Kā dažādas vielas nonāk šūnā? §14

"Ievads vispārējā bioloģijā un ekoloģijā. 9. klase." A.A. Kamenskis (GDZ)

Šūnas īpašības. Šūnu membrānu

1. jautājums. Kādas funkcijas veic šūnas ārējā membrāna?
Šūnu ārējā membrāna sastāv no dubultā lipīdu slāņa un olbaltumvielu molekulām, no kurām dažas atrodas uz virsmas, un dažas no tām iekļūst caur abiem lipīdu slāņiem. Plazmas membrānas funkcijas:
1. Ierobežošana. Plazmas membrānas veido slēgtas sistēmas bez pārtraukuma nekur, t.i. tiem nav brīvu galu, tāpēc tie atdala iekšējo saturu no vidi. Piemēram, šūnu membrāna aizsargā citoplazmas saturu no fizikāliem un ķīmiskiem bojājumiem.
2. Transports – viens no būtiskas funkcijas kas saistīti ar membrānas spēju iekļūt šūnā vai izkļūt no tās dažādas vielas, tas ir nepieciešams, lai saglabātu tā sastāva noturību, t.i. homeostāze (grieķu homos — līdzīgs un stasis — stāvoklis).
3. Sazināties. Audu un orgānu sastāvā starp šūnām veidojas sarežģītas īpašas struktūras - starpšūnu kontakti.
4. Daudzu šūnu plazmas membrāna var veidot īpašas struktūras (mikrovilli, skropstas, flagellas).
5. Plazmas membrānai tiek izveidota elektriskā potenciāla starpība. Piemēram, glikoproteīni zīdītāju sarkanajās asins šūnās rada negatīvu lādiņu uz to virsmas, kas neļauj tiem aglutinēties (salipt kopā).
6. Receptors. To nodrošina integrālo proteīnu molekulas, kurām ārpusē ir polisaharīdu gali. Membrānas satur lielu skaitu receptoru – īpašu proteīnu, kuru uzdevums ir pārraidīt signālus no ārpuses uz šūnas iekšpusi. Glikoproteīni ir iesaistīti atsevišķu faktoru atpazīšanā ārējā vide un šūnu reakcijā uz šiem faktoriem. Piemēram, olšūna un spermatozoīds atpazīst viens otru pēc glikoproteīniem, kas sader kopā kā atsevišķi veselas struktūras elementi (stereoķīmiskā saite kā “slēdzenes atslēga”) – tas ir posms pirms apaugļošanas.
7. Plazmas membrāna var piedalīties sintēzē un katalīzē. Membrāna ir pamats precīzai fermentu izvietošanai. Glikokaliksa slānī var nogulsnēties hidrolītiskie enzīmi, kas sadala dažādus biopolimērus un organiskās molekulas, veicot perimembrānu vai ekstracelulāru šķelšanos. Tādā veidā heterotrofās baktērijās un sēnēs notiek ārpusšūnu šķelšanās. Zīdītājiem, piemēram, zarnu epitēlijā, absorbējošā epitēlija otu apmales zonā, tiek konstatēts liels skaits dažādu enzīmu (amilāze, lipāze, dažādas proteināzes, eksohidrolāzes utt.), t.i. notiek parietāla gremošana.

2. jautājums. Kādos veidos dažādas vielas var iekļūt šūnā?
Vielas var iekļūt ārējā šūnu membrānā vairākos veidos. Pirmkārt, caur smalkākajiem kanāliem, ko veido olbaltumvielu molekulas, vielu joni, kuriem ir mazi izmēri, piemēram, nātrija, kālija, kalcija jonus. Šis tā sauktais pasīvais transports notiek bez enerģijas patēriņa, izmantojot difūziju, osmozi un atvieglotu difūziju. Otrkārt, vielas var iekļūt šūnā ar fagocitozi vai pinocitozi. Lielas biopolimēru molekulas iekļūst caur membrānu fagocitozes dēļ, ko pirmo reizi aprakstīja I.I. Mečņikovs. Šķidruma pilienu uztveršanas un absorbcijas process notiek ar pinocitozes palīdzību. Pārtikas daļiņas parasti iekļūst šūnā ar fagocitozes un pinocitozes palīdzību.

3. jautājums. Kā pinocitoze atšķiras no fagocitozes?
Fagocitoze (grieķu val. рhagos — aprīt, cytos — konteiners) ir lielu daļiņu (dažreiz veselu šūnu un to daļiņu) uztveršana un absorbcija šūnā. Šajā gadījumā plazmas membrāna veido izvirzījumus, ieskauj daļiņas un vakuolu veidā pārvieto tās šūnā. Šis process ir saistīts ar membrānas un ATP enerģijas patēriņu.
Pinocitoze (grieķu pino — dzēriens) ir šķidruma pilienu uzsūkšanās ar tajā izšķīdinātām vielām. To veic sakarā ar invagināciju veidošanos uz membrānas un vezikulu veidošanos, ko ieskauj membrāna un pārvieto tās uz iekšu. Šis process ir saistīts arī ar membrānas un ATP enerģijas patēriņu. Zarnu epitēlija uzsūkšanās funkciju nodrošina pinocitoze.
Tādējādi fagocitozes laikā šūna absorbē cietās pārtikas daļiņas, bet pinocitozes laikā - šķidruma pilienus. Ja šūna pārstāj sintezēt ATP, tad pinocitozes un fagocitozes procesi pilnībā apstājas.

4. jautājums. Kāpēc augu šūnām nav fagocitozes?
Fagocitozes laikā vietā, kur pārtikas daļiņa pieskaras šūnas ārējai membrānai, veidojas invaginācija, un daļiņa nokļūst šūnā, ko ieskauj membrāna. U augu šūnaŠūnas membrānas augšpusē ir blīva, neplastiska šķiedras membrāna, kas novērš fagocitozi.

Mēģiniet iedomāties mūsu ādu volejbola tīkla formā un kosmētikas līdzekļa molekulas volejbola formā. Vai jūs domājat, ka krēms, kā apgalvo reklāma, spēs iekļūt caur smalko sietu un radīt solīto brīnumaino efektu? Kuras modernas metodes un tehnoloģijas spēj nogādāt brīnišķīgu komponentu kompleksu dziļajos ādas slāņos, apejot epidermas barjeru? Vai ir vērts tērēt naudu par dārgu luksusa kosmētiku vai arī visi solījumi ir tikai krāpniecisks triks? Un cik dziļi ādā var iekļūt parastais krēms?

Lai saprastu, vai kosmētikas līdzekļi un to sastāvdaļas darbojas, jāatceras pamatlietas. Proti, kā ir strukturēta āda, no kādiem slāņiem tā sastāv, kādas ir tās šūnu īpašības.

Kā mūsu āda ir strukturēta?

Āda ir visvairāk liels orgāns cilvēka ķermenis. Sastāv no trim slāņiem:

Epiderma (0,1-2,0 mm).

Dermā (0,5-5,0 mm).

Hipoderma vai zemādas tauki(2,0–100 mm vai vairāk).

Pirmais ādas slānis ir epiderma, ko mēs parasti saucam par ādu. Šis slānis ir visinteresantākais kosmetologiem. Šeit darbojas krēmu sastāvdaļas. Tālāk iekļūst tikai tās zāles, kuras tiek ievadītas injekcijas veidā.

Epidermas un epidermas barjera: šķērslis labvēlīgām vielām vai uzticams sabiedrotais?

Epiderma, savukārt, sastāv no 5 slāņiem - bazālā, smailā, graudainā, ragveida. Ragveida slānis ir izklāts ar 15-20 rindām korneocītu – atmirušajām ragu šūnām, kurās nav vairāk par 10% ūdens, nav kodola, un viss tilpums ir piepildīts ar spēcīgu proteīnu – keratīnu.

Korneocīti ir spēcīgi, piemēram uzticīgi draugi, turas viens pie otra ar proteīna tiltiņu palīdzību, un lipīdu slānis šīs šūnas satur kopā stiprāk nekā cements - ķieģeļi mūrē.

Korneocīti veido epidermas barjeru, kas, tāpat kā bruņurupuča apvalks, aizsargā ādu no ārējām ietekmēm– gan noderīgi, gan kaitīgi. Tomēr ir nepilnība! Lai iekļūtu iekšā, līdz epidermas un dermas dzīvajām šūnām, kosmētiskajām vielām jāpārvietojas pa tauku slāni! Kas, atcerēsimies, sastāv no taukiem un ir caurlaidīgs tikai taukiem un tajos šķīstošām vielām.

