Поступление питательных веществ в клетку

Роль истинного пограничного слоя клетки, ответственного за избирательное поступление питательных веществ в клетку, является цитоплазматическая мембрана (ЦПМ).

Если силы, обеспечивающие прохождение веществ сквозь ЦПМ, локализованы в среде, окружающей клетку, то говорят о пассивном переносе веществ в клетку. Если же на перенос веществ затрачивается энергия, вырабатываемая клеткой в процессе ее метаболизма, то говорят об активном переносе.

Силы, участвующие в пассивном переносе веществ через ЦПМ.

1. Градиент концентрации. ЦПМ проницаема для воды и непроницаема для растворенного вещества. Вода устремляется под действием осмотических сил в клетку, и возникает градиент концентрации. Градиент концентрации и осмотические силы действуют по обе стороны ЦПМ.

2. Градиент потенциала. Раствор по одну сторону ЦПМ создает высокую концентрацию отрицательных ионов. В результате создается разность потенциалов, под влиянием которой ионы мигрируют через ЦПМ.

3. Перенос растворенного вещества вместе с растворителем. Это может происходить в случае, если ЦПМ имеет поры. Поток растворителя может захватить в этом случае растворенные вещества и переместить их даже против градиента концентрации.

Все три силы могут действовать совместно или порознь, однако, не зависимо от того какая сила вызывает движение, оно происходит в нисходящем направлении (т.е. в сторону, куда действует сила). То есть ЦПМ служит пассивной преградой.

В активном переносе движение происходит в восходящем направлении, т.е. против сил, вызывающих пассивный перенос. В активном переносе ЦПМ уже не представляет пассивную преграду, а действует как некий динамический орган.

Модель Шоу, представленная в 1954 году для объяснения активного переноса веществ, дает возможность объяснить не только перенос ионов (калия и натрия) через ЦПМ, но и установить связь между ними. Согласно этой модели ионы калия и натрия переносятся через ЦПМ жирорастворимыми переносчиками, специфичными для этих ионов. Образующиеся при этом соединения способны дифундировать сквозь ЦПМ, тогда как для свободных переносчиков ЦПМ непроницаема.

Поставщиками энергии служат соединения богатые энергией, в которых имеются фосфатные связи (АТФ).

4. Понятие об обмене веществ

Процессы роста, развития, размножения организма сопровождаются значительным расходом энергии и различных веществ. Энергию организм получает в процессе обмена веществ – метаболизма (гр. metabole – перемещение,обмен веществ).

Источником энергии служат для организма питательные вещества, поступающие из внешней среды. При этом во внешнюю среду организм выделяет продукты своей жизнедеятельности – метаболиты. Основными процессами метаболизма являются питание и дыхание.

Процесс питания организма состоит из поступления и усвоения (ассимиляции) пищи. Питательные вещества подвергаются сложной переработке. Расщепление веществ на более простые – катаболизм. Из низкомолекулярных веществ, происходит синтез сложных – анаболизм. Сложное вещество не сразу расщепляется на низкомолекулярные, а образуются в начале промежуточные вещества – амфиболизм.

Дыхание организма состоит из процессов расщепления (диссимиляции) и окисления органических веществ. Эти процессы сопровождаются освобождением энергии.

Оба этих противоположных процесса питание и дыхание, представляют собой сложный комплекс разнообразных превращений веществ и энергии, находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости.