Клетка как открытая система. Понятие о внешнем и внутреннем обмене веществ в клетке. Пассивный и активный транспорт.

1) Клетка как структурная и функциональная единица живого представляет собой открытою систему, т.е. постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

Под клеточным обменом веществ понимают непрерывное поступление веществ в клетку из внешней среды, химическое превращение этих веществ и выделение конечных продуктов химических реакций.

Функции клеточного обмена веществ:

1. Обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур;

2. Снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, транспорт веществ и др.);

3. Сохранение относительного постоянства состава и физико-химических свойств клеток;

4. Самообновление клеток и тканей.

Различают внешний обмен – поглощение и выделение веществ, и внутренний обмен – химическое превращение этих веществ в клетке.

Внутренний обмен, или метаболизм, представляет собой совокупность двух противоположных реакций: анаболический и катаболический.

Анаболические реакции – это реакции синтеза сложных органических веществ из более простых. Протекают они с затратами энергии, обеспечивая постоянство состава клеток и тканей организма. Совокупность этих реакций носит название ассимиляции или пластического обмена. Примером ассимиляции может быть биосинтез белка, синтез углеводов из воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза, синтез нуклеотидов, ДНК, РНК, полисахаридов, липидов и других соединений.

Катаболические реакции – это реакции расщепления сложных органических веществ (жиров, белков и углеводов) до более простых с выделением энергии, значительная часть которой идет на образование АТФ. Эти реакции часто называют энергетическим обменом, или диссимиляцией.

Совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции составляют основу жизнедеятельности клетки, а, следовательно, ткани, органа и организма вцелом.

 

2) Пассивный перенос осуществляется за счет кинетической энергии.
Активный перенос – за счет метаболической энергии.

Свободный транспорт – передвижение ионов или молекул через мембрану пассивно в свободном виде.
Транспорт с переносчиком – передвижение ионов или молекул в комплексе с имеющимися в самой мембране транспортными молекулами, называемыми переносчиками.

Пассивный транспорт:
1) Диффузия – проникновение молекулы одного вещ-ва в другое при их непосредственном соприкосновении или через мембрану.
- перемещение молекул из области с высокой концентрации в область с низкой концентрацией (по диффузному градиенту)
- через мембрану происходит более медленно, т.к. липиды мембраны служат препятствием, ограничивающим ее скорость.
-*Осмос – диффузия воды через полупроницаемую мембрану à понижение концнтрации свободной воды в клетке (за счет осмотического давления)
Пассивный транспорт с переносчиком:
2) Облегченная диффузия- транспорт с переночиком по градиенту электрохимического потенциала. Так проходят через мембрану сахара, аминокислоты и др. вещ-ва.
3) Сопряженный транспорт – особый случай облегченной диффузии.
- транспорт некоторыми переносчиками двух разных субстрата вместе или в одном направлении или в противоположных.

Активный транспорт – сопряженный с потреблением энергии перенос молекул или ионов через мембрану против градиента концентрации.
1) Протонные и ионные насосы
2) Эндоцтоз – образование пузырьков путем впячивания плазматической мембраны при поглощении твердых частиц (фагоцитоз) или растворенных вещ-в (пиноцитоз).
- *Фагосомы или пиносомы – гладкие или окаймленные эндоцитозные пузрьки.
- поглощение яйцеклеткой желточных белков
- поглощение лейкоцитами чужеродных частиц и иммунглобулинов
- всасывние почечными канальцами белков из первичной мочи
3) Экзоцитоз – процесс, противоположный эндоцитозу
- освобождение содержимого клетки посредством лизосом