Raga slāņa barjera ir necaurlaidīga (precīzāk, nedaudz caurlaidīga) pret ūdeni un ūdenī šķīstošām vielām. Ūdens nevar iekļūt no ārpuses, bet arī nevar izplūst. Tādā veidā mūsu āda novērš dehidratāciju.

Tas vēl nav viss!

Papildus tam, ka vielām jābūt taukos šķīstošām, to molekulām jābūt mazām. Korneocītu šūnas atrodas attālumā, ko mēra milimetra miljondaļās. Starp tām var nokļūt tikai niecīga molekula.

Izrādās, labs, strādājošs kosmētikas līdzeklis ir tāds, kurā noderīgas sastāvdaļas a) taukos šķīstošs; b) var pārvarēt (bet ne iznīcināt!) epidermas barjeru

Būtu lieliski, ja taukos šķīstošās vielas un mikromolekulas būtu iepakotas tūbiņās un burciņās!

Vai ir jēga tērēt naudu pretnovecošanās vai mitrinošam krēmam ar vērtīgu kolagēnu?

Vispirms noskaidrosim, kur tiek ražots kolagēns un elastīns un kāpēc tie ir nepieciešami ādai.

Epidermas apakšējā slānī - bazālajā slānī, kas robežojas ar dermu - dzimst jaunas epidermas šūnas. Viņi iet uz augšu, pakāpeniski novecojot, kļūstot stingrāki. Kad tie sasniedz virsmu, saites starp tām vājinās, un vecās šūnas sāks slinkot. Tādā veidā mūsu āda tiek atjaunota.

Ja šūnu dalīšanās palēninās vai tās laikus nenolobās (to sauc par hiperkeratozi), āda kļūs blāva un zaudēs savu skaistumu. Pirmajā gadījumā palīdzēs retinoīdi, A vitamīna atvasinājumi (tie paātrinās reģenerācijas mehānismu). Otrajā - pīlinga preparāti (pīlingi).

Atgriezīsimies pie elastīna un kolagēna un uzzināsim, kāpēc tie ir noderīgi

Mums ir teikts, ka kolagēns un elastīns palīdz ādai palikt tvirtai un jauneklīgai, bez grumbām. Kas ir domāts?

Kolagēns un elastīns ir divi galvenie dermas proteīni, kas sastāv no aminoskābēm un ir savīti pavedienos. Kolagēna šķiedras ir veidotas kā spirāles (atsperes) un veido sava veida rāmi, kas padara ādu stipru. Un plānās elastīna šķiedras palīdz tai izstiepties un atgriezties sākotnējā stāvoklī.

Jo labākas kolagēna un elastīna šķiedras, jo elastīgāka āda.

Kolagēna šķiedras ir nepieciešamas normālai reģenerācijai, jo... palīdz jaunām šūnām ātrāk pacelties no ādas pamatslāņiem uz virsmas. Vēl viena kolagēna funkcija ir absorbēt un saglabāt mitrumu šūnās. Viena kolagēna molekula spēj saturēt ūdeni tilpumā, kas ir 30 reizes lielāks par pašas molekulas lielumu!

Ja kolagēna atsperes vājina un nevar saglabāt mitrumu, āda nokarājas vai stiepjas gravitācijas dēļ. Žokļi, nasolabiālās krokas, grumbas un sausums ir negatīvu iekšējo izmaiņu ārējās izpausmes.

Papildus kolagēna un elastīna šķiedrām dermā ir fibroblastu šūnas un glikozaminoglikāna vielas. Ko viņi dara?

Mums visiem pazīstamais glikozaminoglikāns ir hialuronskābe, kas piepilda starpšūnu telpas un veidojot tīklu, kurā tiek saglabāts mitrums - tiek iegūts gēls. Kolagēna un elastīna atsperes, šķiet, peld baseinā, kas piepildīts ar želejveida hialuronskābi.

Tātad kolagēna un elastīna šķiedras veido spēcīgu elastīgu rāmi, un hialuronskābes ūdens gēls ir atbildīgs par ādas pilnību.

Ko dara fibroblasti?

Fibroblasti pieder pie dermas galvenajām šūnām un atrodas starpšūnu vielā starp kolagēna un elastīna šķiedrām. Šīs šūnas ražo kolagēnu, elastīnu un hialuronskābe, iznīcinot un sintezējot tos atkal un atkal.

Jo vecāks ir cilvēks, jo pasīvāk fibroblasti uzvedas – un attiecīgi lēnāk atjaunojas kolagēna un elastīna molekulas. Precīzāk, palēninās tikai jaunu molekulu sintēze, bet iznīcināšanas procesi notiek tādā pašā tempā. Dermā parādās bojātu šķiedru noliktava; āda zaudē savu elastību un kļūst sausāka.

Fibroblasti ir kolagēna un elastīna rūpnīca. Kad “rūpnīca” nedarbojas labi, āda sāk novecot.

Vai ir iespējams paātrināt sintēzi vai kompensēt kolagēna un elastīna proteīnu trūkumu?

Tā ir problēma, ko kosmetologi cenšas atrisināt jau daudzus gadus! Tagad viņi izmanto vairākas metodes:

• Dārgākais un tajā pašā laikā efektīvākais risinājums ir injekcijas procedūras. Salonā Jums tiks piedāvāta mezoterapija – kokteiļu injekcija ar hialuronskābi un kolagēnu zem ādas.
• Labus rezultātus iegūst RF liftings (Thermolifting) – karsts pasākums, kura pamatā ir ādas apsildīšana ar radiofrekvenču starojumu (Radio Frequency) līdz 2-4 mm dziļumam. Sasilšana stimulē fibroblastu darbību, kļūst stiprāks kolagēna karkass, āda tiek izlīdzināta un atjaunota.
• Vienkāršāka un lētāka metode ir krēmu lietošana ar kolagēnu, elastīnu un hialuronskābi.

Vai šeit ir kāda pretruna?

Kā un kādas aktīvās vielas, kas var izraisīt reģeneratīvos procesus ādā, iekļūs dziļākajos slāņos?

Kā jūs atceraties, jebkurai kosmētikai, kas satur kolagēnu, elastīnu vai hialuronskābi, ir epidermas barjera. Atcerieties arī, ka taukos šķīstošās vielas un nelielos daudzumos ūdenī šķīstošās vielas var apiet barjeru, bet tikai ar mazāko molekulu.

Sāksim ar garšīgām lietām – kolagēnu un elastīnu

Kolagēns un elastīns ir olbaltumvielas, kas nešķīst ne ūdenī, ne taukos. Turklāt to molekulas ir tik lielas, ka tās nevar izspiesties starp keratīna zvīņām! Secinājums - kosmētiskais kolagēns (un arī elastīns) nekur neiekļūst, tie paliek uz ādas virsmas, veidojot elpojošu plēvi.

Pieredzējuši kosmētikas lietotāji droši vien ir dzirdējuši par hidrolizētu kolagēnu un hidrolizētu elastīnu. Šo formu viegli atpazīt pēc vārda hidrolizēts kosmētikas līdzekļa sastāvā. Kolagēna hidrolizāta iegūšanai izmanto fermentus, bet elastīna hidrolizātam izmanto sārmus. Plus papildu faktori - karstums un spiedienu.

Šādos apstākļos spēcīgs proteīns sadalās tā sastāvdaļās - aminoskābēs un peptīdos, kas - un tā ir taisnība! – iesūkties ādā. Tomēr ne viss ir tik gluds ar atsevišķām aminoskābēm, jo ​​tās:

• nav pilnvērtīgs proteīns;
• nav oriģinālās vielas īpašību;
• nespēj piespiest fibroblastus sintezēt savu kolagēnu (vai elastīnu).

Tādējādi, pat ja tie saspiežas ādā, “nevietējās” olbaltumvielas nedarbosies kā savējās, “vietējās” olbaltumvielas. Tas ir, tie ir vienkārši bezjēdzīgi cīņā pret ādas novecošanos un grumbām. Kam noteikti noder krēms ar kolagēnu, ir tā spēja atjaunot bojāto epidermas barjeru un izlīdzināt virsmas grumbas.

Visi pārējie solījumi ir krāpniecība mārketinga triks maksā pusi algas.

Kāpēc jums ir nepieciešama hialuronskābe krēmos?

Hialuronskābe ir ūdenī šķīstoša, tāpēc tā labi darbojas kopā ar citām sastāvdaļām kosmētika. Ir divi veidi - augstas un zemas molekulārās.

