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.