Механизмы поступления вещества в клетку
Из внешней среды в клетку непрерывно поступают питательные вещества. Это естественный процесс, без которого жизнедеятельность клетки была бы невозможна. Причем клетка осуществляет поглощение, несмотря на ограниченную проницаемость плазмалеммы. Живая клетка обладает способностью к избирательному поступлению и накоплению питательных веществ. Выделяют следующие виды транспорта вв в кл: Пассивный транспорт:Диффузия, Облегченная диффузия, Осмос. Активный транспорт:эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз, рецепторно-опосредованный эндоцитоз)
Диффузией называют перемещение веществ из области с высокой их концентрацией в область с низкой концентрацией по диффузионному градиенту(это векторная велечина, характеризующая величину и направление изменения концентрации какого-либо вещества в среде). Это пассивный процесс, не требующий затрат энергии и протекающий спонтанно. Обусловливается это беспорядочным движением молекул за счет их энергии движения. Каждый тип молекул перемещается по своему собственному диффузионному градиенту независимо от других молекул. Кислород, например, диффундирует из легких в кровь, а диоксид углерода — в обратном направлении. Движение молекул по градиенту концентрации: Холестерин, бензол, Небольшие неполярные молекулы О2 и N2, Небольшие полярные Н2О, СО2 , этанол
При облегченной диффузии вещества переносятся через мембрану также по градиенту концентрации, но с помощью специальных трансмембранных белков-переносчиков (транслоказ). Белок-переносчик имеет центр связывания, комплементарный переносимому веществу, поэтому для облегченной диффузии, в отличие от простой, характерна высокая избирательность: для каждого вещества или группы сходных веществ имеется свой переносчик.. Белки-переносчики участвуют в переносе в-в, плохо р-римых в воде - жирных к-т, билирубина, нек-рых стероидов, ионов Fe и Сu, а также О2 и СО2. Липопротеины плазмы переносят липиды в виде белок-липидных комплексов.
Осмос — процесс диффузии воды через полупроницаемую мембрану. Он происходит из области с высокой концентрацией воды в область с ее низкой концентрацией. Растворение вещества в воде приводит к снижению концентрации воды в данном растворе. Следовательно, чем больше концентрация вещества в растворе, тем ниже в нем содержание воды. Кроме того, вода диффундирует из области с низкой концентрацией вещества (высоким содержанием воды) в область с высокой концентрацией вещества (низким содержанием воды).
Активный транспорт обеспечивает перенос через мембрану молекул против их электрохимического градиента с помощью белков-переносчиков с затратой энергии.
К-Na-насос. К внутри клетки больше, чем снаружи (10-20 р), Na – наоборот. Это обеспечивается работой К-Na-насоса, который перекачиваетК в клетку, а Na из клетки. На это тратиться 1/3 всей энергии. 3 иона Na выходит из клетки, а 2 ионаК и 1 цитоплазматический протон, который потом возвращается в цитоплазму, поступают в нее.
Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза. Эндоцитоз процесс захвата (интернализации) внешнего материала клеткой, осуществляемый путём образования мембранных везикул. В результате эндоцитоза клетка получает для своей жизнедеятельности гидрофильный материал, который иначе не проникает через липидный бислой клеточноймембраны.Различают фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз.
Фагоцитоз (поедание клеткой) — процесс поглощения клеткой твёрдых объектов, таких как клетки бактерии,вирусы, остатки мёртвых клеток и т. п. Механизм фагоцитоза однотипен и включает 8 последовательных фаз: 1) хемотаксис (направленное движение фагоцита к объекту), 2) адгезия (прикрепление к объекту), 3) активация мембраны (актин—миозиновой системы фагоцита), 4) начало собственно фагоцитоза, связанное с образованием вокруг поглощаемой частицы псевдоподий, 5) образование фагосомы (поглощаемая частица оказывается заключенной в вакуоль благодаря надвиганию на нее плазматической мембраны фагоцита подобно застежке—молнии, 6) слияние фагосомы с лизосомами, 7) уничтожение и переваривание, 8) выброс продуктов деградации из клетки. Фагоцитоз распространен очень широко. Фагоцитарная деятельность лейкоцитов макрофагов имеет огромное значение в защите организма от попадающих в него патогенных микробов и других нежелательных частиц.
Пиноцитоз– процесс поглощения жидкости и растворенных в ней веществ с образованием небольших пузырьков - эндосом. Пиноцитозные пузырьки формируются в специализированных областях плазматической мембраны – окаймленных ямках. В цитоплазме пузырьки перевариваются, а содержимое высвобождается. Благодаря такому процессу клетки могут поглощать как крупные молекулы, так и ионы, неспособные проникнуть через мембрану. Пиноцитозпостоянно наблюдается в эндотелиальных клетках кровеносных капилляров. Путем пиноцитозавещества попадают из тканевой жидкости в просвет кровеносных капилляров.
Рецептор-опосредованныйэндоцитоз — активный специфический процесс, при котором клеточная мембрана выпячивается внутрь клетки, формируя окаймлённые пузырьки опосредованый медиатором. Рецептор-опосредованныйэндоцитоз включается для быстрого и контролируемого поглощения клеткой соответствующего лиганда (например, ЛПНП). Плазмалемма может содержать рецепторные молекулы, которые связывают лиганды, не проникающие по каналам плазмалеммы в цитоплазму. Комплекс рецептор-лиганд скапливается в образующихся углублениях плазмалеммы, которые называют окаймленными ямками. В последующем окаймленные ямки инвагинируются в мембрану, в цитоплазму, из них формируются окаймленные пузырьки (везикулы), отшнуровывающиеся в цитоплазму. Поверхность везикул снаружи окаймлена слоем белка клатрина. Клатрин связывает ассоциированные с лигандом молекулы рецептора и участвует в отшнуровывании окаймленного пузырька в цитоплазму. В цитоплазме окаймленные пузырьки могут взаимодействовать с другими органеллами. При взаимодействии слизосомами содержимое пузырька поглощается лизосомой, а клатрин и белок-рецептор возвращаются в мембрану.