Augstas molekulmasas hialuronskābe ir sarežģīta sastāva, ar milzīgu molekulu. Kosmētikai pievieno dzīvnieku izcelsmes hialuronskābi. Molekulas izmērs ļauj tai piesaistīt mitrumu lielos daudzumos(super mitrinātājs!), bet neļauj tam pašam iekļūt ādā.

Augstas molekulmasas skābes ievadīšanai tiek izmantotas injekcijas. Tie ir tie paši pildvielas, ko kosmetologi izmanto grumbu aizpildīšanai.

Zemas molekulmasas skābe – modificēta. Tā molekulas ir mazas, tāpēc tā neguļ uz epidermas virsmas, bet krīt tālāk un darbojas dziļumā.

Lai modificētu "hialuronskābi":

• hidrolīzes ceļā sadala tās molekulas frakcijās;
• sintezēts laboratorijās.

Krēmi, serumi un maskas ir bagātinātas ar šo produktu.

Vēl viens produkts ir nātrija hialuronāts. Lai to iegūtu, izejvielas molekulas tiek attīrītas, noņemot taukus, olbaltumvielas un dažas skābes. Izvade ir viela ar niecīgu molekulu.

Zemas molekulmasas hialuronskābe var patstāvīgi nokļūt tur, kur tai jānonāk. Augstas molekulmasas ir jālieto ārēji vai jāievada injekcijas veidā.

Viltīgi ražotāji cenšas neizmantot neticami dārgu mazmolekulāro "hialuronskābi". Un tie ir mantkārīgi ar lielu molekulmasu, dažkārt pievienojot 0,01% - tieši tik daudz, lai varētu minēt vielu uz etiķetes.

Neinvazīvas metodes aktīvo vielu ievadīšanai ādā

Tātad, mēs tuvojamies finālam un jau esam noskaidrojuši, ka krēms darbosies tikai uz ādas virsmas, pat neiekļūstot dziļi epidermā. Viņi sasniegs dermu aktīvās vielas vai nu ar mikromolekulu, vai intradermālu (intradermālu) injekciju veidā.

Alternatīva ir aparatūra bez injekcijas un lāzera metodes, kas ļauj iztikt bez adatām un vienlaikus hialuronskābi “ievadīt” dziļajos ādas slāņos.

Piemērs ir lāzera biorevitalizācija. Tehnoloģija ir balstīta uz augstas molekulmasas skābes apstrādi, kas uzklāta uz ādas, un tās pārveidošanu no tūkstošiem vienību gara polimēra īsās ķēdēs, kuru garums ir līdz 10 vienībām. Šajā formā “iznīcinātā” skābe dziļi iekļūst epidermā, un, virzoties uz dermu, ķēdes tiek “savienotas” ar lāzeru.

Lāzera biorevitalizācijas priekšrocības ir neinvazivitāte, komforts pacientam, prombūtne nevēlamas reakcijas Un rehabilitācijas periods. Trūkums – zema efektivitāte (ne vairāk kā 10%). Tāpēc, lai sasniegtu vēlamo rezultātu, ir jāapvieno abas metodes – injekcija un lāzera biorevitalizācija.

Injekcijas metodes ir vissaprātīgākās. Tā ir garantija, ka viela ir nonākusi pareizajā vietā (dermā) un darbosies.

Acīmredzot dažas vielas spiediena atšķirību ietekmē pasīvi plūst cauri šūnas membrānai, citas diezgan aktīvi tiek iesūknētas šūnā caur membrānu, bet vēl citas tiek ievilktas šūnā, pateicoties membrānas invaginācijai uz iekšu.

Lielākā daļa šūnu dzīvo vidē, kas nav piemērota šīs ārkārtīgi stingrās ūdens, sāļu un sāļu attiecības uzturēšanai organisko vielu, bez kura dzīve nav iespējama. Tas ir saistīts ar nepieciešamību nepārtraukti un ļoti rūpīgi regulēt dažādu vielu apmaiņu starp ārpasauli un citoplazmu. Šķērslis, kas atdala šūnas iekšējo saturu no apkārtējās vides, ir šūnas membrāna – plāna plēvīte, tikai desmitmiljonu milimetru bieza.

Šī membrāna ir caurlaidīga daudzām vielām, kuru plūsma iet abos virzienos (t.i., no šūnas un šūnā). Neskatoties uz nenozīmīgo biezumu, membrānai ir noteikta struktūra; šī membrānas struktūra un ķīmiskais sastāvs, par kuru mums joprojām ir ļoti neskaidrs priekšstats, nosaka tās selektīvo un ļoti nevienmērīgo caurlaidību. Ja spēki, kas nodrošina vielu iekļūšanu caur membrānu, ir lokalizēti šūnu apkārtējā vidē, tad tie runā par “pasīvo transportu”. Ja tam iztērētā enerģija tiek ražota pašā šūnā tās metabolisma procesā, tad viņi runā par “aktīvo pārnesi”. Šī mijiedarbība starp šūnu un tās vidi kalpo ne tikai tam, lai visu tās sastāvu veidojošo vielu koncentrācija šūnā vienmēr tiktu saglabāta noteiktās robežās, ārpus kurām nevar būt dzīvība; dažās šūnās, piemēram, in nervu šūnas, šī mijiedarbība ir ārkārtīgi svarīga, lai izpildītu funkciju, ko šīs šūnas veic organismā.

Daudzas šūnas arī absorbē tām nepieciešamās vielas ar sava veida norīšanu. Šis process ir pazīstams kā fagocitoze vai pinocitoze (vārdi nāk no grieķu vārdiem “ēst” un “dzert” un no vārda “šūna”). Izmantojot šo absorbcijas metodi, šūnu membrāna veido kabatas vai invaginācijas, kas šūnā ievelk vielas no ārpuses; tad šīs invaginācijas tiek nesašņorētas un pa citoplazmu sāk peldēt ārējās vides piliens, ko ieskauj membrāna pūslīša vai vakuola veidā.

Neskatoties uz visām šī procesa līdzībām ar vienkāršu “norīšanu”, mums joprojām nav tiesību runāt par vielu iekļūšanu šūnā, jo tas nekavējoties rada jautājumu par to, ko nozīmē izteiciens “iekšā”. No sava, tā teikt, makroskopiskā, cilvēciskā viedokļa, mēs sliecamies vieglprātīgi apgalvot, ka, tiklīdz norijām kādu ēdiena gabalu, tas nokļuva mūsos. Tomēr šāds apgalvojums nav gluži pareizs. Interjers gremošanas trakts topoloģiskā nozīmē tā ir ārējā virsma; Patiesa pārtikas uzsūkšanās sākas tikai tad, kad tā iekļūst zarnu sieniņu šūnās. Tāpēc viela, kas iekļuvusi šūnā pinocitozes vai fagocitozes rezultātā, joprojām atrodas “ārā”, jo to joprojām ieskauj membrāna, kas to satvēra. Lai patiesi iekļūtu būrī un kļūtu sasniedzams vielmaiņas procesi Citoplazmas sastāvdaļa, šādām vielām vienā vai otrā veidā jāiekļūst membrānā.

Viens no spēkiem, kas ietekmē visu šūnu membrānu, ir saistīts ar koncentrācijas gradientu. Šis spēks rodas nejaušas daļiņu kustības dēļ, kurām ir tendence vienmērīgi sadalīties telpā. Ja saskaras divi vienāda sastāva, bet dažādu koncentrāciju šķīdumi, tad izšķīdušās vielas difūzija sākas no lielākas koncentrācijas apgabala, un šī difūzija turpinās, līdz koncentrācija visur ir vienāda. Koncentrāciju izlīdzināšana notiek pat tad, ja abus šķīdumus atdala membrāna, protams, ar nosacījumu, ka membrāna ir caurlaidīga izšķīdušajai vielai. Ja membrāna ir šķīdinātāja caurlaidīga, bet necaurlaidīga izšķīdinātajai vielai, tad koncentrācijas gradients mums parādās pazīstamas osmozes parādības veidā: šajā gadījumā šķīdinātājs iet cauri membrānai, pārvietojoties no apgabala zemāka izšķīdušās vielas koncentrācija uz augstākas koncentrācijas apgabalu. Koncentrācijas gradients un osmotiskie spēki, kas iedarbojas uz abām šūnas membrānas pusēm, ir ļoti nozīmīgi, jo daudzu vielu koncentrācija šūnā krasi atšķiras no to koncentrācijas ārējā vidē.

