Кисты
Каким образом различные вещества попадают в клетку. Характеристика клетки

Каким образом различные вещества попадают в клетку. Характеристика клетки

"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский (гдз)

Характеристика клетки. Клеточная мембрана

Вопрос 1. Каковы функции наружной мембраны клетки?
Наружная клеточная мембрана состоит из двойного липидного слоя и молекул белков, часть которых расположена на поверхности, а некоторые пронизывают оба слоя липидов насквозь. Функции плазматической мембраны:
1. Отграничивающая. Плазматические мембраны образуют замкнутые системы, нигде не прерываясь, т.е. они ни имеют свободных концов, таким образом, они отделяют внутреннее содержимое от окружающей среды. Например, оболочка клетки защищает содержимое цитоплазмы от физических и химических повреждений.
2. Транспортная – одна из важнейших функций связана со способностью мембраны пропускать в клетку или из нее различные вещества, это необходимо для поддержания постоянства ее состава, т.е. гомеостаза (греч. homos – подобный и stasis – состояние).
3. Контактная. В составе тканей и органов между клетками образуются сложные специальные структуры – межклеточные контакты.
4. Плазматическая мембрана многих клеток может образовывать специальные структуры (микроворсинки, реснички, жгутики).
5. На плазматической мембране создается разность электрических потенциалов. Например, гликопротеины эритроцитов млекопитающих создают отрицательный заряд на их поверхности, это препятствует их агглютинации (склеиванию).
6. Рецепторная. Обеспечивается молекулами интегральных белков, имеющих снаружи полисахаридные концы. В мембранах имеется большое число рецепторов - специальных белков, роль которых заключается в передаче сигналов извне внутрь клетки. Гликопротеины участвуют в распознавании отдельных факторов внешней среды и в ответной реакции клеток на эти факторы. Например, яйцеклетка и сперматозоид узнают друг друга по гликопротеинам, которые подходят друг к другу как отдельные элементы цельной структуры (стереохимическая связь по типу «ключ к замку») – это этап, предшествующий оплодотворению.
7. Плазматическая мембрана может участвовать в синтезе и катализе. Мембрана является основой для точного размещения ферментов. В слое гликокаликса могут осаждаться гидролитические ферменты, которые расщепляют различные биополимеры и органические молекулы, осуществляя примембранное или внеклеточное расщепление. Так идет внеклеточное расщепление у гетеротрофных бактерий и грибов. У млекопитающих, например, в кишечном эпителии, в зоне щеточной каемки всасывающего эпителия, обнаруживается большое количество разнообразных ферментов (амилаза, липаза, различные протеиназы, экзогидролазы и др.), т.е. осуществляется пристеночное пищеварение.

Вопрос 2. Какими способами различные вещества могут проникать внутрь клетки?
Сквозь наружную клеточную мембрану вещества могут проникать несколькими способами. Во-первых, через тончайшие каналы, Образованные молекулами белков, могут проходить внутрь клетки ионы веществ, имеющие небольшие размеры, например ионы натрия, калия, кальция. Это так называемый Пассивный транспорт идет без затрат энергии путем диффузии, осмоса и облегченной диффузии. Во-вторых, в клетку могут попасть вещества путем фагоцитоза или пиноцитоза. Крупные молекулы биополимеров поступают через мембрану благодаря фагоцитозу, явлению, впервые описанному И.И. Мечниковым. Процесс захвата и поглощения капелек жидкости происходит путем пиноцитоза. Путем фагоцитоза и пиноцитоза обычно в клетку проникают пищевые частицы.

Вопрос 3. Чем пиноцитоз отличается от фагоцитоза?
Фагоцитоз (греч. рhagos – пожирать, cytos – вместилище) – это захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда целых клеток и их частиц). При этом плазматическая мембрана образует выросты, окружает частицы и в виде вакуолей перемещает их внутрь клетки. Этот процесс связан с затратами мембраны и энергии АТФ.
Пиноцитоз(греч. pino – пить) – поглощение капелек жидкости с растворенными в ней веществами. Осуществляется за счет образования впячиваний на мембране и формирования пузырьков, окруженных мембраной, и перемещения их внутрь. Этот процесс также связан с затратами мембраны и энергии АТФ. Всасывающая функция эпителия кишечника обеспечивается путем пиноцитоза.
Таким образом, при фагоцитозе клетка поглощает твёрдые частички пищи, а при пиноцитозе – капельки жидкости. Если клетка перестает синтезировать АТФ, то процессы пино- и фагоцитоза полностью прекращаются.

