Структура и свойства на цитоплазмата. Какво е цитоплазма? Функции на цитоплазмата в клетката

Днес можете да разберете какво е цитоплазмата в биологията. Освен това предлагаме да обърнете внимание на много интересни въпроси:

1. Организация на клетката.
2. Хиалоплазма.
3. Свойства и функции на цитоплазмата.
4. Органели и така нататък.

Като начало предлагаме да въведем определение за неизвестния термин. Цитоплазмата е тази част от клетката, която е извън ядрото и е ограничена от мембрана. Цялото съдържание на клетката, включително ядрото, е протоплазма.

Важно е да се обърне внимание на факта, че тук протичат важни метаболитни процеси. В цитоплазмата се срещат:

• абсорбция на йони и други метаболити;
• транспортиране;
• производство на енергия;
• синтез на протеинови и непротеинови продукти;
• клетъчно храносмилане и така нататък.

Всички горепосочени процеси поддържат жизнеспособността на клетките.

Видове клетъчна структурна организация

Не е тайна, че всички тъкани и органи се образуват от най-малките частици - клетки.

Учените успяха да идентифицират само два вида от тях:

• прокариотни;
• еукариотни.

Най-простите форми на живот съдържат една клетка и се възпроизвеждат чрез клетъчно делене. Тези две клетъчни форми имат някои разлики и прилики. В прокариотните клетки няма ядро ​​и хромозомата се намира директно в цитоплазмата (какво е цитоплазмата в биологията беше казано по-рано). Тази структура присъства в бактериите. Друго нещо е еукариотната клетка. Ще говорим за това в следващия раздел.

Еукариотна клетка

Този вид има по-сложна структура. ДНК е свързана с протеин и се намира в хромозомите, които от своя страна са разположени в ядрото. Тази органела е разделена от мембрана. Въпреки големия брой разлики, клетките имат нещо общо - вътрешното съдържание е изпълнено с колоиден разтвор.

Клетъчната цитоплазма (или колоиден разтвор) е важен компонент. В полутечно състояние е. Там можем да намерим:

• тубули;
• микротубули;
• микрофиламенти;
• нишки.

Цитоплазмата е колоиден разтвор, в който се извършва движението на колоидни частици и други компоненти. Самият разтвор се състои от вода и други съединения (както органични, така и неорганични). Именно в цитоплазмата се намират органели и временни включвания.

Разлики между цитоплазмата на растителните и животинските клетки

Вече въведохме определението за цитоплазма; сега ще идентифицираме разликите между колоидния разтвор в животинските и растителните клетки.

1. Цитоплазма на растителна клетка. В неговия състав можем да намерим пластиди, от които има три вида: хлоропласти, хромопласти и левкопласти.
2. Цитоплазма на животинска клетка. В този случай можем да наблюдаваме два слоя цитоплазма - ектоплазма и ендоплазма. Външният слой (ектоплазма) съдържа огромно количество микрофиламенти, а вътрешният слой съдържа органели и гранули. В същото време ендоплазмата е по-малко вискозна.

Хиалоплазма

Основата на клетъчната цитоплазма е хиалоплазмата. Какво е? Хиалоплазмата е разтвор, който е разнороден по състав, лигавичен и безцветен. Именно в тази среда се осъществява метаболизмът. Терминът "матрица" често се използва по отношение на хиалоплазмата.

Включва:

• протеини;
• липиди;
• полизахариди;
• нуклеотиди;
• аминокиселини;
• йони на неорганични съединения.

Хиалоплазмата се предлага в две форми:

• гел;
• сол.

Между тези две фази има взаимни преходи.

Вещества от клетъчен колоиден разтвор

Вече обяснихме какво е цитоплазмата в биологията, сега предлагаме да преминем към разглеждане на химичния състав на колоидния разтвор. Всички вещества, които изграждат клетката, могат да бъдат разделени на две големи групи:

• органични;
• неорганичен.

Първата група съдържа:

• протеини;
• въглехидрати (монозахариди, дизахариди и полизахариди);
• мазнини;
• нуклеинова киселина.

Още малко за въглехидратите. Монозахариди - фруктоза, глюкоза, рибоза и др. Големите полизахариди се състоят от монозахариди - нишесте, гликоген и целулоза.