Pasīvajā transportā vielu iekļūšanu caur membrānu kontrolē membrānas selektīvā caurlaidība. Membrānas caurlaidība noteiktai molekulai ir atkarīga no ķīmiskais sastāvs un šīs molekulas īpašības, kā arī tās lielums; šajā gadījumā membrāna spēj ne tikai bloķēt noteiktu vielu ceļu, bet arī ļaut dažādām vielām iziet cauri tai ar dažādu ātrumu.

Atkarībā no vides, kurai tās ir pielāgotas, dažāda veida šūnām ir ļoti atšķirīga caurlaidība. Piemēram, parastas amēbas un cilvēka sarkano asins šūnu ūdens caurlaidība atšķiras vairāk nekā 100 reizes. Caurlaidības konstantu tabulā (izteikts kā ūdens kubikmikronu skaits, kas 1 minūtē 1 atmosfēras osmotiskā spiediena starpības ietekmē iziet cauri 1 kvadrātmikronam šūnas membrānas) pret amēbu vērtība ir 0,26, t.i., tās caurlaidība ir ļoti nenozīmīgs. Šādas zemas caurlaidības adaptīvā nozīme ir acīmredzama: organismi, kas dzīvo saldūdens, saskaras ar lielāko koncentrācijas starpību starp ārējo un iekšējā vide un tāpēc viņi ir spiesti ierobežot ūdens plūsmu iekšpusē, lai ietaupītu enerģiju, kas būtu nepieciešama šī ūdens atsūknēšanai. Sarkanajām asins šūnām šāda aizsargierīce nav nepieciešama, jo tās parasti ieskauj asins plazma - vide, kas ir relatīvā osmotiskā līdzsvarā ar to iekšējo vidi. Nokļūstot ūdenī, šīs šūnas nekavējoties sāk uzbriest un diezgan ātri pārsprāgst, jo to membrāna nav pietiekami elastīga, lai izturētu šo pēkšņo ūdens spiedienu.

Ja, kā tas parasti notiek dabā, izšķīdušo vielu molekulas tiek sadalītas jonos, kas nes noteiktu elektrisko lādiņu, tad stājas spēkā jauni spēki. Ir labi zināms, ka daudzu un, iespējams, pat visu šūnu membrānām ir spēja saglabāt noteiktu potenciālu atšķirību starp to ārējo un iekšējo virsmu. Rezultātā rodas noteikts potenciālais gradients, kas kopā ar koncentrācijas gradientu kalpo dzinējspēks pasīvās pārnešanas laikā caur šūnu membrānu.

Trešais spēks, kas saistīts ar pasīvo transportēšanu cauri membrānai, ir izšķīdušo vielu transportēšana kopā ar šķīdinātāju (šķīdinātāja ievilkšana). Tas stājas spēkā tikai tad, ja šķīdums faktiski var plūst cauri membrānai; citiem vārdiem sakot, ja membrāna ir poraina. Šajā gadījumā paātrinās izšķīdušo daļiņu kustība, kas izkliedējas plūsmas virzienā, un daļiņu difūzija pretējā virzienā palēninās. Šis ievilkšanas efekts parasti nespēlē lielu lomu, bet dažos īpaši gadījumi tā nozīme ir diezgan liela.

Visi trīs pasīvajā pārnesē iesaistītie spēki var darboties atsevišķi vai kopā. Tomēr neatkarīgi no tā, kāds spēks izraisa kustību - vai tas ir koncentrācijas gradients, potenciālais gradients vai ievilkšanas efekts - kustība vienmēr notiek "lejup" virzienā un membrāna kalpo kā pasīva barjera. Tajā pašā laikā citoloģijā ir zināms daudz svarīgus piemērus, kad neviens no šiem trim spēkiem nevar izskaidrot vielu transportēšanu cauri membrānai. Šādos gadījumos kustība notiek “augšup”, tas ir, pret pasīvo pārnesi izraisošajiem spēkiem, un tāpēc tai jānotiek šūnā notiekošo vielmaiņas procesu rezultātā atbrīvotās enerģijas dēļ. Šajā aktīvajā pārnesē membrāna vairs nav vienkārši pasīva barjera, bet darbojas kā sava veida dinamisks orgāns.

Vēl nesen visa informācija, kas mums bija par šūnu membrānas struktūru, tika iegūta tikai tās caurlaidības izpētes rezultātā, un tāpēc tā bija tīri netieša. Piemēram, ir konstatēts, ka daudzas vielas, kas šķīst lipīdos (taukos), viegli iziet cauri šūnu membrānai. Šajā sakarā tika ierosināts, ka šūnu membrāna satur lipīdu slāni un lipīdos šķīstošās vielas iziet cauri membrānai, izšķīst vienā tās pusē un atkal izdalās otrā pusē. Taču izrādījās, ka arī ūdenī šķīstošās molekulas iziet cauri šūnu membrānai. Mums bija jāpieņem, ka membrānas struktūra zināmā mērā atgādina sietu, t.i., ka membrāna ir aprīkota ar porām vai nelipīdu sekcijām, un, iespējams, abām; Turklāt, lai izskaidrotu dažādu jonu pārejas īpatnības, tika pieņemts, ka membrānā ir apgabali, kas nesa elektrisko lādiņu. Visbeidzot, šajā hipotētiskajā membrānas struktūras shēmā tika ieviests arī proteīna komponents, jo parādījās dati, kas jo īpaši norāda uz membrānas mitrināmību, kas nav savienojama ar tīri taukainu sastāvu.

Šie novērojumi un hipotēzes ir apkopotas šūnu membrānas modelī, ko 1940. gadā ierosināja J. Danielli. Saskaņā ar šo modeli membrāna sastāv no dubultā lipīdu molekulu slāņa, ko pārklāj divi proteīna slāņi. Lipīdu molekulas atrodas paralēli viena otrai, bet perpendikulāri membrānas plaknei, un to neuzlādētie gali ir vērsti viens pret otru, un to uzlādētās grupas ir vērstas pret membrānas virsmu. Šajos lādētajos galos tiek adsorbēti proteīna slāņi, kas sastāv no olbaltumvielu ķēdēm, kas veido pinumu uz membrānas ārējās un iekšējās virsmas, tādējādi piešķirot tai zināmu elastību un izturību pret mehāniskiem bojājumiem, kā arī zemu virsmas spraigumu. Lipīdu molekulu garums ir aptuveni 30 angstromi, un monomolekulārā proteīna slāņa biezums ir 10 angstromi; Tāpēc Danielli uzskatīja, ka kopējais šūnu membrānas biezums bija aptuveni 80 angstremi.

Rezultāti, kas iegūti, izmantojot elektronu mikroskopu, apstiprināja Danielli izveidotā modeļa pareizību. "Elementārā membrāna", kas pētīta, pamatojoties uz Robertsona iegūtajiem elektronu mikrogrāfiem, pēc izskata un izmēra atbilst Danielli prognozēm, un tā ir novērota daudzu šūnu šūnās. dažādi veidi. Ir iespējams izdalīt divas tumšākas svītras aptuveni 20 angstremu biezumā, kas var labi atbilst diviem modeļa proteīna slāņiem; šīs divas svītras ir atdalītas ar gaišāku serdi 35 angstremu biezumā, kas atbilst lipīdu slānim. Kopējais membrānas biezums, kas vienāds ar 75 angstrēmiem, ir diezgan tuvu modeļa sniegtajai vērtībai.

Nepārkāpjot šī modeļa vispārējo simetriju, tas ir jāpapildina, lai ņemtu vērā atšķirības membrānas iekšējās un ārējās virsmas ķīmiskajā dabā. Tas izskaidro ķīmisko gradientu esamību starp membrānas iekšējo un ārējo virsmu, kas atklāts dažos novērojumos. Turklāt mēs zinām, ka daudzas šūnas ir pārklātas ar ogļhidrātus saturošu mukoproteīna membrānu, kuras biezums dažādiem šūnu veidiem ir atšķirīgs. Neatkarīgi no tā, vai šim slānim ir ietekme uz caurlaidību, var pieņemt, ka tas spēlē svarīga loma pinocitozes gadījumā.

