Транспорт веществ через мембрану.

Различают 2 вида пассивного транспорта: обычную диффузию и облегченную диффузию.

Путем обычной диффузии перемещаются:

жирорастворимые вещества - напрямую через мембрану

гидрофильные мелкие молекулы (воды, углекислого газа) и ионы - через белковые поры, которые образованы пронизывающими белками.

Облегченная диффузия осуществляется с помощью специальных белков-переносчиков. Таким образом переносятся крупные гидрофильные молекулы, например, глюкоза. Глюкоза соединяется с белком-переносчиком. Образуется комплекс, хорошо растворимый в мембране, что облегчает проникновение глюкозы в клетку. Скорость облегченной диффузии выше, чем у обычной диффузии.

 

В). Транспорт веществ через мембрану может осуществляться и путем активного транспорта. Активный транспорт осуществляется только с затратами энергии, так как происходит перемещение веществ из области низкой концентрации в область высокой концентрации. Наиболее изучен процесс переноса ионов натрия и калия с помощью калий-натриевого насоса.

 

Цитоплазма – это жид­кое со­дер­жи­мое клет­ки с на­хо­дя­щи­ми в ней ор­га­но­и­да­ми. Ос­нов­ное ве­ще­ство ци­то­плаз­мы – вода. Ци­то­плаз­ма живых кле­ток на­хо­дит­ся в по­сто­ян­но дви­же­нии, что обес­пе­чи­ва­ет вза­и­мо­связь всех ор­га­но­и­дов и до­ступ к ним раз­лич­ных ве­ществ.

Гиалоплазма - жидкая (желеобразная) часть клетки, представляет собой раствор органических и неорганических веществ. Ее функции:

По гиалоплазме перемещаются различные вещества (и-РНК, т-РНК, аминокислоты, АТФ и др).

В гиалоплазме протекают разнообразные биохимические реакции.

Гиалоплазма обеспечивает химическое взаимодействие всех клеточных структур и объединяет их в одно целое.

В гиалоплазме откладываются разнообразные по химическому составу включения.

 

Включения - это непостоянные клеточные структуры, представляют собой отложения веществ, временно не участвующих в обмене веществ клетки. По химическому составу и по функциям включения могут быть различными.

Примеры включений: минеральные (например, кристаллы солей)

трофические (гранулы белков, полисахаридов, капли липидов)

витаминные, пигментные (например, гранулы пигмента в клетках сетчатки глаза) и др.

 

Органоиды - это постоянные клеточные структуры, выполняющие определенные функции. В зависимости от строения цитоплазматические органоиды разделяют на мембранные органоиды и немембранные органоиды.

Особенности строения и функций мембранных органоидов: Мембранные органоиды - полые структуры, стенки которых образованы одинарной или двойной мембраной.

 

Органоиды, образованные одинарной мембраной: эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли. Эти органоиды имеют сходный химический состав мембран и образуют внутриклеточную систему синтеза и транспорта веществ.

Двумембранные органоиды. Их стенки образованы двойной мембраной. Это – митохондрии (во всех!!! эукариотических клетках) и пластиды (только в клетках растений!!!).

 

Одномембранные органоиды:

К ор­га­но­и­дам клет­ки от­но­сят эн­до­плаз­ма­ти­че­скую сеть – си­сте­му мно­го­чис­лен­ных ка­наль­цев и ци­стерн, ко­то­рые про­ни­зы­ва­ют всю ци­то­плаз­му. Эн­до­плаз­ма­ти­че­ская сеть раз­де­ля­ет клет­ку на от­се­ки, обес­пе­чи­ва­ет со­об­ще­ние между ча­стя­ми клет­ки и транс­порт ве­ществ.

На эн­до­плаз­ма­ти­че­ской сети рас­по­ла­га­ют­ся ри­бо­со­мы. Это очень ма­лень­кие ор­га­но­и­ды, но их функ­ция очень

важна для клет­ки – в ри­бо­со­мах син­те­зи­ру­ют­ся белки.

Эндоплазматическая сеть структурно связана с ядром: от наружной мембраны ядра отходит мембрана, образующая стенки эндоплазматической сети. ЭПС бывает 2 видов: шероховатая (гранулярная) и гладкая (агранулярная). В любой клетке присутствуют оба вида ЭПС.

 

На мембранах шероховатой ЭПС располагаются многочисленные мелкие гранулы - рибосомы, специальные органоиды, с помощью которых синтезируются белки. Поэтому нетрудно догадаться, что на поверхности шероховатой ЭПС синтезируется белки, которые проникают внутрь шероховатой ЭПС и по ее полостям могут переместиться в любое место клетки.

Мембраны гладкой ЭПС лишены рибосом, но зато в ее мембранах встроены ферменты, осуществляющие синтез углеводов и липидов. После синтеза углеводы и липиды тоже могут перемещаться по мембранам ЭПС в любое место клетки Степень развития вида ЭПС зависит от специализации клетки. Например, в клетках, синтезирующих белковые гормоны, будет лучше развита гранулярная ЭПС, а в клетках, синтезирующих жироподобные вещества - агранулярная ЭПС.