Вопрос 4. Почему у растительных клеток нет фагоцитоза?
При фагоцитозе в том месте, где пищевая частица прикасается к наружной мембране клетки, образуется впячивание, и частица попадает внутрь клетки, окруженная мембраной. У растительной клетки поверх клеточной мембраны имеется плотная непластичная оболочка из клетчатки, что препятствует фагоцитозу.

Вопрос 1. Каковы функции наружной мембраны клетки?

Наружная клеточная мембрана состоит из двойного липидного слоя и молекул белков, часть которых расположена на поверхности, а некоторые пронизывают оба слоя липидов насквозь.

Наружная клеточная мембрана выполняет защитную функцию, отделяя клетку от внешней среды, препятствует повреждению ее содержимого.

Кроме того, наружная клеточная мембрана обеспечивает транспорт веществ внутрь клетки и из нее, позволяет клеткам взаимодействовать между собой.

Вопрос 2. Какими способами различные вещества могут проникать внутрь клетки?

Сквозь наружную клеточную мембрану вещества могут проникать несколькими способами.

Во-первых, через тончайшие каналы, образованные молекулами белков, могут проходить внутрь клетки ионы веществ, имеющие небольшие размеры, например ионы натрия, калия, кальция.

Во-вторых, в клетку могут попасть вещества путем фагоцитоза или пиноцитоза. Таким путем обычно проникают пищевые частицы.

Вопрос 3. Чем пиноцитоз отличается от фагоцитоза?

При пиноцитозе выпячивание наружной мембраны захватывает капельки жидкости, а при фагоцитозе - твердые частицы.

Вопрос 4. Почему у растительных клеток нет фагоцитоза?

При фагоцитозе в том месте, где пищевая частица прикасается к наружной мембране клетки, образуется впячивание, и частица попадает внутрь клетки, окруженная мембраной. У растительной клетки поверх клеточной мембраны имеется плотная непластичная оболочка из клетчатки, что препятствует фагоцитозу.

Как скачать бесплатное сочинение? . И ссылка на это сочинение; Общие сведения о клетках. Клеточная мембрана уже в твоих закладках.

Дополнительные сочинения по данной теме

прокариотических клеток

Популярные эссе

1. Чем различаются оболочки животной и растительной клеток?

Растительная клетка кроме клеточной мембраны покрыта еще клеточной стенкой из клетчатки, что придает ей прочность.

2. Чем покрыта клетка гриба?

Клетки грибов кроме клеточной мембраны покрыты твёрдой оболочкой - клеточной стенкой, которая состоит из полисахаридов на 80-90% (у большинства это хитин).

Вопросы

1. Каковы функции наружной мембраны клетки?

Клеточная мембрана отделяет внутреннее содержание клетки от внешней среды. Она защищает цитоплазму и ядро от повреждений, обеспечивает связь клеток между собой, избирательно пропускает внутрь клетки необходимые вещества и выводит из клетки продукты обмена.

2. Какими способами различные вещества могут проникать внутрь клетки?

Специальные белки образуют тончайшие каналы, по которым внутрь клетки или из неё могут проходить ионы калия, натрия, кальция и некоторые другие ионы, имеющие маленький диаметр. Однако более крупные частицы через мембранные каналы пройти не могут. Молекулы пищевых веществ - белки, углеводы, липиды - попадают в клетку при помощи фагоцитоза или пиноцитоза.

3. Чем пиноцитоз отличается от фагоцитоза?

Пиноцитоз отличается от фагоцитоза лишь тем, что в этом случае впячивание наружной мембраны захватывает не твёрдые частицы, а капельки жидкости с растворёнными в ней веществами.

4. Почему у растительных клеток нет фагоцитоза?

Так как клетки растений поверх наружной клеточной мембраны покрыты плотным слоем клетчатки, они не могут захватывать вещества при помощи фагоцитоза.

Задания

1. Составьте план параграфа.

1. Общее представление о строении клетки.

2. Функции клеточной мембраны.

3. Строение клеточной мембраны.

4. Способы транспортировки веществ через клеточную мембрану.

2. Проанализировав текст параграфа и рисунки 22 и 23, установите взаимосвязь между строением и функциями клеточной мембраны.

Основу плазмалеммы составляет слой липидов, имеющий два ряда молекул. Динамические свойства мембраны обусловлены подвижностью ее молекулярной организации. Белки и липиды взаимосвязаны в мембране непостоянно и образуют подвижную, гибкую, временно связанную в единое целое структуру, способную к структурным перестройкам. При этом легко изменяются, например, взаиморасположение компонентов мембраны. Благодаря этому мембраны могут изменять свою конфигурацию, т. е. обладают текучестью. Это обеспечивает возможность фаго- и пиноцитоза.

Липиды нерастворимы в воде, поэтому в клетке они создают барьер, препятствующий движению воды и водорастворимых веществ из одного компартмента в другой.

Молекулы белка, однако, делают мембрану проницаемой для разных веществ с помощью специализированных структур, называемых порами.

Пассивная диффузия через мембрану клеток. Определяется градиентом концентрации веществ из области большей концентрации в область меньшей концентрации. Так всасываются липофильные (главным образом неполярные) вещества. Чем выше липофильность, тем лучше они всасываются.

Фильтрация через водные поры мембран и через межклеточные промежутки. Движущей силой является гидростатическое и осмотическое давление. Так всасываются вода и гидрофильные молекулы.

Облегченная диффузия через мембраны клеток с помощью переносчиков по градиенту концентрации и без затраты энергии. Так всасываются гидрофильные полярные лекарственные средства, глюкоза.

Активный транспорт – осуществляется с помощью специальных транспортных систем (белков) и с затратой энергии. Особенность: избирательность к определенным соединениям (специфичность), насыщаемость транспортных систем, возможность транспорта лекарств против градиента концентрации. Переносные системы активного транспорта носят название насосы (K-Na-насос). Так всасываются полярные гидрофильные соединения, аминокислоты, сахара, витамины.

Пиноцитоз (пино-пузырек) – поглощение внеклеточного материала мембраной клетки с образованием вакуоли (напоминает фагоцитоз). Так всасываются крупные молекулярные соединения и полипептиды.

Основная часть лекарств всасывается в ЖКТ и может быть инактивирована ферментами желудка и кишечной стенки. На всасывание влияет прием пищи, которая задерживает опорожнение кишечника, снижает кислотность, пищеварительную активность ферментов, ограничивает соприкосновение ЛВ со стенкой желудка. Абсорбция регулируется специальным транспортером – Р-гликопротеином. Он препятствует абсорбции ЛВ и способствует их выведению в просвет кишечника.

Всасывание лекарств у детей

Всасывание начинается в желудке. У новорожденных всасывание лекарств из желудка достаточно интенсивно. Это связано с особенностью слизистой оболочки желудка, которая тонкая, нежная, содержит много кровеносных и лимфатических сосудов. Всасывание лекарств из ЖКТ обратно пропорционально степени их диссоциации, которая зависит от рН среды. рН в желудке на высоте пищеварения

– при рождении –8;

– у детей месячного возраста 5,8;

– в возрасте 3 – 7 месяцев около 5;

– 8 – 9 месяцев –4,5;

– к 3 годам – 1,5-2,5, как у взрослых.

У детей младшего возраста лучше всасываются основания.

Основная часть ЛВ всасывается в кишечнике. рН в кишечнике ребенка 7,3 – 7,6, поэтому лучше всасываются основания. У детей большой размер пространств между клетками слизистой кишечника, поэтому через них легко проникают белки, полипептиды, антитела (из молока матери), ионы. Всасывание лекарств из кишечника происходит медленнее, чем у взрослых, и интенсивность вариабельна у разных детей. Моторика кишечника у новорожденных и грудных детей ускорена. На поверхности слизистой оболочки кишечника расположен слой связанной воды (его толщина находится в обратной зависимости от возраста ребенка) который препятствует всасыванию жирорастворимых веществ. Транспортные механизмы слизистой оболочки кишечника у детей первого года жизни еще плохо развиты, в связи с этим до полутора лет у детей медленно всасываются липидо- и водорастворимые ЛС.

Процессы пассивного и активного транспорта созревают к 4-му месяцу жизни ребенка.

Попробуйте представить нашу кожу в виде сетки для волейбола, а молекулы косметического средства – в виде волейбольного мяча. Как вы думаете, сможет ли крем, как заявляет реклама, проникнуть сквозь мелкую сетку и произвести обещанный чудный эффект? Какие современные методы и технологии способны доставить комплекс чудесных компонентов к глубоким слоям кожи, минуя эпидермальный барьер? Стоит ли тратиться на дорогую элитную косметику или все обещания – не более чем мошенническая уловка? И насколько глубоко обычный крем может проникнуть в кожу?

Чтобы понять, работают ли косметические средства и их ингредиенты, нужно вспомнить основы. А именно – как устроена кожа, из каких слоев она состоит, каковы особенности ее клеток.

Как устроена наша кожа?

Кожа – самый большой орган тела человека. Состоит из трех слоев:

Эпидермис (0,1-2,0 мм).

Дерма (0,5-5,0 мм).

Гиподерма или подкожно-жировая клетчатка (2,0-100 мм и более).

Первый слой кожи – эпидермис, его мы обычно и называем кожей. Этот слой самый интересный для косметологов. Именно здесь работают компоненты кремов. Дальше проникают только препараты, которые вводятся в виде инъекций.

Эпидермис и эпидермальный барьер: преграда на пути полезных веществ или надежный союзник?

Эпидермис, в свою очередь, состоит из 5 слоев – базального, шипового, зернистого, рогового. Роговой слой выложен 15-20 рядами корнеоцитов – мертвых роговых клеток, в которых не более 10% воды, нет ядра, а весь объем заполняет прочный белок кератин.

Корнеоциты крепко, как верные друзья, держатся друг за друга с помощью белковых перемычек, а липидная прослойка скрепляет эти клетки крепче, чем цемент – кирпичи в кладке.

Корнеоциты образуют эпидермальный барьер, который, как панцирь черепахи, защищает кожу от внешних воздействий – и полезных, и вредных. Однако лазейка есть! Чтобы проникнуть внутрь, к живым клеткам эпидермиса и дермы, вещества косметики должны двигаться вдоль жировой прослойки! Которая, напомним, состоит из жиров и проницаема только для жиров и веществ, в этих жирах растворимых.

Барьер рогового слоя непроницаем (точнее слабопроницаем) для воды и водорастворимых веществ. Вода не может проникнуть извне, но и выйти наружу тоже неспособна. Так наша кожа предотвращает обезвоживание.

Это еще не все!

Кроме того, что вещества должны растворяться в жире, их молекулы должны быть маленькими. Клетки-корнеоциты располагаются на расстоянии, измеряемом в миллионных долях миллиметра. Просочиться между ними сможет только крохотная молекула.

Получается, что хорошее, работающее косметическое средство – то, в котором полезные компоненты а) жирорастворимые; б) могут преодолеть (но не разрушить!) эпидермальный барьер

Было бы замечательно, если бы в тюбики и баночки фасовали жирорастворимые вещества и микромолекулы!

Имеет ли смысл тратиться на омолаживающий или увлажняющий крем с ценным коллагеном?

Для начала уточним, где вырабатывается коллаген и эластин и зачем они нужны коже.

В нижнем слое эпидермиса – базальном, граничащем с дермой, – рождаются новые клетки эпидермиса. Они отправляются вверх, по пути постепенно стареют, становятся жестче. Когда они достигнут поверхности, связи между ними ослабеют, клетки-старушки начнут слущиваться. Так наша кожа обновляется.

Если деление клеток замедлится или они не отшелушатся вовремя (это называется гиперкератоз), кожа потускнеет, утратит красоту. В первом случае помогут ретиноиды – производные витамина А (они ускорят механизм регенерации). Во втором – отшелушивающие препараты (пилинги).

Вернемся к эластину и коллагену и узнаем, чем же они полезны

Нам говорят, что коллаген и эластин помогают коже оставаться упругой и молодой, без морщин. Что имеется в виду?

Коллаген и эластин – два основных белка дермы, состоящие из аминокислот и скрученные в нити. Коллагеновые волокна имеют форму спиралей (пружин) и образуют подобие каркаса, который делает кожу прочной. А тонкие эластиновые волокна помогает ей растягиваться и снова возвращаться в исходное состояние.

Чем качественнее коллагеновые и эластиновые волокна, тем эластичнее кожа.

Коллагеновые волокна необходимы для нормальной регенерации, т.к. помогают новым клеткам быстрее подняться из базального к поверхностным слоям кожи. Другая функция коллагена – впитывать и удерживать влагу в клетках. Одна молекула коллагена способна удержать воду в объеме, в 30 раз превышающий размер самой молекулы!

Если пружины коллагена ослабеют и не смогут удерживать влагу, кожа обвиснет или растянется под действием силы тяжести. Брыли, носогубные складки, морщины и сухость – это внешние проявления негативных внутренних изменений.

Кроме коллагеновых и эластиновых волокон, в дерме находятся клетки-фибробласты и вещества гликозаминогликаны. Что они делают?

Знакомый нам всем гликозаминогликан – гиалуроновая кислота, заполняющая межклеточные промежутки и образующая сеть, в которой удерживается влага – получается гель. Пружинки коллагена и эластина словно плавают в бассейне, заполненном гелеобразной гиалуроновой кислотой.

Итак, коллагеновые и эластиновые волокна образуют прочный упругий каркас, водный гель гиалуроновой кислоты отвечает за наполненность кожи.

А что делают фибробласты?

Фибробласты относятся к основным клеткам дермы и содержатся в межклеточном веществе, между коллагеновыми и эластиновыми волокнами. Именно эти клетки вырабатывают коллаген, эластин и гиалуроновую кислоту, разрушая и синтезируя их снова и снова.

Чем человек старше, тем пассивнее ведут себя фибробласты – и, соответственно, тем медленнее обновляются молекулы коллагена и эластина. Точнее, замедляется только синтез новых молекул, зато процессы разрушения идут прежним темпом. В дерме появляется склад поврежденных волокон; кожа утрачивает эластичность и становится суше.

Фибробласты – фабрика коллагена и эластина. Когда «фабрика» работает плохо, кожа начинает стареть.

Можно ли ускорить синтез или восполнить нехватку белков коллагена и эластина?

Вот задача, которую косметологи пытаются решить не первый год! Сейчас пользуются несколькими способами:

Самое дорогое и одновременно самое эффективное решение – инъекционные процедуры . В салоне вам предложат мезотерапию – введение под кожу коктейлей с гиалуроновой кислотой и коллагеном.
Хорошие результаты дает RF-лифтинг (Термолифтинг) – горячая мера, основанная на прогревании кожи радиочастотным излучением (Radio Frequency) на глубину до 2-4 мм. Прогревание стимулирует активность фибробластов, коллагеновый каркас становится прочнее, кожа разглаживается и омолаживается.
Метод попроще и подешевле – применение кремов с коллагеном, эластином и гиалуроновой кислотой.

Нет ли здесь противоречия?

Как и какие активные вещества, способные вызвать регенеративные процессы в коже, проникнут в глубокие слои?

Как вы помните, на пути любой косметики, с коллагеном, эластином или «гиалуронкой», стоит эпидермальный барьер. Также вы помните, что миновать барьер могут жирорастворимые вещества и в незначительном количестве – водорастворимые, но только с самой маленькой молекулой.

Начнем с вкусного – коллагена и эластина

Коллаген и эластин – протеины, они не растворяются ни в воде, ни в жире. К тому же их молекулы настолько велики, что они не могут протиснуться между кератиновыми чешуйками! Вывод – косметический коллаген (и эластин тоже) абсолютно никуда не проникают, остаются на поверхности кожи, образуя воздухопроницаемую пленку.

Продвинутые пользователи косметики наверняка слышали про гидролизованный коллаген и гидролизованный эластин. Эту форму легко опознать по слову hydrolyzed в составе косметического средства. Для получения гидролизата коллагена используют ферменты (энзимы), для гидролизат эластина – щелочи. Плюс дополнительные факторы – высокая температура и давление.

В таких условиях прочный белок распадается на составляющие – аминокислоты и пептиды, которые – и это правда! – просачиваются внутрь кожи. Однако не все так гладко с отдельными аминокислотами, ведь они:

не являются полноценным протеином;
не обладают свойствами исходного вещества;
не способны заставить фибробласты синтезировать собственный коллаген (или эластин).

Таким образом, даже протиснувшись внутрь кожи, «неродные» протеины не будут вести себя, как свои, «родные». То есть попросту бесполезны в борьбе со старением кожи и морщинами. Чем крем с коллагеном точно полезен, так это способностью восстановить нарушенный эпидермальный барьер и разгладить поверхностные морщинки.

Все остальные обещания – жульничество, маркетинговая уловка стоимостью в ползарплаты.

А зачем нужна гиалуроновая кислота в кремах?

Гиалуроновая кислота растворима в воде, поэтому она дружит с остальными ингредиентами косметических средств. Бывает двух видов – высоко- и низкомолекулярная.

Высокомолекулярная гиалуроновая кислота – сложная по составу, с огромной молекулой. В косметику добавляют «гиалуронку» животного происхождения. Размер молекулы позволяет ей притягивать влагу в большом количестве (супер-увлажнитель!), но мешает самостоятельно проникать внутрь кожи.

Чтобы доставить высокомолекулярную кислоту, используют инъекции . Это те самые филеры, которыми косметологи заполняют морщины.

Низкомолекулярная кислота – модифицированная. Ее молекулы невелики, поэтому она не лежит на поверхности эпидермиса, а проваливается дальше и работает в глубине.

Для модификации «гиалуронки»:

разбивают ее молекулы гидролизом на фракции;
синтезируют в лабораториях.

Этим продуктом обогащают кремы, сыворотки, маски.

Еще один продукт – гиалуронат натрия. Для его получения молекулы исходного вещества очищают, удаляя жиры, протеины и некоторые кислоты. На выходе получают вещество с крохотной молекулой.

Низкомолекулярная гиалуроновая кислота может самостоятельно добраться туда, куда нужно. Высокомолекулярную приходится применять наружно либо вводить в виде инъекций.

Хитрые производители стараются не использовать баснословно дорогую низкомолекулярную «гиалуронку». Да и с высокомолекулярной они жадничают, добавляя порой 0,01% – ровно столько, чтобы можно было упомянуть вещество на этикетке.

Неинвазивные способы введения активных веществ в кожу

Итак, мы приближаемся к финалу и уже выяснили, что крем будет работать только на поверхности кожи, не проникая даже вглубь эпидермиса. К дерме дойдут активные вещества либо с микромолекулой, либо в виде внутрикожных (интрадермальных) инъекций.

Альтернатива – безынъекционные аппаратные и лазерные методы, которые позволяют обойтись без иголок и при этом «вбить» гиалуроновую кислоту в глубокие слои кожи.

Пример – лазерная биоревитализация . В основе технологии лежит обработка высокомолекулярной кислоты, нанесенной на кожу, и превращение ее из полимера длиной в тысячи звеньев в короткие цепочки длиной до 10 звеньев. В таком виде «разрушенная» кислота проникает вглубь эпидермиса, а по мере продвижения к дерме цепочки «сшиваются» лазером.

Преимущества лазерной биоревитализации – неинвазивность, комфорт для пациента, отсутствие побочных реакций и реабилитационного периода. Недостаток – низкая эффективность (не более 10%). Поэтому для достижения желаемого результата оба метода – инъекционную и лазерную биоревитализацию – нужно комбинировать.

Инъекционные методы – самые разумные. Это гарантия, что вещество отправилось по адресу (в дерму) и будет работать.