в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах
Категория:
Атрибут:
Всего: 92 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
Добавить в вариант
Белки наружной плазматической мембраны обеспечивают
1) транспорт веществ в клетку
3) её полную проницаемость
4) упругость и тургор клетки
Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 5.
Организм человека получает необходимые для жизнедеятельности строительный материал и энергию в процессе
Молекулы АТФ выполняют в клетке функцию
Все перечисленные ниже признаки, кроме трёх, используют для описания плазматической мембраны растительной клетки. Определите три признака «выпадающих» из общего списка и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) участвует в синтезе липидов
2) состоит из билипидного слоя
3) содержит полисахарид муреин
4) имеет «шубу» из олигосахаридов, гликопротеинов и гликолипидов
5) способна к активному транспорту веществ
6) выполняет барьерную функцию
Установите соответствие между процессами и стадиями клеточного дыхания: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
А) окислительное фосфорилирование
Б) транспорт электронов по цепи переносчиков
В) образование пировиноградной кислоты
Г) расщепление шестиуглеродного сахара
Д) активация глюкозы с затратой АТФ
Е) цикл трикарбоновых кислот
СТАДИИ КЛЕТОЧНОГО ДЫХАНИЯ
1) бескислородный этап
2) кислородный этап
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Установите соответствие между процессами и стадиями клеточного дыхания, обозначенными цифрами на схеме выше: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
А) окислительное фосфорилирование
Б) транспорт электронов по мембране
В) образование молекулы ПВК
Г) глюкоза, вступающая в гликолиз
Д) цикл трикарбоновых кислот
Е) бескислородный этап
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Показать
1
Каким номером на рисунке обозначена молекула АТФ?
Какими путями вещества поступают в клетку? Каков механизм их поступления?
Раздел: Общая биология. Метаболизм
Одним из элементов, обуславливающих активный ионный транспорт через клеточные мембраны, является
Роль транспортной РНК в клетке эукариот заключается в
1) передаче информации о структуре белков
2) транспорте аминокислот к рибосомам
3) транспорте иРНК из ядра в цитоплазму
4) удвоении информации
Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по биологии. Вариант 2.
Выберите примеры функций белков, осуществляемых ими на клеточном уровне жизни.
1) обеспечивают транспорт ионов через мембрану
2) входят в состав волос, перьев
3) формируют кожные покровы
4) антитела связывают антигены
5) запасают кислород в мышцах
6) обеспечивают работу веретена деления
В каком из перечисленных процессов участвуют ионы кальция?
2) образование связей между аминокислотами
4) процесс свёртывания крови
Все перечисленные ниже признаки, кроме трёх, используют для описания процессов, происходящих в митохондриях. Определите три признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) фотолиз воды
2) биосинтез белков
3) расщепление глюкозы до двух молекул ПВК
4) транспорт электронов переносчиками в мембране
5) возбуждение электрона светом
6) синтез молекул АТФ
Установите соответствие между характеристиками и оргноидами: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКА
А) образует лизосомы
Б) может присоединять рибосомы
В) формирует секреторные пузырьки
Г) отвечает за досборку белков после синтеза
Д) обеспечивает синтез полипептидных цепей
Е) представлен стопкой плоских цистерн
ОРГАНОИД
1) аппарат Гольджи
2) эндоплазматическая сеть
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Раздел: Основы цитологии
Как используется аккумулированная в АТФ энергия?
Установите соответствие между функциями клеточных структур и структурами, изображёнными на рисунке: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ФУНКЦИИ
А) осуществляет активный транспорт веществ
Б) изолирует клетку от окружающей среды
В) обеспечивает избирательную проницаемость веществ
Г) образует секреторные пузырьки
Д) распределяет вещества клетки по органеллам
Е) участвует в образовании лизосом
СТРУКТУРЫ
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| A | Б | В | Г | Д | Е |
Задания Д2 № 809 
В комплексе Гольджи, в отличие от хлоропластов, происходит
2) окисление органических веществ до неорганических
3) накопление синтезируемых в клетке веществ
4) синтез молекул белка
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображённого на рисунке органоида клетки.
Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) состоит из мембранных мешочков, цистерн и пузырьков
2) осуществляет транспорт веществ во все части клетки
3) участвует в образовании пероксисом
4) участвует во встраивании белков в плазматическую мембрану
5) синтезирует липиды и белки
Проанализируйте таблицу «Компоненты внутренней среды человека». Заполните пустые ячейки таблицы, используя элементы, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий элемент из предложенного списка.
| Компоненты
внутренней среды |
Состав | Функции |
|---|---|---|
| Тканевая жидкость | ____________(Б) | Транспорт веществ между
кровью и клетками организма |
| ____________(А) | Вода, белки,
лейкоциты |
Обеззараживание
и возвращение в кровь жидкости |
| Кровь | Плазма
и форменные элементы |
____________(В) |
Список элементов:
1) вода, низкомолекулярные вещества
2) эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, минеральные соли
3) лимфа
4) плазма крови
5) транспорт газов, питательных веществ
6) синтез АТФ
7) соматические клетки
8) синтез ферментов
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Источник: ЕГЭ по биологии 2022. Досрочная волна
Какие из перечисленных функций выполняет плазматическая мембрана клетки? Запишите в ответ цифры в порядке возрастания.
1) участвует в синтезе липидов
2) осуществляет активный транспорт веществ
3) участвует в процессе фагоцитоза
4) участвует в процессе пиноцитоза
5) является местом синтеза мембранных белков
6) координирует процесс деления клетки
Установите соответствие между характеристиками и типами ткани, к которым они относятся.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) транспорт веществ по организму
Б) тесное прилегание клеток друг к другу
В) обилие межклеточного вещества
Г) секреция ферментов
Д) образование покровов тела
Е) запасание питательных веществ в организме
ТИПЫ ТКАНИ
1) эпителиальные
2) соединительные
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Всего: 92 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …
в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах
Категория:
Атрибут:
Всего: 92 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 | 81–92
Добавить в вариант
Установите соответствие между характеристикой ткани человека и её типом.
ХАРАКТЕРИСТИКА ТКАНИ
A) состоит из плотно прилегающих друг к другу клеток
Б) содержит много межклеточного вещества
B) образует потовые железы
Г) обеспечивает транспорт газов
Д) образует поверхностный слой кожи
Е) выполняет опорную и механическую функции
ТИП ТКАНИ
1) эпителиальная
2) соединительная
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| A | Б | В | Г | Д | Е |
Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Центр, Урал. Вариант 3.
Установите последовательность процессов, происходящих при секреции клеткой вещества белковой природы. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) присоединение пузырька к цистерне аппарата Гольджи
2) формирование транспортного пузырька ЭПС с синтезированным веществом
3) транспорт пузырька с готовым белком к плазматической мембране
4) модификация молекулы белка
5) отшнуровывание транспортного пузырька от ЭПС
Источник: ЕГЭ по биологии 2021. Досрочная волна. Вариант 1
Установите соответствие между процессами и органоидом, в котором они происходят.
ПРОЦЕСС
А) присоединение тРНК
Б) транспорт липидов
В) образование пептидной связи
Г) отсоединение полипептида
Д) присоединение жирной кислоты к глицерину
ОРГАНОИД
1) рибосома
2) гладкая ЭПС
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д |
Наземные растения поглощают воду вместе с минеральными веществами из почвы. Объясните, почему для «всасывания» воды растениям необходимо поглощать из почвы минеральные соли? Опишите механизм поглощения воды корнями растений на клеточном уровне.
Поступление воды в растительную клетку происходит в процессе
В чём заключается связь кровеносной и пищеварительной систем органов?
1) в транспорте питательных веществ и токсинов
2) в фильтрации органических соединений
3) в выведении продуктов пищеварения из организма
4) в сходном химическом составе крови и пищеварительных соков
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
К функциям лимфатической системы относятся:
1) транспорт газов к клеткам тканей
2) осуществление дренажа тканей, всасывание воды и коллоидных белков
3) перераспределение тепла в организме
4) транспорт продуктов распада к органам выделения
5) возвращение в кровяное русло тканевой жидкости
6) барьерно-фильтрационная и иммунная функция
Какие два типа проводящих тканей выделяют у высших растений? В чём особенность их строения? Какие вещества транспортируются по этим двум типам тканей? Дайте развёрнутый ответ.
Раздел: Царство Растения
Какие два типа проводящих тканей выделяют у высших цветковых растений? В чём особенность строения их проводящих элементов? Какие вещества транспортируются по этим двум типам тканей? Дайте развёрнутый ответ.
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Что из перечисленного ниже является функциями ткани, микрофотография препарата которой приведена на рисунке?
1) перенос нейромедиаторов
2) транспорт кислорода
3) превращение глюкозы в гликоген
4) защита от инфекций
5) удаление мочевины из мочевого пузыря
6) доставка питательных веществ к органам
Раздел: Человек
Установите последовательность этапов движения кислорода воздуха, начиная с его поступления в носовую полость человека. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) поступление кислорода в альвеолы
2) поступление кислорода в полость гортани
3) поступление кислорода в клетки тела
4) диффузия кислорода в кровь
5) транспорт кислорода гемоглобином эритроцита
6) окисление кислородом органических веществ
Источник: ЕГЭ по биологии 2020. Досрочная волна. Вариант 1
Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки, обозначенными цифрами на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) Двумембранный органоид
Б) Может иметь на поверхности рибосомы
В) Накапливает ненужные клетке вещества
Г) Имеет поры, через который проходят плазмодесмы
Д) Снабжает клетку АТФ
Е) Осуществляет транспорт между ядром и внешней средой
ОРГАНОИДЫ
1) (1)
2) (2)
3) (3)
4) (7)
Запишите в ответ цифры 1-4 из столбца ОРГАНОИДЫ, соответствующие номерам на схеме. Расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Показать
1
Каким номером на рисунке обозначена часть клетки, аналог которой у грибов состоит из хитина?
2
Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки, обозначенными цифрами на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) Обеспечивает клетку органическими веществами
Б) Участвует в разрушении органических веществ до CO2 и H2O
В) Стопка дискообразных одномембранных мешочков
Г) Содержит граны
Д) Обеспечивает тургор клетки
Е) Содержит кристы
Запишите в ответ цифры 1-4 из столбца ОРГАНОИДЫ, соответствующие номерам на схеме. Расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Какая из перечисленных функций отсутствует у гемолимфы насекомых?
1) транспорт питательных веществ
2) защита от инфекций
3) дыхательная
4) гидростатическая
Установите соответствие между функцией органоида клетки и органоидом, выполняющим эту функцию.
ФУНКЦИЯ
A) секреция синтезированных веществ
Б) биосинтез белков
B) расщепление органических веществ
Г) образование лизосом
Д) формирование полисом
Е) защитная
ОРГАНОИД
1) аппарат Гольджи
2) лизосома
3) рибосома
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| A | Б | В | Г | Д | Е |
Раздел: Основы цитологии
Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
1) синтезирует органические вещества из неорганических
2) расщепляет биополимеры до мономеров
3) накапливает белки, липиды, углеводы, синтезированные в клетке
4) обеспечивает упаковку и вынос веществ из клетки
5) окисляет органические вещества до неорганических
6) участвует в образовании лизосом
Источник: ЕГЭ по биологии 30.05.2013. Основная волна. Центр, Урал. Вариант 3.
Вставьте в текст «Обмен веществ в растении» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В РАСТЕНИИ
Для образования органических веществ в листе необходима ___________ (А), которую растение получает из почвы с помощью ___________ (Б). Почвенный раствор поднимается вверх благодаря особому давлению — ___________ (В) — по специальным клеткам проводящей ткани — ___________ (Г) — и поступает в лист. В хлоропластах листа из неорганических веществ синтезируются органические.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:
| 1) атмосферное | 2) вода | 3) корень | 4) корневое |
| 5) побег | 6) ситовидная трубка | 7) сосуд |  стебель |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Источник: РЕШУ ОГЭ
Вставьте в текст «Питание в листе» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите в текст цифры выбранных ответов, а затем получившуюся последовательность цифр (по тексту) впишите в приведённую ниже таблицу.
ПИТАНИЕ В ЛИСТЕ
Органические вещества образуются в листе в процессе ___________ (А). Затем они перемещаются по особым клеткам проводящей ткани — ___________ (Б) — к остальным органам. Эти клетки расположены в особой зоне коры стебля — ___________ (В). Такой вид питания растений получил называние ___________ (Г), поскольку исходным веществом для него служит углекислый газ, добываемый растением из атмосферы.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:
| 1) воздушное | 2) древесина | 3) дыхание | 4) луб |
| 5) почвенное | 6) ситовидная трубка | 7) сосуд | фотосинтез |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Источник: РЕШУ ОГЭ
В чём заключается связь пищеварительной и дыхательной систем органов?
1) в транспорте газов к клеткам и от клеток
2) в выделении общих ферментов
3) в окислении кислородом органических веществ
4) во всасывании питательных веществ
Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие функции в организме человека выполняет пищеварительная система?
