Физиология клетки

Выработка биологически активных ве­ществ — простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов, оказывающих сильное влия­ние на адгезию тромбоцитов и процесс вос­паления.
Транспортная функция вместе с барьер­ной обеспечивает относительно постоянный состав веществ в клетке и ее электрический заряд. Наличие концентрационных и элект­рических градиентов различных веществ и ионов вне и внутри клетки свидетельствует о том, что клеточная мембрана осуществля­ет тонкую регуляцию содержания в цито­плазме ионов и молекул. Благодаря транс­порту частиц формируется состав внутри­клеточной среды, наиболее благоприятный для оптимального протекания метаболичес­ких реакций.

1.1.3.Механизмы транспорта веществ через клеточную мембрану

Транспорт частиц является жизненно важным для организма процессом. Он обеспечи­вает:
1) поступление в организм через желу­дочно-кишечный тракт различных веществ в кровь и лимфу и в каждую клетку организма, необходимых для синтеза клеточных струк­тур и выработки энергии;
2) регуляцию фи­зико-химических показателей внутренней среды (осмотическое давление, рН);
3) создание электрических зарядов клеток, воз­никновение и распространение возбуждения;
4) сократительную деятельность поперечно­полосатых (в том числе сердечной) и гладких мышц внутренних органов;
5) выделение клетками секретов (гормонов, ферментов, других биологически активных веществ);
6) выделение продуктов обмена в окружаю­щую среду (почки, легкие, желудочно-ки­шечный тракт, кожа);
7) реализацию дейст­вия фармакологических препаратов.
Транспорт веществ делят на пассивный (без затрат энергии) и активный (с затратой энергии). Движущей силой пассивного перемещения веществ являются концентрационный (химический), электри­ческий и гидростатический градиенты. Со­гласно концентрационному градиенту, час­тицы перемещаются из области с высокой концентрацией в область с низкой концент­рацией. При наличии разности гидростати­ческих давлений, например в сосудах и интерстиции, жидкость движется через полу­проницаемые мембраны из области с высо­ким гидростатическим давлением в область с более низким давлением. Вещества в этом случае следуют за растворителем, если мем­брана проницаема для них. Следует заме­тить, что термин «пассивный транспорт» не соответствует реальной действительности, так как электрический, концентрационный и гидростатический градиенты в животном организме создаются активно — с затратой энергии. Обмен веществ между организмом и внешней средой может проходить частично без затрат энер­гии, если имеется концентрационный градиент, -это диффузия газов из легких в кровь или выход их из крови и всасывание питательных веществ в кровь из желудочно-кишечного тракта, если их концентрация в кишечнике больше, чем в крови. В организме транспорт веществ осуществляется с затратой энергии. Поэтому термин «пассивный транспорт» целесообразно исключить, так как по­добного механизма в животном организме вообще не существуют — все виды транспорта веществ в организме осуществляются активно, с затратой энергии. Но в одних случаях энергия затрачивает­ся непосредственно на транспорт какой-либо час­тицы, например иона Na⁺, с помощью белковой молекулы, называемой насосом. Это первично ак­тивный механизм: в данном случае создается кон­центрационный (химический) градиент — запас потенциальной энергии. В других случаях энергия на перенос частиц затрачивается опосредованно: например, перенос молекул глюкозы с помощью натрия — это вторично активный механизм, энер­гия расходуется на перенос только натрия. Счита­ют, что движение воды, согласно закону осмоса, осуществляется пассивно: без затрат энергии вода движется в область с высокой концентрацией час­тиц (с высокой осмолярностью). Однако когда ос­мотическое давление сравняется по обе стороны мембраны, одностороннее движение воды прекра­тится. Движение воды, в результате которого была израсходована потенциальная энергия в виде кон­центрационного градиента, нельзя назвать пас­сивным, без затрат энергии, — это вторично ак­тивный транспорт.
Если энергия расходуется непосредствен­но на перенос частиц, транспорт следует на­зывать первично активным.
Если же на транспорт частиц расходуется ранее запасенная энергия, например кон­центрационный градиент, такой транспорт следует называть вторично активным. По­скольку транспорт в обоих случаях является активным (с затратой энергии), обоснованно использовать термины первичный и вторич­ный транспорт веществ.

1.1.3.1.Первично активный транспорт.

Первично активный транспорт - это перенос отдельных ионов во­преки концентрационному и электрическому градиентам с помощью специальных ионных насосов, а также с помощью эндоцитоза, экзоцитоза и трансцитоза. В обоих случаях энергия расхо­дуется непосредственно на перенос частиц.
Насосы (помпы) представляют собой белковые молекулы, обладающие свойствами переносчика и АТФазной активностью. Не­посредственным источником энергии явля­ется АТФ. Достаточно хорошо изучены Na/К-, Са²⁺- и Н⁺-насосы. Есть основания предполагать наличие Сl^- -насоса, о чем сви­детельствует участие ионов Сl^- в процессах торможения ЦНС, а также в возникновении возбуждения в клетках проводящей системы сердца и в клетках рабочего миокарда. Отсут­ствие хлорной помпы привело бы к исчезно­вению концентрационного градиента ионов Сl^- в перечисленных клетках и нарушению процессов возбуждения и торможения в них, чего в реальной действительности не наблю­дается. Насосы локализуются на клеточных мембранах или на мембранах клеточных органелл.
Основными характеристи­ками мембранных насосов являются:
- специфичность (селективность);
- постоянная работа;
Специфичность насосов (селективность) заключается в том, что они обычно переносят какой-то оп­ределенный ион или два иона. Например, Na/К-насос (объединенный насос для Nа⁺ и К⁺) не способен переносить ион лития, хотя по своим свойствам последний очень близок к натрию.