ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закономерности поступления веществ в клетку из "Биология с общей генетикой" Процессы, связанные с проникновением в клетку и удалением из нее ионов и молекул, получили общее название проницаемости. Концентрация ионов большинства веществ в клетке иная, чем в омывающей их среде, которая может быть тканевой жидкостью, кровью, морской или пресной водой. Например, по данным А. С. Трошина (1956), концентрация ионов Ыа+ (в миллимикронах на 100 г ткани) в плазме крови лягушки составляет 10,4, в седалищном нерве — 6,2, в мышце — 2,5. В отношении ионов картина противоположная в плазме крови — 0,3, в нерве— 4,8, в мышце — 8,3. Такие различия между клеткой и омывающей ее средой характерны для многих ионов и органических веществ. Они показывают, что отношение клетки к окружающим ее веществам избирательно одни проникают в нее, другие — нет. Изучение проницаемости имеет не только теоретический интерес, но и большое значение для практической медицины. С явлениями проницаемости связано поступление в клетку веществ, поддерживающих процессы жизнедеятельности, образующих клеточные структуры, а также лекарств, ядов, наркотиков и т. п. [c.53] Установлено, что проницаемость в отношении одних веществ осуществляется пассивно, в отношении других — активно. Кроме того, поглощение крупных частиц может происходить путем фагоцитоза и пиноцитоза. [c.54] Многие растворы поступают в клетку осмотически. Осмосом (от греч. озтов — давление) называется одностороннее проникновение воды через полупроницаемую оболочку. Его можно наблюдать, если два раствора различной концентрации разъединить полупроницаемой перегородкой, доступной для воды, но не пропускающей растворенного вещества. Вода с.определенной силой, зависящей от разности концентраций, станет притягиваться более насыщенным раствором из более разбавленного. Возникающее давление на полупроницаемую мембрану получило название осмотического давления. Начало исследованию осмотических свойств клеток положено крупным голландским ботаником Г. де Фризом (1848—1935), отрывшим тургор у растений. Опыты де Фриза, по заявлению ван Гоффа, легли в основу теории осмотического давления, разработанной этим известным физиком. [c.54] Клетки животных и растений содержат растворы солей и других осмотически активных веществ (сахаров, мочевины). Этим обусловлено определенное осмотическое давление. В клетках наземных животных оно составляет около 8 атм., у морских беспозвоночных увеличивается до 38 атм. Растительные клетки обычно имеют осмотическое давление от 5 до 20 атм., но в некоторых случаях оно может достигать 100 и даже 140 атм. Здесь основное значение имеют условия существования, а не систематическое положение. У представителей одного вида, произрастающих в разных условиях, различное осмотическое давление клеточного сока. [c.54] Растворы, в которых осмотическое давление такое же, как и в клетках, получили название изотонических. При погружении клеток в изотонические растворы объем их остается неизменным. Изотонические растворы солей называются физиологическими. Для различных объектов концентрация поваренной соли в физиологическом растворе не одинакова. Так, для животных из класса земноводных она равна 0,75% раствору ЫаС1, для млекопитающих — 0,9%, для насекомых — 1 %, а для морских беспозвоночных она соответствует концентрации солей в морской воде — 3% ЫаС1. Физиологическими растворами и другими изотоническими жидкостями пользуются в медицине. Их применяют при сильном обезвоживании и потере крови больными. [c.54] В хирургии при лечении инфицированных ран широко применяется гипертонический раствор поваренной соли. Марлевая повязка, смоченная fипepтoничe ким раствором, хорошо впитывает гной, что способствует заживлению ран. [c.55] Противоположная плазмолизу картина наблюдается при погружении растительных клеток в гипотонический раствор. В этом растворе осмотическое давление меньше, чем в клетках. Вода начинает устремляться в клетку, клетка набухает, давление на оболочки становится больше, тургор увеличивается. При значительной разнице осмотического давления клетка может лопнуть. [c.55] Изолированные животные клетки в гипотонических растворах разрушаются. То же произойдет с эритроцитами, если ввести в кровь человека ли животного гипотонический раствор. Они сначала набухают, а затем X наружная мембрана разрывается (рис. 21). [c.55] Наружный слой клетки, т. е. ее мембрана, пропускает не только воду, о и в какой-то мере растворенные в ней вещества. Живая клетка активно регулирует осмотическое давление, изменяя концентрации осмотически активных веществ. У одноклеточных животных, обитающих в пресной воде, выработались специальные приспособления (пульсирующие вакуоли), удаляющие из клеток избыточную воду. Одноклеточные организмы, не имеющие