Глава 4. Движение веществ в клетки и из клеток

  Плазматическая мембрана регулирует передвижение веществ в клетку и из клетки, создавая для нее возможность поддерживать свою структурную и функциональную целостность. Эта регуляция зависит от взаимодействия мембраны и веществ, проходящих через нее.

  Вода – одно из основных веществ, поступающих в клетки и выходящих из них. Вода движется объемным потоком, а также путем диффузии и осмоса. Направление движения воды определяется водным потенциалом, т. е. вода перемещается из области высокого водного потенциала в область более низкого. Объемный поток – это движение воды, например, по наклонной плоскости или под давлением.

  Диффузия определяется хаотичным движением молекул и приводит к нетто-движению по градиенту концентрации. Двуокись углерода и кислород – два главных вещества, которые перемещаются в клетки и из клеток, диффундируя через мембрану. Диффузия наиболее эффективна на малых расстояниях и при крутом градиенте концентрации. Скорость движения веществ внутри клеток увеличивается за счет токов цитоплазмы.

  Осмос – это движение воды через мембрану, которая пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества. Такая мембрана называется полупроницаемой. В отсутствие других сил осмотическое движение воды происходит из области более низкой концентрации растворенного вещества (гипотонической среды с более высоким водным потенциалом) в область более высокой концентрации растворенного вещества (гипертоническую среду с более низким водным потенциалом). Тургор (упругость) растительных клеток – результат осмоса.

  Согласно жидкостно-мозаичной модели, клеточные мембраны состоят из бислоя липидов, в который погружены глобулярные белки. Некоторые белки действуют как переносчики, транспортируя молекулы через мембрану. Если транспорт с помощью переносчиков идет по градиенту концентрации, его называют облегченной диффузией. Если же транспорт требует энергетических затрат, он называется активным транспортом. С его помощью вещества могут двигаться против градиента концентрации. Одной из наиболее важных систем активного транспорта в животных клетках является натриево-калиевый насос, который поддерживает в цито плазме низкую концентрацию ионов натрия и высокую концентрацию ионов калия.

  Контролируемое движение веществ в клетку и из клетки может происходить с помощью эндоцитоза и экзоцитоза – процессов транспортировки в пузырьках. Эндоцитоз твердых веществ называют фагоцитозом, а растворенных – пиноцитозом.

  Обмен веществ между растительными клетками может осуществляться через плазмодесмы – тонкие тяжи цитоплазмы, – связывающие между собой протопласты соседних клеток. Такое движение называют симпластным транспортом.