Эндоцитоз. Экзоцитоз. Ядро клетки.
Обновлено: 01.05.2024
Изучением строения клеток и процессов жизнедеятельности, протекающих в них, занимается наука цитология.
Клетка является наименьшей структурной единицей живого организма, имеющей все признаки жизни: обмен веществ и энергии, саморегуляцию, раздражимость, самовоспроизведение и т. д.
Клетки разных организмов и даже разных тканей одного организма отличаются формой, размерами, функциями и строением. Но при всём разнообразии в них есть много общего. В любой клетке можно выделить три основные части: поверхностный аппарат, цитоплазму с органеллами и ядерный аппарат.
Оформленное ядро имеется только в клетках эукариот. Обычно клетки одноядерные, но существуют и многоядерные (поперечно-полосатые мышечные волокна, клетки некоторых грибов, инфузории и другие). Некоторые специализированные клетки в ходе развития утрачивают ядро, а вместе с ним — способность к размножению (ситовидные трубки растений, эритроциты млекопитающих).
В большинстве клеток ядро имеет округлую форму. Снаружи оно покрыто двумембранной оболочкой (кариолеммой). На наружной мембране могут находиться рибосомы; местами она переходит в эндоплазматическую сеть. В оболочке есть многочисленные поры, через которые в ядро из цитоплазмы поступают ионы, нуклеотиды, белки, АТФ, а из ядра выходят в цитоплазму частицы рибосом и молекулы РНК.
Ядро заполнено гелеобразным содержимым, которое называют ядерным соком или кариоплазмой. В кариоплазме находятся хроматин и ядрышки.
Хроматин образован молекулами ДНК, соединёнными с особыми белками. При делении клетки нити хроматина скручиваются в виде спирали и образуют хромосомы.
Ядрышки — плотные, шарообразные, не ограниченные мембраной тельца внутри ядра. В ядре клетки может быть одно ядрышко или несколько. Здесь синтезируются РНК и образуются рибосомы. Ядрышки можно увидеть в микроскоп между делениями клетки, а в начале деления они разрушаются.
Функции ядра: хранение, воспроизведение и передача генетической(наследственной) информации; управление жизнедеятельностью клетки.
Цитоплазма — это внутренняя среда клетки, в которой находятся все внутриклеточные структуры и протекают процессы обмена веществ.
Цитоплазма эукариотических клеток пронизана трехмерной сетью из белковых нитей, называемых цитоскелетом. Его составляют микротрубочки, промежуточные филаменты и микрофиламенты.
Цитоскелет служит механическим каркасом клетки для поддержания её формы. Компоненты цитоскелета определяют перемещение органелл внутри клетки и движение цитоплазмы, координируют деление клетки.
Во всех клетках имеются рибосомы — немембранные органоиды, участвующие в биосинтезе белка. Каждая рибосома состоит из большой и малой субъединицы, которые образованы молекулами рРНК и белков. Субъединицы рибосом объединяются вместе только для сборки белковой молекулы. Рибосомы могут свободно располагаться в цитоплазме или прикрепляться к мембранам эндоплазматической сети и к наружной ядерной мембране.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — система мембранных полостей и каналов, пронизывающих всю цитоплазму. Есть гладкая ЭПС и гранулярная, или шереховатая. На поверхности шереховатой ЭПС прикрепляются рибосомы.
Функции ЭПС: разделяет цитоплазму на отсеки; обеспечивает синтез белков, углеводов и липидов; транспортирует вещества внутри клетки.
Функции комплекса Гольджи: накопление веществ и упаковка их в мембранные пузырьки; сборка сложных органических соединений (гликолипидов, липопротеинов и т. д.); образование лизосом.
Функции лизосом: расщепление белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот; расщепление ненужных органоидов (автофагия); самоуничтожение клетки (автолиз).
Митохондрии — двумембранные органоиды, участвующие в клеточном дыхании и обеспечивающие клетку энергией, запасённой в аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ). АТФ служит основным источником энергии для всех процессов, которые происходят в клетке.
Количество митохондрий в клетках может быть разное: от одной до нескольких тысяч. Особенно много их в тех клетках, функционирование которых связано с большими затратами энергии (например, в мышечных волокнах).
Наружная мембрана митохондрий гладкая, проницаемая для разных веществ. Внутренняя мембрана менее проницаема, она образует кристы (складки). Между двумя мембранами имеется межмембранное пространство.