Функции ЭПС:

Синтез веществ. На шероховатой ЭПС синтезируются белки, а на гладкой - липиды и углеводы.

Транспортная функция. По полостям ЭПС синтезированные вещества перемещаются в любое место клетки.

 

Комплекс Гольджи

Комплекс Гольджи (диктиосома) представляет собой стопку плоских мембранных мешочков, которые называются цистернами. Цистерны полностью изолированы друг от друга и не соединяются между собой. По краям от цистерн ответвляются многочисленные трубочки и пузырьки. От ЭПС время от времени отшнуровываются вакуоли (пузырьки) с синтезированными веществами, которые перемещаются к комплексу Гольджи и соединяются с ним. Вещества, синтезированные в ЭПС, усложняются и накапливаются в комплексе Гольджи.

Функции комплекса Гольджи

В цистернах комплекса Гольджи происходит дальнейшее химическое преобразование и усложнение веществ, поступивших в него из ЭПС. Т е - формируются вещества, необходимые для обновления мембраны клетки (гликопротеиды, гликолипиды), полисахариды.

В комплексе Гольджи происходит накопление веществ и их временное «хранение»

Образованные вещества «упаковываются» в пузырьки (в вакуоли) и в таком виде перемещаются по клетке.

В комплексе Гольджи образуются лизосомы (сферические органоиды с расщепляющими ферментами).

 

Лизосомы («лизис» - распад, растворение)

 

 

Еще один важ­ный ор­га­но­ид клет­ки – это ли­зо­со­ма, ко­то­рая пред­став­ля­ет собой мем­бран­ный пу­зы­рек, за­пол­нен­ный пи­ще­ва­ри­тель­ны­ми фер­мен­та­ми, ко­то­рые рас­щеп­ля­ют по­сту­па­ю­щие в клет­ки ор­га­ни­че­ские ве­ще­ства (белки, жиры и уг­ле­во­ды). Ли­зо­со­мы про­из­во­дят­ся ком­плек­сом Голь­д­жи.

Функции лизосом:

Осуществляют расщепление веществ, поглощенных в результате фагоцитоза и пиноцитоза. Биополимеры расщепляются до мономеров, которые поступают в клетку и используются на ее нужды. Например, они могут быть использованы для синтеза новых органических веществ или могут подвергаться дальнейшему расщеплению для получения энергии.

Разрушают старые, поврежденные, избыточные органоиды. Расщепление органоидов может происходить и во время голодания клетки.

Осуществляют аутолиз (расщепление) клетки (рассасывание хвоста у головастиков, разжижение тканей в зоне воспаления, разрушение клеток хряща в процессе формирования костной ткани и др.).

 

Вакуоли

Вакуоли - сферические одномембранные органоиды, представляющие собой резервуары воды и растворенных в ней веществ. К вакуолям относятся: фагоцитозные и пиноцитозные вакуоли, пищеварительные вакуоли, пузырьки, отшнуровывающиеся от ЭПС и комплекса Гольджи. Вакуоли животной клетки - мелкие, многочисленные, но их объем не превышает 5% от всего объема клетки. Их основная функция - транспорт веществ по клетке, осуществление взаимосвязи между органоидами.

 

В клетке растений на долю вакуолей приходится до 90% объема. В зрелой растительной клетки вакуоль одна, занимает центральное положение. Мембрана вакуоли растительной клетки - тонопласт, ее содержимое - клеточный сок. Функции вакуолей в растительной клетке: поддержание клеточной оболочки в напряжении, накопление различных веществ, в том числе отходов жизнедеятельности клетки. Вакуоли поставляют воду для процессов фотосинтеза.

 

Канальцево-вакуолярная система клетки (система транспорта и синтеза веществ)

ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли составляют единую канальцево-вакуолярную систему клетки. Все ее элементы имеют сходный химический состав мембран, поэтому возможно их взаимодействие. Все элементы КВС берут начало от ЭПС. От ЭПС отшнуровываются вакуоли, поступающие к комплексу Гольджи, от комплекса Гольджи отшнуровываются пузырьки, сливающиеся с мембраной клетки, лизосомы.

 

Значение КВС:

Мембраны КВС делят содержимое клетки на отдельные отсеки (компартменты), в которых протекают определенные процессы. Это делает возможным одновременное протекание в клетке различных процессов, иногда прямопротивоположных.

В результате деятельности КВС происходит постоянное обновление мембраны клетки.

Двумембранные органоиды:

Двумембранный органоид - это полая структура, стенки которой образованы двойной мембраной. Известно 2 вида: митохондрии и пластиды. Митохондрии характерны для всех клеток эукариот, пластиды встречаются только в клетках растений. Митохондрии и пластиды являются компонентами энергетической системы клетки, так в результате их функционирования синтезируется АТФ.