Papildus šīm membrānas strukturālajām iezīmēm, tā sakot, “šķērsgriezumā”, pētot caurlaidību, izrādās, ka tās struktūra ir neviendabīga otrā virzienā. Ir zināms, piemēram, ka šūnu membrānas ļauj iziet cauri daļiņām, kuru izmērs nepārsniedz zināmās robežas, vienlaikus saglabājot arvien vairāk lielas daļiņas, un tas liecina par poru klātbūtni šajās membrānās. Līdz šim poru esamība nav apstiprināta ar elektronu mikroskopijas pētījumiem. Tas nav pārsteidzoši, jo tiek pieņemts, ka šīs poras ir ļoti mazas un atrodas ļoti tālu viena no otras, tā ka visa to platība nepārsniedz vienu tūkstošdaļu no membrānas kopējās virsmas. Ja mēs saucam membrānu par sietu, mums jāpiebilst, ka šajā sietā ir ļoti maz caurumu.

Vēl svarīgāks apstāklis ​​ir tas, ka, lai izskaidrotu augsto selektīvo spēju, kas ļauj daudzām šūnām atšķirt vienu vielu no citas, ir jāpieņem, ka dažādām membrānas daļām ir atšķirīga ķīmiskā specifika. Piemēram, izrādījās, ka daži fermenti ir lokalizēti uz šūnas virsmas. Acīmredzot to funkcija ir pārvērst membrānā nešķīstošās vielas šķīstošos atvasinājumos, kas var iziet cauri tai. Ir daudz gadījumu, kad šūna, caurlaidīga vienai vielai, nelaiž cauri citu vielu, kas ir tuvu pirmajai un līdzīga pēc molekulārā izmēra un elektriskajām īpašībām.

Tātad, mēs redzam, ka plāna šūnu membrāna ir diezgan sarežģīts aparāts, kas paredzēts, lai aktīvi traucētu vielu kustību, kas nonāk šūnā un atstāj to. Šāds aparāts ir absolūti nepieciešams aktīvās pārvietošanas procesam, ar kura palīdzību šī kustība galvenokārt tiek veikta. Lai šī kustība "augšup" virzienā notiktu, šūnai jādarbojas pret pasīvās pārneses spēkiem. Tomēr, neskatoties uz daudzu zinātnieku pūlēm, pagaidām nav izdevies atklāt mehānismu, kā šūnu vielmaiņas rezultātā izdalītā enerģija tiek izmantota dažādu vielu transportēšanai pa šūnas membrānu. Iespējams, ka šajā enerģijas pārnesē ir iesaistīti dažādi mehānismi.

Vislielāko interesi izraisa aktīvā jonu transporta problēma. Biologi pirms 100 gadiem zināja, ka pastāv potenciāla atšķirība starp membrānas ārējo un iekšējo virsmu; Kopš aptuveni tā paša laika viņi ir zinājuši, ka šī potenciālā atšķirība ietekmē jonu transportēšanu un izplatību. Tomēr tikai nesen viņi ir sākuši saprast, ka šī potenciālā atšķirība pati par sevi rodas un tiek uzturēta ar aktīvo jonu transportu.

Par šīs problēmas nozīmīgumu liecina fakts, ka daudzu šūnu citoplazmā ir daudz vairāk kālija nekā nātrija, un tomēr tās ir spiestas dzīvot vidē, kurai raksturīga tieši pretēja šo divu jonu satura attiecība. Piemēram, asins plazma satur 20 reizes vairāk nātrija nekā kālijs, savukārt sarkanās asins šūnas satur 20 reizes vairāk kālija nekā nātrijs. Eritrocītu membrānai ir skaidri noteikta, kaut arī zema pasīvā caurlaidība gan nātrija, gan kālija joniem. Ja šī caurlaidība varētu brīvi izpausties, nātrija joni ieplūstu šūnā un no tās sāktu izplūst kālija joni. Tāpēc, lai saglabātu esošo jonu attiecību, šūnai ir nepārtraukti "jāizsūknē" nātrija joni un jāuzkrāj kālija joni pret 50-kārtīgu koncentrācijas gradientu.

Lielākā daļa modeļu, kas ierosināti, lai izskaidrotu aktīvo transportu, ir balstīti uz pieņēmumu par dažu nesējmolekulu esamību. Tiek pieņemts, ka šie joprojām hipotētiskie nesēji apvienojas ar joniem, kas atrodas uz vienas membrānas virsmas, šādā formā iziet cauri membrānai un atkal atbrīvo jonus uz otras membrānas virsmas. Tiek uzskatīts, ka šādu savienojumu (nesējmolekulu, kurām ir pievienoti joni) kustība, atšķirībā no pašu jonu kustības, notiek "lejup", t.i., saskaņā ar ķīmiskās koncentrācijas gradientu.

Viens no šādiem modeļiem, ko T. Šova izveidoja 1954. gadā, ļauj ne tikai izskaidrot kālija un nātrija jonu pārnešanu caur membrānu, bet arī noteikt kādu savienojumu starp tiem. Saskaņā ar Šo modeli, kālija un nātrija joni (K + un Na +) tiek transportēti cauri membrānai ar joniem specifiskiem lipīdos šķīstošiem nesējiem (X un Y). Šajā gadījumā izveidotie savienojumi (CA un NaY) spēj izkliedēties cauri membrānai, kamēr membrāna ir necaurlaidīga brīvajiem nesējiem. Uz membrānas ārējās virsmas nātrija nesēji tiek pārveidoti par kālija nesējiem, zaudējot enerģiju. Uz membrānas iekšējās virsmas kālija nesēji atkal pārvēršas par nātrija nesējiem, jo ​​tiek saņemta enerģija, kas rodas šūnu vielmaiņas procesā (šīs enerģijas piegādātāji, visticamāk, ir ar enerģiju bagāti savienojumi, kuru molekulas satur fosfātu saites).

Daudzus no šajā modelī izdarītajiem pieņēmumiem ir grūti apstiprināt eksperimentāli, un tos pieņem ne visi. Tomēr mēs uzskatījām par nepieciešamu to pieminēt, jo šis modelis pats par sevi parāda aktīvās nodošanas fenomena sarežģītību.

Ilgi pirms biologi sāka atšifrēt sarežģīto fizisko spēku spēli, kas saistīta ar vielu transportēšanu cauri šūnu membrānai, viņi jau novēroja šūnas, tā sakot, “ēdienreizes laikā”. IN XIX beigas gadsimtā Iļja Mečņikovs pirmo reizi redzēja, kā baltās asins šūnas (leikocīti) aprij baktērijas, un deva tām nosaukumu “fagocīti”. 1920. gadā A.Šēfers attēloja, kā amēba noķer savu upuri – zīmējumu, kas kļuvis par klasiku. Pinocitozes procesu, kas nav tik skaidri izteikts, V. Lūiss pirmo reizi atklāja tikai 1931. gadā. Pētot šūnu uzvedību audu kultūrā, izmantojot fotografēšanu ar laika intervālu, viņš pamanīja šūnu perifērijā membrānas izaugumus, kas viļņoja tik spēcīgi, ka ik pa laikam tie aizvērās, kā saspiesta dūre, satverot daļu medija it kā burbulī. Lūiss uzskatīja, ka tas viss ir tik līdzīgs dzeršanas procesam, ka viņš izdomāja šai parādībai atbilstošu nosaukumu - "pinocitoze".

Lūisa atklājums sākotnēji nepievērsa uzmanību, izņemot darbu, ko 1934. gadā publicēja S. Mahets un V. Doils, kuri ziņoja par līdzīgu parādību, ko viņi novēroja amēbā. Pinocitoze palika vienkārši ziņkārīgs fakts, līdz šī gadsimta vidū elektronu mikroskopiskie pētījumi atklāja, ka šāda norīšana bija daudz izplatītāka.

Amēbās un audu kultūras šūnās pinocitozi var novērot zem parasts mikroskops. Pateicoties elektronu mikroskopa augstajai izšķirtspējai, mikroskopisku pūslīšu veidošanās ir novērota arī daudzos citos šūnu veidos. AR fizioloģiskais punkts viens no visvairāk interesanti piemēriŠāda veida ir nieru un zarnu otu epitēlija šūnas: otas robežas pamatnē veidojas pūslīši, kas šūnā ienes dažādas vielas, kam šis epitēlijs ir parādā savu nosaukumu. Pinocitozes vai fagocitozes pamatpazīme visās šūnās ir vienāda: daļa šūnu membrānas atdalās no šūnas virsmas un veido vakuolu vai pūslīšu, kas atraujas no perifērijas un migrē šūnā.