На внутренней мембране располагаются ферменты, с участием которых происходит окисление питательных веществ и синтез АТФ за счёт их энергии.
Внутри митохондрия заполнена полужидким матриксом. В нём находятся рибосомы, кольцевые молекулы ДНК, все виды РНК, а также белки, аминокислоты и другие вещества. Наличие собственной ДНК обеспечивает митохондриям возможность самостоятельного размножения.
Существует гипотеза о симбиотическом происхождении митохондрий. Некоторые учёные предполагают, что митохондрии — это бактерии, когда-то паразитирующие в эукариотических клетках, превратившиеся затем в важнейшие органоиды.
Функция митохондрий: осуществление кислородного этапа клеточного дыхания; обеспечение клетки энергией в виде АТФ.
В состав поверхностного аппарата любой клетки обязательно входит плазматическая мембрана, отделяющая клетку от внешней среды и обеспечивающая избирательный транспорт веществ.
В клетках всех живых организмов мембрана образована двойным слоем фосфолипидов, в котором располагаются белковые молекулы: периферические белки — на поверхности, а интегральные — пронизывают оба липидных слоя.
Молекулы некоторых белков образуют каналы, через которые в клетку или из неё транспортируются небольшие частицы, например ионы калия, натрия, кальция.
Фагоцитоз — это поглощение клеткой твёрдых частиц. Мембрана клетки окружает пищевую частицу и частица оказывается внутри клетки. Этот процесс невозможен у растений, так как их клетки имеют плотную клеточную стенку из целлюлозы.
При попадании в клетку питательных веществ фагоцитарный или пиноцитарный пузырёк сливается с лизосомой. Там происходит переваривание поглощённых веществ до простых молекул.
Эндоцитоз и экзоцитоз
Макромолекулы и более крупные частицы проникают через мембрану внутрь клетки путем эндоцитоза, а удаляются из нее – экзоцитозом (рис. 21).
При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем отшнуровываясь превращаются во внутриклеточные пузырьки, содержащие захваченный клеткой материал. Продукты поглощения поступают в клетку в мембранной упаковке. Эти процессы происходят с затратой энергии АТФ.
Рис.Слипание и объединение бислоев при экзоцитозе и эндоцитозе.Внеклеточное пространствонаходится сверху, оно отделено от цитоплазмы (снизу) плазматической мембраной. Из-за наличия стадии слипания бислоев экзоцитоз и эндоцитоз не повторяют друг друга в обратном порядке: при экзоцитозе слипаются два монослоя плазматической мембраны, обращенные к цитоплазме, тогда как при эндоцитозе – два наружных монослоя мембраны. В обоих случаях сохраняется асимметрический характер мембран, и монослой, обращенный к цитоплазме, всегда контактирует с цитозолем.
Различают два вида эндоцитоза – фагоцитоз и пиноцитоз (рис. 22).
Рис.Схема пиноцитоза.Фагоцитоз у амебы.
Фагоцитоз – захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда целых клеток и их частей). Специальные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются
фагоцитами. В результате образуются крупные пузырьки, называемые фагосомами. Жидкость и растворенные в ней вещества поглощаются клеткой посредством
Плазматическая мембрана принимает участие в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза. Таким образом из клетки выводятся гормоны, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Некоторые
секретируемые клеткой белки упаковываются в транспортные пузырьки, непрерывно переносятся к плазматической мембране, сливаются с ней и открываются во внеклеточное пространство, высвобождая содержимое. Это характерно для всех
В других клетках, главным образом секреторных, определенные белки запасаются в специальных секреторных пузырьках, которые сливаются с плазматической мембраной только после получения клеткой соответствующего сигнала извне. Данные клетки способны к секреции веществ в зависимости от определенных потребностей организма, например, в гормонах или ферментах
Рис.Два пути прохождения секретируемых белков.Некоторые секретируемые белкиупаковываются в транспортные пузырьки и непрерывно секретируются (конститутивный путь). Другие содержатся в специальных секреторных везикулах и высвобождаются только в ответ на стимуляцию клетки внеклеточными сигналами ( регулируемый путь). Конститутивный путь осуществляется во всех эукариотических клетках, тогда как регулируемый путь — только в клетках, специализированных для секреции (секреторных клетках).
Другая важная функция мембраны - рецепторная. Она обеспечивается молекулами интегральных белков, имеющих снаружи полисахаридные концы. Взаимодействие гормона со «своим» рецептором снаружи вызывает изменение структуры интегрального белка, что приводит к запусканию клеточного ответа. В частности, такой ответ может проявиться в образовании «каналов», по которым растворы некоторых веществ поступают в клетку или выводятся из нее.