• вода (деветдесет процента);
• кислород;
• водород;
• въглерод;
• азот;
• натрий;
• калций;
• сяра;
• хлор и така нататък.

Свойства на цитоплазмата

Говорейки за това какво е цитоплазмата в биологията, не можем да пренебрегнем въпроса за свойствата на колоидния разтвор.

Първата и много важна характеристика е циклозата. С други думи, това е движение, което се случва вътре в клетката. Ако това движение спре, клетката веднага умира. Скоростта на циклоза зависи пряко от няколко фактора, като например:

• светлина;
• температура и така нататък.

Второто свойство е вискозитетът. Този показател варира в зависимост от организма. Вискозитетът на цитоплазмата зависи пряко от метаболизма.

Третата характеристика е полупропускливостта. Наличието на ограничаващи мембрани в цитоплазмата позволява на някои молекули да преминат, а други да бъдат задържани. Тази селективна пропускливост играе важна роля в живота на клетката.

Цитоплазмени органели

Всички органели, които изграждат клетката, могат да бъдат разделени на две групи.

1. Мембрана. Това са затворени кухини (вакуола, торбичка, резервоар). Те получиха това име, защото съдържанието на органела е отделено от цитоплазмата с мембрана. Освен това всички мембранни органели могат да бъдат разделени на още две групи: едномембранни и двойномембранни. Първите включват ендоплазмения ретикулум, комплекса на Голджи, лизозомите и пероксизомите. Важно е да се отбележи, че всички едномембранни органели са свързани помежду си и създават единна система. Органелите с двойна мембрана включват митохондрии и пластиди. Те имат сложна структура и са отделени от цитоплазмата с цели две мембрани.
2. Немембранни. Те включват фибриларни структури и рибозоми. Първите включват микрофиламенти, микрофибрили и микротубули.

В допълнение към органелите, цитоплазмата включва включвания.

Функции на цитоплазмата

Функциите на цитоплазмата включват:

• запълване на клетъчната площ;
• свързване на клетъчни компоненти;
• комбиниране на клетъчни компоненти в едно цяло;
• определяне на позицията на органелите;
• проводник за химични и физични процеси;
• поддържане на вътрешно налягане в клетката, обем, еластичност.

Както можете да видите, значението на цитоплазмата е много голямо за всички клетки, както еукариотни, така и прокариотни.

Концепцията за цитоплазма е въведена през 1882 г. Известно е, че цитоплазмата е вътрешната среда на клетката. В тази статия ще разгледаме какво представлява цитоплазмата, какво е включено в нейната структура и какво е нейното съдържание.

Ще отговорим и на въпроса какви функции изпълнява цитоплазмата.

Понятие за цитоплазма

Цитоплазмата обикновено се разбира като вътрешна среда на жива или мъртва клетка. В този случай цитоплазмата не включва ядрото и вакуолите. Цитоплазмата включва хиалоплазма, която е прозрачно вещество и органели, а също така включва така наречените включвания. Включванията са различни непостоянни структури, те включват например клетъчни отпадъци, различни секрети и пигменти.

Състав на цитоплазмата

Структурата на цитоплазмата е комбинация от органични и неорганични вещества. Основното вещество, което изгражда цитоплазмата, е водата. Цитоплазмата също съдържа истински и колоидни разтвори. Истинският разтвор се образува от минерални соли, глюкоза и аминокиселини. Колоидният разтвор съдържа протеини. В структурата на цитоплазмата могат да се открият и неразтворими отпадъци и запаси от хранителни вещества.

Функции на цитоплазмата

Най-важните функции на цитоплазмата са обединяването на клетъчните структури, както и осигуряването на тяхното взаимодействие. В допълнение, цитоплазмата, поради постоянно движение и поток в клетката, осигурява движението на различни вещества, което допринася за храненето на всички органели и органели. Освен това осигурява тургор (стресирано състояние) на клетката.

Цитоплазмата е съдържанието на клетка извън ядрото, затворено в плазмена мембрана. Има прозрачен цвят и гелообразна консистенция. Цитоплазмата се състои главно от вода и също така съдържа ензими, соли и различни органични молекули.

Функция на цитоплазмата

Цитоплазмата функционира, за да поддържа и суспендира органели и клетъчни молекули. Много клетъчни процеси се случват и в цитоплазмата.

