Az anyagok bevitele és felhasználása az alapfolyamatokhoz tartozik, és a sejt létezésének feltétele. Ez a kommunikáció azon sejtfelületeken keresztül zajlik, amelyek elválasztják a cellát a külső környezettől. Ebben a kommunikációban nagy jelentőségű a citoplazmatikus membrán, amely féligáteresztő, szelektíven áthatja a szükséges anyagokat a sejtbe és a sejtből. Kémiai szerkezetének köszönhetően ez a membrán nagyobb molekulák vagy sejtrészek áthaladását is lehetővé teszi. Sejtpusztulás után a plazmamembrán áteresztővé válik.

aktív részecskék

A sejt megkapja azokat az anyagokat, amelyek szükségesek:

  • energiafogyasztás lefedése (cukrok, zsírok)
  • sejtszerkezet (cukrok, fehérjék)
  • sejtaktivitás-szabályozás (fehérjék, hormonok, enzimek)
  • anyagcsere folyamatok lefolyása (víz, ionok, vitaminok)

A sejt olyan anyagokat választ ki, amelyek:

  • nincs rá szüksége vagy káros (szén-dioxid, karbamid)
  • szükség van más sejtekre (enzimek, vitaminok, hormonok)
  • szükségesek a védelemhez (antitestek)

Az anyagátadás három alapvető típusát különböztetjük meg:

  1. passzív szállítás - energiafogyasztás nélkül zajlik
  2. aktiv szállitás - energiára van szükség az anyagok membránon való átviteléhez
  3. citózis - nagy molekulák és teljes részecskék átadása a membrán átalakítása során

Passzív közlekedési kapcsolat

A passzív transzport atomi vagy alacsony molekulatömegű természetű biomolekulák transzferjét jelenti a biomembránokon keresztül energiafogyasztás nélkül. Ez egy olyan folyamat, amely az oldott anyag koncentrációgradiensétől és a membrán permeabilitásától függ. Benne van a diffúzió és az ozmózis.

Diffúziós kapcsolat

Ez a molekulák, atomok és ionok mozgása nagyobb koncentrációjú helyről alacsonyabb koncentrációjú helyre, azaz koncentrációgradiens után. A diffúzió sebessége és mértéke eltér az anyag (oldott anyag) koncentrációjának különbségétől a biomembrán mindkét oldalán. A folyamat akkor áll le, ha az anyag koncentrációja a membrán mindkét oldalán zavart, azaz. amikor a koncentrációs gradiens megszűnik. Ez oxigént, szén-dioxidot, szerves nem elektrolitokat (alkohol, karbamid), valamint néhány mérget és színezéket ad át.

Könnyített diffúzió a molekulák mozgását jelenti a biomembránon keresztül, a membránba ágyazott specifikus fehérjetranszporterek segítségével. Ilyen módon pl. glükóz, mert nem oldódik a zsírokban, és a molekula túl nagy ahhoz, hogy áthaladjon a membrán pórusain. Habár transzporterként specifikus fehérje szükséges, ez a folyamat koncentrációgradiens után halad energiafogyasztás nélkül.

Oszmózis link

Fizikai szempontból az oldószermolekulák egyirányú áthaladása egy féligáteresztő membránon. Biológiai értelemben alapvetően a a vízmolekulák diffúziója. A mozgatóerő az ozmotikusan aktív részecskék koncentrációinak különbsége. Az ozmózis a koncentráció gradiensétől függ.

Az ozmózis NaCl és tiszta desztillált víz oldatával igazolható, amelyeket féligáteresztő membrán választ el, lehetővé téve a vízmolekulák áthaladását, a Na + és Cl - ionok kivételével. A víz "megpróbálja" hígítani az oldatot a membrán ellentétes oldalán, ami látható a NaCl-oldat emelkedő szintjén és fordítva, a desztillált víz csökkenő szintjén. Ozmotikus nyomás (Π) (passzalban [Pa] kifejezve) olyan fizikai mennyiség, amelynek értéke az a nyomás, amelynél a folyadékra kell hatnunk az ozmózis megelőzése érdekében (vagyis hogy a Δh = 0 szintkülönbség). Az állandó ozmotikus nyomás fenntartása létfontosságú mind a sejt, mind a test számára.