Одна из важных функций мембраны - обеспечение контактов между клетками в составе тканей и органов.
Цитоплазма – это внутреннее содержимое клетки, включающее все элементы клетки, входящие в состав клетки, за исключением ядра и оболочки.
Цитоплазма (от цито. и плазма), термин «цитоплазма» предложен Э. Страсбургером (1882).
Отграниченная от внешней среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток В цитоплазме эукариотических клеток располагаются ядро и различные органоиды.
Ядро располагается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мельчайшие трубочки и нити, образующие скелет клетки.
Объем цитоплазмы у разных клеток неодинаков: в лимфоцитах он примерно равен объему ядра, а в клетках печени цитоплазма составляет 94% общего объема клетки.
Формально в цитоплазме различают три части:
А органеллы,
Б включения
В гиалоплазма.
Органеллы — обязательные для любой клетки компоненты, без которых клетка не может поддерживать свое существование. Выделяют виды органелл: мембранные и немембранные.
К мембранным относят: Одномембранныеорганеллы вакуолярной системы:
Двухмембранные органеллы —
Общим свойством мембранных органелл является то, что они построены из липопротеидных мембран, замыкающихся сами на себя, так, что образуют замкнутые полости и тем самым разделяют цитоплазму на группы функционально различных отсеков.
К немембранным органеллам принадлежат:
- рибосомы,
- центросомы животных клеток
В цитоплазме находится ряд органоидов – постоянные, жизненно важные составные части клеток (митохондрии, клеточный центр….)и включений – непостоянные структуры цитоплазмы.
Включения встречаются не всегда и представляют собой отложения запасных веществ (гликоген, желток) или скопления продуктов метаболизма (пигменты, кристаллы солей в растениях).
Виды включений:
- плотные – гранулы,
- жидкие – вакуоли.
Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада. Вакуоли представляют собой наполненные жидкостью мембранные мешочки. Мембрана вакуоли растительной клетки – тонопласт,а содержимое – клеточный сок,в котором находятся запасные питательные вещества, растворы пигментов, отходы жизнедеятельности, ферменты и яды. Вакуоли растений участвуют в создании осмотического давления клетки.
Цитоплазма создает условия для осуществления физиологических реакций клетки и протекания биохимических процессов – буферность, которая позволяет клетке осуществлять свою жизнедеятельность и поддерживает внутреннее постоянство среды при изменениях внешних условий и постоянное движение – осуществляется связь между органоидами.
Гиалоплазма (от «hуаlinе» — прозрачный) — это основная плазма, цитозоль, истинная внутренняя среда клетки. Состав гиалоплазмы весьма сложен, а консистенция приближается к гелю.
Гели — структурированные коллоидные системы с жидкой дисперсной средой, которые под воздействием внешних или внутренних факторов могут менять свое агрегатное состояние и переходить в более жидкую фазу — золь. Подобные гель-золь переходы могут происходить в цитоплазме под влиянием белка актина, причем меняется ее состояние в различных участках клетки, что и обеспечивает движение всей клетки. При взаимодействии фибриллярного актина с белками типа фибрина происходит стабилизация геля, а при связывании с белками, активность которых зависит от концентрации ионов Са (например, гельзолин), вся система переходит в жидкое состояние.
Выраженность элементов клеточного скелета, и актинового его компонента в том числе, может значительно меняться в течение клеточного цикла.
Гиалоплазма (основная плазма, матрикс цитоплазмы или цитозоль) – основное вещество цитоплазмы, заполняющее пространство между клеточными органеллами.
Рис.Три основных вида волокон цитоскелета.
Рис.Трабекулярная сеть гиалоплазмы. / —трабекулярные нити,2 —микротрубочка,3—полисомы, 4 — клеточная мембрана, 5 — эндоплазматический ретикулум, 6 – митохондрия, 7 - микрофиламенты.
Гиалоплазма содержит около 90% воды и различные белки, аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты, ионы неорганических соединений, другие вещества. Крупные молекулы белка образуют коллоидный раствор, который может переходить
из золя (невязкое состояние) в гель (вязкий). В гиалоплазме протекают ферментативные реакции, метаболические процессы (гликолиз), синтез аминокислот, жирных кислот. На рибосомах, свободно лежащих в цитоплазме,
происходит синтез белков.
