Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.7: Клітинний транспорт

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5773

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Впускаючи в світло

    Подивіться на великі вікна та скляні двері в цьому будинку. Уявіть собі все світло, яке вони повинні впустити в сонячний день. Тепер уявіть собі життя в будинку, який має стіни без вікон або дверей. Ніщо не могло увійти або піти. Або уявіть собі життя в будинку з отворами в стінами замість вікон і дверей. Речі могли увійти або піти, але ви не могли контролювати, що увійшло або вийшло. Тільки якщо будинок має стіни з вікнами та дверима, які можна відкрити або закрити, ви можете контролювати, що входить або виходить. Наприклад, вікна та двері дозволяють пропускати світло і сімейну собаку і не допускати дощу і клопів.

    Будинок з вогнями всередині
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Будинок з вікнами

    Транспортування через мембрани

    Якби клітина була будинком, плазмовою мембраною були б стіни з вікнами і дверима. Переміщення речей всередину і з клітини є важливою роллю плазматичної мембрани. Він контролює все, що входить і виходить з клітини. Існує два основних способи, за допомогою яких речовини можуть перетнути плазмову мембрану: пасивний транспорт, який не вимагає енергії; і активний транспорт, який вимагає енергії. Пасивний транспорт пояснюється в цьому розділі, а Активний транспорт пояснюється в наступному розділі «Активний транспорт» та «Гомеостаз». Різні види клітинного транспорту узагальнені в концептуальній карті на рис\(\PageIndex{2}\).

    Транспорт без енергії

    Пасивний транспорт відбувається, коли речовини перетинають плазмову мембрану без будь-якого введення енергії з клітини. Енергія не потрібна, оскільки речовини рухаються з області, де вони мають більш високу концентрацію, до області, де вони мають меншу концентрацію. Водні розчини дуже важливі в біології. При змішуванні води з іншими молекулами цю суміш називають розчином. Вода є розчинником, а розчинена речовина - розчиненою речовиною. Розчин характеризується розчиненою речовиною. Наприклад, вода і цукор будуть охарактеризовані як цукровий розчин. Чим більше частинок розчиненої речовини в заданому обсязі, тим вище концентрація. Частинки розчиненої речовини завжди переміщуються з області, де вона більш концентрована, до області, де вона менш концентрована. Це трохи схоже на кульку, що котиться з гірки. Він проходить сам по собі без будь-якого введення додаткової енергії.

    Різні категорії клітинного транспорту викладені на рис\(\PageIndex{2}\). Клітинний транспорт можна класифікувати наступним чином:

    • Пасивний транспорт, який включає
      • Проста дифузія
      • Осмос
      • Полегшена дифузія
    • Активний транспорт може включати в себе або насос, або везикулу
      • Транспортний насос може бути
        • первинний
        • вторинний
      • Транспорт везикул може включати
        • Екзоцитоз
        • Ендоцитоз, який включає
          • Піноцитоз
          • фагоцитоз
          • Рецепторно-опосередкований ендоцитоз
    Клітинний транспорт

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Карта концепції клітинного транспорту ілюструє різні типи клітинних транспортів, які відбуваються на плазматичній мембрані

    Проста дифузія

    Дифузія Хоча ви, можливо, не знаєте, що таке дифузія, ви пережили цей процес. Ви пам'ятаєте, як зайшов у вхідні двері свого будинку і пахне приємним ароматом, що виходить з кухні? Саме дифузія частинок від кухні до вхідних дверей будинку дозволила виявити запахи. Дифузія визначається як чистий рух частинок з області більшої концентрації в область меншої концентрації.

    Схема простої дифузії через клітинну мембрану
    Малюнок\(\PageIndex{3}\). Проста дифузія проявляється як часова шкала з зовнішньою стороною клітини (позаклітинний простір), відокремленою від внутрішньої сторони клітини (внутрішньоклітинний простір) клітинною мембраною. На початку часової шкали є багато молекул поза клітиною і жодної всередині. Згодом вони дифундують в клітку до тих пір, поки зовні і всередині не залишиться рівну кількість.

