Процесс поступления и выделения из клетки различных веществ. Активный и пассивный перенос, фагоцитоз и пиноцитоз.
Поступление веществ в клетку и выведение из клетки метаболитов происходит через цитолемму и при непосредственном ее участии. В зависимости от механизма проникновения вещества различают: диффузию, пассивный транспорт, активный транспорт и эндоцитоз. С помощью диффузии в клетку и из клетки проникает лишь вода и некоторые растворенные в ней газы. По градиенту концентрации пассивным транспортом поступают некоторые ионы и мелкие органические молекулы, особенно жирорастворимые. Против градиента концентрации активным транспортом поступают ионы натрия, калия, аминокислоты, соли, сахара и др. Активный транспорт сопровождается затратами энергии. Макромолекулы, их агрегаты и крупные частицы проникают в клетку эндоцитозом. Сначала частица адсорбируется на мембране клетки, затем отшнуровывается от мембраны с образованием вакуоли. Внутри вакуоли содержится поглощенная частица. Если захватываются мелкие частицы или жидкости, то процесс называется пиноцитозом. Образуется пиноцитозная вакуоль. Если поглощаются крупные частицы или микроорганизмы, то говорят о фагоцитозе. Образуется фагоцитарная вакуоль. И та, и другая вакуоли сливаются с лизосомами. Образуется фаголизосома, в которой происходит переваривание (гидролиз) захваченной частицы. Продукты гидролиза - сахара, аминокислоты, ионы и др. выходят в гиалоплазму, а непереваренные частицы формируют остаточное тельце, подлежащее удалению из клетки. Процесс выведения из клетки крупных частиц, заключенных в вакуоль, называется экзоцитозом.
Рис. 5. Схема фагоцитоза
Процесс поступления веществ в клетку называется эндоцитозом. Различают пиноцитоз и фагоцитоз. Фагоцитоз (греч. фаго – пожирать) – поглощение клеткой твердых органических веществ (рис. 5). Оказавшись около клетки, твердая частица окружается выростами мембраны, или под ней образуется впячивание мембраны. В результате частица оказывается заключенной в мембранный пузырек внутри клетки. Такой пузырек называют фагосомой. Термин «фагоцитоз» был предложен И.И. Мечниковым в 1882 г. Фагоцитоз свойствен простейшим, кишечнополостным, лейкоцитам, а также клеткам капилляров костного мозга, селезенки, печени, надпочечников. Второй способ поступления веществ в клетку называют пиноцитозом (греч. пино – пью) – это процесс поглощения клеткой мелких капель жидкости с растворенными в ней высокомолекулярными веществами. Осуществляется путем захвата этих капель выростами цитоплазмы. Захваченные капли погружаются в цитоплазму и там усваиваются. Явление пиноцитоза свойственно животным клеткам и одноклеточным простейшим. Еще один способ поступления веществ в клетку – осмос – прохождение воды через избирательно проницаемую мембрану клетки. Вода переходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Вещества могут также проходить через мембрану путем диффузии – так транспортируются вещества, способные растворяться в липидах (простые и сложные эфиры, жирные кислоты и т.д.). Путем диффузии по градиенту концентрации по специальным каналам мембраны идут некоторые ионы (например, ион калия выходит из клетки). Кроме того, транспорт веществ через мембрану осуществляет натрий-калиевый насос: он перемещает ионы натрия из клетки и ионы калия в клетку против градиента концентраций с затратой энергии АТФ. Фагоцитоз, пиноцитоз и натрий-калиевый насос – это примеры активного транспорта, а осмос и диффузия – пассивного транспорта.