Гиалоплазма содержит множество белковых филаментов (нитей), пронизывающих цитоплазму и образующих цитоскелет. В клетках животных организатором цитоскелета является область, расположенная рядом с ядром, содержащая пору центриолей (рис. 25, 26).
Цитоскелет определяет форму клеток, обеспечивает движение цитоплазмы, называемое циклозом.
Функциональное значение гиалоплазмы очень велико.
В гиалоплазме, кроме различных ионов неорганических соединений, содержатся ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, сахаров. На рибосомах и полирибосомах, сидящих на мембранах, синтезируются разнообразные белки, обеспечивающие клеточный метаболизм.
Клеточное ядро.
Это важнейшая составная часть клетки. Оно содержит ДНК, т.е. гены и выполняет две функции:
1. Хранение и воспроизведение генетической информации,
2. Регуляция процессов обмена веществ, протекающих в клетке.
Ядро (клеточное ядро) обязательная часть клетки у многих одноклеточных и всех многоклеточных организмов. Размеры от 1 мкм (у некоторых простейших) до 1 мм (в яйцах некоторых рыб и земноводных). Термин «ядро» (лат. nucleus) впервые применил Р. Броун в 1833 году, когда описывал шарообразные структуры, наблюдаемые им в клетках растений.
Строение ядра.
Ядро окружено оболочкой, состоящей из двух мембран. Наружная покрыта
рибосомами, внутренняя – гладкая.
Выросты внешней ядерной мембраны соединены с каналами эндоплазматической сети.
Обмен веществ осуществляется 2 способами:
1. Через многочисленные поры в ядерной оболочке,
2. Вещества из ядра в цитоплазму и обратно могут попадать вследствие отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки.
Содержимое ядра:
1. Ядерный сок – кариоплазма.
В состав ядерного сока входят белки, ферменты, нуклеотиды, аминокислоты.
Хроматин – это глыбки, гранулы, сетевидные структуры ядра. Содержит ДНК, белки и представляет собой спирализованные и уплотненные участки хромосомы. Форма хромосом зависит от положения первичной перетяжки – центромеры – область, к которой во время деления клетки прикрепляются нити веретена деления.
Хромосомы(от хромо. и греч. soma — тело) - структурные элементы ядра клетки, содержащие ДНК, в которой заключена наследственная информация организма.
В хромосомах в линейном порядке расположены гены. Самоудвоение и закономерное распределение хромосом по дочерним клеткам при клеточном делении обеспечивает передачу наследственных свойств организма от поколения к поколению. В виде четких структур хромосомы различимы (при микроскопе) только во время деления клеток. Каждая хромосома имеет специфическую форму, размер. В клетках организмов с недифференцированным ядром (бактерии) имеется одиночная двуспиральная молекула ДНК, нередко называемая хромосомой.
Расположение центромеры делит хромосому на два плеча и этим определяются типы хромосом:
1. равноплечие – с плечами равной или почти равной длины.
2. неравноплечие – с плечами неравной длины,
3. палочковидные – с одним длинным и вторым очень коротким плечом.
Основные закономерности хромосомной теории:
1.Во всех соматических клетках любого растительного или животного организма число хромосом одинаково,
2.Половые клетки всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки данного вида организма,
3.У всех организмов, относящихся к одному виду, число хромосом в клетках одинаково.
Эндоцитоз. Экзоцитоз. Ядро клетки.
Эндоцитоз и экзоцитоз — это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз).
При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза.
1. Фагоцитоз («поедание») — поглощение клетками твердых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами; эту функцию выполняют, например, некоторые виды лейкоцитов, поглощающие бактерии. Мембранный мешочек, обволакивающий поглощаемую частицу, называют фагоцитозной вакуолью.
2. Пиноцитоз («питье») — поглощение клеткой жидкого материала. Пузырьки, которые при этом образуются, часто бывают очень мелкими. В таком случае говорят о микропиноцитозе и пузырьки называют микропиноцитозными. Яйцеклетки человека именно таким способом поглощают питательные вещества из окружающих фолликулярных клеток. В щитовидной железе гормон тироксин запасается в форме тиреоглобулина в особых полых структурах (фолликулах). Когда возникает потребность в тироксине, фолликулярные клетки поглощают тиреоглобулин путем пиноци-тоза и здесь он превращается в тироксин, который затем поступает в кровь. Пиноцитоз характерен для очень многих клеток, как животных, так и растительных.