A sejt ozmotikusan képes felszívni vagy elveszíteni a vizet, az ozmotikusan aktív részecskék koncentrációjától függően az extracelluláris környezetben és a sejt belsejében, ill. egy növényi sejt vakuolusainak sejtlében. Ebből a szempontból megkülönböztetünk több környezeti ozmotikus értéket:

    Izotóniás környezet (gr. iso = ugyanaz; tonos = feszültség) ugyanazzal az ozmotikus értékkel rendelkezik, mint a cella, így egyetlen irányban sem folyik víz.

Hypertonikus környezet (gr. hiper = fent) nagyobb az ozmotikusan aktív részecskék koncentrációja, és a sejt ilyen környezetben elveszíti a vizet, csökkenti a térfogatát. Növényi sejtben fordul elő plazmolízis (ez a protoplaszt kivonása a sejtfalból). A felszeletelt uborka sózásával a plazmolízis figyelhető meg. A só a sejtek protoplasztjaiból meríti a vizet. A zsugorodás az állati sejtben következik be plazmorízis. Ez például akkor történik, amikor alkoholt dörzsölünk a bőrünkre. Az ellenkező folyamat, azaz. a sejt és a környezet ozmotikus szintjének kiegyensúlyozására nevezzük deplasmolysis. Izotóniás állapot következik be a végén.

  • Hipotonikus környezet (gr. hypo = pod) alacsonyabb ozmotikusan aktív részecskék koncentrációval rendelkezik, mint a sejt. A megnövekedett turgor hat a növény sejtjére, de a sejt egy bizonyos sejtfal hatására képes bizonyos mértékig ellenállni ennek az állapotnak. Ha a hatás hosszan tartó, a sejt nem fog kitartani, és megreped (pl. Cseresznye hosszú eső után). Ilyen környezetben a sejt felszívja a vizet és megnöveli annak térfogatát plazmoptízis és néha a sejtfal a sejtfal jelenléte ellenére is megtörténik. Egy állati sejt hipotóniás környezetben szakad meg, pl. tengeri protozoonok édesvízben, vörösvértestek ozmotikus lízise (ún. hemolízis) desztillált vízben.

    • Aktív közlekedési kapcsolat

    Ez a molekulák transzferje a koncentrációgradienssel szemben, azaz az alacsonyabb koncentrációjú helyekről a magasabb koncentrációjú helyekre. Ehhez energiát fogyasztanak, amely az ATP (adenozin-trifoszfát) hidrolitikus enzimatikus hasításából származik. Az ATP makroerg kémiai kötéseket tartalmaz a foszfátok között, amelyek lehasadva más biokémiai folyamatokhoz felhasználható kémiai energiát szabadítanak fel. Az aktív transzport lehetővé teszi bizonyos ionok vagy molekulák befogását a külső környezetből, még akkor is, ha a környezetben nagyon alacsony koncentrációban fordulnak elő. A sejt bizonyos függetlenségét jelenti a környezettől.

    Az aktív szállítást az fehérje transzporterek, amelyek membránfehérjék, amelyek aktívan szállítják a molekulákat a biomembránokon keresztül. Az elv hasonló a megkönnyített diffúzióhoz, de az átvitt molekula koncentrációgradiensével ellentétes. A kikötői szállítás több lépésben működik:

    1. a hordozó felismeri és megfogja a molekulát a membrán felszínén
    2. a transzporter konformációjának (szerkezetének) megváltoztatásával bekövetkezik a molekula transzferje (transzlokációja) a biomembrán másik oldalára (ezt a folyamatot támogatja ATP hidrolízis)
    3. a molekula felszabadulása a transzporterből a biomembrán másik oldalán helyreállítja a transzporter eredeti konformációját

    Példa a fuvarozók általi aktív szállításra nátrium-kálium szivattyú. Ez egy transzmembrán fehérjetranszporter, amely ATP-fogyasztással szállítja a nátrium-kationokat (Na +) a sejtből, a kálium-kationokat (K +) a sejtbe. Az ATP egy molekulájához 3 Na + molekula kerül a sejtből, és 2 K + molekula a sejtbe. Ennek a folyamatnak a következménye egy negatív megjelenése elektromos potenciál a biomembrán belső oldalán, szemben a külsővel. A nátrium-kálium szivattyúk bőségesen vannak az idegsejtekben.