1) защитную
2) механической обработки пищи
3) удаления жидких продуктов обмена
4) транспорта питательных веществ к клеткам тела
5) всасывания питательных веществ в кровь и лимфу
6) химического расщепления органических веществ пищи
Задания Д2 № 827
Хлоропласты в растительной клетке выполняют функции
1) хранения и передачи наследственной информации дочер ним клеткам
2) транспорта органических и неорганических веществ в клетке
3) окисления органических веществ до неорганических с ос вобождением энергии
4) образования органических веществ из неорганических с использованием энергии света
Всего: 92 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 | 81–92
Одним из способов транспорта веществ через плазмалемму является диффузия. Укажите характерные для нее признаки:
а) осуществляется без затрат энергии;
б) связана с работой ионных насосов;
в) обеспечивает перемещение воды, молекулярного кислорода;
г) одной из ее разновидностей является транспорт в мембранной упаковке.
1) а, в
2) а, г
3) б, в
4) только а
Спрятать пояснение
Пояснение.
Диффузия — способ транспорта веществ через мембрану, осуществляемый без затрат энергии. Таким способ происходит перенос низкомолекулярных веществ, таких как вода и молекулярный кислород.
Правильный ответ указан под номером 1.
Источник: Централизованное тестирование по биологии, 2017
Органоиды (органеллы) клетки — специализированные структуры клетки, выполняющие различные жизненно необходимые
функции. Особенно сложно устроены клетки простейших, где одна клетка составляет весь организм и выполняет функции
дыхания, выделения, пищеварения и многие другие.
Органоиды клетки подразделяются на:
- Немембранные — рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, органоиды движения (жгутики, реснички)
- Одномембранные — ЭПС, комплекс (аппарат) Гольджи, лизосомы и вакуоли
- Двумембранные — пластиды, митохондрии
Ядро не включается в понятие «органоиды клетки», является структурой клетки, однако также будет рассмотрено нами в этой статье.
Прежде чем говорить об органоидах клетки, без которых невозможна ее жизнедеятельность, необходимо
упомянуть о том, без чего вообще не существует клетки — о клеточной мембране. Клеточная мембрана ограничивает клетку
от окружающего мира и формирует ее внутреннюю среду.
Клеточная мембрана (оболочка)
Запомните, что в отличие от клеточной стенки, которая есть только у растительных клеток и у клеток грибов (она придает им плотную,
жесткую форму) клеточная мембрана есть у всех клеток без исключения! Этот важный момент объясню еще раз 
У клеток животных имеется
только клеточная мембрана, а у клеток растений и грибов есть и клеточная стенка, и клеточная мембрана.
Клеточная мембрана представляет собой билипидный слой (лат. bi — двойной + греч. lipos — жир), который пронизывают молекулы
белков.
Билипидный слой представлен двумя слоями фосфолипидов. Обратите внимание, что их гидрофобные концы обращены внутрь мембраны, а
гидрофильные «головки» смотрят наружу. Билипидный слой насквозь пронизывают интегральные белки, частично — погруженные белки,
имеются также поверхностно лежащие белки — периферические.
Белки принимают участие в:
- Поддержании постоянства структуры мембраны
- Рецепции сигналов из окружающей среды (химического раздражения)
- Транспорте веществ через мембрану
- Ускорении (катализе) реакций, которые ассоциированы с мембраной
Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку или удаляться из нее.
«Заякоренные» молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который выполняет рецепторную функцию, участвует
в избирательном транспорте веществ через мембрану.
Теперь вы знаете, что гликокаликс — надмембранный комплекс, совокупность клеточных рецепторов, которые нужны клетке для восприятия регуляторных
сигналов биологически активных веществ (гормонов, гормоноподобных веществ). Гормон избирателен, специфичен и присоединяется
только к своему рецептору: меняется конформация молекулы рецептора и обмен веществ в клетке. Так гормоны
регулируют жизнедеятельность клеток.
Вирусы и бактерии не являются исключением: они взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к
ним рецепторы. Так, вирус гриппа поражает преимущественно клетки слизистой верхних дыхательных путей. Однако, если рецепторов
нет, то вирус не может проникнуть в клетку, и организм приобретает невосприимчивость к инфекции. Вспомните врожденный
иммунитет: именно по причине отсутствия рецепторов человек не восприимчив ко многим болезням животных.
Итак, вернемся к клеточной мембране. Ее можно сравнить со стенами помещения, в котором, вероятно, вы находитесь. Стены дома защищают
его от ветра, дождя, снега и прочих факторов внешней среды. Рискну предположить, что в вашем доме есть окна и двери, которые
по мере необходимости открываются и закрываются Так и клеточная мембрана может сообщать внутреннюю среду клетки с внешней средой:
через мембрану вещества поступают в клетку и удаляются из нее.
Подведем итоги. Клеточная мембрана выполняет ряд важнейших функций:
- Разделительная (барьерная) — образует барьер между внешней средой и внутренней средой клетки (цитоплазмой с органоидами)
- Поддержание обмена веществ между внешней средой и цитоплазмой
- Транспортная
-
Пассивный — часто идет по градиенту концентрации, без затрат АТФ (энергии). Возможен путем осмоса, простой диффузии
или облегченной (с участием белка-переносчика) диффузии. - Активный
Через мембрану по каналам кислород и питательные вещества поступают в клетку, а продукты жизнедеятельности — мочевина
— удаляются из клетки во внешнюю среду.
Тесно связана с обменом веществ, однако здесь мне особенно хочется подчеркнуть варианты транспорта веществ через клетку.
Выделяется два вида транспорта:
Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку попадают O2, H2O,
CO2, мочевина. Облегченная диффузия характерна для транспорта глюкозы, аминокислот.
Активный транспорт чаще происходит против градиента концентрации, в ходе него используются белки-переносчики и
энергия АТФ. Ярким примером является натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы
натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, поэтому без затрат энергии (АТФ) не обойтись.
Внутрь клетки крупные молекулы попадают путем эндоцитоза (греч. endo — внутрь) двумя путями:
- Фагоцитоз (греч. phago — ем + cytos — клетка) — поглощение твердых пищевых частиц и бактерий фагоцитами
- Пиноцитоз (греч. pino — пью) — поглощение клеткой жидкости, захват жидкости клеточной поверхностью
Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория гласит, что в основе иммунной системы
нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.
В ходе эндоцитоза мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию, пищевые частицы или жидкость внутрь
клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к пищеварительной вакуоли или лизосоме, где происходит внутриклеточное
пищеварение.
Клетки многих органов, к частности эндокринных желез, которые выделяют в кровь гормоны, транспортируют синтезированные вещества к
мембране и удаляют их из клетки с помощью экзоцитоза (от др.-греч. ἔξω — вне, снаружи). Таким образом, процессы экзоцитоза и
эндоцитоза противоположны.
Клеточная стенка
Расположена снаружи клеточной мембраны. Присутствует только в клетках бактерий, растений и грибов, у животных отсутствует.
Придает клетке определенную форму, направляет ее рост, придавая характерное строение всему организму.
Клеточная стенка бактерий состоит из полимера муреина, у грибов — из хитина, у растений — из целлюлозы.
Цитоплазма
Органоиды клетки расположены в цитоплазме, которая состоит из воды, питательных веществ и продуктов обмена. В цитоплазме
происходит постоянный ток веществ: поступившие в клетку вещества для расщепления необходимо доставить к органоидам, а побочные продукты — удалить из клетки.
Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.
Прокариоты и эукариоты
Прокариоты (греч. πρό — перед и κάρυον — ядро) или доядерные — одноклеточные организмы, не обладающие в отличие от
эукариот оформленным ядром и мембранными органоидами. У прокариот могут обнаруживаться только немембранные органоиды.
Их генетический материал представлен в виде кольцевой молекулы ДНК — нуклеоида (нуклеоид — ДНК–содержащая зона клетки прокариот). К прокариотам относятся бактерии, в их числе цианобактерии (цианобактерий по-другому называют — сине-зеленые водоросли).
Эукариоты (греч. εὖ — хорошо + κάρυον — ядро) или ядерные — домен живых организмов, клетки которых содержат оформленное
ядро. Растения, животные, грибы — относятся к эукариотам.
Немембранные органоиды
- Рибосома
- Микротрубочки и микрофиламенты
- Клеточный центр (центросома, от греч. soma — тело)
- Реснички и жгутики
Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления электронного микроскопа.
Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая
в ядрышке.
Запомните ассоциацию: «Рибосома — фабрика белка». Именно здесь в ходе матричного биосинтеза — трансляции, с которой
подробнее мы познакомимся в следующих статьях, на базе иРНК (информационной РНК) синтезируется белок — последовательность
соединенных аминокислот в заданном иРНК порядке.
Микротрубочки являются внутриклеточными белковыми производными, входящими в состав цитоскелета. Они поддерживают
определенную форму клетки, участвуют во внутриклеточном транспорте и процессе деления путем образования нитей веретена деления. Микротрубочки
также образуют основу органоидов движения: жгутиков (у бактерий жгутик состоит из сократительного белка — флагеллина) и ресничек.
Микрофиламенты — тонкие длинные нитевидные структуры, состоящие из белка актина. Встречаются во всей цитоплазме,
служат для создания тока цитоплазмы, принимают участие в движении клетки, в процессах эндо- и экзоцитоза.
Этот органоид характерен только для животной клетки, в клетках низших грибов (мукор) и высших растений отсутствует. Клеточный
центр состоит из 9 триплетов микротрубочек (триплет — три соединенных вместе). Участвует в образовании нитей веретена деления,
располагается на полюсах клетки.
Это органоиды движения, которые выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек.
Реснички встречаются только в клетках животных, жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.
Одномембранные органоиды
- Эндоплазматическая сеть (ЭПС), эндоплазматический ретикулум (лат. reticulum — сеть)
- Комплекс (аппарат) Гольджи
- Лизосома (греч. lisis — растворение + soma — тело)
- Пероксисомы (лат. per — сверх, греч. oxys — кислый и soma — тело)
- Вакуоли
ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части
(компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки идут реакции, которые могут помешать друг другу,
что нарушит процессы жизнедеятельности.
Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между ними
имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества. Шероховатая
ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).
Комплекс Гольджи состоит из трубочек, сети уплощенных канальцев (цистерн) и связанных с ними пузырьков. Располагается
вокруг ядра клетки, внешне напоминает стопку блинов. Это — «клеточный склад». В нем запасаются жиры и углеводы, с
которыми здесь происходят химические видоизменения.
Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они
изливают свое содержимое во внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс Гольджи хорошо развит в клетках
эндокринных желез, которые в большом количестве синтезируют и выделяют в кровь гормоны.
В комплексе Гольджи появляются первичные лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном состоянии.
Представляет собой мембранный пузырек, содержащий внутри ферменты (энзимы) — липазы, протеазы, фосфатазы.
Лизосому можно ассоциировать с «клеточным желудком».
Лизосома участвует во внутриклеточном пищеварении поступивших в клетку веществ. Сливаясь с фагосомой, первичная лизосома превращается во вторичную, ферменты активируются. После расщепления веществ образуется остаточное тельце — вторичная лизосома с непереваренными остатками, которые удаляются из клетки.
Лизосома может переварить содержимое фагосомы (самое безобидное), переварить часть клетки или всю клетку целиком.
В норме у каждой клетки жизненный цикл заканчивается апоптозом — запрограммированным процессом клеточной гибели.
В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что
нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к бесконтрольному росту опухоли.
Пероксисомы (микротельца) содержат окислительно-восстановительные ферменты, которые разлагают H2O2
(пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид водорода оставался неразрушенными, это приводило бы
к серьезным повреждениям клетки.
Вакуоли характерны для растительных клеток, однако встречаются и у животных (у одноклеточных — сократительные
вакуоли). У растений вакуоли выполняют другие функции и имеют иное строение: они заполняются клеточным соком, в котором
содержится запас питательных веществ. Снаружи вакуоль окружена тонопластом.
Трудно переоценить значение вакуолей в жизнедеятельности растительной клетки. Вакуоли создают осмотическое давление,
придают клетке форму.
Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте клетки: молодые клетки имеют
вакуоли небольшого размера, а в старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные
органоиды на периферию.
Двумембранные органоиды
- Митохондрия
- Пластиды (др.-греч. πλαστός — вылепленный)
- Хлоропласт (греч. chlōros — зелёный)
- Хромопласты (греч. chromos – краска)
- Лейкопласты (др.-греч. λευκός — белый )
Органоид палочковидной формы. Митохондрию можно сравнить с «энергетической станцией». Если в цитоплазме происходит
анаэробный этап дыхания (бескислородный), то в митохондрии идет более совершенный — аэробный этап (кислородный). В
результате кислородного этапа (цикла Кребса) из двух молекул пировиноградной кислоты (образовавшихся из 1 глюкозы)
получаются 36 молекул АТФ.
Митохондрия окружена двумя мембранами. Внутренняя ее мембрана образует выпячивания внутрь — кристы, на которых имеется
большое скопление окислительных ферментов, участвующих в кислородном этапе дыхания. Внутри митохондрия заполнена
матриксом.
Запомните, что особенностью этого органоида является наличие кольцевой молекулы ДНК — нуклеоида (ДНК–содержащая зона клетки прокариот), и рибосом. То есть
митохондрия обладает собственным генетическим материалом и возможностью синтеза белка, почти как отдельный организм.
