Как происходит мембранный транспорт в клетке? Эндоцитоз и экзоцитоз
Ты, конечно, понимаешь, что клетка – это не замкнутая система, существующая автономно и независимо. Она постоянно обменивается с окружающей средой различными веществами, при этом транспорт веществ происходит как из среды в клетку, так и в обратном направлении. Как именно проходит этот процесс? Сейчас расскажу.
Итак, клеточная мембрана имеет на своей поверхности специфические рецепторы, способные «узнавать» определённые молекулы. В качестве таких рецепторов выступают специальные белки или гликопротеины – они обладают свойством распознавать как различные факторы внешней среды, так и другие клетки (например, именно благодаря рецепторам на мембране яйцеклетка и сперматозоид «узнают» друг друга).
Мембрана характеризуется двумя основными свойствами:
- избирательной проницаемостью – то есть способностью пропускать внутрь клетки одни вещества и задерживать другие;
- наличием особых каналов, через которые проходят ионы и молекулы.
Сквозь клеточную мембрану могут проходить молекулы разного размера. Поэтому мембранный транспорт рассматривается отдельно для микро- и макромолекул.
Для микромолекул
Здесь выделяют активный и пассивный транспорт. Ключевая разница между ними состоит в том, что первый сопровождается затратами энергии, а второй – нет.
1. Активный транспорт – это процесс переноса веществ с участием ферментов-переносчиков против градиента концентрации (то есть из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией).
Эти ферменты, или белки-переносчики образуют так называемые ионные насосы, или помпы. Энергия для активного транспорта выделяется в результате гидролиза АТФ (разрушения молекулы АТФ под действием воды).
Благодаря активному транспорту в клетку попадают:
- ионы (калий, натрий, магний, кальций);
- мономеры (аминокислоты, нуклеотиды, простые сахара).
2. Пассивный транспорт – не требует прямого расхода энергии и включает такие процессы, как осмос и диффузию (простую и облегчённую).
Дадим определения каждому процессу:
Осмос – это движение воды через мембрану в сторону раствора с большей концентрацией.
Простая диффузия – перенос веществ через мембрану клетки по градиенту концентрации (из области высокой концентрации в область низкой концентрации).
Облегчённая диффузия – процесс переноса веществ через мембрану по градиенту концентрации с участием мембранных белков-переносчиков (также без расхода энергии).
Особенность облегчённой диффузии в том, что она проходит быстрее, чем простая (оно и понятно, ведь здесь участвуют дополнительные «помощники» – белки). Кроме того, её можно блокировать, связав белки-переносчики.
Для макромолекул
Транспорт более крупных частиц происходит с помощью совершенно иного механизма – эндоцитоза («эндо» значит «внутрь»). Обратный ему процесс – выведение макромолекул из клетки – носит название экзоцитоза (приставка «экзо» означает «наружу»).
- При эндоцитозе происходит захват молекулы участком клеточной мембраны: она обволакивает частицы и заключает его в специальную мембранную вакуоль. Далее вакуоль сливается с лизосомой, и уже её ферменты расщепляют макромолекулу до более простых веществ (мономеров).
- При экзоцитозе происходит выведение ненужных продуктов внутриклеточного пищеварения. Непереваренные остатки заключаются в вакуоли (или пузырьки), которые, подходя к мембране, сливаются с ней – и в результате содержимое выделяется наружу, в окружающую среду.
Более подробно эти процессы мы рассматриваем на курсе БиоКвест – ещё не поздно присоединиться! Напоминаю, что запись на курс закрывается 31 декабря. Успей зарегистрироваться ;)