Transport? Transbłonowy ruch różnych związków makrocząsteczkowych, składników komórkowych, cząstek supramolekularnych, które nie są w stanie przeniknąć przez kanały w błonie, odbywa się za pomocą specjalnych mechanizmów, na przykład z wykorzystaniem fagocytozy, pinocytozy, egzocytozy, przenoszenia przez przestrzeń międzykomórkową. Oznacza to, że ruch substancji przez błonę może zachodzić za pomocą różnych mechanizmów, które są podzielone według oznak udziału w nich określonych nośników, a także zużycia energii. Naukowcy dzielą transport substancji na aktywny i pasywny.

Główne środki transportu

Transport bierny to przenoszenie substancji przez błonę biologiczną wzdłuż gradientu (osmotycznego, stężeń, hydrodynamicznego i innych), który nie wymaga zużycia energii.

Reprezentuje przenoszenie substancji przez błonę biologiczną wbrew gradientowi. To zużywa energię. Około 30 - 40% energii, która powstaje w wyniku reakcji metabolicznych w organizmie człowieka zużywana jest na realizację aktywnego transportu substancji. Jeśli weźmiemy pod uwagę funkcjonowanie nerek człowieka, to około 70 - 80% zużywanego tlenu jest wydawane na aktywny transport.

Bierny transport substancji

oznacza przenoszenie różnych substancji przez błony biologiczne na różne sposoby:

• gradient potencjału elektrochemicznego;
• gradient stężenia substancji;
• gradient pola elektrycznego;
• gradient ciśnienia osmotycznego i inne.

Proces wdrażania transportu pasywnego nie wymaga zużycia energii. Może zachodzić przez ułatwioną i prostą dyfuzję. Jak wiemy, dyfuzja to chaotyczny ruch cząsteczek substancji w różnych ośrodkach, który wynika z energii drgań termicznych substancji.

Jeżeli cząstka substancji jest elektrycznie obojętna, to kierunek, w którym nastąpi dyfuzja, zależy od różnicy stężeń substancji zawartych w ośrodkach oddzielonych membraną. Na przykład między przedziałami komórki, wewnątrz komórki i na zewnątrz niej. Jeśli cząstki substancji, jej jony mają ładunek elektryczny, to dyfuzja będzie zależała nie tylko od różnicy stężeń, ale także od wielkości ładunku danej substancji, obecności i znaków ładunku po obu stronach membrany . Wielkość gradientu elektrochemicznego jest określona przez sumę algebraiczną gradientów elektrycznych i stężeń na membranie.

Co zapewnia transport przez błonę?

Bierny transport błony jest możliwy dzięki obecności substancji, ciśnieniu osmotycznemu występującemu pomiędzy różnymi stronami błony komórkowej lub ładunkowi elektrycznemu. Na przykład średni poziom jonów Na+ zawartych w osoczu krwi wynosi około 140 mM/l, a jego zawartość w erytrocytach jest około 12 razy wyższa. Taki gradient, wyrażony jako różnica stężeń, jest w stanie wytworzyć siłę napędową zapewniającą transfer cząsteczek sodu z osocza krwi do erytrocytów.

Należy zauważyć, że szybkość takiego przejścia jest bardzo niska ze względu na fakt, że błona komórkowa charakteryzuje się małą przepuszczalnością dla jonów tej substancji. Błona ta ma znacznie większą przepuszczalność w stosunku do jonów potasu. Energia metabolizmu komórkowego nie jest wykorzystywana do zakończenia procesu prostej dyfuzji.

Szybkość dyfuzji

Aktywny i pasywny transport substancji przez błonę charakteryzuje się szybkością dyfuzji. Można to opisać równaniem Ficka: dm/dt=-kSΔC/x.

W tym przypadku dm/dt to ilość substancji, która dyfunduje w jednostce czasu, a k to współczynnik procesu dyfuzji, który charakteryzuje przepuszczalność biomembrany dla substancji dyfundującej. S oznacza powierzchnię, na której zachodzi dyfuzja, a ΔC wyraża różnicę w stężeniu substancji po różnych stronach błony biologicznej, natomiast x charakteryzuje odległość, jaka istnieje między punktami dyfuzji.

Oczywiście te substancje, które dyfundują jednocześnie wzdłuż gradientów stężeń i pól elektrycznych, najłatwiej przemieszczą się przez membranę. Ważnym warunkiem dyfuzji substancji przez membranę są właściwości fizyczne samej membrany, jej przepuszczalność dla każdej konkretnej substancji.

Dzięki temu, że dwuwarstwę błony tworzą rodniki węglowodorowe naturalnych fosfolipidów, łatwo przez nią dyfundują. W szczególności dotyczy to substancji łatwo rozpuszczających się w tłuszczach, takich jak hormony tarczycy i steroidowe, a także niektórych substancji odurzających.

Jony mineralne i substancje o małej masie cząsteczkowej, które mają charakter hydrofilowy, dyfundują przez bierne błonowe kanały jonowe, które powstają z tworzących kanały cząsteczek białek, a czasem przez defekty upakowania cząsteczek fosfolipidów w błonie komórkowej, które powstają w wyniku fluktuacji termicznych .

Transport bierny przez błonę jest bardzo interesującym procesem. Jeśli warunki są normalne, to znaczne ilości substancji mogą przeniknąć przez membranę dwuwarstwową tylko wtedy, gdy są niepolarne i mają mały rozmiar. W przeciwnym razie transfer odbywa się za pośrednictwem białek nośnikowych. Takie procesy z udziałem białka nośnikowego nazywane są nie dyfuzją, ale transportem substancji przez błonę.

Ułatwiona dyfuzja

Dyfuzja ułatwiona, podobnie jak dyfuzja prosta, zachodzi wzdłuż gradientu stężeń substancji. Główna różnica polega na tym, że w procesie przenoszenia substancji bierze udział specjalna cząsteczka białka, zwana nośnikiem.

Dyfuzja ułatwiona to rodzaj biernego przenoszenia cząsteczek substancji przez biomembrany, przeprowadzanego wzdłuż gradientu stężeń za pomocą nośnika.

Stany białek nośnikowych

Białko nośnikowe może znajdować się w dwóch stanach konformacyjnych. Na przykład w stanie A dane białko może wykazywać powinowactwo do substancji, którą przenosi, jego miejsca wiązania z substancją są skierowane do wewnątrz, tworząc w ten sposób pory otwarte po jednej stronie membrany.

Po związaniu się białka z przenoszoną substancją następuje zmiana jego konformacji i przejście do stanu B. Przy takiej przemianie nośnik traci powinowactwo do substancji. Uwalnia się z połączenia z nośnikiem i przemieszcza się do porów po drugiej stronie membrany. Po przeniesieniu substancji białko nośnikowe ponownie zmienia swoją konformację, powracając do stanu A. Taki transport substancji przez błonę nazywa się uniportem.

