Транспорт веществ через оболочку клетки

Транспорт веществ через оболочку клетки. Осуществляется в двух основных направлениях: окружающая среда — клетка и клетка — окружающая среда, является важной стороной жизнедеятельности клетки. При этом первое направление обслуживается процессами, не требующими затраты энергии (пассивный транспорт), а второе направление предусматривает использование энергии (активный транспорт) (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Схема транспорта веществ через липидный бислой плазмалеммы

Пассивный транспорт обеспечивает в основном избирательное поступление веществ внутрь клетки и осуществляется тремя основными путями:
1) простой диффузией, т. е. прямым проникновением в клетку по градиенту (показателю) концентрации мелких ионов, воды и водорастворимых веществ через каналы или поры;
2) фильтрацией жирорастворимых неэлектролитов посредством растворения их в липидной части плазмалеммы и прямого проникновения в цитоплазму клетки;
3) облегченной диффузией — проникновением небольших молекул сахаров, аминокислот и некоторых ионов при помощи специализированных транспортных белков-переносчиков.

Активный трансмембранный транспорт отличается тем, что молекулы веществ перемещаются через мембрану против градиента их концентрации с использованием высокомолекулярных белков-переносчиков и химической энергии АТФ. Таким способом в клетку проникают некоторые сахара и аминокислоты, а из клеток выводятся продукты метаболизма, заряженные частицы (ионы) и секретируемые клетками вещества (секреты).

Особым вариантом активного транспорта является эндоцитоз — захват частиц вещества, ионов и крупных молекул клеточной мембраной. Существует два способа захвата частиц вещества из межклеточного пространства: фагоцитоз (phagein — поедаю) — захват твердых веществ, и пиноцитоз (pynein — пью) — захват капелек растворенного вещества (рис. 2.13). Процесс фагоцитоза играет важную роль в реакции организма на инфекцию, обеспечивая захват и разрушение болезнетворных микробов.

Рис. 2.13. Схема пиноцитоза с лизосомами: 1, 2 — крупные и мелкие частицы в околоклеточной среде; 3, 4 — захват частиц путем пиноцитоза (микропиноцитозные пузырьки); 5, 6 — возникновение лизосом и образование их ферментативного содержимого; 7 — слияние лизосом и микропиноцитозных вакуолей; 8, 9 — расщепление содержимого вакуолей; 10 — выделение продуктов расщепления

Обмен веществ, или метаболизм, — одно из основных проявлений жизнедеятельности клетки. В клетку из околоклеточной среды постоянно поступают химические вещества, внутри клетки происходят их сложные преобразования (для поддержания химического статуса цитоплазмы, обновления внутриклеточных структур — мембран, органелл и др., и образования секретов), а в околоклеточную среду клетка выделяет продукты своей жизнедеятельности и секреты.

Благодаря множеству разнообразных химических реакций синтеза из простых веществ новых, более сложных (процессы ассимиляции), и распада сложных веществ на простые (процессы диссимиляции), существующих в единстве своей противоположности, обеспечиваются все жизненные проявления клетки. Наиболее важным из синтетических процессов клеточного метаболизма является синтез белка.

Преобладание ассимиляции над диссимиляцией — непременное условие для обеспечения роста, т.е. накопления клеточного материала и увеличения размеров клетки.

Дифференциация клеток — это процесс постепенного и неуклонного расхождения клеток в ходе эмбрионального развития в структурном и функциональном отношении от первичного начала (зиготы). Этот сложный комплекс внутриклеточных преобразований обусловлен генетически, т. е. для каждого типа клеток существует свой временной механизм начала и конца (наступление зрелости) дифференциального развития.

Раздражимость — важная и неотъемлемая часть жизненных свойств клетки. Естественным ее проявлением являются волнообразные колебания клеточной мембраны, перемещение по цитоплазме ядра, митохондрий, транспортных пузырьков и вакуолей, а также способность к движению самой клетки и целенаправленное усиление или ослабление метаболических процессов в ответ на изменения околоклеточной среды (химического состава, pH, температуры и т.п.).

Жизненный цикл любой клетки принято делить на два периода: интерфазу (период между двумя клеточными делениями, когда клетка увеличивается в размере, происходит синтез различных органических веществ, РНК, удвоение ДНК) и деление.