    Citózis link

    A sejtekbe a fent említett módon nem jutó nagy molekulák és egész részecskék átjutnak a membrán áramlásának plazmamechanizmusán. Ezeket a folyamatokat citózisoknak is nevezzük. Ezek nagyon dinamikus folyamatok, amelyek magukban foglalják a membránok fúzióját és a vezikulációt (a vezikulák hasadását). A sejtek felszínén, a sejtek között és a sejtek belsejében játszódnak le.

    A részecskeátadás iránya szerint megkülönböztetünk:

    • endocitózis - a cellába
    • exocitózis - a cellából

    Endocitózis link

    Az endocitózis az anyagok sejtbe jutása. Míg a passzív és aktív transzport minden sejtben előfordul, addig az endocitózis csak néhányban fordul elő. Az endocitózis három típusát különböztetjük meg:

    1. fagocitózis
    2. pinocitózis
    3. receptor által közvetített endocitózis

    Fagocitózis a szilárd anyagok felvétele a sejtbe. Figyelte MEČNIKOV Mikrofilek felhasználásával sejtet hoz létre harisnya (álpodiumok), amely beburkolja a részecskéket és bezárja őket fagocita vakuola.

    A fagocitózis alapvető táplálékfelvétel a protozoonokban. A fagocitózis nem-specifikus veleszületett immunitásként szolgál, amely elérhető az immunokompetens sejtek számára a többsejtű állatokban. A fagocitózis a baktériumok, az elhalt és kopott sejtek (a lép vörösvértestjei) felvételében vesz részt. A fagocita sejtek képesek amoebikusan mozogni.

    Pinocitózis az anyagok oldat formájában történő felvételét jelenti. Először írta le LEWIS Az anyagfelvétel úgy történik, hogy behatol a plazmamembránba a sejtbe, és kialakul egy mélyedés, amely addig növekszik, amíg egy kis hólyag el nem szakítja. - pinocita vakuola - a szállított anyaggal (a kifejezés endoszómás az endocitózis különféle formáiból származó vezikulák azonosítására). Az endoszómák egyesülnek az elsődleges lizoszómákkal és másodlagos lizoszómákat képeznek.

    A fagocitózis és a pinocitózis nem túl specifikus anyagbeviteli folyamat. Receptor által közvetített endocitózis ezzel szemben ez egy olyan specifikus folyamat, amely a sejtfelület bizonyos területein koncentrálódik bőséges receptorokkal, amelyek egy adott típusú molekulát (ligandumot) kötnek meg. Megfelelő számú ligandum kötése a receptorokhoz a membrán ezen részének és a receptor-ligandum komplexnek az invaginációját okozza. Ilyen módon pl. vas egy specifikus fehérjéhez - transzferrinhez kötődik, amelyet a vörösvérsejtek felszínén található transzferrin receptorok ismernek fel.

    Exocytosis link

    Az exocitózis nagyobb molekulák leadásának folyamata, amelyek diffúzióval nem tudnak átjutni a plazmamembránon. Alapvetően ellentétes folyamat az endocitózissal. Az ilyen molekulák vezikulák formájában jutnak át a külső környezetbe - exocitikus vezikulák. A vezikulum általában az endoplazmatikus retikulum membránjából vagy a Golgi-készülék dictyosomáiból alakul ki. A szállított vezikulák fokozatosan asszociálódnak a citoplazmatikus membránnal, és fúziójuk után tartalmuk kiválasztódik a külső környezetbe.

    Ily módon hulladékanyagok, növényi sejtfal poliszacharidok, extracelluláris mátrix molekulák, extracelluláris enzimek, vérfehérjék, antitestek, hormonok, neurotranszmitterek választódnak ki a sejtből.