    Молекули в газі, рідині або твердому тілі знаходяться в постійному русі завдяки своїй кінетичній енергії. Молекули знаходяться в постійному русі і стикаються один з одним. Ці зіткнення змушують молекули рухатися у випадкових напрямках. Однак з часом більше молекул буде переміщено в менш концентровану область. Таким чином, чистий рух молекул завжди відбувається від більш щільно упакованих ділянок до менш щільно упакованих ділянок. Багато речей можуть розсіюватися. Запахи розсіюються по повітрю, сіль дифундує через воду, а поживні речовини дифундують з крові до тканин організму. Це поширення частинок через випадковий рух від області високої концентрації до області меншої концентрації відомий як дифузія. Таке нерівномірне розподіл молекул називається градієнтом концентрації. Як тільки молекули стають рівномірно розподіленими, існує динамічна рівновага. Рівновага, як кажуть, динамічна, оскільки молекули продовжують рухатися, але, незважаючи на цю зміну, з часом немає чистої зміни концентрації. Як жива, так і нежива системи переживають процес дифузії. У живих системах дифузія відповідає за переміщення великої кількості речовин, таких як гази і дрібні незаряджені молекули, всередину і з клітин.

    Осмос

    Осмос - специфічний тип дифузії; це проходження води з області високої концентрації води через напівпроникну мембрану в область низької концентрації води. Вода рухається всередину або з клітини, поки її концентрація не буде однаковою з обох сторін плазматичної мембрани.

    Напівпроникні мембрани - це дуже тонкі шари матеріалу, які дозволяють деяким речам проходити через них, але запобігають проходженню інших речей. Клітинні мембрани є прикладом напівпроникних мембран. Клітинні мембрани дозволяють проходити через невеликі молекули, такі як кисень, вуглекислий газ води та кисень, але не дозволяють більшим молекулам, таким як глюкоза, сахароза, білки та крохмаль, потрапляти безпосередньо в клітину.

    Класичним прикладом, який використовується для демонстрації осмосу і осмотичного тиску, є занурення клітин в цукрові розчини різної концентрації. Існує три можливі відносини, з якими можуть зіткнутися клітини при поміщенні в цукровий розчин. \(\PageIndex{4}\)На малюнку показано, що відбувається в осмосі через напівпроникну мембрану клітин.

    1. Концентрація розчиненої речовини в розчині може бути більше, ніж концентрація розчиненої речовини в клітині. Ця клітина описується як знаходження в гіпертонічному розчині (гіпер = більше норми). Чистий потік або вода будуть виходити з осередку.
    2. Концентрація розчиненої речовини в розчині може бути дорівнює концентрації розчиненої речовини в клітині. У цій ситуації клітина знаходиться в ізотонічному розчині (iso = дорівнює або такий же, як нормальний). Кількість води, що надходить в клітку, таке ж, як і кількість, що виходить з клітини.
    3. Концентрація розчиненої речовини в розчині може бути менше, ніж концентрація розчиненої речовини в клітині. Ця клітина знаходиться в гіпотонічному розчині (гіпо = менше норми). Чистий потік води буде потрапляти в осередок.
    вода рухається з клітини. всередині має 20% розчинених речовин (80% води). зовні має 40% розчинених речовин (60% води).
    Малюнок\(\PageIndex{4.A}\): Гіпертонічний розчин. Розчин, який має більш високу концентрацію розчиненої речовини, ніж інший розчин. Частинки води будуть рухатися з клітини, викликаючи утворення.
    вода рухається однаково всередину і з клітини за рахунок однакової концентрації розчинених речовин всередині і зовні (в цьому випадку 20% розчинених речовин і 80% води)
    Малюнок\(\PageIndex{4.B}\): Ізотонічний розчин. Розчин, який має таку ж концентрацію розчиненої речовини, як і інший розчин. Немає чистого руху частинок води, а загальна концентрація по обидва боки клітинної мембрани залишається постійною.
    вода рухається в клітину. всередині має 20% розчинених речовин (80% води). зовні має 10% розчинених речовин (90% води).
    Малюнок\(\PageIndex{4.C}\): Гіпотонічний розчин. Розчин, який має меншу концентрацію розчиненої речовини, ніж інший розчин. Частинки води будуть рухатися в клітину, змушуючи клітину розширюватися і врешті-решт лизуватися.

    Малюнок\(\PageIndex{5}\) демонструє специфічні результати осмосу в еритроцитах.

    1. Гіпертонічний розчин. Еритроцити будуть здаватися скорочуватися, коли вода витікає з клітини і в навколишнє середовище.
    2. У сотонічному розчині. Еритроцити збережуть свою нормальну форму в цьому середовищі, оскільки кількість води, що надходить в клітину, така ж, як кількість, що виходить з клітини.
    3. Гіпотонічний розчин. Еритроцити в цьому середовищі стануть помітно набряклими і потенційно розриваються, коли вода спрямовується в клітину.
    Осмотичний тиск на клітини крові
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Демонстрація осмосу з еритроцитами місцями в гіпертонічному, ізотонічному та гіпотонічному розчині.