В связи с этим, митохондрия считается полуавтономным органоидом. Вероятнее всего, изначально митохондрии были
самостоятельными организмами, однако со временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.
Митохондрий особенно много в клетках мышц, в том числе — в сердечной мышечной ткани. Эти клетки выполняют активную работу и
нуждаются в большом количестве энергии.
Двумембранные органоиды, встречающиеся только в клетках высших растений, водорослей и некоторых простейших. У
подавляющего большинства животных пластиды отсутствуют. Подразделяются на три типа:
Получил свое название за счет содержащегося в нем зеленого пигмента — хлорофилла (греч. chloros — зеленый
и phyllon — лист). Под двойной мембраной расположены тилакоиды, которые собраны в стопки — граны. Внутреннее
пространство между тилакоидами и мембраной называется стромой.
Запомните, что светозависимая (световая) фаза фотосинтеза происходит на мембранах тилакоидов, а темновая
(светонезависимая) фаза — в строме хлоропласта за счет цикла Кальвина. Это очень пригодится при изучении
фотосинтеза в дальнейшем.
Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.
Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает
красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.
Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал,
в них активируется биосинтез каротиноидов.
Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается
крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать
процесс фотосинтеза.
Ядро («ядро» по лат. — nucleus, по греч. — karyon)
Важнейшая структура эукариотической клетки — оформленное ядро, которое у прокариот отсутствует. Внутренняя часть
ядра представлена кариоплазмой, в которой расположен хроматин — комплекс ДНК, РНК и белков, и одно или несколько
ядрышек.
Ядрышко — место в ядре, где активно идет процесс матричного биосинтеза — транскрипция, с которым мы познакомимся
подробнее в следующих статьях. В течение дня, наблюдая за одной и той же клеткой, можно увидеть разное количество
ядрышек или не найти ни одного.
Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством ядерных пор, через которые происходит сообщение
между кариоплазмой и цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и передача наследственного материала
дочерним клеткам.
Замечу, что хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы представляют собой сильно спирализованные молекулы
ДНК, связанные с белками.
Я всегда рекомендую ученикам ассоциировать хромосому с мотком ниток: если все нитки обмотать
вокруг одной оси, то они становятся мотком и хорошо видны (хромосомы — во время деления, спирализованное ДНК), если же клетка не
делится, то нитки размотаны и разбросаны в один слой, хромосом не видно (хроматин — деспирализованное ДНК).
Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам. Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом
называется кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует кариотип вида, особи, клетки.
Изучая кариотип человека, врач-генетик может обнаружить различные наследственные заболевания, к примеру, синдром Дауна — трисомия по 21-ой паре хромосом (должно быть 2 хромосомы, однако при синдроме Дауна их три).
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Ты уже шаришь какое строение у биологических мембран, так что можно переходить к тому, как вся эта система работает. И начнем мы с транспорта веществ через мембрану. Довольно важная тема, без нее мы не поймем, как формируется потенциал действия, как в клетку попадают энергетические субстраты и вода. Так что присаживаемся поудобнее и поехали!
Виды транспорта через мембрану
Начнем с небольшой классификации. Транспорт можно разделить на пассивный и активный (никаких шуток про геев мне тут), такое разделение основано на затратах энергии. При пассивном транспорте — затрат энергии нет, а при активном транспорте — есть. Это может быть энергия заключенная в АТФ, либо энергия градиента концентрации. Не пугаемся, дальше все будем разбирать подробнее. Еще есть особенный транспорт — экзоцитоз и эндоцитоз (транспортируются макромолекулы), их скорее можно отнести к активному транспорту, но мы рассмотрим их отдельно.
Пассивный транспорт через мембрану
Здесь всего два вида — простая диффузия и облегченная диффузия. В чем отличие? При облегченной диффузии для молекулы, которая будет проходить через мембрану нужен проводник — белок переносчик. Для простой диффузии же переносчик не требуется, она и сама справляется.
Диффузия
Она идет по градиенту концентрации — если на одной стороне мембраны вещества много, то оно будет стремиться перейти на другую сторону. На самом деле диффузия зависит не только от градиента концентрации — еще на нее влияет заряд мембраны и частиц, которые пытаются пройти через мембрану, и давление.
Вспоминаем, что основа мембраны — это амфифильные липиды. Если вещество растворимо в липидах, то оно без проблем перейдет на другую сторону. Лучше всего растворимы в липидах неполярные и незаряженные молекулы (CO2,O2, стероидные гормоны). Но через мембрану могут проходить полярные молекулы и незаряженные (тонированные), но здесь все решает размер. Вода пройдет через мембрану, а вот глюкоза — нет. Вода хоть и проходит через мембрану, но хуже чем неполярные и незаряженные молекулы, поэтому для нее есть специальные поры (аквапорины). Кстати, возможно аквапорины еще нужны потому, что вода в растворе переходит в ион гидроксония.
А вот совсем не могут пройти заряженные и полярные молекулы — ионы натрия, калия, гидроксония. Поэтому простую диффузию разделим еще на два варианта:
1) Диффузия жирорастворимых веществ. Молекула растворима в мембране, то есть она неполярная и незаряженная. Она спокойно проходит через мембрану. Избранные молекулы проходят так — O2, CO2, стероидные и тиреоидные гормоны.
2) Но что делать простым пацанам с района, которые не растворимы в жирах? Не парьтесь, для них есть интегральные белки — они образуют каналы и поры. Это просто трубы. Эти каналы очень избирательны, например, у ионов K+, Na+ и молекул воды свои собственные каналы, которые не пропускают другие вещества. Это связано с их строением, так у натриевого канала очень много отрицательных групп, которые буквально вытягивают натрий. Поры же пропускают молекулы только определенного размера (если меньше, то пройдет).
Отличие каналов и пор
Отличие каналов и пор в том, что первые открыты не всегда, а вторые постоянно. У натриевых и калиевых каналов есть шляпка (или ворота), которая открывается двумя способами — в зависимости от типа клетки. Первый способ — изменение электрического заряда мембраны (или ее потенциала). Потеря отрицательного заряда клеткой ведет к открытию натриевых каналов — это важно для потенциала действия. Второй способ — действие химического вещества. Есть ацетилхолиновые каналы, которые открываются под действием(угадайте сами чего)… Так нервные клетки передают сигнал о сокращении мышцам.