Ułatwiona szybkość dyfuzji

Substancje o małej masie cząsteczkowej, takie jak glukoza, mogą być transportowane przez błonę dzięki ułatwionej dyfuzji. Taki transport może zachodzić z krwi do mózgu, do komórek z przestrzeni śródmiąższowych. Szybkość przenoszenia materii przy tego rodzaju dyfuzji może osiągnąć nawet 10 8 cząstek przez kanał w ciągu jednej sekundy.

Jak już wiemy, szybkość transportu czynnego i biernego substancji podczas dyfuzji prostej jest proporcjonalna do różnicy stężeń substancji po obu stronach błony. W przypadku dyfuzji ułatwionej szybkość ta wzrasta proporcjonalnie do rosnącej różnicy stężeń substancji aż do pewnej wartości maksymalnej. Powyżej tej wartości szybkość nie wzrasta, mimo że różnica stężeń z różnych stron membrany stale się zwiększa. Osiągnięcie takiego punktu maksymalnej szybkości w procesie ułatwionej dyfuzji można wytłumaczyć faktem, że maksymalna szybkość implikuje zaangażowanie w proces transferu wszystkich dostępnych białek nośnikowych.

Jakie inne koncepcje obejmują aktywny i pasywny transport przez błony?

dyfuzja wymiany

Podobny rodzaj transportu cząsteczek substancji przez błonę komórkową charakteryzuje się tym, że w wymianie uczestniczą cząsteczki tej samej substancji, które znajdują się po różnych stronach błony biologicznej. Należy zaznaczyć, że przy takim transporcie substancji po obu stronach membrany nie zmienia się on wcale.

Rodzaj dyfuzji wymiany

Jedną z odmian dyfuzji wymiennej jest wymiana, w której cząsteczka jednej substancji zmienia się w dwie lub więcej cząsteczek innej substancji. Na przykład jednym ze sposobów usuwania dodatnich jonów wapnia z komórek mięśni gładkich oskrzeli i naczyń z kurczliwych miocytów serca jest ich wymiana na jony sodu znajdujące się poza komórką. W tym przypadku jeden jon sodu jest wymieniany na trzy jony wapnia. Tak więc istnieje ruch sodu i wapnia przez błonę, który jest współzależny. Ten rodzaj transportu biernego przez błonę komórkową nazywany jest antyportem. W ten sposób komórka jest w stanie pozbyć się jonów wapnia, których jest w nadmiarze. Proces ten jest niezbędny do rozluźnienia gładkich miocytów i kardiomiocytów.

W artykule rozpatrzono aktywny i bierny transport substancji przez membranę.

Istnieje kilka mechanizmów transportu substancji przez błonę.

Dyfuzja- przenikanie substancji przez membranę wzdłuż gradientu stężeń (od obszaru, w którym ich stężenie jest wyższe, do obszaru, w którym ich stężenie jest niższe). Transport dyfuzyjny substancji (wody, jonów) odbywa się przy udziale białek błonowych, które posiadają pory molekularne lub przy udziale fazy lipidowej (dla substancji rozpuszczalnych w tłuszczach).

Z ułatwioną dyfuzją specjalne białka nośnikowe błony selektywnie wiążą się z jednym lub drugim jonem lub cząsteczką i przenoszą je przez błonę wzdłuż gradientu stężeń.

transport aktywny wiąże się z kosztami energii i służy do transportu substancji wbrew ich gradientowi stężeń. On realizowane przez specjalne białka nośnikowe, które tworzą tzw pompy jonowe. Najlepiej przebadana jest pompa Na-/K- w komórkach zwierzęcych, która aktywnie pompuje jony Na+ na zewnątrz, jednocześnie absorbując jony K. Dzięki temu w komórce utrzymuje się duże stężenie K- i niższe stężenie Na+ w porównaniu do otoczenia. Proces ten zużywa energię ATP. W wyniku aktywnego transportu za pomocą pompy membranowej w komórce reguluje się również stężenie Mg2- i Ca2+. jonowa dyfuzja komórek błonowych

W procesie aktywnego transportu jonów do komórki różne cukry, nukleotydy i aminokwasy przenikają przez błonę cytoplazmatyczną.

Makrocząsteczki białek, kwasów nukleinowych, polisacharydów, kompleksów lipoproteinowych itp. nie przechodzą przez błony komórkowe, w przeciwieństwie do jonów i monomerów. Transport makrocząsteczek, ich kompleksów i cząstek do wnętrza komórki odbywa się zupełnie inaczej – poprzez endocytozę. Na endocytoza (endo... - wewnątrz) pewna część błony plazmatycznej wychwytuje i niejako otacza materiał zewnątrzkomórkowy, zamykając go w wakuoli błony, która powstała w wyniku inwazji błony. Następnie taka wakuola jest łączona z lizosomem, którego enzymy rozkładają makrocząsteczki na monomery.

Odwrotny proces endocytozy jest egzocytoza (egz... - poza). Dzięki niemu komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe lub niestrawione pozostałości zamknięte w wakuolach lub pęcherzykach. Pęcherzyk zbliża się do błony cytoplazmatycznej, łączy się z nią, a jej zawartość jest uwalniana do środowiska. Jak wydalane są enzymy trawienne, hormony, hemiceluloza itp.

Zatem błony biologiczne, jako główne elementy strukturalne komórki, służą nie tylko jako fizyczne granice, ale jako dynamiczne powierzchnie funkcjonalne. Na błonach organelli liczne procesy biochemiczne, takie jak aktywne wchłanianie substancji, konwersja energii, synteza ATP itp.

• · bariera - zapewnia regulowany, wybiórczy, bierny i aktywny metabolizm z otoczeniem. Na przykład błona peroksysomu chroni cytoplazmę przed niebezpiecznymi dla komórki nadtlenkami. Przepuszczalność selektywna oznacza, że ​​przepuszczalność błony dla różnych atomów lub cząsteczek zależy od ich wielkości, ładunku elektrycznego i właściwości chemiczne. Selektywna przepuszczalność zapewnia oddzielenie komórki i przedziałów komórkowych od środowiska i zaopatrzenie ich w niezbędne substancje.
• · transport - przez błonę następuje transport substancji do komórki iz komórki. Transport przez membrany zapewnia: dostawę składniki odżywcze, usuwanie końcowych produktów przemiany materii, wydzielanie różnych substancji, tworzenie gradientów jonowych, utrzymanie optymalnego pH i stężenia jonów w komórce, które są niezbędne do funkcjonowania enzymów komórkowych. Cząsteczki, które z jakiegoś powodu nie są w stanie przejść przez dwuwarstwę fosfolipidową (na przykład ze względu na właściwości hydrofilowe, ponieważ membrana jest hydrofobowa wewnątrz i nie przepuszcza substancji hydrofilowych lub ze względu na ich duży rozmiar), ale są niezbędne dla komórki , mogą przenikać przez błonę przez specjalne białka nośnikowe (transportery) i białka kanałowe lub przez endocytozę.

Na transport pasywny substancje przechodzą przez dwuwarstwę lipidową bez wydatkowania energii wzdłuż gradientu stężeń przez dyfuzję. Wariantem tego mechanizmu jest dyfuzja ułatwiona, w której określona cząsteczka pomaga substancji przejść przez błonę. Ta cząsteczka może mieć kanał, przez który przechodzi tylko jeden rodzaj substancji.

transport aktywny wymaga energii, ponieważ zachodzi wbrew gradientowi stężeń. Na błonie znajdują się specjalne białka pompujące, w tym ATPaza, która aktywnie pompuje jony potasu (K+) do komórki i wypompowuje z niej jony sodu (Na+).

• • macierz – zapewnia pewną względną pozycję i orientację białek błonowych, ich optymalne oddziaływanie.
• Mechaniczny - zapewnia autonomię komórki, jej struktur wewnątrzkomórkowych, a także połączenie z innymi komórkami (w tkankach). Ściany komórkowe odgrywają ważną rolę w zapewnianiu funkcji mechanicznych, a u zwierząt - substancji międzykomórkowej.
• energia - podczas fotosyntezy w chloroplastach i oddychania komórkowego w mitochondriach, w ich błonach działają układy przenoszenia energii, w których uczestniczą również białka;
• Receptor - niektóre białka znajdujące się w błonie są receptorami (cząsteczkami, za pomocą których komórka odbiera określone sygnały).

Na przykład hormony krążące we krwi działają tylko na komórki docelowe, które mają receptory odpowiadające tym hormonom. Neuroprzekaźniki (substancje chemiczne przewodzące impulsy nerwowe) również wiążą się ze specyficznymi białkami receptorowymi na komórkach docelowych.

• enzymatyczne - białka błonowe są często enzymami. Na przykład błony plazmatyczne komórek nabłonka jelitowego zawierają enzymy trawienne.
• · Implementacja generacji i przewodzenia biopotencjałów.

Za pomocą membrany utrzymuje się w komórce stałe stężenie jonów: stężenie jonu K+ wewnątrz komórki jest znacznie wyższe niż na zewnątrz, a stężenie Na+ jest dużo niższe, co jest bardzo ważne, ponieważ utrzymuje to różnicę potencjałów w poprzek błony i generuje impuls nerwowy.

znakowanie komórki – na błonie znajdują się antygeny, które pełnią funkcję markerów – „etykiet” pozwalających na identyfikację komórki. Są to glikoproteiny (czyli białka z przyłączonymi do nich rozgałęzionymi łańcuchami bocznymi oligosacharydów), które pełnią rolę „anten”. Ze względu na niezliczone konfiguracje łańcuchów bocznych możliwe jest wykonanie specyficznego markera dla każdego typu komórek. Za pomocą znaczników komórki mogą rozpoznawać inne komórki i współdziałać z nimi, na przykład podczas tworzenia narządów i tkanek. Pozwala również układowi odpornościowemu rozpoznawać obce antygeny.

Mapa technologiczna lekcji

Temat: błona biologiczna. Transport substancji przez błony biologiczne.

Klasa: klasa 10

Rodzaj lekcji: lekcja zdobywania nowej wiedzy

Cel: tworzenie pomysłów na temat budowy błony komórkowej i jej systemów transportowych

Zadania:

Edukacyjny:

przedstawić krótką historię odkrycia biomembrany;

pogłębić wiedzę na temat budowy błony plazmatycznej;

rozważyć główne typy systemów transportowych błony komórkowej;

ukazać znaczenie tych systemów w życiu człowieka.

Rozwój:

stymulowanie rozwoju mowy uczniów poprzez postawienie pytania wymagającego szczegółowej i spójnej odpowiedzi.

stworzyć warunki do rozwoju dobrowolnej uwagi podczas wyjaśniania nowego materiału.

promowanie rozwoju myślenia wizualno-figuratywnego podczas demonstrowania prezentacji, materiałów wizualnych.

Edukacyjny:

stworzyć warunki do kształcenia uczniów z poprawnym naukowym obrazem świata.

umiejętność planowania współpracy edukacyjnej z rówieśnikami i nauczycielem.

Podstawowe terminy i pojęcia: błona komórkowa, transport bierny, dyfuzja, osmoza, transport aktywny, pompa sodowo-potasowa, białko permiazy, transport pęcherzykowy, pęcherzyk, endocytoza, fagocytoza, pinocytoza, egzocytoza.

Metody nauczania: werbalne (rozmowa, wyjaśnienie), wizualne, częściowo eksploracyjne, problemowe, praca z tekstem prezentacji.

Formy studiów: czołowy

Sprzęt: Prezentacja ICT „Błony biologiczne”

Plan lekcji:

etap organizacyjny.

Wyznaczanie celów i celów lekcji. Motywacja aktywności edukacyjnej uczniów.

Aktualizacja wiedzy.

Nauka nowego materiału

Wstępne sprawdzenie zrozumienia

Informacje o pracy domowej, odprawa z jej wykonania

Odbicie

Podczas zajęć:

brak mocowania

Wita uczniów, sprawdza ich gotowość do lekcji.

Uczniowie wstają, aby przywitać się z nauczycielem, przygotowując się do lekcji

Osobiste: samoorganizacja

Rozmowny: planowanie współpracy edukacyjnej z nauczycielem i kolegami z klasy.

2. Wyznaczanie celów i celów lekcji. Motywacja aktywności edukacyjnej uczniów

8 min.

stworzyć warunki do powstania wewnętrznej potrzeby włączenia w działania

Co bada nauka „cytologii”?

Co to jest komórka? Jak nazywa się naukowiec, w wyniku którego odkrycia wprowadzono koncepcję "komórka"?

Wszystkie żywe organizmy na Ziemi składają się z komórek, a każda komórka jest otoczona ochronną powłoką - membraną.

Czy ktoś wie co oznacza membrana?

Jakie masz skojarzenia z tym słowem?

Słowo „membrana” w tłumaczeniu z łaciny oznacza „skórę, film”. Błona jest bardzo aktywną, stale pracującą strukturą komórki, której natura przypisuje wiele funkcji.

Dzisiaj porozmawiamy o budowie błony komórkowej oraz o tym, jak substancje przenikają do komórki iz niej wychodzą.

Wyjaśnienie, do czego niezbędna jest znajomość budowy i właściwości błony komórkowej oraz mechanizmów transportu.

Uwzględnienie historii badań błon komórkowych.

Kochani może ktoś z Was wie jakie to były modele i jaki model jest obecnie ogólnie akceptowany?

W 1925 r. I. Gorter i A. Grendel wykazali, że błona komórkowa jest podwójną warstwą (dwuwarstwą) cząsteczek lipidów.

W 1935 roku J. Danielli i H. Dawson wykazali, że oprócz lipidów błona komórkowa zawiera białka. Tak powstał model „kanapki”, w którym błona plazmatyczna była reprezentowana jako dwie warstwy białek, pomiędzy którymi znajdowała się dwuwarstwa lipidowa.

Dlaczego model membranowy stworzony przez Dawsona i Danieliego nazywany jest „modelem kanapkowym”? (Dla porównania: kanapka to zamknięta kanapka).