Някои от тези процеси включват протеинов синтез, първият етап, известен като гликолиза, и. В допълнение, цитоплазмата помага за придвижването на вещества като хормони около клетката и също така разтваря клетъчните отпадъци.

Компоненти на цитоплазмата

Органели

Органелите са малки клетъчни структури, които изпълняват специфични функции в клетката. Примерите за органели включват: , и .

Също така вътре в цитоплазмата е разположена мрежа от влакна, които помагат на клетката да поддържа формата си и осигуряват опора за органелите.

Цитоплазмени включвания

Цитоплазмените включвания са частици, временно суспендирани в цитоплазмата. Включванията се състоят от макромолекули и гранули.

Трите вида включвания, открити в цитоплазмата, са секреторни и хранителни включвания и пигментни гранули. Примери за секреторни включвания са протеини, ензими и киселини. Гликогенът (съхранение на глюкозни молекули) и липидите са примери за включвания на хранителни вещества. Меланинът, присъстващ в кожните клетки, е пример за включване на пигментни гранули.

Цитоплазмени компартменти

Цитоплазмата може да бъде разделена на две основни части: ендоплазма и ектоплазма. Ендоплазмата е централната област на цитоплазмата, която съдържа органели. Ектоплазмата е по-подобната на гел периферна част от цитоплазмата на клетката.

Клетъчната мембрана

Клетъчната или плазмената мембрана е структура, която предотвратява изтичането на цитоплазма от клетката. Тази мембрана е съставена от фосфолипиди, които образуват липиден двоен слой, който отделя клетъчното съдържание от извънклетъчната течност. Липидният двоен слой е полупропусклив, което означава, че само някои молекули могат да дифундират през мембраната, за да влязат или излязат от клетката. Екстрацелуларна течност, протеини, липиди и други молекули могат да бъдат добавени към клетъчната цитоплазма с помощта на. В този процес молекулите и извънклетъчната течност се интернализират, тъй като мембраната образува везикула.

Везикулата отделя течност, молекули и пъпки от клетъчната мембрана, за да образува ендозома. Ендозомата се движи в клетката, за да достави съдържанието си до подходящите дестинации. Веществата се отстраняват от цитоплазмата чрез. В този процес везикулите, израстващи от телата на Голджи, се сливат с клетъчната мембрана, изхвърляйки съдържанието си от клетката. Плазмената мембрана също така осигурява структурна опора на клетката, служейки като стабилна платформа за прикрепване на цитоскелета и.

1. Прокариоти и еукариоти
2. Цитоплазма. Биологични мембрани.
3. Видове клетъчно хранене.
4. Немембранни органели.

1. Еукариоти и прокариоти.

Еукариотните клетки, отличаващи се със своето разнообразие и структурна сложност, имат общи черти. Всяка клетка се състои от две важни, неразривно свързани части - цитоплазма и ядро, както и мембрана, ограничаваща клетката

Клетките на прокариотите, които включват бактерии, за разлика от еукариотите, имат относително проста структура. Прокариотната клетка няма организирано ядро; тя съдържа само една хромозома, която не е отделена от останалата част на клетката с мембрана, а лежи директно в цитоплазмата. Той обаче записва и цялата наследствена информация на бактериалната клетка.

Цитоплазмата на прокариотите в сравнение с цитоплазмата на еукариотните клетки е много по-бедна по структурен състав. Има множество по-малки рибозоми, отколкото в еукариотните клетки. Функционалната роля на митохондриите и хлоропластите в прокариотните клетки се изпълнява от специални, доста просто организирани мембранни гънки.

Прокариотните клетки, подобно на еукариотните клетки, са покрити с плазмена мембрана, върху която има клетъчна мембрана или лигавична капсула. Въпреки относителната си простота, прокариотите са типични независими клетки. Сравнителна характеристика на еукариотните клетки. Структурата на различните еукариотни клетки е подобна. Но наред с приликите между клетките на организмите от различни царства на живата природа има забележими разлики. Те се отнасят както до структурни, така и до биохимични характеристики.

Растителната клетка се характеризира с наличието на различни пластиди, голяма централна вакуола, която понякога избутва ядрото към периферията, както и клетъчна стена, разположена извън плазмената мембрана, състояща се от целулоза. В клетките на висшите растения в клетъчния център липсва центриол, който се среща само във водораслите. Резервният хранителен въглехидрат в растителните клетки е нишесте.

Сравнителна характеристика на прокариоти и еукариоти

В клетките на представители на гъбичното царство клетъчната стена обикновено се състои от хитин, вещество, от което е изграден екзоскелетът на членестоноги и животни. Има централна вакуола, няма пластиди. Само някои гъби имат центриол в клетъчния център. Въглехидратът за съхранение в гъбичните клетки е гликоген.

Животинските клетки нямат плътна клетъчна стена и пластиди. В животинската клетка няма централна вакуола. Центриолът е характерен за клетъчния център на животинските клетки. Гликогенът също е резервен въглехидрат в животинските клетки.

Прокариоти

Това са всички бактерии, цианобактерии или синьо-зелени бактерии, както и архебактерии. Аналог на ядрото при прокариотите е структура, състояща се от ДНК, оформена като пръстен и потопена в цитоплазмата. ДНК не е свързана с хистони, следователно всички гени, които изграждат хромозомите на прокариотите, работят, т.е. информацията непрекъснато се чете от тях. Прокариотната клетка е заобиколена от мембрана, която разделя цитоплазмата от клетъчната стена (при бактериите, цианид). Клетъчните стени на прокариотите имат уникална структура, която се различава от тези на еукариотите. При много прокариоти клетъчните стени съдържат гликопептид и муреин. В цитоплазмата има малко мембрани; те представляват инвагинация на външната цитоплазмена мембрана. Няма органели: митохондрии, хлоропласти, центриоли, апарат на Голджи. Синтезът на протеини се извършва от рибозоми с по-малък размер, отколкото при еукариотите. Всички ензими, които осигуряват жизненоважни процеси, са дифузно разпръснати в цитоплазмата или прикрепени към вътрешната повърхност на цитоплазмената мембрана.

Нуклеоид(лат. nucleus - ядро ​​и гръцки eidos - вид) - ДНК-съдържаща зона на прокариотна клетка. Понякога нуклеоидът се нарича бактериална хромозома.

2. Цитоплазма- вътрешната клетъчна среда, която изгражда цялото съдържание на клетката. Течна фаза на цитоплазмата - цитозоле комплекс от органични и неорганични съединения, разтворени във вода. Цитозолът може да бъде течен или подобен на гел (желатинообразен). Всички клетъчни органели или органели - постоянни клетъчни структури, както и непостоянни клетъчни образувания - включвания: резервни хранителни вещества и продукти за отделяне са потопени в цитозола. В цитоплазмата има система от нишки (филаменти), която свързва отделните клетъчни структури една с друга и с плазмената мембрана. От трите типа филаменти (миозинови нишки, микрофиламенти, микротубули), последните два образуват комплекс, който представлява рамката на клетката - цитоскелет.Той придава на клетката нейната форма и служи като място за прикрепване на органелите, като в същото време е подвижна, променяща се структура.

Функции на цитоплазмата:обединяване на всички клетъчни структури в един взаимодействащ комплекс; място на отлагане на резервни вещества; среда за протичане на различни биохимични процеси, характерни за дадена клетка.

В цитоплазмата се намират органели, които се делят на мембранни и немембранни.

Биологични мембрани.Структурната организация на клетката се основава на мембранния принцип на структурата. Мембраните образуват много органели, които се намират в цитоплазмата. Всички биологични мембрани имат сходна структура: два реда фосфолипиди, в които молекулите на различни протеини са потопени на различна дълбочина; някои протеини могат да проникнат направо през мембраната. Дебелината на биологичната мембрана е 7,5-8 nm. Повечето от потопените протеини са ензими, те определят естеството на биохимичните реакции. Протеиновите компоненти на тези мембрани, които образуват различни органели на цитоплазмата, не са еднакви. По този начин мембраните, които образуват митохондриите, съдържат ензими, участващи в синтеза на АТФ и т.н.

Цитоплазмена или плазмена мембрана, плазмалема- най-важният органел на клетката, отделя цитоплазмата на клетката от външната среда или мембрана (в растителните клетки). Той образува повърхността на клетката и има същата структура като всички биологични мембрани. Благодарение на многобройните издатини, мембраната значително увеличава площта на контакт с околната среда около клетката.

