Активный транспорт веществ.

Активный транспорт – транспорт веществ через ЦПМ, идущий с затратой энергии АТФ, против градиента концентрации. Транспорт осуществляется белками-переносчиками, деятельность которых требует затраты энергии, источником которой является АТФ.

Активный транспорт осуществляется при:

1. Проведение нервных импульсов, импульса по нервным волокнам.

2. Всасывание питательных веществ в кишечнике.

3. Обратное всасывание, реабсорбция.

Одна из наиболее изученных систем активного транспорта – натрий-калиевый насос (Na+-K+ насос)— мембранный механизм, поддерживающий определенное соотношение ионов Na+ и К+ в клетке, путем активного транспорта против градиента концентрации. В состоянии покоя внутри клетки намного больше К+, чем в окружающей среде. Ионы К+ пассивно диффундируют через мембрану из клетки, а Nа+ в клетку. Однако для нормального функционирования клетки необходимо поддерживать определенную концентрацию Nа+ и К+ в цитоплазме и в окружающей среде. Эту задачу выполняет Na+-K+ насос, активно перекачивающий Na+ из клетки, а К+ в клетку. Na+-K+ насос осуществляется благодаря наличию в мембране особого белка, способного к изменению своей конформации, за счет которых он может присоединить как ионы К, так и Na, причем за 1 цикл работы, насос выкачивает из клетки 3Na+ и закачивает 2К+, для этого требуется энергия АТФ.

Эндоцитоз и экзоцитоз.

В отличие от ионов и мономеров, высокомолекулярные вещества (белки, НК), а также отдельные клетки в силу больших размеров не могут транспортироваться через мембрану путем диффузии. Это осуществляется путем эндоцитоза. Проникновение биополимеров в клетку путем фагоцитоза и пиноцитоза.

Эндоцитоз:

1. ЦПМ захватывает макромолекулы и заключает их в эндосому (первичная вакуоль, возникшая в результате впячивания мембраны).

2. Слияние эндосомы с лизосомой (органоид, содержащий гидролазы).

3. Под действием гидролаз осуществляется внутриклеточное пищеварение, образуются строительные блоки (мономеры), которые далее поступают в цитоплазму и могут использоваться для реакции биосинтеза собственных органических веществ.

Эндоцитоз включает 2 процесса: фагоцитоз и пиноцитоз.

Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью ЦПМ.

Фагоцитоз – захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже клеток и их частей). Это явление впервые описал в 1883 году русский ученый И.И. Мечников. Фагоцитоз очень широко распространен. Он играет чрезвычайно важную роль во внутриклеточном пищеварении у простейших и низших беспозвоночных. У высокоорганизованных животных и человека процесс фагоцитоза выполняет защитную функцию. Фагоцитарная деятельность лейкоцитов и макрофагов имеет огромное значение в защите организма от попадающих в него патогенных микробов и других нежелательных частиц.

Пиноцитоз – процесс захвата и поглощения капелек жидкости с растворенными в ней веществами. Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают лишь различие в составе объемов поглощенных веществ. Общее для них то, что поглощенные вещества на поверхности клетки окружаются мембраной, образуя вакуоль, которая перемещается внутрь клетки (или фагоцитный, или пиноцитный пузырек). Названные процессы связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ полностью их тормозит. Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза. Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты жизнедеятельности клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к ЦПМ. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку.

Рецепторная функция мембраны.

Эта функция связана с локализацией на плазматической мембране специальных структур – рецепторов, связанных со специфическим узнаванием химических или физических факторов. Многие пронизывающие белки представляют собой гликопротеиды – с наружной стороны клетки они содержат полисахаридные белковые цепочки. Часть таких гликопротеидов, покрывающих клетку «лесом» молекулярных антенн, выполняет роль рецепторов гормонов. Когда определенный гормон связывается со «своим» рецептором, он изменяет структуру гликопротеида, что приводит к запусканию клеточного ответа. Открываются каналы, по которым определенные вещества поступают в клетку или выходят из нее. Клеточная поверхность обладает большим набором рецепторов, делающих возможным специфические реакции с различными агентами. Роль многих клеточных рецепторов заключается в приеме и передаче сигналов внутрь клетки.

Соединение	Характеристика	Пример
Простое	Расстояние 10-12 нм между клетками, с помощью гликокаликса.	Эпителий, ткань сердечной мышцы.
Плотное	Максимальное приближение слоев.	Однослойный эпителий.
«Замок»	Впячивание одной мембраны в другую.	Эпидерма.
Десмосомы	Мембраны идут параллельно и разделены 30 нм, в которых расположена пластинка плотного вещества, поперечные волокна глубоко проникают в цитоплазму.	Эпителиальные ткани.
Синапс	Место контакта между нейронами, служащее для передачи информации от клетки, генерирующей нервный импульс к другим клеткам.	Нервная ткань
Плазмодесма	Цитоплазматические нити, соединяющие протопласты соседних растительных клеток. Проходят через клеточные стенки, соединены в единую сообщающуюся систему, обеспечивают транспорт веществ.	Клетки растений

Контактная функция мембраны.

Благодаря разнообразию и специфичности рецепторов, на поверхности клетки возникает система маркеров, позволяющих отделять своих от чужих. Сходные клетки взаимодействуют, а если клетка не обладает маркерами, то они уничтожаются. Образование клеточных контактов с участием мембран. Межклеточные контакты – специальные структуры, обеспечивающие соединение клеток между собой в составе тканей и органов многоклеточных.

Аденилатциклазная система.

В настоящее время хорошо изучен механизм передачи сигнала клеткам с помощью некоторых гормонов, в состав которых входят пептидные цепочки. Попробуем разобраться в этом процессе на примере действия на рецепторы гормона инсулина. Инсулиновый рецептор представляет собой гликопротеид, пронизывающий ЦПМ. В момент связывания гормона с рецепторной частью этой сложной молекулы происходит активация внутриклеточной каталитической части, представляющей собой фермент – аденилатциклазу. Функция этого фермента заключается в том, что он катализирует синтез из АТФ циклической аденозинмонофосфорной кислоты (цАМФ), которая, в свою очередь, может регулировать скорость различных внутриклеточных процессов, вызывая активацию или подавление (ингибирование) тех или иных ферментов клеточного метаболизма (обмена веществ). Эффективность аденилатциклазной системы очень велика, синтез цАМФ аденилатциклазой приводит к десятикратному усилению ответной реакции клетки на сигнал гормона. Так, увеличивается проницаемость ЦПМ для глюкозы, в клетке возрастает скорость превращения глюкозы в гликоген, усиливается синтез липидов.