пульсирующих вакуолей, излишнюю воду удаляют через клеточную мембрану. У высших животных осмотическое давление е целом организме регулируется системой органов выделения (почками). [c.55] Выяснено, что практически все немакромолекулярные органические и неорганические вещества способны проникать в клетку и покидать ее. Использование радиоактивных изотопов позволило установить, что, если даже концентрация веществ в клетке и окружающей среде одинакова, все-таки происходит непрерывный обмен ионов между клеткой и средой. При этом ряд веществ проникает путем диффузии через клеточную мембрану (пассивный перенос). К числу, таких веществ относятся органические молекулы, обладающие хорошей способностью растворяться в жирах чем растворимость выше, тем проникновение происходит быстрее. Молекулы воды и ионы низкомолекулярных неэлектролитов, плохо растворимых в жирах, проникают в клетку через специальные участки клеточной мембраны— поры. Диаметр пор колеблется в пределах от 7 до 16 А, а общая площадь их составляет доли процента к общей поверхности клетки (в эритроците, например, 0,06% поверхности клетки). Проникновение в клетку аминокислот и сахаров осуществляется вследствие соединения их с компонентами мембраны, называемыми переносчиками. [c.55] Только диффузией невозможно объяснить гетерогенность химического состава протоплазмы и окружающей среды. Несомненно должен существовать активный перенос ионов н других веществ, поступающих в клетку и удаляющихся из нее. Активный перенос связан с затратой энергии, источником которой является АТФ. Один из способов активного переноса веществ, возможно, заключается в том, что ферменты, входящие в состав мембраны, присоединяют определенные вещества и переносят их на противоположную сторону мембраны. [c.56] На проницаемость веществ в клетку оказывает влияние состояние протоплазмы. Поступление аминокислот, сахарюв, липидов связано с быстротой их использования в клетке. Проникновение ряда веществ зависит от способности протоплазмы удерживать их в адсорбированном или химически связанном состоянии. Возбуждение или повреждение клетки изменяет ее проницаемость в десятки и сотни раз. [c.56] В результате активной функции мембраны в клетку могут проникать частицы веществ, состоящие из нескольких, иногда многих молекул. Эти явления получили название фагоцитоза и пиноцитоза. [c.56] Фагоцитоз (от греч. phagos — пожирающий и ytos — клетка) — процесс захватывания твердых частиц одноклеточными организмами (например, амебами) или особыми клетками многоклеточных животных. Последние называются фагоцитами, или клетками-пожирателями. Фагоцитоз открыт И. И. Мечниковым. Обычно при фагоцитозе клетка образует выпячивания цитоплазмы — псевдоподии, которые обтекают захватываемые частицы. Но образование псевдоподий не обязательно. [c.56] Фагоцитоз играет важную роль в питании одноклеточных и низших многоклеточных животных, которым свойственно внутриклеточное пищеварение, а также характерен для клеток, играющих важную роль в явлениях иммунитета и метаморфоза. [c.56] В процессе фагоцитоза можно выделить четыре последовательные фазы. В первой (факультативной) фазе фагоцит сближается с объектом поглощения. Здесь существенное значение имеет положительная реакция фагоцита на химическое раздражение — хемотаксис (см. главу V). Во второй фазе наблюдается адсорбция поглощаемой частицы на поверхности фагоцита. Третья фаза — собственное проникновение частицы в клетку. Эта фаза связана с изменением поверхностного натяжения в наружном слое клетки. В четвертой фазе заглоченные объекты разрушаются и перевариваются внутри фагоцита. Разумеется, что эти стадии не отграничены, а незаметно переходят одна в другую. [c.56] Клетки могут аналогичным способом поглощать также жидкости и крупномолекулярные соединения. Это явление получило название пиноцитоза (от греч. рупо — пить и ytos — клетка). Пиноцитоз сопровождается энергичным движением цитоплазмы в поверхностном слое, приводящим к образованию впячивания клеточной мембраны, идущей от поверхности в виде канальца внутрь клетки. На конце канальца образуются вакуоли, которые отрываются и переходят в цитоплазму. Пиноцитоз наиболее активен в клетках с интенсивным обменом веществ, в частности в клетках лимфатической системы, злокачественных опухолей и др. [c.56] Путем пиноцитоза в клетки проникают высокомолекулярные соединения питательные вещества из кровяного русла, гормоны, ферменты и другие вещества, в том числе лекарственные. Электронномикроскопические исследования показали, что всасывание жира эпителиальными клетками кишечника происходит также путем пиноцитоза. [c.56] В настоящее время получены данные, согласно которым лизосомы участвуют в удалении изношенных частей клетки и целых клеток, т. е. выполняют процесс аутофагии клеток. [c.57] Вернуться к основной статье