3 Функции на цитоплазмената мембрана:

- защитен - ограничава вътрешното съдържание на клетката от външната среда;

- сигурност взаимовръзки между клетките поради образуването на междуклетъчни контакти;

- регулаторен - осъществява обмен между клетката и околната среда поради активното или пасивното навлизане на вещества в клетката на базата на селективна пропускливост;

- рецептор - свързани с локализирането върху цитоплазмената мембрана на специални структури - набори от рецептори (гликопротеините могат да действат като такива рецептори);

- трансформиране на енергия - състои се от преобразуване на електрическа енергия в химическа енергия;

- транспорт - мембраната осъществява преноса на вещества в клетката в резултат на взаимодействието на периферни и интегрални протеини. Мембраната има пори, през които водата и някои йони пасивно навлизат в клетката. Активният трансфер на вещества в клетката - ендоцитоза - се осъществява с помощта на специални молекули, които са част от цитоплазмената мембрана. Ендоцитозапротича под формата на фагоцитоза и пиноцитоза.

3 Видове клетъчно хранене.

Фагоцитоза(гръцки phagos - поглъщам и cytos - клетка) - улавяне на твърди частици от цитоплазмената мембрана и инвагинация, вкарването им в клетката. Краищата на инвагинацията се затварят, вакуолата с частици или молекули твърди вещества се потапя в цитоплазмата и се отделя.

Пиноцитоза(гръцки pino - пия и cytos - клетка) - механизъм, подобен на фагоцитозата, улавянето на различни течности от мембраната.

Фагоцитозата и пиноцитозата се извършват по подобен начин и се различават само по обема на веществата, абсорбирани от клетъчната повърхност. Тези процеси са свързани с потреблението на енергия. Ако синтезът на АТФ е нарушен в клетката, тогава фагоцитозата и пиноцитозата се инхибират.

Екзоцитоза- отстраняване на хормони, полизахариди, протеини, мастни капки и др. от клетката чрез образуване на мембранни везикули в цитоплазмата и освобождаване на тези вещества в околната среда около клетката.

1. Немембранни органели: рибозоми и клетъчен център.

обикновено, клетъчен центъроткрити в животински клетки и разположени близо до ядрото. Образува се центриоли- две малки цилиндрични тела, разположени под прав ъгъл. Центриолите са самовъзпроизвеждащи се клетъчни органели. Клетъчният център играе важна роля в клетъчното делене.

Рибозоми- сферични частици с диаметър 15,0-35,0 nm, състоящи се от две неравни части - субединици. Те се синтезират в ядрото, след което го напускат, премествайки се в цитоплазмата, където са прикрепени към външната повърхност на мембраните на ендоплазмения ретикулум или са разположени свободно. В зависимост от вида на протеина, който се синтезира, рибозомите могат да функционират самостоятелно или да се комбинират в комплекси - полирибозоми.

Мембранни органели (органели) на клеткитеТе са отделни или свързани помежду си структури, чието съдържание е отделено от течното съдържание на клетката (цитозола) чрез мембрана или мембрани.

Цитоплазма- задължителна част от клетката, затворена между плазмената мембрана и ядрото; се разделя на хиалоплазма (основното вещество на цитоплазмата), органели (постоянни компоненти на цитоплазмата) и включвания (временни компоненти на цитоплазмата). Химичен състав на цитоплазмата: основата е вода (60-90% от общата маса на цитоплазмата), различни органични и неорганични съединения. Цитоплазмата има алкална реакция. Характерна особеност на цитоплазмата на еукариотната клетка е постоянното движение ( циклоза). Открива се предимно чрез движението на клетъчни органели, като хлоропласти. Ако движението на цитоплазмата спре, клетката умира, тъй като само като е в постоянно движение, тя може да изпълнява функциите си.

Хиалоплазма ( цитозол) е безцветен, лигав, гъст и прозрачен колоиден разтвор. Именно в него протичат всички метаболитни процеси, той осигурява взаимовръзката на ядрото и всички органели. В зависимост от преобладаването на течната част или големите молекули в хиалоплазмата се разграничават две форми на хиалоплазма: сол- по-течна хиалоплазма и гел- по-плътна хиалоплазма. Между тях са възможни взаимни преходи: гелът се превръща в зол и обратно.

Функции на цитоплазмата:

1. комбиниране на всички клетъчни компоненти в една система,
2. среда за протичане на много биохимични и физиологични процеси,
3. среда за съществуване и функциониране на органелите.