    Полегшена дифузія

    Вода та багато інших речовин не можуть просто розсіюватися по мембрані. Гідрофільні молекули, заряджені іони та відносно великі молекули, такі як глюкоза, потребують допомоги при дифузії. Допомога надходить від спеціальних білків в мембрані, відомих як транспортні білки. Дифузія за допомогою транспортних білків називається полегшеною дифузією. Існує кілька видів транспортних білків, включаючи білки каналів і білки-носії (рис.\(\PageIndex{6}\))

    • Білки каналів утворюють пори, або крихітні отвори, в мембрані. Це дозволяє молекулам води та малим іонам проходити через мембрану, не вступаючи в контакт з гідрофобними хвостами ліпідних молекул у внутрішній частині мембрани.
    • Білки носіїв зв'язуються зі специфічними іонами або молекулами, і при цьому змінюють форму. Оскільки білки носіїв змінюють форму, вони переносять іони або молекули через мембрану.
    Схема полегшеної дифузії в клітинній мембрані
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Полегшена дифузія через клітинну мембрану. Білки каналів і білки носіїв допомагають речовинам дифузувати через клітинну мембрану. На цій діаграмі білки каналу і носіїв допомагають речовинам переміщатися в клітину (з позаклітинного простору у внутрішньоклітинний простір). Білок каналу має отвір, що дозволяє речовинам перетинатися. У білок-носії речовина зв'язується з білком, який потім змушує білок змінювати форму, тим самим виділяючи речовину в клітину.

    Рецензія

    1. У чому головна відмінність пасивного і активного транспорту?
    2. Узагальнити три різні способи, якими може відбуватися пасивний транспорт, і наведіть приклад речовини, яка транспортується в кожному напрямку.
    3. Поясніть, як транспорт через плазматичну мембрану пов'язаний з гомеостазом клітини.
    4. Чому, як правило, тільки дуже малі, гідрофобні молекули через клітинну мембрану шляхом простої дифузії?
    5. Поясніть, як полегшена дифузія допомагає в осмосі в клітині. Обов'язково визначте осмос і полегшену дифузію у вашій відповіді.
    6. Уявіть собі гіпотетичну клітину з більш високою концентрацією глюкози всередині клітини, ніж зовні. Дайте відповідь на наступні питання щодо цієї клітини, припускаючи, що весь транспорт через мембрану є пасивним, а не активним.
      1. Чи може глюкоза просто розсіюватися по клітинній мембрані? Чому чи чому ні?
      2. Припускаючи, що в клітинній мембрані є білки транспорту глюкози, яким шляхом глюкоза буде надходити - в клітину або з неї? Поясніть свою відповідь.
      3. Якби концентрація глюкози була однаковою всередині і зовні клітини, як ви думаєте, чи був би чистий потік глюкози через клітинну мембрану в ту чи іншу сторону? Поясніть свою відповідь.
    7. Які подібності та відмінності між білками каналів і білками-носіями?
    8. Правда чи брехня. Тільки активний транспорт, а не пасивний транспорт, передбачає транспортні білки.
    9. Правда чи брехня. Кисень і вуглекислий газ можуть здавлюватися між молекулами ліпідів в плазматичній мембрані.
    10. Правда чи брехня. Іони легко розсіюються по клітинній мембрані шляхом простої дифузії.
    11. Контроль того, що входить і виходить з клітини, є важливою функцією:
      1. ядра
      2. везикулу
      3. плазмова мембрана
      4. Апарат Гольджі

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?22742#Explore_More

    Перегляньте це відео, щоб дізнатись більше про осмос та тонус:

    Атрибуції

    1. Палата Мояна Бренна з Італії, CC BY 2.0 через Wikimedia Commons
    2. Блок-схема Мандіп Греваль, CC BY-NC 3.0
    3. Проста дифузія LadyOfHats Маріана Руїс Вільярреал випущена у суспільне надбання через Вікісховище
    4. Тонічність CNX OpenStax, CC BY 4.0 через Вікісховище
    5. Осмотичний тиск на клітини крові від LadyOfHats Мар'яни Руїс Вільярреал випущений у суспільне надбання через Wikimedia Common
    6. Сприяння дифузії LadyOfHats Маріана Руїс Вільярреал випущена у суспільне надбання через Вікісховище
    7. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0