parte a așa-numitului statut energetic al celulei, indicele căruia este sarcina energetică determinată de suma fracțiilor molare ale ATP și ADP. Încărcarea energiei din celulă este întotdeauna constantă. Sinteza ATP este inhibată de o încărcare ridicată, în timp ce utilizarea ATP este stimulată de aceeași încărcare.
Datorită conținutului de soluții de săruri, zaharuri și alte substanțe active osmotic, celulele se caracterizează prin prezența unei anumite presiuni osmotice în ele. De exemplu, presiunea în celulele animale (forme marine și oceanice) ajunge la 30 atm sau mai mult. În celulele de plante, presiunea osmotică este chiar mai mare. Diferența de concentrație a substanțelor în interiorul și în exteriorul celulei se numește gradient de concentrație.
Aportul de substanțe în celulele animale, precum și îndepărtarea lor din celule, este asociată cu permeabilitatea membranei celulare la molecule sau ioni, precum și la proprietățile substanțelor. Membrana celulară reglează schimbul de substanțe diferite între celulă și mediu. Menținerea membranei și permeabilitatea acesteia sunt asigurate de energia celulară.
Există mai multe modalități de introducere a substanțelor în celule. În particular, distinge catalizata pasivă și transport activ de substanțe în celule, precum și penetrarea substanțelor în celule prin endocitoză și fagocitoza ca pinocitoză. Passive catalizat și transport activ permite penetrarea in celule doar de molecule mici, în timp ce endocytosis este responsabil pentru livrarea macromoleculelor in celule (proteinele sunt linukleotidov, polizaharide), și diferite particule solide, inclusiv bacterii. În același timp, celulele sunt capabile să secrete diferite substanțe în mediul lor. Acest proces se numește exocitoză.
Transmiterea pasivă a substanțelor în celule este asigurată prin difuzie prin membrană de-a lungul gradientului de concentrație. Moleculele trec de obicei din regiunea cu concentrație ridicată în regiunea cu concentrație mai scăzută.
Cantitatea de muncă cheltuită pentru a asigura transportul moleculelor în celulă împotriva unui gradient de concentrație poate fi determinată din reacția dopuscheniyaprostoy în care Ac este concentrația moleculară în afara celulei, o Ai este concentrația de molecule în interiorul celulelor. Această reacție poate fi descrisă de constanta de echilibru sub forma unei ecuații:
Între timp, constanta de echilibru K p este legată de energia liberă a reacției prin raportul în forma G = RTIKK p. unde R este de aproximativ 2 cal / mol și T este de 25 ° C (temperatura la care apar multe reacții biologice). Presupunând că energia combinată de hidroliza ATP la ADP furnizează această reacție cu 50 eficiență procente se poate presupune în continuare că sistemul de transport va avea calorii primerno3500 (numărul total de
energie în 7000 de calorii) pentru 1 mol de ATP hidrolizat în anumite condiții fiziologice. În consecință, constanta de echilibru va fi:
Cea mai importantă concluzie a concluziilor lor este că munca necesară pentru transportul oricărei molecule nu depinde de concentrațiile absolute. Depinde de relația dintre concentrațiile din interiorul și din exteriorul celulei.
Atunci când moleculele neîncărcate sunt transportate, transportul pasiv este determinat numai de gradientul de concentrație, adică de diferența de concentrație a materiei pe diferite laturi ale membranei. Dacă moleculele substanței transportate sunt încărcate, atunci influența gradientului de concentrație este adăugată de influența potențialelor electrice pe ambele părți ale membranei. Gradientul de concentrație și gradientul electric constituie împreună un potențial electrochimic, care permite transportul în celulă numai a ionilor încărcați pozitiv.