Клетъчни мембрани

Клетъчни мембраниограничават еукариотните клетки. Във всяка клетъчна мембрана могат да се разграничат поне два слоя. Вътрешният слой е в съседство с цитоплазмата и е представен от плазмената мембрана(синоними - плазмалема, клетъчна мембрана, цитоплазмена мембрана), върху която се образува външният слой. В животинска клетка тя е тънка и се нарича гликокаликс(образувани от гликопротеини, гликолипиди, липопротеини), в растителна клетка - дебели, т.нар. клетъчна стена(образувани от целулоза).

Всички биологични мембрани имат общи структурни характеристики и свойства. В момента е общоприето флуиден мозаечен модел на мембранна структура. Основата на мембраната е липиден бислой, образуван главно от фосфолипиди. Фосфолипидите са триглицериди, в които един остатък от мастна киселина е заменен с остатък от фосфорна киселина; участъкът от молекулата, съдържащ остатъка от фосфорна киселина, се нарича хидрофилна глава, участъците, съдържащи остатъците от мастна киселина, се наричат ​​хидрофобни опашки. В мембраната фосфолипидите са подредени по строго подреден начин: хидрофобните опашки на молекулите са обърнати една към друга, а хидрофилните глави са обърнати навън, към водата.

В допълнение към липидите, мембраната съдържа протеини (средно ≈ 60%). Те определят повечето от специфичните функции на мембраната (транспорт на определени молекули, катализа на реакциите, приемане и преобразуване на сигнали от околната среда и др.). Има: 1) периферни протеини(разположени на външната или вътрешната повърхност на липидния двоен слой), 2) полуинтегрални протеини(потопен в липидния двоен слой на различна дълбочина), 3) интегрални или трансмембранни протеини(пробиват мембраната, контактувайки както с външната, така и с вътрешната среда на клетката). Интегралните протеини в някои случаи се наричат ​​каналообразуващи или канални протеини, тъй като те могат да се разглеждат като хидрофилни канали, през които полярните молекули преминават в клетката (липидният компонент на мембраната не би ги пропуснал).

А - хидрофилна фосфолипидна глава; B - хидрофобни фосфолипидни опашки; 1 - хидрофобни области на протеини Е и F; 2 — хидрофилни области на протеин F; 3 - разклонена олигозахаридна верига, прикрепена към липид в гликолипидна молекула (гликолипидите са по-рядко срещани от гликопротеините); 4 - разклонена олигозахаридна верига, прикрепена към протеин в гликопротеинова молекула; 5 - хидрофилен канал (функционира като пора, през която могат да преминават йони и някои полярни молекули).

Мембраната може да съдържа въглехидрати (до 10%). Въглехидратният компонент на мембраните е представен от олигозахаридни или полизахаридни вериги, свързани с протеинови молекули (гликопротеини) или липиди (гликолипиди). Въглехидратите са разположени главно на външната повърхност на мембраната. Въглехидратите осигуряват рецепторните функции на мембраната. В животинските клетки гликопротеините образуват надмембранен комплекс, гликокаликс, който е с дебелина няколко десетки нанометра. Той съдържа много клетъчни рецептори и с негова помощ възниква клетъчна адхезия.

Молекулите на протеини, въглехидрати и липиди са подвижни, способни да се движат в равнината на мембраната. Дебелината на плазмената мембрана е приблизително 7,5 nm.

Функции на мембраните

Мембраните изпълняват следните функции:

1. отделяне на клетъчното съдържание от външната среда,
2. регулиране на метаболизма между клетката и околната среда,
3. разделяне на клетката на отделения („отделения“),
4. място на локализиране на „ензимни конвейери“,
5. осигуряване на комуникация между клетките в тъканите на многоклетъчни организми (адхезия),
6. разпознаване на сигнала.

Най-важните мембранно свойство— селективна пропускливост, т.е. мембраните са силно пропускливи за някои вещества или молекули и слабо пропускливи (или напълно непропускливи) за други. Това свойство е в основата на регулаторната функция на мембраните, осигуряващи обмена на вещества между клетката и външната среда. Процесът на преминаване на вещества през клетъчната мембрана се нарича транспорт на вещества. Има: 1) пасивен транспорт- процес на преминаване на вещества без консумация на енергия; 2) активен транспорт- процесът на преминаване на вещества, който се случва с разхода на енергия.