Pinocitozes laikā izveidoto pūslīšu izmērs ir ļoti atšķirīgs. Amēbās un šūnās, kas ņemtas no audu kultūras, tikko atdalītas pinocitotiskās vakuolas vidējais diametrs ir 1-2 mikroni; vakuolu izmēri, ko varam noteikt, izmantojot elektronu mikroskopu, svārstās no 0,1 līdz 0,01 mikronam. Bieži vien šādi vakuoli saplūst viens ar otru un to izmēri dabiski palielinās. Tā kā lielākā daļa šūnu satur vairākas citas vakuolas un granulas, pinocitotiskās vakuolas drīz tiek pazaudētas no redzesloka, ja vien tās netiek nodrošinātas ar kādu “birku”. Fagocitozes laikā izveidotās vakuolas, protams, ir daudz lielākas un var uzņemt veselas baktēriju šūnas, vienšūņu šūnas, fagocītu gadījumā arī iznīcināto audu fragmentus.

Pamatojoties uz vienkāršiem eksperimentiem ar amēbu, var pārliecināties, ka piocitozi nevar novērot nevienā audā un jebkurā laikā, jo to izraisa noteiktu specifisku vielu klātbūtne vidē. Tīrā ūdenī pinocitoze amēbās nenotiek: jebkurā gadījumā to nevar noteikt mikroskopā. Ja ūdenim, kurā atrodas amēbas, pievienosi cukuru vai citus ogļhidrātus, tas neko nenovedīs. Pievienojot sāļus, olbaltumvielas vai dažas aminoskābes, sākas pinocitoze. S.Čepmens-Andersens atklāja, ka amēbām katra šāda izraisīta pinocitoze var ilgt aptuveni 30 minūtes neatkarīgi no to izraisījušā faktora rakstura, un šajā laikā veidojas līdz 100 pinocitozes kanāliem un tiek norīts atbilstošs vakuolu skaits. . Tad pinocitoze apstājas un var atsākties tikai pēc 3-4 stundām. Pēc Čepmena Andersena teiktā, tas izskaidrojams ar to, ka pēc 30 minūšu pinocitozes tiek izmantotas visas ārējās membrānas zonas, kas spēj invaginēties.

Turklāt Čepmens-Andersens palīdzēja vienu atrisināt vecs jautājums, proti, parādīja, ka fagocitoze un pinocitoze no fizioloģiskā viedokļa ir viens un tas pats process. Viņas eksperimentā amēbām vispirms tika dota iespēja fagocitēt tik daudz ēdamo skropstu, cik tās varēja iegūt no vides, kurā ir daudz šo mikroorganismu. Pēc tam tie tika pārnesti uz barotni, kas satur pinocitozi izraisošu faktoru. Izrādījās, ka šīs amēbas spēj veidot tikai dažus kanālus (mazāk nekā 10% no parastā skaita). Un otrādi, amēbas, kas bija izsmēlušas visas savas pinocitozes spējas, nefagocitēja, kad tās tika pārnestas uz barotni, kas satur organismus, kurus tās parasti izmanto kā pārtiku. Tādējādi šķiet, ka abos gadījumos ierobežojošais faktors ir membrānas virsma.

S. Benets 1956. gadā ierosināja, ka pinocitozi izraisa induktora molekulu vai jonu adsorbcija uz šūnas membrānas virsmas. Šis pieņēmums pilnībā apstiprinājās vairāku pētnieku darbos. Diez vai var būt šaubu, ka amēbā adsorbcija notiek uz īpaša apvalka, kas sastāv no gļotām un aptver visu amēbu. Tā kā tiek pieņemts, ka šāda membrāna ir arī daudzās citās šūnās, būtu interesanti noskaidrot, vai tā visos gadījumos veic līdzīgu funkciju.

Vezikula, kas ievada šūnā inducējošu vielu, arī ievada tajā noteiktu daudzumu šķidra vide. Čepmens-Andersens un autors veica "dubultās etiķetes" eksperimentu, lai noteiktu, kura no divām vielām - induktors vai šķidrums - pieder. galvenā loma. Mēs ievietojām amēbas barotnē, kurā bija proteīns, kas iezīmēts ar radioaktīvo izotopu kā induktors, un cukurs ar citu radioaktīvo marķējumu, kas ļāva noteikt absorbētā šķidruma daudzumu. Mēs pieņēmām, ka, ja galvenā patērētā viela, kā arī viela, kas izraisa uzsūkšanos, ir olbaltumvielas, tad relatīvajam olbaltumvielu saturam vakuolos jābūt lielākam nekā barotnē. Un tā arī izrādījās. Tomēr šīs parādības mērogs ievērojami pārsniedza mūsu cerības. Kopā 30 minūšu laikā absorbētais proteīns atbilda aptuveni 25% no kopējās amēbas masas. Šī ir ļoti iespaidīga maltīte, kas norāda, ka pinocitozes laikā šūnai ir vislielākā nozīme uz virsmas adsorbētām vielām.

Tomēr vakuolā esošais ēdiens joprojām ir jāuzskata par ārpus šūnas, jo korpuss, kurā tas ir noslēgts, ir daļa no ārējās membrānas. Jānoskaidro, vai šāda komunikācija ar ārējo vidi var nodrošināt izejvielas šūnas vielmaiņas aparātam, un, ja jā, tad kā. Vienkāršākais veids, kā pārnest vielas no vakuolas uz citoplazmu, būtu izšķīdināt membrānu citoplazmas enzīmu ietekmē. Tomēr elektronu mikroskopiskie dati neapstiprina šo pieņēmumu: nekad nav bijis iespējams novērot membrānas, kas veido steika vakuolu, pazušanu.

Tā kā membrāna acīmredzot ir saglabājusies, galvenais uzdevums pinocitozes izpētē ir izpētīt tās caurlaidību. Nav šaubu, ka pinocitotiskā pūslīša izdala ūdeni citoplazmā; To apstiprina ievērojamā vakuolu saraušanās. J. Māršals un autors parādīja, ka amēbās saraušanos pavada pakāpeniska vakuola satura koncentrācijas palielināšanās. Izmantojot centrifugēšanas metodi, tika noskaidrots, ka pirmajās stundās pēc pinocitozes vakuolu blīvums pastāvīgi palielinās, salīdzinot ar apkārtējās citoplazmas blīvumu. Galu galā šīs vakuolas attīstās citoplazmas granulās, kas pēc izmēra un uzvedības līdzinās mitohondrijiem, centrifugējot.

Izrādījās arī, ka vakuola membrāna ir caurlaidīga ne tikai ūdenim, bet arī tādām zemas molekulmasas vielām kā glikoze. Chapman-Andersen un autors, izmantojot radioaktīvo glikozi, atklāja, ka glikoze, kas absorbēta pinocitozes laikā, ātri atstāj vakuolus un vienmērīgi sadalās visā citoplazmā. Šī glikoze nonāk normāli procesi vielmaiņa, kas notiek šūnā, it kā tas būtu iekļuvis šūnā parastajā veidā- difūzijas rezultātā no šūnas virsmas; tā metabolisma produkts - radioaktīvais oglekļa dioksīds - drīz parādās starp amēbas izdalīšanās produktiem. Chapman-Andersen un D. Prescott ieguva tādus pašus rezultātus dažām aminoskābēm. Tāpēc nav šaubu, ka ar pinocitozes palīdzību šūnu var “pabarot” ar vielām, kurām ir mazas molekulas. Eksperimenti ar lielu molekulu “barošanu” vēl nav veikti.

Šie rezultāti liecina, ka notiek dažas izmaiņas membrānas caurlaidībā. Šīs izmaiņas nevar redzēt, izmantojot elektronu mikroskopu; membrāna izskatās vienāda gan pirms, gan pēc pinocitozes. Tomēr ir ziņots, ka gļotu apvalks, kas klāj vakuola iekšējo sienu, nolobās un kopā ar uz tā adsorbēto materiālu paliek neliela kunkuļa veidā vakuola centrā.

Tajā pašā laikā notiek cita, iespējams, ļoti svarīga parādība. Uz primārās vakuolas veidojas mazi sekundāri vakuoli, kas atdalās no tā un migrē citoplazmā. Mums vēl nav iespējas spriest par šī procesa lomu primārās vakuola satura izplatīšanā citoplazmā. Skaidrs ir tikai viens: lai kādi ar caurlaidību saistīti procesi notiktu šo mikrovakuolu membrānās, to rašanos ievērojami atvieglo tik milzīgs membrānas virsmas laukuma pieaugums šūnas iekšienē. Iespējams, ka sekundārie vakuoli piedalās arī selektīvās caurlaidības veidošanā, izvadot dažas vielas no primārās vakuolas un atstājot tajā citas.

Galvenās grūtības, kas rodas, mēģinot izskaidrot pinocitozi kā vienu no galvenajām fizioloģiskie procesi kas rodas šūnā, ir tas, ka tai pilnībā nav specifiskuma. Tiesa, fagocītu aktivitātei, ko sensibilizē antivielas, lai absorbētu noteiktas baktērijas, ir augsta specifika. A. Tailers uzskata, ka apaugļošanas laikā notiek pinocitotiskā spermas uzņemšana ar olšūnu – process, kas sākas ar specifisku vielu mijiedarbību uz olšūnas un spermas virsmām. Tomēr vispārīgi runājot, adsorbēto vielu un šķidrumu mehāniskā uztveršana no vides, iespējams, notiek bez lielas izvēles. Iespējams, ka tā rezultātā šūnā bieži nonāk nederīgas vai pat kaitīgas vielas.

Droši vien kaut kur ir kāds selektīvāks mehānisms. Visvieglāk ir pieņemt, ka aktīvā vai pasīvā selekcija notiek uz membrānām, kas ieskauj šūnā atrodamos vakuolus un pūslīšus. Šajā gadījumā pinocitozi nevajadzētu uzskatīt par procesu, kas izslēdz transportēšanu cauri membrānai, bet gan par procesu, kas papildina šādu transportēšanu. Tās galvenajam uzdevumam vajadzētu būt izveidot plašu iekšējās virsmas, uz kuras ar pasīvo un aktīvo pārnesi saistīto spēku darbība varētu izpausties vēl efektīvāk nekā uz pašas šūnas virsmas, un tajā pašā laikā ar mazāks risks vielas zudums noplūdes dēļ.

1. jautājums. Kādas funkcijas veic šūnas ārējā membrāna?

Šūnu ārējā membrāna sastāv no dubultā lipīdu slāņa un olbaltumvielu molekulām, no kurām dažas atrodas uz virsmas, un dažas no tām iekļūst caur abiem lipīdu slāņiem.

Ārējā šūnu membrāna veic aizsardzības funkcija, atdala šūnu no ārējās vides, novērš tās satura bojājumus.

Turklāt ārējā šūnu membrāna nodrošina vielu transportēšanu šūnā un ārpus tās un ļauj šūnām savstarpēji mijiedarboties.

2. jautājums. Kādos veidos dažādas vielas var iekļūt šūnā?

Vielas var iekļūt ārējā šūnu membrānā vairākos veidos.

Pirmkārt, pa smalkākajiem kanāliem, ko veido proteīna molekulas, šūnā var nokļūt mazi vielu joni, piemēram, nātrija, kālija un kalcija joni.

Otrkārt, vielas var iekļūt šūnā ar fagocitozi vai pinocitozi. Pārtikas daļiņas parasti iekļūst šādā veidā.

3. jautājums. Kā pinocitoze atšķiras no fagocitozes?

Pinocitozes gadījumā ārējās membrānas izvirzījums uztver šķidruma pilienus, bet fagocitozē - cietās daļiņas.

4. jautājums. Kāpēc augu šūnām nav fagocitozes?

Fagocitozes laikā veidojas invaginācija, kur pārtikas daļiņa pieskaras šūnas ārējai membrānai, un daļiņa nokļūst šūnā, ko ieskauj membrāna. Augu šūnai virs šūnas membrānas ir blīva, neplastiska celulozes membrāna, kas novērš fagocitozi.

Kā lejupielādēt bezmaksas eseju? . Un saite uz šo eseju; Galvenā informācija par šūnām. Šūnu membrānu jau ir jūsu grāmatzīmēs.

Bioloģijas kontroldarbu 7. klasē par tēmu “Dzīvnieku šūna” sastādīja pēc mācību grāmatas V. M. Kostantinovs, V. G. Babenko, V. S. Kučmenko Pārbaudījumu sastādīja: Gaļina Kiriļlovna Emeļjanova, MBOU 2. vidusskolas bioloģijas skolotāja, Gigants. ciems, Salsky rajons Rostovas apgabals Saskaņojiet dzīvnieku šūnu organellu nosaukumu ar tā funkcijām. A B C D E 4 3 1 4 2 A, B, D, E Citoloģija ir zinātne par šūnu, tās uzbūvi,
1. jautājums. Kādas ir atšķirības eikariotu un prokariotu šūnu struktūrā? Prokariotiem nav reāla izveidotā kodola (grieķu karyon — kodols). Viņu DNS ir viena apļveida molekula, kas brīvi atrodas citoplazmā un nav ieskauta ar membrānu. U prokariotu šūnas nav plastidu, mitohondriju, endoplazmatiskā tīkla, Golgi aparāta vai lizosomu. Gan prokariotiem, gan eikariotiem ir ribosomas (kodoliem ir lielākas). Prokariotu šūnas flagellum ir plānāks un darbojas pēc cita principa nekā flagellum
1. jautājums. Kādas ir šūnas kodola funkcijas? Kodols satur visu informāciju par dzīvībai svarīgiem procesiem, šūnas augšanu un attīstību. Šī informācija tiek glabāta kodolā DNS molekulu veidā, kas veido hromosomas. Tāpēc kodols koordinē un regulē proteīnu sintēzi un līdz ar to arī visus šūnā notiekošos vielmaiņas un enerģijas procesus. 2. jautājums. Kādi organismi ir prokarioti? Prokarioti ir organismi, kuru šūnās nav izveidots kodols. Tie ietver baktērijas, zilaļģes (cianobaktērijas)
1. jautājums. No kā veidojas endoplazmatiskā retikuluma un Golgi kompleksa sienas? Endoplazmatiskā retikuluma un Golgi kompleksa sienas veido viena slāņa membrāna. 2. jautājums. Nosauciet endoplazmatiskā tīkla funkcijas. Veidojas endoplazmatiskais tīkls (ER). transporta sistēmašūnas. Tauku un ogļhidrātu sintēze notiek gludajā ER. Neapstrādātajā (granulētajā) ER proteīnu sintēze notiek ER membrānām piesaistīto ribosomu darbības dēļ. 3. jautājums. Kādu funkciju veic ribosomas? Ribosomu galvenā funkcija ir olbaltumvielu sintēze. 4. jautājums. Kāpēc lielākā daļa ribosomu atrodas uz endoplazmas kanāliem?
PAŠVALDĪBAS VALSTS IZGLĪTĪBAS IESTĀDE Oreškovskas pamatskola Maskavas apgabala P.Oreškovo Lukhovicka rajons Bioloģijas stundas konspekts 9.klasē “Kodola uzbūve. Šūnas hromosomu komplekts." bioloģijas skolotāja Tatjana Viktorovna Afanasjeva Oreshkovo 2015 Nodarbības tēma: ŠŪNAS KODOLS. HROMOSOMA ŠŪNAS KOMPLEKTS. NODARBĪBAS MĒRĶI: 1. veidot priekšstatu par šūnas kodola uzbūvi un funkcijām. 2. priekšstats par kodolu un tā lomu šūnā. 3. Iepazīstināt hromosomu komplektsšūnas. Aprīkojums: multivides prezentācija“Kodola uzbūve”; kartītes: “Pinocitozes un fagocitozes procesu salīdzinājums”, “Darbs ar definīcijām”; mācību grāmata
Tests: “Prokariotu šūna” 1. Nosauciet šūnas strukturālo komponentu, kas atrodas gan prokariotos, gan eikariotos: A) lizosoma; D) endoplazmatiskais tīkls; B) Golgi aparāts; D) mitohondriji. B) ārējā plazmas membrāna; 2. Nosauc sistemātisku organismu grupu, kuras pārstāvjiem nav ārējās plazmas membrānas: A) prokarioti; B) eikarioti. B) vīrusi; 3. Nosakiet raksturlielumu, pēc kura visi zemāk uzskaitītie organismi, izņemot vienu, ir apvienoti vienā grupā. Norādiet starp tiem “papildu” organismu: A) dizentēriju amēbu; D) holēras vibrio; B) spirohets; D) stafilokoks. B) Escherichia coli; 4.

• Popular Essays

  8. klase 1. tēma. 1. Kādi pētījumi būtu jāveic izglītības hipotēkas jomā? a) pirmsvidnikovy; b) ekspedīcijas; tradicionāls; d) aerota

  Topošo vēstures skolotāju profesionālā sagatavošana ir konceptuālās pārdomāšanas stadijā. Sociālo un humanitāro disciplīnu (arī vēstures) vieta sistēmā

  Propagandas komandas dalībnieki kāpj uz skatuves muzikālā pavadījumā. Nodarbība 1. Vismaz reizi mūžā, mājās ar dabu

  Mana mīļākā nedēļas diena, dīvainā kārtā, ir ceturtdiena. Šajā dienā es eju uz baseinu ar saviem draugiem.

Transportēšana caur membrānām ir ļoti svarīga, jo... tas nodrošina:

• atbilstošā pH vērtība un jonu koncentrācija
• barības vielu piegāde
• toksisko atkritumu izvešana
• dažādu derīgu vielu sekrēcija
• radot jonu gradientus, kas nepieciešami nervu un muskuļu darbībai.

Membrānas metabolisma regulēšana ir atkarīga no membrānu un caur tām ejošo jonu vai molekulu fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām.
Ūdens ir galvenā viela, kas pārvietojas šūnās un no tām.

Ūdens kustība gan dzīvās sistēmās, gan iekšā nedzīvā daba pakļaujas tilpuma plūsmas un difūzijas likumiem.

Difūzijas pazīmes: katra molekula pārvietojas neatkarīgi no pārējām; šīs kustības ir haotiskas. Difūzija ir lēns process. Bet to var paātrināt plazmas plūsmas un vielmaiņas aktivitātes rezultātā. Parasti vielas tiek sintezētas vienā šūnas daļā un patērētas citā. Tas. tiek izveidots koncentrācijas gradients, un vielas var izkliedēties pa gradientu no veidošanās vietas līdz patēriņa vietai. Organiskās molekulas parasti ir polāras. Tāpēc tie nevar brīvi izkliedēties caur šūnu membrānu lipīdu barjeru. Tomēr oglekļa dioksīds, skābeklis un citas lipīdos šķīstošās vielas brīvi iziet cauri membrānām. Ūdens un daži mazi joni iziet abos virzienos.

Šūnu membrānu.

Šūnu no visām pusēm ieskauj cieši pieguļoša membrāna, kas ar šķietami nelielu plastiskumu pielāgojas jebkurām tās formas izmaiņām. Šo membrānu sauc par plazmas membrānu vai plazmlemmu (grieķu plazma — forma; lemma — apvalks).

Šūnu membrānu vispārīgās īpašības:

1. Dažādu veidu membrānas atšķiras pēc biezuma, bet vairumā gadījumu membrānas biezums ir 5 - 10 nm; piemēram, plazmas membrānas biezums ir 7,5 nm.
2. Membrānas ir lipoproteīnu struktūras (lipīds + proteīns). Dažām lipīdu un olbaltumvielu molekulām pie ārējām virsmām ir pievienoti ogļhidrātu komponenti (glikozilgrupas). Parasti ogļhidrātu īpatsvars membrānā ir no 2 līdz 10%.
3. Lipīdi veido divslāņu. Tas izskaidrojams ar to, ka to molekulām ir polāras galvas un nepolāras astes.
4. Membrānas proteīni veic dažādas funkcijas: vielu transportēšana, fermentatīvā aktivitāte, elektronu pārnese, enerģijas pārveide, receptoru darbība.
5. Uz glikoproteīnu virsmām ir glikozilgrupas - sazarotas oligosaharīdu ķēdes, kas atgādina antenas. Šīs glikozilgrupas ir saistītas ar atpazīšanas mehānismu.
6. Abas membrānas puses var atšķirties viena no otras gan pēc sastāva, gan pēc īpašībām.

Šūnu membrānu funkcijas:

• šūnu satura ierobežošana no vides
• regulējumu vielmaiņas procesi pie šūnas-vides robežas
• hormonālo un ārējo signālu pārraide, kas kontrolē šūnu augšanu un diferenciāciju
• dalība šūnu dalīšanās procesā.

Endocitoze un eksocitoze.

Endocitoze un eksocitoze ir divi aktīvi procesi, kuru laikā dažādi materiāli tiek transportēti cauri membrānai šūnās (endocitoze) vai ārā no šūnām (eksocitoze).
Endocitozes laikā plazmas membrāna veido invaginācijas vai izvirzījumus, kas pēc tam atdalās un kļūst par pūslīšiem vai vakuoliem. Ir divu veidu endocitoze:
1. Fagocitoze - cieto daļiņu absorbcija. Specializētās šūnas, kas veic fagocitozi, sauc par fagocītiem.

2. Pinocitoze - šķidrā materiāla (šķīduma, koloidālā šķīduma, suspensijas) absorbcija. Tā rezultātā bieži veidojas ļoti mazi burbuļi (mikropinocitoze).
Eksocitoze ir endocitozes apgrieztais process. Tādā veidā tiek noņemti hormoni, polisaharīdi, olbaltumvielas, tauku pilieni un citi šūnu produkti. Tie ir ietverti ar membrānu norobežotās pūslīšos un tuvojas plazmalemmai. Abas membrānas saplūst, un pūslīšu saturs tiek izlaists vidē, kas ieskauj šūnu.

Vielu iekļūšanas veidi šūnās caur membrānām.
Molekulas iziet cauri membrānām, izmantojot trīs dažādus procesus: vienkāršu difūziju, atvieglotu difūziju un aktīvo transportu.

Vienkārša difūzija ir pasīvā transporta piemērs. Tās virzienu nosaka tikai vielas koncentrāciju atšķirība abās membrānas pusēs (koncentrācijas gradients). Ar vienkāršu difūziju šūnā iekļūst nepolāras (hidrofobiskas) vielas, lipīdos šķīstošas ​​vielas un mazas neuzlādētas molekulas (piemēram, ūdens).
Lielākā daļa šūnām nepieciešamo vielu tiek transportētas cauri membrānai, izmantojot tajā iegremdētus transporta proteīnus (nesējproteīnus). Šķiet, ka visi transporta proteīni veido nepārtrauktu proteīna eju cauri membrānai.
Ir divi galvenie pārvadātāju transporta veidi: atvieglotā difūzija un aktīvais transports.
Atvieglinātu difūziju izraisa koncentrācijas gradients, un molekulas pārvietojas atbilstoši šim gradientam. Tomēr, ja molekula ir uzlādēta, tad tās transportēšanu ietekmē gan koncentrācijas gradients, gan kopējais elektriskais gradients pāri membrānai (membrānas potenciāls).
Aktīvā transportēšana ir izšķīdušo vielu transportēšana pret koncentrācijas gradientu vai elektroķīmisko gradientu, izmantojot ATP enerģiju. Enerģija ir nepieciešama, jo matērijai jāpārvietojas pretēji savai dabiskajai tendencei izkliedēties pretējā virzienā.

Na-K sūknis.

Viena no svarīgākajām un vislabāk pētītajām aktīvajām transporta sistēmām dzīvnieku šūnās ir Na-K sūknis. Lielākā daļa dzīvnieku šūnu uztur dažādus nātrija un kālija jonu koncentrācijas gradientus atbilstoši dažādas puses plazmas membrāna: šūnā paliek zema nātrija jonu koncentrācija un augsta kālija jonu koncentrācija. Enerģiju, kas nepieciešama Na-K sūkņa darbībai, piegādā ATP molekulas, kas rodas elpošanas laikā. Par šīs sistēmas nozīmi visam organismam liecina fakts, ka dzīvniekam atpūtā vairāk nekā trešdaļa ATP tiek tērēta šī sūkņa darbības nodrošināšanai.

Na-K sūkņa darbības modelis. A. Nātrija jons citoplazmā apvienojas ar transporta proteīna molekulu. B. Reakcija, kurā iesaistīta ATP, kurā proteīnam tiek pievienota fosfāta grupa (P) un tiek atbrīvots ADP. IN. Fosforilēšana izraisa izmaiņas olbaltumvielu konformācijā, kas izraisa nātrija jonu izdalīšanos ārpus šūnas G. Kālija jons ekstracelulārajā telpā saistās ar transportproteīnu (D), kas šādā formā ir vairāk piemērots savienošanai ar kālija joniem, nevis ar nātrija joniem. E. Fosfātu grupa tiek atdalīts no proteīna, izraisot tā sākotnējās formas atjaunošanos, un kālija jons tiek izlaists citoplazmā. Transporta proteīns tagad ir gatavs iznest citu nātrija jonu no šūnas.