Упрощенная HTML-версия
6.3 Механизмы поступления питательных веществ в клетку
Основным препятствием для транспорта веществ в клетку является
цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), которая обладает избирательной
проницаемостью. ЦПМ регулирует не только поступление веществ в клетку, но
и выход из нее воды, разнообразных продуктов обмена и ионов, что
обеспечивает нормальную жизнедеятельность клетки.
Существует несколько механизмов транспорта питательных веществ в
клетку: простая диффузия, облегченная диффузия и активный транспорт.
Транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану схематично
изображен на рис.6.1.
Прокариоты и эукариоты различаются по механизмам транспорта. У
прокариот избирательное поступление питательных веществ осуществляется
главным образом путем активного транспорта, а у эукариот – путем облегченной
диффузии, реже путем активного транспорта. Выход продуктов из клетки чаще
всего осуществляется путем облегченной диффузии.
Простая диффузия –
проникновение молекул вещества в клетку без помощи
каких-либо переносчиков. Движущей силой этого процесса служит градиент
концентрации вещества, т.е. различия в его концентрации по обе стороны ЦПМ –
во внешней среде и в клетке. Молекулы воды, некоторых газов (молекулярного
кислорода, азота, водорода), некоторые ионы, концентрация которых во
внешней среде выше, чем в клетке, перемещаются через ЦПМ путем пассивной
диффузии. Пассивный перенос протекает до тех пор, пока концентрация веществ
по обе стороны цитоплазматической мембраны не выравняется. Поступающая
вода прижимает цитоплазму и ЦПМ к клеточной стенке, и в клетке создается
внутреннее давление на клеточную стенку, называемое
тургором.
Простая
диффузия происходит без затраты энергии. Скорость такого процесса
незначительна.
Подавляющее большинство веществ может проникнуть внутрь клетки
только при участии переносчиков – специфических белков, называемых
пермеазами
и локализованных на цитоплазматической мембране. Пермеазы
захватывают молекулы растворенных веществ и переносят их к внутренней
поверхности клетки. С помощью белков-переносчиков осуществляется перенос
растворенных веществ путем облегченной диффузии и активного транспорта.
Облегченная диффузия
происходит по градиенту концентрации с
помощью белков-переносчиков. Как и пассивная диффузия, она протекает без
затраты энергии. Скорость ее зависит от концентрации веществ в растворе.
Предполагают, что путем облегченной диффузии осуществляется также выход
продуктов обмена из клетки. Путем облегченной диффузии в клетку проникают
моносахара, аминокислоты.
Активный транспорт
–
растворенные вещества переносятся независимо
от градиента концентраций. Этот вид транспорта веществ нуждается в затратах
энергии (АТФ). При активном транспорте скорость поступления веществ в
клетку достигает максимума даже при малой концентрации его в питательной
среде. Большинство веществ проникает в клетку микроорганизмов в результате