1972 SD Singer i GL Nicholson zaproponował płynny model mozaiki membrany

Czym różni się model błony komórkowej stworzony przez naukowców Singera i Nicholsona od modelu stworzonego przez Dawsona i Danieliego?

Dlaczego analogia drugiego modelu z rozszalałym morzem, w którym pływają góry lodowe? Która materia organiczna symbolizuje góry lodowe, a która – wzburzone morze? (gdzie białka błonowe „pływają” w płynnej dwuwarstwie lipidowej jak góry lodowe na otwartym morzu. Założono, że białka nie są w żaden sposób uporządkowane i mogą swobodnie przemieszczać się w błonie).

- Chłopaki, spróbujcie zdefiniować błonę komórkową.

Błona komórkowa nazywana jest także błoną cytoplazmatyczną (plasmalemma) lub biomembraną - która jest główną częścią aparatu powierzchniowego, która jest uniwersalna dla wszystkich komórek. Jego grubość wynosi około 5-10 nm. (nanometrów).

Spójrzmy na nowoczesny wzór i odpowiedz, jaki jest główny składnik?

Przypomnij sobie funkcje białek i właściwości lipidów.

Budowa fosfolipidu.

Fosfolipid składa się z polarnej hydrofilowej głowy i niepolarnych hydrofobowych ogonów, reprezentowanych przez łańcuchy kwasów tłuszczowych. W błonie cytoplazmatycznej głowy hydrofilowe są skierowane w stronę zewnętrznej i wewnętrznej strony błony, a ogony hydrofobowe są skierowane w stronę wnętrza błony.

Cząsteczki białek są związane z dwuwarstwą lipidową.

Rodzaje białek błony komórkowej.

które mogą go przenikać na wskroś, nazywane są białkami integralnymi lub transbłonowymi, częściowo w nim zanurzonymi - są to białka półintegralne lub przylegające z zewnątrz lub od wewnątrz - białka obwodowe.

składnik węglowodanowy

Błony mogą zawierać składnik węglowodanowy (10%) reprezentowany przez łańcuchy oligosacharydowe lub polisacharydowe związane z cząsteczkami białka (glikoproteiny) lub lipidami (glikolipidy). Węglowodany zwykle znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony i pełnią funkcje receptorowe.

Wygląd błony w ewolucji jest największą aromorfozą. Z tego powodu zawartość komórki została oddzielona od otoczenie zewnętrzne.

PAMIĘTAĆ! W komórce zwierzęcej błona jest rozumiana jako błona + glikokaliks.

Na komórki roślinne oprócz membrany na zewnątrz znajduje się również gruba otoczka celulozowa -Ściana komórkowa - pełni funkcję wspierającą dzięki sztywnej warstwie zewnętrznej, która nadaje komórkom wyraźny kształt.

Nazwij skojarzenia na zadany temat

Uczniowie zapisują temat lekcji

Uczniowie dokonują niezbędnych wpisów w zeszycie (zwróć uwagę na nowoczesny model Nicholsona i Singera)

Uczniowie podają swoje domysły

Studenci analizują dwa typy modeli i wyciągają wnioski

Zapisz definicję

Uczniowie analizują rysunek, nazywają główne elementy

Naszkicuj błonę komórkową.

Uczniowie podają swoje przypuszczenia

Uczniowie rysują budowę fosfolipidu

Zaznacz rodzaje białek

Zaznacz ogonki węglowodanowe

Osobiste: samoorganizacja

Regulacyjny: zdolność do regulowania swoich działań;

kognitywny: strukturyzacja wiedzy, samodzielne tworzenie algorytmów działania w rozwiązywaniu problemów

Rozmowny: planowanie współpracy edukacyjnej z nauczycielem i kolegami z klasy;

3. Nauka nowego materiału

20-25 min.

Zorganizuj sensowne postrzeganie wiedzy o hodowli jako nauce. Stworzyć warunki do rozwoju umiejętności ustalania związków przyczynowo-skutkowych pomiędzy znajomością materiału już poznanego i nowego

Właściwości membrany .

A) Mobilność .

Dwuwarstwa lipidowa jest zasadniczo tworem płynnym, w płaszczyźnie którego cząsteczki mogą się swobodnie poruszać - „przepływać” bez utraty kontaktu z powodu wzajemnego przyciągania (demonstracja przepływu płynu w ścianie bańka mydlana zawieszony na plastikowej rurce ). Hydrofobowe ogony mogą swobodnie przesuwać się względem siebie.

B) Zdolność do samozamykania .

(pokaz jak przekłuć bańkę mydlaną, a następnie wyjąć igłę, natychmiast przywraca integralność jej ściany) . Dzięki tej zdolności komórki mogą łączyć się poprzez fuzję ich błon plazmatycznych (na przykład podczas rozwoju tkanki mięśniowej).

V) Selektywna przepuszczalność . Aby komórka mogła normalnie funkcjonować, musi zostać ustanowiony transport i kontrola graniczna. Błona plazmatyczna chroni ich komórkę jak specjalny przedmiot. Na przykład przez podwójną warstwę swobodnie przechodzą lipidy, a sieć substancji przechodzi przez specjalne kanały błonowe lub białka nośnikowe

Istnieje wiele ważnych funkcji, które pełnią błony komórkowe:

strukturalny (zawarte w większości organelli);

bariera (Błona oddziela zawartość komórki od środowiska zewnętrznego, chroni komórkę przed wnikaniem do niej obcych substancji oraz zapewnia utrzymanie stałości środowiska wewnątrzkomórkowego),

regulacja procesów metabolicznych ;

chwytnik ( miejsca receptorowe znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony, gdzie następuje wiązanie hormonów i innych cząsteczek regulatorowych),

i transportu.

Wyobraź sobie, że substancje muszą przeniknąć do komórki. Aby to zrobić, konieczne jest pokonanie błony komórkowej. Jakie znane sposoby przenikania substancji pamiętasz?

???????

Istnieją dwa główne rodzaje transferu, pasywny i aktywny. Pasywny jest również nazywany dyfuzją.

Co rozumiesz przez dyfuzję?

Więc,jeśli substancja przechodzi przez membranę z regionu o wysokim stężeniu do niskiego stężenia (tj. wzdłuż gradientu stężenia tej substancji)i odbywa się bez nakładów energetycznych taki transport nazywamypasywny lub rozproszony. Onz kolei dzieli się na dyfuzję prostą i ułatwioną, osmozę.

Z prostą dyfuzją następuje spontaniczny ruch substancji przez błonę z obszaru, w którym stężenie tych substancji jest wyższe, do obszaru, w którym ich stężenie jest niższe. Dzięki prostej dyfuzji małe cząsteczki (na przykład H 2 0, 0 2 , C0 2 , mocznik) i jony. Z reguły są to substancje niepolarne. Prosta dyfuzja jest stosunkowo powolna

Aby przyspieszyć transport dyfuzyjny, istnieją błonowe białka nośnikowe, które selektywnie wiążą się z jednym lub drugim jonem lub cząsteczką (cząsteczkami polarnymi i jonami) i przenoszą je przez błonę. Ten rodzaj transportu to tzwułatwiona dyfuzja . Szybkość przenoszenia substancji przy dyfuzji ułatwionej jest wielokrotnie większa niż przy dyfuzji prostej.

Woda jest wchłaniana przez komórkę głównie na drodze osmozy. Osmoza to dyfuzja wody przez półprzepuszczalną błonę spowodowana różnicą stężeń. Osmoza jest formą dyfuzji, w której poruszają się tylko cząsteczki wody.

transport, który przeprowadzone Kiedy , gdy transfer wbrew gradientowi stężeń nazywany jest transportem biernym. Taki transfer wymaga wydatku energetycznego przez komórkę. Transport aktywny służy do gromadzenia substancji wewnątrz komórki. Dla aktywnego transportu są specjalne pompy, które działają z wykorzystaniem energii.Źródłem energii jest często ATP. Decydujące znaczenie ma transport aktywny, który zapewnia selektywne stężenie substancji niezbędnych do życia komórki.

Przeprowadzaj transport substancji, specjalnych mechanizmów, są to pompy jonowe lub ATP-azy.

Istnieją trzy pompy jonowe:

Sód potas (Na/ k– ATPaza)

Pompy wapnia (Ca - ATPaza)

Pompy protonowe (H– ATPaza)

Wszystkie pompy ATP są białkami transbłonowymi - permeazami. Białka te mogą przewodzić jedną substancję w jednym kierunku (uniport – sód) lub kilka substancji jednocześnie w jednym kierunku (symport – chlor, aminokwasy, sacharoza) lub dwie substancje w przeciwnym kierunku (antyport – magnez, sód, mangan). W ten sposób glukoza może wnikać do komórek symportacyjnie razem z jonemNa +.

W zależności od zastosowanego źródła energii transport aktywny dzieli się na dwa typy: pierwotny aktywny i wtórny aktywny. W przypadku pierwotnego transportu aktywnego energia jest pozyskiwana bezpośrednio z rozkładu ATP lub niektórych innych wysokoenergetycznych związków fosforanowych. Jednym z najczęstszych pierwotnych transportów aktywnych jest pompa sodowo-potasowa.(wideo).

wtórny transport aktywny jest dostarczana przez energię wtórną skumulowaną w postaci różnicy stężeń substancji ubocznych, cząsteczek lub jonów po obu stronach błony komórkowej, powstającą początkowo w wyniku pierwotnego transportu aktywnego. Na przykład błona komórkowa błony śluzowej jelita cienkiego zawiera białko, które przenosi (symport) glukozy i Na + donajwyższe komórki nabłonkowe błony śluzowej dróg oddechowych.

Szczególnym i stosunkowo dobrze zbadanym rodzajem transportu błonowego jesttransport pęcherzykowy.

Czy ktoś wie jak odbywa się taki transport materiałów? Co to jest pęcherzyk? Jak rozumiesz?

Pęcherzyk - dosłownie przetłumaczony jako zapakowana torba. W zależności od kierunku, w którym substancje są przenoszone (do lub z komórki), wyróżnia się dwa rodzaje tego transportu - endocytozę i egzocytozę.

Endocytoza - Absorpcja przez komórkę cząstek zewnętrznych poprzez tworzenie pęcherzyków błonowych. Istnieją takie rodzaje endocytozy jak: fagocytoza i pinocytoza.

Na czym polega proces fagocytozy? Gdzie go wcześniej spotkałeś?

Fagocytoza - proces komórkowy, w którym komórki fagocytujące osadzone w błonie wychwytują i trawią stałe cząstki składników odżywczych. W ludzkim ciele fagocytoza jest przeprowadzana przez błony dwóch rodzajów komórek: granulocytów (ziarnistych leukocytów) i makrofagów (komórki immunologiczne);

pinocytoza – proces wychwytywania przez powierzchnię błony komórkowej stykających się z nią cząsteczek cieczy.

Egzocytoza - proces, odwrót

endocytoza; usunięte z komórek

niestrawione ciała stałe

cząsteczki i wydzielanie cieczy.

Uczniowie zapisują właściwości błony komórkowej

Zapisz funkcje membrany

Przedstaw swoje przemyślenia na temat możliwości przenikania substancji do komórki

Uczniowie zaznaczają w zeszytach rodzaje przenoszenia substancji.

Narysuj schematycznie prostą dyfuzję i skomentuj rysunek.

Narysuj schematycznie dyfuzję ułatwioną i skomentuj rysunek.

Narysuj schematycznie osmozę i skomentuj rysunek

Robienie notatek w zeszycie

Naszkicuj mechanizm pompy sodowo-potasowej

Uczniowie podają swoje przypuszczenia

Uczniowie piszą definicje i szkicują

Osobisty: zrozumienie motywów swoich działań podczas wykonywania zadań; wykształcić pozytywne nastawienie do nauki aktywność poznawcza, chęć zdobywania nowej wiedzy, umiejętność rozpoznawania własnych błędów i dążenie do ich przezwyciężenia;

Poznawczy: umiejętność efektywnego myślenia i pracy z informacjami;umiejętność pracy z podręcznikiem i zrobić stół;wyszukiwanie i selekcja niezbędnych informacji;umiejętność rozpoznawania istoty, cech przedmiotów; umiejętność wyciągania wniosków na podstawie analizy obiektów;

4. Utrwalenie zdobytej wiedzy

5 minut.

Korelacja postawionych zadań z osiągniętym wynikiem, utrwalanie nowej wiedzy, wyznaczanie kolejnych celów

Ćwiczenia. Przeanalizuj zaproponowane sytuacje, narysuj odpowiednie analogie i odpowiedz, o jakie rodzaje transportu przez błonę chodzi.

A) Stoisz w tłumie na przystanku autobusowym. Podjeżdża pusty autobus. Ludzie zaczynają wypełniać autobus. Dzieje się to dość łatwo. Na przystanku robi się luźniej, a autobus jest równomiernie wypełniony.(bierny)

b) Stoisz sam na przystanku autobusowym. Zbliża się zatłoczony autobus i za wszelką cenę musisz go opuścić. Musisz pracować łokciami, aby dostać się do autobusu. To prawda, że ​​jeden ze współczujących pasażerów może ci pomóc.(aktywny)

Uczniowie analizują podane sytuacje i wyciągają wnioski.

Osobiste: samoorganizacja

Regulacyjne: umiejętność organizowania swoich działań; planowanie swojej pracy podczas wykonywania zadania; kontrola nad wykonywaniem pracy;umiejętność określenia powodzenia swojego zadania;

Rozmowny: umiejętność budowania wypowiedzi zgodnie z zadaniami; umiejętność ustnego formułowania myśli.

5. Praca domowa

2 minuty.

Instrukcje wykonania Praca domowa

Sporządź notatki (definicje, schematyczne rysunki)

Uczniowie zapisują zadanie w zeszycie. Zadawaj pytania dotyczące jego realizacji.

Osobiste: umiejętność oceny strawnej treści;

Komunikatywny: umiejętność komunikowania się, interakcji z rówieśnikami i nauczycielem;umiejętność budowania wypowiedzi zgodnie z zadaniami; umiejętność ustnego formułowania myśli.

6. Refleksja

3 min.

Zrozumienie procesu i rezultatu działania

Studenci wyrażają swoją opinię.

Nazywają główne pozycje nowego materiału i sposób, w jaki się ich nauczyli (co zadziałało, co nie zadziałało i dlaczego)

Osobiste: umiejętność analizowania własnych działań; zaplanowanie dalszych kroków do osiągnięcia celu.

Regulacyjne:podkreślanie i uświadamianie przez uczniów tego, czego już się nauczyli, a co jeszcze czeka na opanowanie, świadomość jakości i poziomu przyswojenia;umiejętność organizowania swoich działań; planowanie pracy podczas wykonywania zadania

Rozmowny:umiejętność krytycznego myślenia; umiejętność zaprezentowania się; słuchać i brać pod uwagę opinie innych ludzi.

Funkcja bariery transportowej aparatu powierzchniowego komórki jest zapewniona przez selektywny transfer jonów, cząsteczek i struktur supramolekularnych do iz komórki. Transport przez błony zapewnia dostarczanie składników odżywczych i usuwanie końcowych produktów metabolizmu z komórki, wydzielanie, tworzenie gradientów jonowych i potencjału transbłonowego, utrzymanie niezbędnych wartości pH w komórce itp.

Mechanizmy transportu substancji do i z komórki zależą od Natura chemiczna transportowana substancja i jej stężenie po obu stronach błony komórkowej i od rozmiarów transportowane cząstki. Małe cząsteczki i jony są transportowane przez błonę na drodze transportu biernego lub aktywnego. Przenoszenie makrocząsteczek i dużych cząstek odbywa się za pomocą transportu w „pakiecie membranowym”, czyli dzięki tworzeniu się pęcherzyków otoczonych membraną.

Transport pasywny Nazywa się ruch substancji przez błonę wzdłuż ich gradientu stężenia bez wydatku energii. Taki transport zachodzi poprzez dwa główne mechanizmy: dyfuzję prostą i dyfuzję ułatwioną.

sposób prosta dyfuzja transportowane są małe cząsteczki polarne i niepolarne, kwasy tłuszczowe i inne substancje hydrofobowe o niskiej masie cząsteczkowej materia organiczna. Nazywa się transport cząsteczek wody przez membranę, przeprowadzany na drodze biernej dyfuzji osmoza. Przykładem prostej dyfuzji jest transport gazów przez błonę plazmatyczną komórek śródbłonka naczyń włosowatych do otaczającego płynu tkankowego iz powrotem.

Cząsteczki hydrofilowe i jony, które nie są w stanie samodzielnie przejść przez błonę, są transportowane za pomocą specyficznych białek transportujących błonę. Ten mechanizm transportowy nazywa się ułatwiona dyfuzja.

Istnieją dwie główne klasy białek transportujących błonę: białka nośnikowe I białka kanałowe. Cząsteczki transportowanej substancji wiążą się z Białko nośnikowe, powodują jego zmiany konformacyjne, skutkujące przeniesieniem tych cząsteczek przez błonę. Dyfuzja ułatwiona charakteryzuje się dużą selektywnością względem transportowanych substancji.

Kanały białkowe tworzą wypełnione wodą pory penetrujące dwuwarstwę lipidową. Kiedy te pory są otwarte, przechodzą przez nie nieorganiczne jony lub cząsteczki transportowanych substancji i tym samym są transportowane przez membranę. Kanały jonowe zapewniają transfer około 106 jonów na sekundę, co stanowi ponad 100-krotność szybkości transportu realizowanego przez białka nośnikowe.

Większość białek kanałowych ma „bramy”, które otwierają się Krótki czas a następnie zamknij. W zależności od charakteru kanału bramka może się otworzyć w odpowiedzi na wiązanie cząsteczek sygnałowych (kanały bramkowe bramkowane ligandem), zmiany potencjału błonowego (kanały bramkowe bramkowane napięciem) lub stymulację mechaniczną.

Transport aktywny to ruch substancji przez błonę wbrew gradientom ich stężeń. Odbywa się za pomocą białek nośnikowych i wymaga wydatku energii, której głównym źródłem jest ATP.

Przykładem transportu aktywnego, który wykorzystuje energię hydrolizy ATP do pompowania jonów Na+ i K+ przez błonę komórkową, jest praca pompa sodowo-potasowa, zapewniając tworzenie potencjału błonowego na błonie plazmatycznej komórek.

Pompę tworzą specyficzne białka-enzymy trifosfataza adenozynowa, wbudowane w błony biologiczne, katalizujące odszczepianie reszt kwasu fosforowego od cząsteczki ATP. W skład ATPaz wchodzą: centrum enzymatyczne, kanał jonowy oraz elementy strukturalne zapobiegające cofaniu się jonów podczas pracy pompy. Działanie pompy sodowo-potasowej pochłania ponad 1/3 zużywanego przez komórkę ATP.

W zależności od zdolności białek transportowych do przenoszenia jednego lub więcej rodzajów cząsteczek i jonów, transport pasywny i aktywny dzieli się na transport uniport i coport lub transport sprzężony.

Uniport - jest to transport, w którym białko nośnikowe funkcjonuje tylko w stosunku do cząsteczek lub jonów jednego typu. W transporcie koportowym lub sprzężonym białko nośnikowe jest zdolne do jednoczesnego transportu dwóch lub więcej typów cząsteczek lub jonów. Te białka nośnikowe to tzw koporterzy, Lub zrzeszeni przewoźnicy. Istnieją dwa rodzaje koportów: symport i antyport. Gdy symportować cząsteczki lub jony są transportowane w jednym kierunku i kiedy antyport - w przeciwnych kierunkach. Na przykład pompa sodowo-potasowa działa na zasadzie antyportu, aktywnie pompując jony Na + z komórek, a jony K + do komórek wbrew ich gradientom elektrochemicznym. Przykładem symportu jest reabsorpcja glukozy i aminokwasów z pierwotnego moczu przez komórki kanalików nerkowych. W moczu pierwotnym stężenie Na+ jest zawsze znacznie wyższe niż w cytoplazmie komórek kanalików nerkowych, co zapewnia praca pompy sodowo-potasowej. Wiązanie pierwotnej glukozy w moczu ze sprzężonym białkiem nośnikowym otwiera kanał Na +, czemu towarzyszy przeniesienie jonów Na + z pierwotnego moczu do komórki wzdłuż ich gradientu stężenia, czyli przez transport bierny. Z kolei przepływ jonów Na+ powoduje zmiany w konformacji białka nośnikowego, powodując transport glukozy w tym samym kierunku co jony Na+: z moczu pierwotnego do komórki. W tym przypadku do transportu glukozy, jak widać, sprzężony nośnik wykorzystuje energię gradientu jonów Na+ powstającego w wyniku działania pompy sodowo-potasowej. Tym samym działanie pompy sodowo-potasowej oraz transportera sprzężonego, wykorzystującego do transportu glukozy gradient jonów Na+, umożliwia ponowne wchłonięcie niemal całej glukozy z moczu pierwotnego i włączenie jej do ogólnego metabolizmu organizmu.

Ze względu na selektywny transport naładowanych jonów, plazmalemia prawie wszystkich komórek przenosi ładunki dodatnie po swojej zewnętrznej stronie i ładunki ujemne po wewnętrznej stronie cytoplazmatycznej. W rezultacie powstaje różnica potencjałów między obiema stronami membrany.

Powstanie potencjału transbłonowego uzyskuje się głównie dzięki pracy systemów transportowych wbudowanych w błonę plazmatyczną: pompy sodowo-potasowej oraz kanałów białkowych dla jonów K+.

Jak wspomniano powyżej, podczas działania pompy sodowo-potasowej na każde dwa jony potasu wchłonięte przez komórkę usuwane są z niej trzy jony sodu. W efekcie na zewnątrz komórek powstaje nadmiar jonów Na+, a wewnątrz nadmiar jonów K+. Jednak jeszcze bardziej znaczący wkład w tworzenie potencjału transbłonowego mają kanały potasowe, które w komórkach w stanie spoczynku są zawsze otwarte. Dzięki temu jony K+ opuszczają komórkę wzdłuż gradientu stężeń do środowiska pozakomórkowego. W rezultacie między dwiema stronami membrany występuje różnica potencjałów od 20 do 100 mV. Błona plazmatyczna komórek pobudliwych (nerwowych, mięśniowych, wydzielniczych) wraz z kanałami K + - zawiera liczne kanały Na +, które otwierają się na krótki czas, gdy na komórkę działają sygnały chemiczne, elektryczne lub inne. Otwarcie kanałów Na+ powoduje zmianę potencjału transbłonowego (depolaryzację błony) i specyficzną odpowiedź komórki na działanie sygnału.

Nazywa się białka transportujące, które generują różnicę potencjałów w poprzek błony pompy elektrogeniczne. Pompa sodowo-potasowa pełni funkcję głównej pompy elektrogenicznej komórek.

Transport w opakowaniu membranowym charakteryzujący się tym, że transportowane substancje na pewnych etapach transportu znajdują się wewnątrz pęcherzyków błonowych, czyli są otoczone błoną. W zależności od kierunku, w którym substancje są przenoszone (do lub z komórki), transport w opakowaniach membranowych dzieli się na endocytozę i egzocytozę.

Endocytoza proces wchłaniania przez komórkę makrocząsteczek i większych cząstek (wirusów, bakterii, fragmentów komórek). Endocytozę przeprowadza się przez fagocytozę i pinocytozę.

Fagocytoza - proces aktywnego wychwytywania i wchłaniania przez komórkę stałych mikrocząstek, których wielkość przekracza 1 mikron (bakterie, fragmenty komórek itp.). Podczas fagocytozy komórka rozpoznaje określone grupy molekularne fagocytowanej cząstki za pomocą specjalnych receptorów.

Następnie w miejscu kontaktu cząstki z błoną komórkową powstają wyrostki błony plazmatycznej - pseudopodia, które otaczają mikrocząstkę ze wszystkich stron. W wyniku stopienia pseudopodiów cząsteczka taka zostaje zamknięta w pęcherzyku otoczonym błoną, tzw. fagosom. Powstawanie fagosomów jest procesem energozależnym i przebiega z udziałem układu aktomiozyny. Fagosom zanurzony w cytoplazmie może łączyć się z późnym endosomem lub lizosomem, w wyniku czego organiczna mikrocząstka wchłonięta przez komórkę, np. komórkę bakteryjną, zostaje strawiona. U ludzi tylko kilka komórek jest zdolnych do fagocytozy: na przykład makrofagi tkanki łącznej i leukocyty krwi. Komórki te pochłaniają bakterie, a także różne cząstki stałe, które dostały się do organizmu, chroniąc go w ten sposób przed patogenami i cząstkami obcymi.

pinocytoza- wchłanianie cieczy przez komórkę w postaci roztworów i zawiesin rzeczywistych i koloidalnych. Ten proces w W ogólnych warunkach podobny do fagocytozy: kropla płynu jest zanurzona w utworzonym zagłębieniu błony komórkowej, otoczona nią i zamknięta w bańce o średnicy 0,07-0,02 mikrona, zanurzonej w hialoplazmie komórki.

Mechanizm pinocytozy jest bardzo złożony. Proces ten zachodzi w wyspecjalizowanych obszarach aparatu powierzchni komórki, zwanych jamkami granicznymi, które zajmują około 2% powierzchni komórki. brzegi dołu są niewielkimi zagłębieniami plazmalemmy, obok których występuje duża ilość białka w obwodowej hialoplazmie klatryna. W obszarze obrzeżonych wgłębień na powierzchni komórki znajdują się również liczne receptory, które mogą specyficznie rozpoznawać i wiązać transportowane cząsteczki. Kiedy te cząsteczki są związane przez receptory, następuje polimeryzacja klatryny i inwaginacja plazmalemmy. W rezultacie A obramowana bańka, niosąc transportowane cząsteczki. Takie bąbelki mają swoją nazwę ze względu na fakt, że klatryna na ich powierzchni pod mikroskopem elektronowym wygląda jak nierówna granica. Po oddzieleniu od plazmalemmy, otoczone pęcherzyki tracą klatrynę i uzyskują zdolność łączenia się z innymi pęcherzykami. Procesy polimeryzacji i depolimeryzacji klatryny wymagają energii i są blokowane przy braku ATP.

Pinocytoza, dzięki dużej koncentracji receptorów w obrzeżach jamek, zapewnia selektywność i efektywność transportu określonych cząsteczek. Na przykład stężenie cząsteczek transportowanych substancji w dołach granicznych jest 1000 razy większe niż ich stężenie w środowisku. Pinocytoza jest głównym sposobem transportu białek, lipidów i glikoprotein do wnętrza komórki. Poprzez pinocytozę komórka wchłania dziennie ilość płynu równą swojej objętości.

Egzocytoza- proces usuwania substancji z komórki. Substancje przeznaczone do usunięcia z komórki są najpierw zamykane w pęcherzykach transportowych, których zewnętrzna powierzchnia jest z reguły pokryta białkiem klatryną, a następnie pęcherzyki te kierowane są do błony komórkowej. Tutaj błona pęcherzyków łączy się z plazmalemmą, a ich zawartość jest wylewana z komórki lub, utrzymując połączenie z plazmalemmą, jest włączana do glikokaliksu.

Istnieją dwa rodzaje egzocytozy: konstytutywna (podstawowa) i regulowana.

Egzocytoza konstytutywna zachodzi w sposób ciągły we wszystkich komórkach ciała. Służy jako główny mechanizm usuwania produktów przemiany materii z komórki i ciągłej odbudowy błony komórkowej.

Regulowana egzocytoza przeprowadzane tylko w specjalnych komórkach, które wykonują funkcja wydzielnicza. Uwolniony sekret gromadzi się w pęcherzykach wydzielniczych, a egzocytoza zachodzi dopiero po otrzymaniu przez komórkę odpowiedniego sygnału chemicznego lub elektrycznego. Na przykład komórki β wysp Langerhansa trzustki uwalniają swój sekret do krwi tylko wtedy, gdy wzrasta stężenie glukozy we krwi.

Podczas egzocytozy powstające w cytoplazmie pęcherzyki wydzielnicze są zwykle kierowane do wyspecjalizowanych obszarów aparatu powierzchniowego zawierających dużą ilość białek fuzyjnych lub białek fuzyjnych. Kiedy białka fuzyjne plazmalemmy i pęcherzyka wydzielniczego wchodzą w interakcje, powstaje por fuzyjny, który łączy jamę pęcherzyka ze środowiskiem zewnątrzkomórkowym. Jednocześnie aktywowany jest układ aktomiozyny, w wyniku czego zawartość pęcherzyka wylewa się z niego na zewnątrz komórki. Tak więc podczas indukowanej egzocytozy energia jest potrzebna nie tylko do transportu pęcherzyków wydzielniczych do plazmalemmy, ale także do procesu sekrecji.

Transcytoza, Lub rekreacja , - jest to transport, w którym poszczególne cząsteczki są transportowane przez komórkę. Ten rodzaj transportu uzyskuje się poprzez połączenie endo- i egzocytozy. Przykładem transcytozy jest transport substancji przez komórki ścian naczyń ludzkich naczyń włosowatych, który może odbywać się zarówno w jednym kierunku, jak iw drugim.

Transport substancji do iz komórki, a także między cytoplazmą a różnymi organellami subkomórkowymi (mitochondria, jądro itp.) Zapewniają błony. Gdyby błony stanowiły ślepą barierę, przestrzeń wewnątrzkomórkowa byłaby niedostępna dla składników odżywczych, a produkty przemiany materii nie mogłyby zostać usunięte z komórki. Jednocześnie przy pełnej przepuszczalności gromadzenie się pewnych substancji w komórce byłoby niemożliwe. Właściwości transportowe membrany charakteryzują się półprzepuszczalność : niektóre związki mogą przez nią przeniknąć, a inne nie:

Przepuszczalność membran dla różnych substancji

Jedną z głównych funkcji błon jest regulacja transportu substancji. Istnieją dwa sposoby transportu substancji przez błonę: bierny I aktywny transport:

Transport substancji przez błony

Transport pasywny . Jeśli substancja przechodzi przez błonę z obszaru o wysokim stężeniu do niskiego (tj. wzdłuż gradientu stężenia tej substancji) bez zużywania energii przez komórkę, wówczas taki transport nazywa się pasywnym lub dyfuzja . Istnieją dwa rodzaje dyfuzji: prosty I lekki .

prosta dyfuzja charakterystyczne dla małych obojętnych cząsteczek (H 2 O, CO 2 , O 2), a także hydrofobowych substancji organicznych o małej masie cząsteczkowej. Cząsteczki te mogą przechodzić bez interakcji z białkami błonowymi przez pory lub kanały błonowe, o ile zachowany jest gradient stężeń.

Ułatwiona dyfuzja . Jest to charakterystyczne dla cząsteczek hydrofilowych, które również są transportowane przez błonę wzdłuż gradientu stężeń, ale za pomocą specjalnych białek błonowych - nośników. Dyfuzja ułatwiona, w przeciwieństwie do dyfuzji prostej, charakteryzuje się dużą selektywnością, gdyż białko nośnikowe posiada centrum wiążące komplementarne do transportowanej substancji, a przeniesieniu towarzyszą zmiany konformacyjne białka. Jednym z możliwych mechanizmów ułatwionej dyfuzji może być: białko transportowe ( translokaza ) wiąże substancję, następnie zbliża się do przeciwnej strony membrany, uwalnia tę substancję, przyjmuje pierwotną konformację i jest ponownie gotowy do pełnienia funkcji transportowej. Niewiele wiadomo o tym, jak odbywa się ruch samego białka. Inny możliwy mechanizm przenoszenia polega na udziale kilku białek nośnikowych. W tym przypadku początkowo związany związek sam przechodzi z jednego białka do drugiego, kolejno wiążąc się z jednym lub drugim białkiem, aż znajdzie się po przeciwnej stronie błony.

transport aktywny występuje, gdy transfer zachodzi wbrew gradientowi stężeń. Taki transfer wymaga wydatku energetycznego przez komórkę. Transport aktywny służy do gromadzenia substancji wewnątrz komórki. Źródłem energii jest często ATP. Do transportu aktywnego oprócz źródła energii konieczny jest udział białek błonowych. Jeden z aktywnych systemów transportowych w komórce zwierzęcej odpowiada za przenoszenie jonów Na+ i K+ przez błonę komórkową. Ten system nazywa się pompą Na + - K + -. Odpowiada za utrzymanie składu środowiska wewnątrzkomórkowego, w którym stężenie K+ jest wyższe niż Na+:

Mechanizm działania Na + , K + -ATPazy

Gradient stężeń potasu i sodu jest utrzymywany przez przenoszenie K + do wnętrza komórki, a Na + na zewnątrz. Oba transporty zachodzą wbrew gradientowi stężeń. Ten rozkład jonów określa zawartość wody w komórkach, pobudliwość komórek nerwowych i mięśniowych oraz inne właściwości normalnych komórek. Na+ ,K+ - pompa jest białkiem - transport ATR-aza . Cząsteczka tego enzymu jest oligomerem i przenika przez błonę. Podczas pełnego cyklu pompy trzy jony Na + są przenoszone z komórki do substancji międzykomórkowej, a dwa jony K + w przeciwnym kierunku. Wykorzystuje to energię cząsteczki ATP. Istnieją systemy transportowe do przenoszenia jonów wapnia (Ca 2+ - ATP-azy), pompy protonowe (H + - ATP-azy) itp. Symportuj Jest to aktywny transfer substancji przez błonę, dokonywany kosztem energii gradientu stężeń innej substancji. ATPaza transportowa w tym przypadku ma miejsca wiązania dla obu substancji. Antyport jest ruchem substancji wbrew jej gradientowi stężeń. W tym przypadku druga substancja porusza się w przeciwnym kierunku wzdłuż swojego gradientu stężenia. Symportuj I antyport może wystąpić podczas wchłaniania aminokwasów z jelita i reabsorpcji glukozy z moczu pierwotnego. Wykorzystuje to energię gradientu stężeń jonów Na + tworzonych przez Na + , K + -ATPazę.

DO białka błonowe obejmują białka, które są osadzone lub związane z błoną komórkową lub błoną organelli komórkowych. Około 25% wszystkich białek to białka błonowe.