При пасивен транспортвеществата се движат от зона с по-висока концентрация към област с по-ниска, т.е. по концентрационния градиент. Във всеки разтвор има молекули на разтворител и разтворено вещество. Процесът на движение на молекулите на разтвореното вещество се нарича дифузия, а движението на молекулите на разтворителя се нарича осмоза. Ако молекулата е заредена, тогава нейният транспорт също се влияе от електрическия градиент. Затова хората често говорят за електрохимичен градиент, комбинирайки двата градиента заедно. Скоростта на транспортиране зависи от големината на наклона.

Могат да се разграничат следните видове пасивен транспорт: 1) проста дифузия— транспортиране на вещества директно през липидния двоен слой (кислород, въглероден диоксид); 2) дифузия през мембранните канали— транспорт чрез каналообразуващи протеини (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) улеснена дифузия- транспортиране на вещества с помощта на специални транспортни протеини, всеки от които е отговорен за движението на определени молекули или групи от свързани молекули (глюкоза, аминокиселини, нуклеотиди); 4) осмоза— транспорт на водни молекули (във всички биологични системи разтворителят е водата).

Необходимост активен транспортвъзниква, когато е необходимо да се осигури транспортирането на молекули през мембрана срещу електрохимичен градиент. Този транспорт се осъществява от специални протеини-носители, чиято дейност изисква разход на енергия. Източникът на енергия са молекулите на АТФ. Активният транспорт включва: 1) Na + /K + помпа (натриево-калиева помпа), 2) ендоцитоза, 3) екзоцитоза.

Работа на Na + /K + помпа. За нормалното функциониране клетката трябва да поддържа определено съотношение на K + и Na + йони в цитоплазмата и във външната среда. Концентрацията на K + вътре в клетката трябва да бъде значително по-висока, отколкото извън нея, а Na + - обратно. Трябва да се отбележи, че Na + и K + могат да дифундират свободно през порите на мембраната. Помпата Na + /K + противодейства на изравняването на концентрациите на тези йони и активно изпомпва Na + от клетката и K + в клетката. Na + /K + помпата е трансмембранен протеин, способен на конформационни промени, в резултат на което може да прикрепи както K +, така и Na +. Цикълът на помпата Na + /K + може да бъде разделен на следните фази: 1) добавяне на Na + от вътрешността на мембраната, 2) фосфорилиране на протеина на помпата, 3) освобождаване на Na + в извънклетъчното пространство, 4) добавяне на K + от външната страна на мембраната, 5) дефосфорилиране на протеина на помпата, 6) освобождаване на K + във вътреклетъчното пространство. Почти една трета от цялата енергия, необходима за функционирането на клетките, се изразходва за работата на натриево-калиевата помпа. В един цикъл на работа помпата изпомпва 3Na + от клетката и изпомпва 2K +.

Ендоцитоза- процесът на абсорбция на големи частици и макромолекули от клетката. Има два вида ендоцитоза: 1) фагоцитоза- улавяне и абсорбиране на големи частици (клетки, части от клетки, макромолекули) и 2) пиноцитоза— улавяне и абсорбиране на течен материал (разтвор, колоиден разтвор, суспензия). Феноменът на фагоцитозата е открит от I.I. Мечников през 1882 г. По време на ендоцитозата плазмената мембрана образува инвагинация, краищата й се сливат и структурите, ограничени от цитоплазмата от една мембрана, се вплитат в цитоплазмата. Много протозои и някои левкоцити са способни на фагоцитоза. Пиноцитоза се наблюдава в чревните епителни клетки и в ендотела на кръвоносните капиляри.

Екзоцитоза- процес, обратен на ендоцитозата: отстраняване на различни вещества от клетката. По време на екзоцитозата мембраната на везикула се слива с външната цитоплазмена мембрана, съдържанието на везикула се отстранява извън клетката и нейната мембрана се включва във външната цитоплазмена мембрана. По този начин хормоните се отстраняват от клетките на ендокринните жлези, а при протозоите се отстраняват остатъците от несмляна храна.

Отидете на лекции No5„Клетъчна теория. Видове клетъчна организация"

Отидете на лекции No7„Еукариотна клетка: структура и функции на органелите“