Представьте два входа в клуб и один отдельный выход из него. Перед каждым входом стоит фейсер, но в первом нет двери — там просто дверной проем, а у второго и третьего дверь есть и для нее нужен ключик. Первый вход — это пора, молекула воды подходит к нему и фейсер пропускает ее, но иногда в толпе воды может затеряться другая молекула, например, мочевина. Фейсер по ошибке пропускает ее, ну а что — за всеми не углядишь, и она попадает внутрь клетки. Ко второму входу подходит ион натрия, фейсер его пропускает, но войти он не может пока дверь не откроют ключом — изменением потенциала или ацетилхолином. У выхода из клуба тоже стоит фейсер, вот такой вот странный клуб, к нему подходит ион калия и ждет пока дверь откроется таким же ключом. Фейсеры — это часть канала или поры, которая отвечает за узнавание ионов и молекул, а дверь или проем — это сам канал. Ну вы поняли.
Почему клеткам просто не забить: убрать фейсеров и держать двери постоянно открытыми? Смотрите — внутри клетки много калия, но мало натрия. В межклеточном веществе наоборот, очень много натрия и мало калия. А это значит, что калий стремится сбежать из клетки, а натрий войти в клетку.
Во-первых, такая разница ионов создает заряд внутри клетки — отрицательный, если бы каналы были постоянно открыты, то такой разницы бы не существовало, клетка стала бы незаряженной. Что не очень хорошо, так как она не сможет создать потенциал действия. Во-вторых, натрий это любимчик воды и если в клетке его будет много, то будет много и воды. Клетка просто лопнет от такой тусовки.
Облегченная диффузия
Здесь молекуле, которая идет тоже по градиенту концентрации, необходим переносчик. Все это из-за того, что молекула слишком большая для перехода через мембрану самостоятельно. Переносчик — это интегральный белок, который пронизывает мембрану, у него тоже есть фейсер (только здесь это участок связывания). При взаимодействии молекулы с переносчиком — он изменяет свою структуру (конформационные изменения белка) и переносит молекулу в клетку, а затем возвращается обратно.
Такой механизм характерен для переносчиков глюкозы — ГЛЮТов в жировой и мышечной ткани. Однако ГЛЮТы не всегда находятся на поверхности клетки, а только после еды — повышенный уровень глюкозы в крови вызывает секрецию инсулина из Б-клеток островков Лангерганса. Инсулин действует на жировую и мышечную ткань и взывает к ГЛЮТам, которые встраиваются в мембрану. Ой, как-то на автомате получилось. Еще таким способом транспортируются аминокислоты.
Смотрите, еще один прикол. Эти переносчики могут работать в обе стороны, все зависит от градиента концентрации глюкозы. Если ее будет слишком много в клетке, то они могут выкидывать ее в кровь. Прикольненько?
Если интересно, что быстрее: диффузия или облегченная диффузия, то вот график. Видим, что вначале быстрее облегченная диффузия, а потом обычная. Почему? Просто белки могут связать только одну молекулу, когда молекул глюкозы становится очень много, то все переносчики связаны с ней. Наступает насыщение переносчиков, и они не могут быстрее работать. Диффузия же не зависит от переносчиков, но она немного медленнее.
Пассивный транспорт все, поэтому давайте суммируем все и добавим в нашу начальную схему.
Активный транспорт
Здесь для переноса вещества через мембрану необходимо приложить энергию. Но зачем, а главное почему? Потому что такой транспорт идет против градиента концентрации, а без прикладывания энергии молекулу или ион просто не вытолкнуть. Разделяется на два варианта: первично-активный транспорт и вторично-активный транспорт, отличие между ними поймете чуть ниже.
Первично-активный транспорт
Здесь для того, чтобы перенести молекулы/ионы вещества на другую сторону мембраны используется энергия молекул АТФ. Классический вариант — натрий-калиевый насос. Этот насос представляет из себя белок, а именно фермент — АТФазу (помните, что «не все белки — ферменты, но все ферменты — белки» — десятая заповедь от кафедры биохимии). Занимается тем, что переносит ионы натрия из клетки, а ионы калия внутрь клетки. То есть работает против градиента концентрации, ведь натрия очень много вне клетки, а калия наоборот мало.
У насоса есть участки связывания — два для калия и три для натрия. Состоит из двух субъединиц — альфа и бета, альфа это и есть переносчик, а бета похоже якорит его в мембране. На один цикл: переноса трех ионов натрия из клетки и двух ионов калия внутрь клетки, требуется одна молекула АТФ. Как видим, этот насос создает разницу потенциалов, так как в обмен на три заряженных иона внутрь клетки поступает только два — этому пареньку мы обязаны за отрицательный заряд внутри клетки. Действует такой насос во всех клетках, он не дает клетке лопнуть из-за избытка натрия (вспоминаем про воду).
Кроме такого насоса есть еще несколько — Ca++ и H+ — АТФазы. Избыток кальция вредит клетке, так как он может запустить апоптоз. Водородный насос действует в париетальных клетках желудка и дистальном отделе канальца нефрона — в первом случае он создает кислую среду в желудке для функционирования пепсина. Да и вообще, из внешней среды поступает много всякой заразы, которой неприятно встречаться с кислотой. Во втором случае насос перемещает ионы водорода в просвет канальца. Полезная штука, а то прикинь — позанимался спортом и умер от ацидоза, не круто.
Вторично-активный транспорт
Тут одна молекула идет по градиенту концентрации и энергия, которая создается ей, используется для переноса другой молекулы. Представляете, сколько всего ионов натрия во внеклеточной жидкости? Вот и я не представляю, но очень много, а в клетке же наоборот его очень мало. Такая разница создает просто огромную энергию, которая идет на работу белка переносчика. Этот белок переносчик, как вы уже поняли — интегральный белок и имеет два участка связывания. Эти участки могут находиться на одной стороне белка или на разных. Поэтому такой транспорт можно разделить на два варианта:
1) Молекула, которая идет против градиента концентрации, переносится в одну сторону с молекулой, которая идет по градиенту концентрации. Это называется котранспорт (или симпорт). Так переносятся молекулы глюкозы и аминокислот из кишечника и канальцев нефрона. Натрий идет по градиенту концентрации внутрь клетки и захватывает с собой глюкозу или аминокислоты. Тут ты можешь сказать : «Чет странно, ведь в кишке много глюкозы после еды, почему она идет против градиента?». И да, это верно, в кишечнике много глюкозы. Но клеток очень много, а глюкоза растянута по всей поверхности кишки. Вот и получается, что в кишке ее много, но возле каждой клетки маловато. Такая же тема с аминокислотами.
2) Молекула идет против градиента концентрации, но не в одну сторону с переносимым по градиенту концентрации веществом — контртранспорт (или антипорт). Так происходит транспорт ионов водорода в проксимальных канальцах нефрона: водород попадает в просвет канальца, а натрий внутрь клетки.