Putem spune că transportul pasiv al substanțelor în celule se realizează prin difuzie obișnuită peste membrana celulelor, viteza de difuzie a unei substanțe depinde de solubilitatea sa în membrană, coeficientul de difuzie în membrană și diferența dintre concentrația de substanțe din celulă și în afara acesteia (în mediu). În acest fel, apa, dioxidul de carbon și moleculele de substanțe organice pătrund în celulă, care se pot dizolva bine în grăsimi. Substanțele din celulă penetrează prin porii prezenți în membrana celulară. Transportul pasiv nu depinde de energia furnizată de ATP.
Cunoscut catalizate sau așa-numita difuzie „ușoare“, în care ratele de difuziune ale diferitelor substanțe, cum ar fi zaharuri, aminoacizi și nucleozide prin creșteri ale membranei cu ajutorul proteinelor (enzime). Ca difuzie obișnuită, difuzia "ușoară" depinde, de asemenea, de gradientul de concentrație, dar aici există "purtători" mobili, al căror rol este jucat de enzime. Fiind membru al enzimelor membranare acționează ca „purtători“ substanțe moleculare penetrat (difuze) de pe partea opusă a membranei în care acestea sunt eliberate din substanțe suportate. Dat fiind faptul că difuzarea "facilitată" a substanțelor este un transfer de-a lungul gradientului de concentrație, acesta nu depinde direct de energia furnizată de ATP.
Transportul activ al substanțelor în celulă diferă de pasiv (difuzie) în care substanța este transferată pe un gradient de concentrație, adică. E. Zona de concentrație mai mică la o concentrație mai mare. transport activ este asociat cu abilitatea membranei de a menține diferența de potențial electric (în plus față de menținerea diferenței în concentrația substanțelor în interiorul și în afara celulelor), care sunt înțelese diferențele dintre potențialele electrice în interiorul și în afara celulei, precum și costurile de energie a funcționării substanțelor deplasabile împotriva unui gradient de electrochimice, adică "în sus".
Energia pentru transport este asigurată de fosfoenolpiruvat, fosfat
a cărui grup și parte din energia sa chimică este transferată în proteine, dintre care unele sunt utilizate de toate zaharurile transportate de sistemul fosfotransferazei, iar unele sunt specifice pentru zaharurile individuale. Proteina finală este conținută în membrană și este responsabilă pentru transportul și fosforilarea zaharurilor.
Transportul activ este deosebit de eficient în cazul transportului ionic. Reacțiile care asigură transportul activ apar în membrană și sunt asociate cu reacții care dau energie liberă. Enzimele care catalizează aceste reacții sunt, de asemenea, localizate în membrană. Un exemplu de transport activ de substanțe este transportul de ioni de sodiu și de potasiu (Figura 69), care determină membrana celulară-
potențial. Concentrația de ioni de sodiu (Na +) în majoritatea celulelor este mai mică decât în mediu, în timp ce concentrația ionilor de potasiu (K +) în interiorul celulelor este de 10-20 ori mai mare decât în mediu. Ca rezultat, ionii Na + tind să
din mediul în celulă, iar ionii K, dimpotrivă, ies din celulă în mediu. Menținerea concentrației acestor ioni în celulă și în mediu este asigurată de prezența în sistemul membranelor celulare, care este o pompă de ioni, și care pompează ionii Na + din celulă în
mediu și pompează ionii lui K în celulă din mediu. Lucrarea acestui sistem, adică Mișcarea ionilor împotriva unui gradient electrochimic este asigurată de
energie, care este generat prin hidroliza ATP și o enzima ATP-azei cataliza această reacție este conținută în membrana în sine, ikak crede serveste ca sodiu-potasiu „pompă“, generând un potențial de membrană. Energia eliberată prin hidroliza unei molecule ATP,
Transportă transportul a trei ioni Na + în afara celulei și în interiorul celulei a doi ioni K +.