Экзоцитоз — процесс обратный эндоцитозу. Таким способом различные материалы выводятся из клеток: из пищеварительных вакуолей удаляются оставшиеся непереваренными плотные частицы, а из секретарных клеток путем «пиноцитоза наоборот» выводится их секрет. Именно так секретируются в частности ферменты поджелудочной железы. В растительных клетках путем экзоцитоза экспортируются материалы, необходимые для построения клеточных стенок.
Эндоцитоз и экзоцитоз.
Ядро клетки
Ядра имеются во всех эукариотических клетках, за исключением зрелых члеников ситовидных трубок флоэмы и зрелых эритроцитов млекопитающих. У некоторых протестов, в частности у Paramecium, имеется два ядра — микронуклеус и макронуклеус. Однако, как правило, клетки содержат только одно ядро. При рассмотрении клеток с помощью светового микроскопа ядра сразу бросаются в глаза, потому что из всех клеточных органелл они самые крупные. По этой же причине именно они были описаны первыми среди клеточных структур в ранних исследованиях микроскопистов. Диаметр ядер обычно равен приблизительно 10 мкм.
Ядро необходимо для жизни клетки, поскольку именно оно регулирует всю ее активность. Связано это с тем, что ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК. ДНК обладает способностью к репликации, причем ее репликация предшествует делению ядра, так что дочерние ядра также получают ДНК. Деление ядра в свою очередь предшествует клеточному делению, благодаря чему и у всех дочерних клеток имеются ядра. Ядро окружено ядерной оболочкой и содержит хроматин, а также одно или несколько ядрышек.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Эндоцитоз. Экзоцитоз
Эндоцито́з — процесс захвата (интернализации) внешнего материала клеткой, осуществляемый путём образования мембранных везикул. В результате эндоцитоза клетка получает для своей жизнедеятельности гидрофильный материал, который иначе не проникает через липидный бислой клеточной мембраны. Различают фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз.
Эндоцитоз начинается с сорбции на пов-ти плазмолеммы поглощаемых в-в. Связывание их с плазмолеммой определяется наличием на её пов-сти рецепторных молекул. После сорбции в-в на пов-сти плазмолемма начинает образовывать сначала небольшие впячивания внутрь кл. Эти впячивания могут иметь вид пузырьков или представлять глубокие инвагинации, впячивания внутрь кл. Далее эти впячивания отшнуровываются от плазмолеммы и в виде пузырьков свободно располагаются под ней. Затем эндоцитозные пузырьки сливаются др. с др.
Экзоцитоз-выведение в-в из кл. В этом случае внутрикл. продукты( белки, мукополисахариды, липопротеиды), заключенные в вакуоли или пузырьки подходят к плазмолемме. В местах контактов плазмолемма и мембрана вакуоли сливается и содержимое вакуоли поступает в окруж.ср.
13. Жизненный цикл кл.: его этапы, морфо-функциональная характеристика и особенности у различных видов кл.
Жизненный цикл клетки – это период существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до её смерти. Важнейшим компонентом является митотический цикл.
Периоды:
- Интерфаза – подготовка к делению клетки.
- Митоз – деление клетки.
Интерфаза - подготовка к делению клетки.
- Пресинтетический (G1) – идёт рост образовавшейся клетки, синтез различных РНК и белков. Синтез ДНК не происходит. (12-24 часа). 2n2c (хромосом и ДНК).
- Синтетический (S) – синтез ДНК и редупликация хромосом. Синтез РНК и белка. (10 часов).
- Постсинтетический (G2) – синтез ДНК останавливается. Происходит синтез РНК, белков и накопление энергии. Ядро увеличивается в размере. Происходит его деление. (3-4 часа).
Способы деления клеток:
- Амитоз – прямое, простое деление клетки (неполноценное).
- Митоз – сложное, непрямое, полноценное деление клетки.
- Мейоз – сложное, непрямое, редукционное деление специализированных клеток репродуктивных органов.
Способы деления клеточных структур:
- Эндомитоз – увеличение числа хромосом кратное их набору.
- Политения – образование многонитчатых хромосом за счёт многократной репликации хромосом.
Митоз – сложное, непрямое, полноценное деление клетки.
- Профаза – хромосомы спирализуются, укорачиваются, приобретают вид нитей и ядро напоминает клубок нитей. Ядрышко начинает разрушаться. Ядерная оболочка частично лизируется. В цитоплазме уменьшается количество структур шероховатой ЭПС. Резко уменьшается число полисом. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам. Между ними микротрубочки образуют веретено деления, увеличивается вязкость цитоплазмы, её тургорт и поверхностное натяжение внутренней мембраны.