Заметили кое-что? Клетка всегда чего-то боится: потерять или перебрать. Не всосать глюкозу и аминокислоты в кишечнике, либо смыть их в унитаз. И здесь она работает не только на свое благо, а на благо всего организма. Ведь ей не очень и нужна эта глюкоза, в ней ее достаточно, но она заботится не только о себе. А говорят, что коммунизм не построить , а он уже существует в организме каждого из нас. Ну это так, просто к слову пришлось… Перебрать же она боится, потому что из-за этого погибнет — поэтому натрий-калиевый насос работает постоянно, как и кальциевый.
Ну что сведем все это опять в нашу табличку?
Все что мы разбирали до этого относится к небольшим по размерам молекулам, а что делать с большими? Для этого есть две легенды, о которых ниже.
Экзоцитоз и эндоцитоз
Начнем с экзоцитоза и сделаем это на каком-нибудь примере. Пусть это будут пищеварительные ферменты в поджелудочной железе. Синтезировала значит клетка липазу, но она ведь внутри клетки — это значит проку от нее мало. Нужно ее как-то переместить в проток поджелудочной железы, хорошо было бы использовать белок переносчик. А тут проблемка. Липаза слишком большая — ее не засунуть в белок переносчик. Но ничего — у клетки есть выход.
Все ферменты, белки плазмы, пептидные гормоны и так далее, синтезируются в упаковке — пузырьке (по строению он амфифильный). Оно и правильно, представьте — липаза попадает в цитоплазму клетки и просто переваривает ее. Эти пузырьки направляются к мембране, сливаются с ней и попадают в кровь, межклеточное вещество или проток поджелудочной железы. В общем куда им надо, туда они и попадают.
Теперь эндоцитоз. Все тоже самое только наоборот — это мое лучшее объяснение… Ладно, шутки кончились. На клеточной мембране есть определенный участок с рецепторами — окаймленная ямка. На рецепторах накапливаются макромолекулы, а потом ямка погружается в клетку и охватывает их, образуя пузырек. Этот пузырек направляется к лизосоме, где из него образуются мономеры. Эти мономеры клетка использует по своему усмотрению. Посмотрите картинку и все поймете, базарю.
Таким способом идет фагоцитоз лейкоцитами, а еще так в клетку попадают липопротеиды низкой плотности — это переносчики холестерина и жирных кислот.
Транспорт через несколько слоев клеток
Буквально пару слов. Разберем на примере кишки — там несколько слоев (три, ну ладно — четыре, если с подслизистой). Через все должна пройти глюкоза, но как? Это похоже на эстафету: сначала из кишечника вторично-активным транспортом глюкоза попадает в клетку, потом в следующую клетку уже по облегченной диффузии. Так она доходит до крови, а дальше уже идет по своим делам. Всё!
Транспорт веществ в клетку
Живые организмы представляют собой открытые системы, которые нуждаются в поступлении веществ и энергии извне.
Поступление веществ в клетку называется эндоцитоз («эндо» = внутрь, «цито» = клетка), а их выделение из клетки – экзоцитоз («экзо» = наружу).
Эндоцитоз – поступление веществ в клетку.
Экзоцитоз – выделение веществ из клетки.
Существует два типа проникновения веществ в клетку через мембраны: пассивный и активный транспорт.
Пассивный транспорт
-
Перенос веществ через мембрану
-
По градиенту концентрации (из области большей концентрации в область меньшей).
-
Без затрат энергии.
Простая диффузия
-
«Просачивание» молекул через билипидный слой или белковые поры.
-
Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (O2, N2, бензол) и полярные маленькие молекулы (CO2, H2O, мочевина). Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки). Не требует затрат АТФ.
-
Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).
Облегченная диффузия
-
Диффузия вещества по градиенту его концентрации, которая осуществляется с помощью специальных погружённых в мембрану транспортных белков-переносчиков. Не требует затрат АТФ.
-
Проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).
Осмос
-
Процесс односторонней диффузии растворителя в сторону большей концентрации растворённого вещества из области с меньшей концентрацией растворенного вещества через полупроницаемую мембрану.
-
Перенос растворителя через мембрану обусловлен осмотическим давлением: система пытается выровнять концентрацию раствора в обеих средах, разделённых мембраной.
-
Существует явление обратного осмоса – обратной диффузии растворителя.
Активный и пассивный транспорт
Активный транспорт
-
Перенос вещества через мембрану или слой клеток
-
Против градиента концентрации (из области меньшей концентрации в область большей).
-
С затратой энергии АТФ.
К активно транспортируемым веществам относят ионы натрия, калия, кальция, железа, водорода, хлора, йода, мочевой кислоты, некоторые сахара и большинство аминокислот.
Калий-натриевый насос
Механизм активного транспорта лучше всего изучен для натрий-калиевого насоса (Na+/K+-нaсоса) – транспортного процесса, который выкачивает ионы натрия через мембрану клетки наружу и в то же время закачивает в клетку ионы калия.
-
Насос отвечает за поддержание различной концентрации ионов натрия и калия по обе стороны мембраны, а также за наличие отрицательного электрического потенциала внутри клеток.
-
Работа насоса. Когда 2 иона калия связываются с белком-переносчиком снаружи и 3 иона натрия связываются с ним внутри, активируется АТФ-азная функция белка. Это ведет к расщеплению 1 молекулы АТФ до АДФ с выделением энергии высокоэнергетической фосфатной связи. Полагают, что эта освобожденная энергия вызывает изменение молекулы белка-переносчика, в результате 3 иона натрия перемещаются наружу, а 2 иона калия – внутрь клетки.
Калий-натриевый насос
Фагоцитоз
-
От греч. «фаго» – пожирать
-
Поглощение клеткой твердых органических веществ. Выросты мембраны окружают твёрдую частицу и образуют углубление, которое отпочковывается внутрь клетки и образуется пузырёк – фагосома.
-
Фагоцитоз свойственен простейшим, кишечнополостным, лейкоцитам, а также клеткам капилляров костного мозга, селезенки, печени, надпочечников.
Пиноцитоз
-
От греч. «пино» – пью
-
Поглощения клеткой капель жидкости с растворёнными веществами. Механизм поглощения схож с механизмом фагоцитоза.
-
Пиноцитоз характерен для животных клеток.
а) фагоцитоз и б) пиноцитоз
*Прочитайте темы “Метаболизм. Основные понятия” и “Энергетический обмен в клетке” и выполните тестирование.
Транспорт веществ через ЦПМ представляет собой эволюционно сформированный механизм, необходимый для нормального функционирования целостного организма.
Виды мембранного транспорта
Процесс может осуществляться различными способами, на основе этого выделяют следующие виды мембранного транспорта:
-
пассивный (без затрат энергии);
-
активный (с энергетическими затратами на транспортировку различных структур).
Прежде чем переходить к описанию каждого конкретного вида и его особенностью, необходимо обозначить основные функции транспорта веществ в клетке:
-
доставка питательных веществ к системам синтеза;
-
доставка субстратов для образования АТФ в митохондрии;
-
обеспечение клетки субстратами, необходимыми для поддержания ее нормального функционирования.
Пассивный транспорт через мембрану
Пассивный перенос веществ через ЦПМ представляет собой процесс, который протекает без использования энергии. В его основе лежат законы физики и химии, связанные с разностью концентрации низкомолекулярных соединений внутри клетки и в межклеточном матриксе.
Диффузия
Диффузия – это процесс переноса химических соединений через ЦПМ без значимых затрат энергии. В основе диффузии лежит градиент концентрации веществ.
Градиент концентрации – это величина, которая отражает разность между химическими соединениями, находящимися в тканевой жидкости и внутри непосредственно клеточной структуры. Отличным примером, который полностью раскрывает понятие градиента концентрации, является транспорт низкомолекулярных соединений в кишечник из его просвета.
Итак, при поступлении в просвет кишечника большого количества электролитов (низкомолекулярные, ионизированные соединения) происходит их трансмембранный перенос в энтероциты (клетки кишечника). Это связано с тем, что концентрация электролитов в просвете кишечника выше, чем их концентрация в энтероцитах, в результате чего образуется градиент концентрации, по которому данные низкомолекулярные вещества направляются в энтероциты.
Особым видом диффузии является осмос. Осмос – это ток воды из области с более высоким осмотическим давление в область, в которой данный показатель ниже. Осмотическое давление – это сила, с которой низкомолекулярные и не только соединения давят на стенку мембраны клеточных структур. Осмос как частный вид диффузии можно рассматривать, так как при данном виде переноса субстратов вода переносится согласно осмотическому градиенту, то есть соблюдается основное правило диффузии.
Отдельно стоит отметить, что посредством диффузии осуществляется не только перенос электролитов или воды, но и некоторые липофильных веществ (например, через гематоэнцефалический барьер).
Облегченная диффузия
Данная разновидность диффузии базируется на тех же принципах, что и обычная диффузия. Разница между этими двумя, на первый взгляд схожими понятиями, заключается в том, что транспортировка химических соединений посредством облегченной диффузии происходит благодаря участию белков-переносчиков. Данная функция белковых молекул реализуется за счет смены последними своей нативной конформации в результате лиганд-рецепторных взаимодействий с низкомолекулярными веществами.
Активный транспорт
Активный транспорт веществ через мембрану – это вид трансмембранного переноса веществ и молекул, в основе которого лежит затрата энергии, образуемой в результате гидролиза макроэргических молекул аденозинтрифосфата.
Активный транспорт можно подразделить на первично-активный и вторично-активный. Также частным видом данного способа переноса различных соединений через цитоплазматическую мембрану является везикулярный транспорт (экзо- и эндоцитоз, а также трансцитоз).
Первично-активный
Первично-активный транспорт реализуется с затратами энергии, использованием специальных белковых молекул (переносчиков), а также обладает невысокой скоростью переноса молекул сквозь мембранную структуру. В основе данного вида переноса лежит гидролиз молекулы АТФ, в результате которого образуется свободная энергия, которая тратится на перенос той или иной молекулы через ЦПМ. Посредством работы механизмом первично-активного способа перемещения веществ через плазматическую мембрану в клетки поступают некоторые виды аминокислот и ионов.
Вторично-активный
Вторично-активный транспорт в целом схож с другими видами активного транспорта, однако имеет уникальную особенность – белок (транспортер) содержит в себе два центра связывания, то есть он связывается не только с субстратом, который необходимо перенести сквозь мембранную структуру, но и также с другими каким-либо дополнительным агентом. В качестве подобного дополнительного агента чаще всего выступает положительно заряженный ион натрия, отсюда возникло название Na-зависимый перенос. Так, в клетках кишечника осуществляется транспорт питательных веществ: глюкозы и некоторых аминокислот вслед за переносом через ЦПМ положительного заряженного иона натрия. Таким образом, во время протекания механизмов вторично-активного транспорта создается градиент энергии, способствующей транспортировке другой молекулы через ЦПМ клетки. Стоит отметить, что данный вид переноса молекул сквозь мембранную структур может быть следующих видов:
-
симпорт (однонаправленный);
-
антипорт (разнонаправленный).
Экзоцитоз и эндоцитоз
Везикулярный способ переноса молекул сквозь мембрану характеризуется переносом веществ в клетку или в межклеточный матрикс посредством образования вокруг них специальных структур, называемых везикулами (пузырьками). Везикулярный способ переноса молекул сквозь мембранную структуру может быть двух видов:
-
экзоцитоз;
-
эндоцитоз.
Экзоцитоз – это способ удаления веществ и молекул из клетки посредством, окружения последних везикулами. Экзоцитоз происходит с затратой энергии на образование пузырька и сокращение белков мембраны, которое необходимо для образования выпячивания последней для отшнуровывания везикулы в межклеточное пространство.
Эндоцитоз – это транспорт питательных веществ во внутрь клетки посредством инвагинации (выпячивания) мембраны. Данный способ переноса молекул через мембранную структуру также протекает с затратой энергии.
Отдельно стоит выделить трансцитоз – это способ перемещения молекулы через клетку в везикуле. Трансцитоз является основным видом транспорта веществ внутри клетки.
Транспорт через несколько слоев клеток
Перенос какого-либо субстрата или лиганда через многослойные структуры лежит в основе формирования врожденного иммунитета и выработки селективного иммуноглобулина А. В поверхностном слое эпителия кишечника содержатся специальные эпителиодобные клетки (М-клетки), которые осуществляют захват веществ из просвета кишечника и посредством трансцитоза направляют его к макрофагам подслизистой оболочки кишечника (скопление макрофагов в подслизистой оболочки в области тонкого кишечника называется пейеровой бляшкой).
Макрофаги, входящие в состав пейеровых бляшек, поглощают транспортируемую посредством трансцитоза молекулу, а затем передают информацию на более специализированные клетки иммунной системы, что в итоге приводит выработке селективного иммуноглобулина А и формирования врожденного гуморального иммунитета. Таким образом, транспортировка веществ сразу через несколько слоев клеток в кишечнике позволяет человеку эффективней справляться впоследствии с воздействием факторов внешней среды.
Перенос молекул или веществ сквозь мембрану – это жизненно-важный, эволюционно сформированный процесс, который необходим для реалиизации гомеостатической регуляции как на клеточном, так и на других уровнях организации организма человека. Посредством мембранного транспорта клеточные структуры получают необходимые пластические и энергетические субстраты для размножения, роста, развития, что впоследствии реализуется в виде роста, развития, регенерации целостного человеческого организма.
Больше статей по биологии:
- Плазмолиз и деплазмолиз