Sistemul Na + + K + -ATPase ajută la menținerea distribuției asimetrice a ionilor de potasiu la o concentrație ridicată a acestora din urmă în celule. Ionii de potasiu participă la reglarea multor funcții celulare, incluzând fluxul de săruri și apă din celulele renale, eliberarea de insulină din celulele pancreatice și ritmul cardiac.
S-a stabilit că transportul favorabil din punct de vedere energetic al ionilor de Na + din interiorul celulelor are, de asemenea, un efect asupra transportului de zaharuri și aminoacizi în celule. În particular, transportul de glucoză este cuplat cu transportul ionilor de Na +. Pentru a crea un gradient al concentrației de ioni de Na +. favorabil pentru transportul ionilor K + și a glucozei în celule, sistemul "pompare" ionic, datorită energiei, pompează activ ionii Na + din celulă dincolo de limitele sale.
Un anumit rol în transportul de substanțe aparține sistemelor de legare albă, care reprezintă cel de-al patrulea mod de transport. Acestea sunt proteine care sunt localizate în spațiul periplasmic. Aceste proteine sunt
ele leagă zahărul, aminoacizii și ionii, transferându-i la molecule purtătoare specifice localizate în membrana celulară. Sursa de energie pentru aceste sisteme este ATP.
Endocytosis. după cum sa menționat mai sus, asigură transferul de particule și molecule mari în celule. În cadrul endocitozelor, se disting fagocitoză și pinocitoză.
Fagocitoza (din phagos grecești -. Consumarea și cytos - celule) este procesul constă în faptul că, leucocite celule (macrofage și neutrofile) de captare (învălui) solide (fragmente de celule, bacterii) prin protuberanțe ale membranei lor celulare și generarea de bule , apoi fuzionează cu membrana plasmatică și se deschide în celulă. Intrat în celula particule intra lizozomi, unde, cu ajutorul (lizozomale) enzime celulare sunt distruse și celulele apoi digerate. Fagocitoza este răspândită în rândul organismelor unicelulare. În multicelulare (mamifere), el a efectuat celule specializate (leucocite).
În cel mai simplu mod, fagocitoza este o formă de nutriție, ca urmare a particulelor solide care pătrund în lizozomi, unde se digeră, formând alimente care servesc ca hrană. Semnificația biologică a fagocitozei la mamifere constă în faptul că aceasta asigură apărarea (fagocitară) a organismului (vezi capitolul XVII).
Pinocitoză (din Pino greacă -. Bea și cytos - celula) este un proces prin care celulele absorb fluid și sunt în substanța lor cu greutate moleculară mare prin depozite vpyachiva ale membranei plasmatice și bula (canal ant), unde intră lichid. Caneluri otshnurovyvayutsya după umplerea cu lichid, alimentat în citoplasmă și să se extindă la Lizozom unde sunt digerate de perete, prin care conținutul (lichid) tubulilor este eliberat și enzimele lizozomale prelucrate ulterior.
Pinocitoză adesea găsit la animale unicelulare multicelulare este observată în celulele sistemului circulator si limfatic, în celulele tumorilor maligne precum și în celulele de țesuturi care sunt caracterizate printr-o rată metabolică crescută.
Exocitoza - acest proces celule secreta diverse substanțe, traiectoria de ajustare cunoscută și exocitoza constitutiva. Un exemplu de exocitoză reglementată este exocitoza insulinei. Celulele pancreasului care produc insulina, primul sau ambalate în așa-numitele vezicule secretorii, după care semnalul extracelular fuzioneze cu membrana plasmatică, apoi se deschide în spațiul extracelular, eliberând hormonul. În mod similar, există ek-zotsitoz alți hormoni, neurotransmițători și multe enzime. Dimpotrivă, calea exocitoza constitutiv comune pentru multe proteine, celulele sunt sintetizate în mod continuu și ambalate în veziculele EC-zotsitoznye la complexul Golgi, după care bulele se mute la membrana plasmatică, în cazul în care se deschide în spațiul extracelular, eliberat de conținutul de proteine.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: