулирует обмен веществ. Некоторые из них она просто пропускает за счет избирательной проницаемости, а другие активно прокачивает даже против градиента концентрации. Транспорт может быть свободным, когда молекулы или ионы передвигаются пассивно в свободном виде, и с переносчиком - в комплексе с имеющимися молекулами (пассивно или активно). К пассивному транспорту относятся диффузия и осмос.
Диффузия– это направленное в сторону градиента своей концентрации тепловое движение молекул и ионов в газах и жидкостях. Диффузия через мембрану происходит более медленно, т.к. липиды мембраны служат препятствием, ограничивающим скорость передвижения веществ. Но вещества, растворимые в липидах, могут диффундировать через липидный слой, в то время как остальным веществам приходится использовать крошечные поры в слое липидов.
Осмос– это диффузия воды через полупроницаемую мембрану (в сторону большей концентрации растворенных в ней веществ). Примером полупроницаемой мембраны служит плазматическая мембрана клетки.
К активным,, видам транспорта веществ в клетку и из нее относится фагоцитоз, пиноцитоз и натрий-калиевый (Nа+-К+) насос. Многие полярные молекулы небольшого размера проникают через клеточные мембраны с помощью транспортных белков, но макромолекулы (белки, полинуклеотиды и т.д.), а также частицы могут проходить в обоих направлениях посредством эндо- и экзоцитоза. Эндоцитоз – впячивание плазматической мембраны при поглощении твердых частиц (фагоцитоз)или растворенных частиц (пиноциз-тоз). Путем эндоцитоза осуществляется питание, защитные и иммунные реакции (с помощью фагоцитоза поглощаются микроорганизмы или обломки клеток, и делают это специализированные клетки – фагоциты), транспорт веществ (почечные канальцы всасывают белки из первичной мочи).
Экзоцитоз – процесс, противоположный эндоцитозу, т.е. выброс веществ из клетки. При этом различные пузырьки (из эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, лизосомы) сливаются с плазматической мембраной, освобождая свое содержимое наружу. Мембрана пузырька может либо встраиваться в плазматическую мембрану, либо в форме пузырька возвращаться в цитоплазму. Для того, чтобы секретировать инсулин, клетки, продуцирующие этот гормон, упаковывают его во внутриклеточные пузырьки (везикулы), которые сливаются с плазматической мембраной и открываются во внеклеточное пространство, высвобождая при этом инсулин. Таким же образом от аппарата Гольджи к плазматической мембране переносятся синтезированные продукты жизнедеятельности - шлаки. Крупные пузырьки часто называют вакуолями.
Одним из видов активного транспорта веществ в клетку и из нее является натрий – калиевый насос, активно перекачивающий натрий из клетки, а калий в клетку против градиента концентрации (калия в клетке больше, натрия -меньше). Такой механизм транспорта веществ присущ плазматическим мембранам всех животных клеток, что создает мембранный потенциал на клеточных мембранах. Этот потенциал покоя имеет всегда одну полярность (внутренняя сторона отрицательна по отношению к внешней) и примерно одинаковую величину (от -50 мв до -90 мв) и служит основой возбудимости клетки.