- Прометафаза – исчезает ядерная оболочка и ядрышко. Хромосомы в виде толстых нитей располагаются по экватору.
- Метафаза – заканчивается образование веретена деления. Хроматиновые нити прикрепляются одним концом к центриолям, а другим к центромерам хромосом. Хроматиды начинают отталкиваться друг от друга. Хромосомы подразделяются на две хроматиды. Остаются сцепленными в центре. Хромосомы выстраиваются по экватору, образуя материнскую звезду.
Анафаза – рвётся связь по центромере, сохраняются нити ахроматинового веретена и растягивают хроматиды к центриолям.
- Телофаза – происходят процессы обратные процессам профазы. Хромосомы десрирализуются, удлиняются, становятся тонкими. Формируется ядрышко, образуется ядерная мембрана, разрушается веретено деления, происходит цитокинез. Из материнской клетки образуются две дочерние.
Эндоцитоз и экзоцитоз
Эндоцитоз и экзоцитоз - это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз). При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза:
1. Фагоцитоз - поглощение твёрдых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами.
Рис 8. Макрофаг, фагоцитирующий две красные кровяные клетки
2. Пиноцитоз - поглощение жидкого материала (раствор, коллоидный раствор, суспензия). Часто при этом образуются очень мелкие пузырьки (микропиноцитоз).
Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитозу. Таким способом выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающее клетку.
Молекулы проходят через мембраны благодаря трём различным процессам: простой диффузии, облегчённой диффузии, активному транспорту.
Простая диффузия - пример пассивного транспорта. Его направление определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны (градиентом концентрации). Путём простой диффузии в клетку проникают неполярные (гидрофобные) вещества, растворимые в липидах и мелкие незаряженные молекулы (например, вода).
Большинство веществ, необходимых клеткам, переносится через мембрану с помощью погружённых в неё транспортных белков (белков-переносчиков). Все транспортные белки, по-видимому, образуют непрерывный белковый проход через мембрану.
Различают две основные формы транспорта с помощью переносчиков: облегчённая диффузия и активный транспорт.
Облегчённая диффузия обусловлена градиентом концентрации, и молекулы движутся соответственно этому градиенту. Однако если молекула заряжена, то на её транспорт влияет как градиент концентрации, так и общий электрический градиент поперёк мембраны (мембранный потенциал).
Активный транспорт - это перенос растворённых веществ против градиента концентрации или электрохимического градиента с использованием энергии АТФ. Энергия требуется потому, что вещество должно двигаться вопреки своему естественному стремлению диффундировать в противоположном направлении.
Некоторые транспортные белки переносят одно растворённое вещество через мембрану (унипорт).
Другие функционируют как котранспортные системы, в которых перенос одного растворённого вещества зависит от одновременного или последовательного переноса второго вещества.
Второе вещество может транспортироваться в том же направлении (симпорт)либо в противоположном(антипорт).
Одной из важнейших и наиболее изученных систем активного транспорта в клетках животных является Na-K насос. Большинство клеток животных поддерживают разные градиенты концентрации ионов натрия и калия по разные стороны плазматической мембраны: внутри клетки сохраняется низкая концентрация ионов натрия и высокая концентрация ионов калия. Энергия, необходимая для работы Na-K насоса, поставляется молекулами АТФ, образующимися при дыхании. О значении этой системы для всего организма свидетельствует тот факт, что у находящегося в покое животного более трети АТФ затрачивается на обеспечение работы этого насоса.
Рис 9. Модель работы Na-K насоса
А. Ион натрия в цитоплазме соединяется с молекулой транспортного белка. Б. Реакция с участием АТФ, в результате которой фосфатная группа (Р) присоединяется к белку, а АДФ высвобождается. В. Фосфорилирование индуцирует изменение конформации белка, что приводит к высвобождению ионов натрия за пределами клетки Г. Ион калия во внеклеточном пространстве связывается с транспортным белком (Д), который в этой форме более приспособлен для соединения с ионами калия, чем с ионами натрия. Е. Фосфатная группа отщепляется от белка, вызывая восстановление первоначальной формы, а ион калия высвобождается в цитоплазму. Транспортный белок теперь готов к выносу другого иона натрия из клетки.
Читайте также: