Диффузная мембрана: Диффузионная мембрана (пленка): Что это такое

Содержание

Диффузионная мембрана (пленка): Что это такое

Диффузионная мембрана — это рулонный материал для проведения гидроизоляции. Его используют для наружных работ и он является важным звеном в утеплении дома. Материал характеризуется односторонней проводимостью влаги и способен удалять пар из утеплителя, который образуется из-за перепадов температур и существенного повышения влажности.

Строение диффузионной мембраны

Она обычно трехслойная, верхний и нижний слой — это полотна из нетканого полипропилена. В мембранах Ондутис средний слой устойчив к растяжениям. Вместе с крепким двухслойным каркасом мембрана характеризуется высокой стойкостью к механическим повреждениям, гидрофобностью и паропроницаемостью. Слои в диффузионных мембранах соединяются с помощью ультразвука — это исключает возможность повреждения середины и позволяет достичь отличных параметров. Такие мембраны экологически безопасны и не подвержены пагубному воздействию бактерий.

Паропроницаемость — важный параметр диффузионной мембраны. По этой характеристике материал делится на три категории:

Мембраны малой диффузии материал, паропроницаемость которого меньше 300 мг пара на 1 м² за сутки. Такое полотно применяется во внутренних перегородках.
Материал средней диффузии проводит от 300 до 1000 мг/м² за сутки. Обычно применяют именно этот тип мембран, они хорошо зарекомендовали себя в зонах среднего и умеренного климата.
Мембраны высокой диффузии или супердиффузионные имеют паропроницаемость более 1000 мг/м²/сутки. Они применяются в районах с большими перепадами влажности, суровым климатом или при большой толщине утеплителя.

Для чего предназначена диффузионная мембрана

Диффузионные мембраны защищают утеплитель, внутренние элементы конструкции кровли, стен и всего дома от потерь тепла. Водоотталкивающие свойства материала создают хорошую защиту от внешних воздействий, а воздухонепроницаемость позволяет уменьшить потери тепла в зимний период.

Мембрана защищает утеплитель от негативного воздействия влаги, которая проникает извне под наружную облицовку. Высокая паропроницаемость быстро удаляет воду из-под кровельного пирога.

Мембрана проводит влагу только в одностороннем направлении — от утеплителя, затем она стекает или испаряется. Стороны мембраны маркируются разными цветами, с нанесением логотипа или рисунка на одной из сторон. Ошибочный монтаж материала противоположной стороной обязательно приведет к намоканию теплоизолятора и нарушению утепления дома.

Где используется диффузионная мембрана

Область применения мембран довольно широкая: они могут быть использованы для гидроизоляции крыш, у которых есть подкровельная вентиляция, для теплоизоляционной защиты стропил по всей их высоте, в вентиляционных навесных фасадах и в несущих конструкциях из дерева. При использовании такой мембраны, выполнять дополнительную пропитку дерева необязательно.

Также диффузионная мембрана используется в вентилируемых помещениях и скатных кровлях, не имеющих утепления, где кровельным материалом является:

полимерная черепица;
шифер;
керамическая черепица;
ондулин;
металлочерепица.

Преимущества диффузионных мембран

надежность и высокая прочность материала;
стойкость к перепадам температуры. Даже сильный перегрев мембраны не приводит к образованию вредных веществ;
химическая стойкость к кислотам и щелочам;
безопасность для здоровья.

Особенности монтажа диффузионной мембраны

Важно смонтировать мембрану нужной стороной (в случае с Ондутис — логотипом наружу, а чистой стороной к утеплителю). При монтаже диффузионных мембран важно исключить попадание влаги на теплоизоляцию через стыки и неплотности. Также обязательно нужно изолировать места, где пересекаются проникающие элементы конструкции: вентиляционные короба, антенны, каминные и печные трубы. Там, где они пересекаются, в мембране делается надрез в форме трапеции.

Чтобы мембрана эффективно функционировала, стоит предусмотреть естественную изоляцию пространства под кровлей и обеспечить удаление водяного пара. За эту функцию отвечает вентилируемый зазор между пленкой и покрытием. Его толщина равна толщине обрешетки и контррейки (обычно 7-12 см). Чтобы обеспечить доступ свежему воздуху и удалить водяной пар, делают отверстия для вентиляции.

При наружном утеплении стен диффузионные мембраны монтируются вплотную к внешней стороне теплоизоляции. Материалы крепятся на несущий каркас с помощью строительного степлера или оцинкованных гвоздей. Сверху монтируются контррейки для создания вентиляционного зазора между внутренней стороной облицовочного материала и поверхностью пленки.

Что такое супердиффузионная мембрана

Супердиффузионная мембрана — материал нового поколения. Она будет незаменимой в области с суровым климатом и высокой влажностью, предназначена для комплексной защиты теплоизоляции и отличается от обычной мембраны высокой паропроницаемостью (более 1000 мг/м

2/24 часа).

Cупердиффузионные мембраны Ондутис SA115 и SA130 пропускают водяной пар, но задерживают воду и воздух, защищают утеплитель и внутренние элементы стен и кровли. Они сохраняют утеплитель, уменьшают потери тепла кровельного пирога и могут использоваться как временная кровля до монтажа окончательной крыши в течение двух месяцев.

11 голосов , пожалуйста, оцените статью:

какую выбрать, обзор с применением

Подтекание под крышу влаги после выпадения осадков в виде дождя и снега считается большой проблемой для стропильных конструкций и утеплителя. Также негативные последствия влечет выпадение конденсата при резких перепадах температуры. Диффузионная мембрана дает возможность забыть о подобных проблемах, так как не пропускает влагу с одной стороны и хорошо проводит пар изнутри здания.

Конструктивные особенности материала

Стандартная трехслойная диффузионная мембрана поставляется в рулонах, габаритные размеры продукции зависят от марки. Многослойное полотно с одной стороны имеет ворсистую поверхность, а с другой гладкую. Внутренний слой является усиливающим, позволяет продукции выдерживать значительные механические нагрузки.

Благодаря подобной конструкции материал обладает отличными гидрофобными и паропроницаемыми характеристиками, при этом обладает большим запасом прочности. При монтаже гладкая сторона расположена сверху, ворсистая часть пропускает пар и располагается внизу. Существует несколько разновидностей мембраны, отличающихся по показателю паропроницаемости.

Назначение и применение мембраны

Доступная, качественная и практичная супердиффузионная мембрана разрабатывалась специально для защиты теплоизоляции от намокания и преждевременного выхода из строя. Несущие конструкции и стропильная система не изолированы от притока свежего воздуха, при этом все испарения отводятся в вентиляционный зазор.

Использование материала актуально при выполнении следующих работ:

в качестве основного паро- и гидроизоляционного материала при монтаже керамочерепицы;
для защиты стропильных конструкций, покрытых профлистом и металлочерепицей;
диффузионная пленка подходит при обустройстве шиферных крыш;
допускается монтаж пленки при строительстве жилых, офисных, производственных объектов, складских помещений.

Односторонняя паропроницаемость является основной особенностью продукции. В отличие от типовых гидроизоляционных покрытий, мембрана используется более эффективно, а ее монтаж позволяет увеличить эксплуатационный ресурс здания.

Достоинства продукции

Приобретение подобной продукции обходится недорого, материал является доступным для любой категории покупателей. Эффективность использования мембраны доказана на практике, основными ее достоинствами считаются:

устойчивость к механическим нагрузкам на растяжение и разрыв благодаря наличию прочного усиливающего слоя;
при сильном охлаждении и нагреве полотно не теряет своих рабочих характеристик, также неизменным остается срок его эксплуатации;
для монтажа не требуется привлечение бригады профессионалов, легкий и практичный материал может укладываться любым человеком;
экологическая чистота и отсутствие вредных выбросов также относятся к сильным сторонам мембраны.

При выборе диффузионной мембраны необходимо воспользоваться советами профессионалов. При монтаже также важно не ошибиться со сторонами материала. В противном случае полотно не будет работать.

Монтаж диффузионной мембраны

Укладка диффузионной мембраны выполняется после возведения стропильного основания. Монтаж идет параллельно карнизу, при этом каждый следующий ряд устанавливается внахлест с запасом не менее 0,1 метра. В местах наложения полотен производится герметизация специальной клеящей лентой. В местах выхода дымохода мембрана укладывается с запасом, края дополнительно обрабатываются лентой.

Приобретение мембраны паро- и гидроизоляции возможно в нашей компании. В каталоге предприятия представлено несколько марок подобной продукции. С выбором всегда готовы помочь квалифицированные менеджеры компании. Для оформления заказа достаточно заполнить форму на сайте или позвонить менеджерам по телефону. Использование диффузионных материалов является гарантией надежной защиты от конденсата и протечек воды.

Строительные плёнки — Диффузные мембраны

Диффузионные мембраны одновременно защищают конструкцию и теплоизоляцию от попадания влаги, как гидроизоляционный материал и сохраняют теплоэнергию предотвращая выдувание как противоветровой материал.

Диффузионные мембраны бывают двух, трех и более слойные.

Мембраны укладывают непосредственно на теплоизоляцию, цветным слоем наружу, с нахлестом 10-15 см. Для обеспечения оптимальной теплоизоляции, а так же, если уклон крыши менее 25% мембраны рекомендуется проклеивать специальным скотчем.

IZOSPAN + 135 гр

1,5 x 50 м, 135 гр/м², синяя

Трехслойная диффузионная мембрана с высокой степенью паропроводимости. Мембрана позволяет парам влаги свободно выходить наружу при этом не позволяя наружной влаге проникнуть в теплоизоляцию, обеспечивая ее эффективность.

TYVEK Solid

1,5 x 50 м, 80 гр/м2

Высокотехнологичный мембранный материал на основе полиэтилена, представляет собой легкий, чрезвычайно прочный, экологически чистый нетканый материал. Эффективно исключает проникновение в сооружение влаги и воздуха извне и, одновременно, обеспечивает отвод влажных испарений из него используется для гидроизоляции и ветрозащиты скатных кровель, а также стеновых конструкций и фасадов. Укладываться непосредственно на теплоизоляцию. Долговечность — 50 лет, гарантированный срок службы. Изготовлено в Люксембурге.

TYVEK Soft

Высокотехнологичный мембранный материал на основе полиэтилена, представляет собой легкий, чрезвычайно прочный, экологически чистый нетканый материал. Эффективно исключает проникновение в сооружение влаги и воздуха извне и, одновременно, обеспечивает отвод влажных испарений из него используется для гидроизоляции и ветрозащиты скатных кровель, а также стеновых конструкций и фасадов. Укладываться непосредственно на теплоизоляцию. Долговечная-50 лет, гарантированный срок службы. Изготовлено в Люксембурге.

JUTADACH 115

Супердиффузионная мембрана. Применяется как гидро и ветрозащитный материал с высокой паропроницаемостью для утепленных скатных крыш и стен. Благодаря высокой паропроницаемости увеличивает выветриваемость водяных паров из внутреннего пространства объекта. Изготовлено в Чехии.

JUTADACH 95

DELTA MAXX диффузионная мембрана с антиконденсатным слоем

Delta Maxx диффузионная мембрана единственная мембрана, одновременно обладающая диффузионными и антиконденсатными свойствами.
Предотвращает увлажнение конденсатом утеплителя и стропильной конструкции в моменты экстремального образования конденсационной влаги благодаря способности удерживать такую влагу и после удалять её за счёт диффузии. Как правило, это происходит при проведении в зимний период внутренних штукатурных работ и заливке полов. Адсорбционный слой может «связывать» до 1000 г/м 2 влаги, утеплитель и стропила всегда остаются сухими. Адсорбционный слой из нетканого полиэстера, расположенный на нижней стороне мембраны, обладает рекордно высокой прочностью на разрыв. Поэтому мембрана Delta Maxx не подвержена механическим повреждениям во время кровельных работ и обеспечивает безопасность кровельщиков.

Мембрана Delta Maxx предотвращает увлажнение конденсатом утеплителя и стропильной конструкции в моменты экстремального образования конденсационной влаги благодаря способности адсорбировать влагу и после удалять её за счёт диффузии. Как правило, это происходит при проведении в зимний период внутренних штукатурных работ.

Благодаря высокой паропроницаемости (Sd=0,15 м) мембрана обеспечивает полный и быстрый отвод скопившейся в теплоизоляции и стропильной конструкции влаги. Delta Maxx для использования в конструкциях скатных крыш с одинарным или двойным вентиляционным зазором, вентилируемых фасадов, каркасных стен можно с помощью нашего интернет-магазина. Тип кровельного покрытия роли не играет: это может быть и керамическая, цементно-песчаная черепица, и искусственный сланец, и битумная кровля.
Материал устойчив к ультрафиолету и имеет матовую поверхность темно-серого цвета. Матовая поверхность гарантирует отсутствие бликов, что увеличивает уровень безопасности при монтаже кровли
Диффузионная мембрана предотвращает потерю энергии и снижает затраты домовладельцев на отопление.
Купить Delta Maxx диффузионную мембрану с антиконденсатным слоем по оптимальной цене в наших магазинах не составит вам труда. Если вам некогда приезжать в магазин, вы можете оформить доставку по адресу. Пленка Delta всегда поддерживается на нашем складе в большом количестве.

DELTA®-MAXX PLUS диффузионная мембрана с двумя клеящими лентами | Dörken

С новым DELTA®-MAXX PLUS работа становится маХХимально эффективной!

С новой диффузионной мембраной вы экономите время и материал. Потому что двойные клеящие ленты облегчают поворот полотна при укладке. Результат: минимальные отходы, максимальная экономия средств. Минимальное время, максимальное удовлетворение.

DELTA®-MAXX PLUS обладает более чем 20-летним опытом надежности на практике и 25-летней функциональной Гарантией.

Благодаря специальному нетканому слою, DELTA®-MAXX PLUS обладает высокой эластичностью, устойчивостью к разрыву (ок. 450/300 Н/5 см) и является чрезвычайно устойчивым к механическим нагрузкам. Мембрана удовлетворяет более строгим требованиям GS-BAU 18 (по состоянию на 2015 г.) «Принципы тестирования и сертификации безопасности при отказоустойчивости компонентов во время строительных и ремонтных работ» и предлагает вам больше безопасности на крыше. Для производства нетканого материала применяется инновационная технология BiCo, обеспечивающая повышенные механические и эксплуатационные характеристики плёнки.

Функциональный слой является монолитным и выполнен из первичного полиуретана, он обладает высокой УФ- и термической стабильностью, что гарантирует долгий срок мембраны и утеплителя. Кроме этого, монолитный функциональный слой позволяет добиться уникальных характеристик по водо- и воздухонепроницаемости: испытание на динамический водяной столб показывают водонепроницаемость ок. 20 м (!!) по сравнению с 2-4 метрами для обычных диффузионных мембран.

Материал отвечает всем требованиям правил ZVDH и может применяться в качестве временной кровли при использовании системных аксессуаров DELTA®. Оптимальным основанием для временной кровли является стабильная к изгибающей нагрузке поверхность (например, сплошной настил из обрезных досок). Если предполагается использование временной кровли в зимний период, то устройство сплошного настила является обязательным требованием. При этом следует проверить несущую способность настила к воздействию снеговой нагрузки.

Мембрана, уложенная на сплошное основание, обладает высокой устойчивостью к граду и является дополнительным защитным экраном крыши (сопротивление граду до 130 км/ч) в случае повреждения кровельного покрытия. Это повышает защиту вашего имущества в случае экстремальных погодных явлений.

DELTA®-MAXX PLUS и DELTA®-MAXX — первые подкровельные мембраны в Германии с возможностью адсорбировать влагу, которая высвобождается при проведении мокрых отделочных работ или при просушке конструкции крыши после строительства. Нетканый материал на нижней стороне мембран может впитывать до 1 л/м² влаги (конденсата). Накопленная влага затем постепенно высвобождается. Мембрана имеет клетчатую поверхность, что облегчает её раскрой и монтаж.

Кратко о преимуществах нового DELTA

^®-MAXX PLUS

Экономит до 30% материала благодаря двум клеящим лентам

Безопасность кровельщика — защита от падения

Экономьте время, монтируя мембрану быстрее

Действует 25-летняя функциональная Гарантия

Диффузионная мембрана ISOBOX — ISOBOX

Основные физико-механические характеристики

Наименование показателя	Ед. изм	Диффузионная мембрана ISOBOX 95	Диффузионная мембрана ISOBOX 110	Метод испытаний
Поверхностная плотность	г/м²	95 (+10%/-5%)	110 (+10%/-5%)	ГОСТ 3811-72
Максимальная сила при растяжении вдоль, не менее	Н/5 см	160 (±25)	190 (±50)	ГОСТ 31899-2-2011 (EN 12311-2:2000)
Максимальная сила при растяжении поперек, не менее	Н/5 см	90 (±25)	100 (±30)	ГОСТ 31899-2-2011 (EN 12311-2:2000)
Паропроницаемость не более	г/м2*24 час	≥1400	≥1400	ГОСТ 25898-2012
Эквивалентна толщина слоя воздуха по диффузии пара Sd	м	~0,02	~0,02	ГОСТ 25898-2012
Водонепроницаемость, метод А	—	W 1	W 1	ГОСТ EN 1928-2011
УФ стабильность	—	Не менее 2 месяцев	Не менее 2 месяцев	ГОСТ 32317-2012 (EN 1297:2004)

Геометрические параметры

Наименование показателя	Ед. изм	Диффузионная мембрана ISOBOX 95	Диффузионная мембрана ISOBOX 110	Метод испытаний
Длина	м	50±5%	50±5%	ГОСТ Р 57417-2017 (EN 13956:2012)
Ширина	м	1,5±1%	1,5±1%	ГОСТ Р 57417-2017 (EN 13956:2012)

*Допускается по требованию потребителя изменять плотность материала

Производство работ:

Согласно «Руководству по монтажу диффузионных мембран и пароизоляционных пленок ТЕХНОНИКОЛЬ АЛЬФА». Диапазон температур применения от минус 40 °С до плюс 80 °С.

Хранение:

Хранение должно осуществляться в условиях, исключающих воздействие влаги, прямых солнечных лучей, нагрева.

Транспортировка:

Изделия транспортируют всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.

Сведения об упаковке:

Рулоны диффузионной мембраны ISOBOX поставляются в индивидуальной упаковке и содержат этикетку с указанием марки (например, диффузионная мембрана ISOBOX 95), названием компании, адресом и номером телефона, а также с инструкциями по креплению. Внутри тубы расположена этикетка с информацией о партии и времени производства материала.

ВНИМАНИЕ!!! Для сохранения срока службы материала, рекомендуется избегать попадания на полотно мембраны маслосодержащих жидкостей или тосола (например, от цепной пилы) и не допускать контакта с досками, мокрыми от защитных составов (противопожарных и антисептическими), так как это может нанести серьезный ущерб кровельной мембране.

Гидро-ветрозащитая диффузионная мембрана ISOBOX 110

Гидро-ветрозащитая диффузионная мембрана ISOBOX 110

Гидро-ветрозащитая диффузионная мембрана ISOBOX 110 — трехслойный материал, состоящий из функционального микропористого водонепроницаемого слоя, скрепленного с двух сторон нетканым полипропиленовым полотном. Нахлёсты рулонов ISOBOX проклеиваются лентой ТЕХНОНИКОЛЬ АЛЬФАБЭНД 35/50. Мембрана устойчива к воздействию плесени и бактерий, УФ-излучению.

Область применения:

Основная функция мембраны – защита теплоизоляционного слоя в системах скатных кровель и вентилируемых фасадов от вредного воздействия воды, ветра, пыли. Укладывается вплотную на утеплитель, используется в конструкциях скатных кровель, вентилируемых фасадов и каркасных стен. Благодаря высокой паропроницаемости мембрана способствует выходу из строительных конструкций излишней влаги. Низкая воздухопроницаемость мембраны предотвращает выдувание тепла из утеплителя.

Основные физико-механические характеристики:

Поверхностная плотность, г/м2 — 110+10%-5%
Разрывная нагрузка вдоль, не менее, Н/5 см — 190(±50)
Разрывная нагрузка поперек, не менее, Н/5 см — 100(±30)
Паропроницаемость не более, г/м2*24 час — ≥1400
Эквивалентна толщина слоя воздуха по диффузии пара Sd, м — Ок. 0.02
Водонепроницаемость при давлении не менее 0.001 МПа в 24часов — W1
УФ стабильность — не менее 2 месяцев

Геометрические параметры:

Длина, м — 50±5%
Ширина, м — 1.5 (-0.5+1)%

Производство работ:

Согласно «Руководству по применению гибкой черепицы SHINGLAS в скатных крышах», «Инструкции по монтажу гибкой черепицы Shinglas», «Инструкции по монтажу композитной черепицы Luxard». Диапазон температур применения от -40°С до +80°С.

Хранение:

Хранение должно осуществляться в условиях, исключающих воздействие влаги, прямых солнечных лучей, нагрева.

Транспортировка:

Изделия транспортируют всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.

Сведения об упаковке:

Рулоны диффузионной мембраны ISOBOX поставляются в индивидуальной упаковке и содержат этикетку с указанием марки (например, диффузионная мембрана ISOBOX 110), названием компании, адресом и номером телефона, а также с инструкциями по креплению. Внутри тубы расположена этикетка с информацией о партии и времени производства материала.

Мембранный транспорт | Анатомия и физиология

Целей обучения:

Сравните и противопоставьте пассивный и активный транспорт
Опишите процесс диффузии, осмоса и облегченной диффузии
Опишите процесс натриевой / калиевой помпы и эндо / экзоцитоза
Опишите три типа эндоцитоза

Транспорт через клеточную мембрану

Одно из величайших чудес клеточной мембраны — это ее способность регулировать концентрацию веществ внутри клетки.Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺, Na ⁺, K ⁺ и Cl ^—; питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты; и продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂), которые должны покидать ячейку. Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает первый уровень контроля. Фосфолипиды плотно упакованы вместе, и мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой.Мембрана с селективной проницаемостью позволяет только веществам, отвечающим определенным критериям, проходить через нее без посторонней помощи. В случае клеточной мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этого являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт. Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя.

Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые подразделяются на категории в зависимости от того, требуется ли энергия. Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии. Напротив, активный транспорт — это движение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ).

Пассивный транспорт

Простая диффузия — это движение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией.Несколько общих примеров помогут проиллюстрировать эту концепцию. Представьте, что вы находитесь в закрытой ванной. Если распылить флакон духов, молекулы аромата естественным образом распространятся из места, где они оставили флакон, во все углы ванной комнаты, и это распространение будет продолжаться до тех пор, пока градиент концентрации не исчезнет. Другой пример — ложка сахара, помещенная в чашку чая. В конце концов сахар будет распространяться по всему чаю, пока не исчезнет градиент концентрации. В обоих случаях, если в комнате теплее или чай горячее, диффузия происходит еще быстрее, поскольку молекулы сталкиваются друг с другом и распространяются быстрее, чем при более низких температурах.Таким образом, внутренняя температура тела около 98,6 ^° F также способствует диффузии частиц внутри тела.

Перейдите по этой ссылке, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе. Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Когда какое-либо вещество существует в большей концентрации на одной стороне полупроницаемой мембраны, такой как плазматическая мембрана, любое вещество, которое может двигаться вниз по градиенту своей концентрации через мембрану, будет делать это.Рассмотрим вещества, которые могут легко диффундировать через липидный бислой клеточной мембраны, такие как газы кислород (O ₂) и CO ₂. O ₂ обычно диффундирует в клетки, потому что он более сконцентрирован вне них, а CO ₂ обычно диффундирует из клеток, потому что он более сконцентрирован внутри них. Ни один из этих примеров не требует энергии со стороны клетки, и поэтому они используют пассивный транспорт для перемещения через мембрану. Прежде чем двигаться дальше, вам нужно рассмотреть газы, которые могут диффундировать через клеточную мембрану.Поскольку клетки быстро потребляют кислород во время метаболизма, обычно внутри клетки концентрация O ₂ ниже, чем снаружи. В результате кислород будет диффундировать из межклеточной жидкости непосредственно через липидный бислой мембраны в цитоплазму внутри клетки. С другой стороны, поскольку клетки продуцируют CO ₂ в качестве побочного продукта метаболизма, концентрации CO ₂ повышаются в цитоплазме; следовательно, CO ₂ будет перемещаться из клетки через липидный бислой в интерстициальную жидкость, где его концентрация ниже.Этот механизм распространения молекул от места их большей концентрации к месту с меньшей концентрацией является формой пассивного переноса, называемого простой диффузией (рис. 3.15).

Рисунок 3.15. Простая диффузия через клеточную (плазменную) мембрану

Структура липидного бислоя позволяет только небольшим неполярным веществам, таким как кислород и углекислый газ, проходить через клеточную мембрану вниз по градиенту их концентрации путем простой диффузии.

Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану (Рисунок 3.16). Вода может свободно перемещаться через клеточную мембрану всех клеток, либо через белковые каналы, либо скользя между липидными хвостами самой мембраны. Однако именно концентрация растворенных веществ в воде определяет, будет ли вода перемещаться в ячейку, из ячейки или в оба.

Рисунок 3.16. Осмос

Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества).В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

Растворенные вещества в растворе создают осмотическое давление, давление, которое притягивает воду. Осмос возникает, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Чем больше растворенного вещества содержит раствор, тем большее осмотическое давление будет иметь раствор. Раствор, который имеет более высокую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, считается гипертоническим. Молекулы воды имеют тенденцию диффундировать в гипертонический раствор, потому что более высокое осмотическое давление притягивает воду (Рисунок 3.17). Если клетку поместить в гипертонический раствор, клетки сморщатся или будут сморщены, или будут зубчатыми, , когда вода покинет клетку посредством осмоса. Напротив, раствор, который имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, считается гипотоническим. Клетки в гипотоническом растворе будут поглощать слишком много воды и набухать с риском в конечном итоге разрыва — процесс, называемый лизис . Важнейшим аспектом гомеостаза живых существ является создание внутренней среды, в которой все клетки организма находятся в изотоническом растворе, среды, в которой два раствора имеют одинаковую концентрацию растворенных веществ (равное осмотическое давление).Когда клетки и их внеклеточная среда изотоничны, концентрация молекул воды одинакова снаружи и внутри клеток, поэтому вода течет как внутрь, так и наружу, а клетки сохраняют свою нормальную форму (и функцию). Различные системы органов, особенно почки, работают над поддержанием этого гомеостаза.

Рисунок 3.17. Концентрация растворов

Гипертонический раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор. Изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную другому раствору.Гипотонический раствор имеет меньшую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.

Облегченная диффузия — это процесс диффузии, используемый для тех веществ, которые не могут пересекать липидный бислой из-за своего размера и / или полярности (рис. 3.18). Типичным примером облегченной диффузии является перемещение глюкозы в клетку, где она используется для производства АТФ. Хотя глюкоза может быть более концентрированной вне клетки, она не может пересекать липидный бислой посредством простой диффузии, потому что он является одновременно большим и полярным.Чтобы решить эту проблему, специальный белок-носитель, называемый переносчиком глюкозы, будет переносить молекулы глюкозы в клетку, чтобы облегчить ее внутреннюю диффузию. Есть много других растворенных веществ, которые должны пройти через облегченную диффузию, чтобы попасть в клетку, например, аминокислоты, или выйти из клетки, например, отходы. Поскольку облегченная диффузия — это пассивный процесс, он не требует затрат энергии клеткой.

Рисунок 3.18. Облегченная диффузия

(a) Облегченная диффузия веществ через клеточную (плазматическую) мембрану происходит с помощью белков, таких как канальные белки и белки-носители.Канальные белки менее селективны, чем белки-носители, и обычно легко различают свой груз в зависимости от размера и заряда. (б) Белки-носители более селективны, часто позволяя пересекаться только одному конкретному типу молекул.

Активный транспорт

Для всех способов транспортировки, описанных выше, ячейка не расходует энергию. Мембранные белки, которые помогают в пассивном переносе веществ, делают это без использования АТФ. Во время активного транспорта АТФ требуется для перемещения вещества через мембрану, часто с помощью белков-переносчиков, и обычно против его градиента концентрации.Один из наиболее распространенных типов активного транспорта включает белки, которые служат насосами. Слово «насос», вероятно, вызывает в воображении мысли об использовании энергии для накачки шины велосипеда или баскетбольного мяча. Точно так же энергия АТФ требуется этим мембранным белкам для переноса веществ — молекул или ионов — через мембрану, как правило, против градиентов их концентрации (из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией). Натрий-калиевый насос , который также называют N ⁺ / K ⁺ АТФаза, транспортирует натрий из клетки, одновременно перемещая калий в клетку.Насос Na ⁺ / K ⁺ — это важный ионный насос, обнаруженный в мембранах многих типов клеток. Эти насосы особенно распространены в нервных клетках, которые постоянно выкачивают ионы натрия и притягивают ионы калия для поддержания электрического градиента через клеточные мембраны. Электрический градиент — это разница в электрическом заряде в пространстве. В случае нервных клеток, например, существует электрический градиент между внутренней и внешней частью клетки, при этом внутренняя часть заряжена отрицательно (около -70 мВ) относительно внешней стороны.Отрицательный электрический градиент сохраняется, потому что каждый насос Na ⁺ / K ⁺ перемещает три иона Na ⁺ из ячейки и два иона K ⁺ в ячейку для каждой используемой молекулы АТФ (рис. 3.19) . Этот процесс настолько важен для нервных клеток, что на него приходится большая часть использования ими АТФ.

Рисунок 3.19. Натрий-калиевый насос

Натриево-калиевый насос находится во многих клеточных (плазматических) мембранах. Насос, работающий от АТФ, перемещает ионы натрия и калия в противоположных направлениях, каждый против своего градиента концентрации.За один цикл насоса три иона натрия вытесняются из ячейки, а два иона калия импортируются в ячейку.

Другие формы активного транспорта не связаны с мембранными переносчиками. Эндоцитоз (попадание «в клетку») — это процесс поглощения клеткой материала путем охвата его частью своей клеточной мембраны, а затем отщипывания этой части мембраны (рис. 3.20). После защемления часть мембраны и ее содержимое становятся независимыми внутриклеточными пузырьками.Везикула представляет собой мембранный мешок — сферическую и полую органеллу, ограниченную двухслойной липидной мембраной. Эндоцитоз часто приносит в клетку материалы, которые необходимо расщепить или переварить. Фагоцитоз («поедание клеток») — это эндоцитоз крупных частиц. Многие иммунные клетки участвуют в фагоцитозе вторгающихся патогенов. Как и маленькие пакмены, их работа — патрулировать ткани тела на предмет нежелательных веществ, таких как вторжение в бактериальные клетки, фагоцитировать и переваривать их. В отличие от фагоцитоза, пиноцитоз («питье клетки») переносит жидкость, содержащую растворенные вещества, в клетку через мембранные везикулы.Фагоцитоз и пиноцитоз захватывают большие части внеклеточного материала, и они, как правило, не обладают высокой избирательностью в отношении веществ, которые они вносят. Клетки регулируют эндоцитоз определенных веществ через рецептор-опосредованный эндоцитоз. Рецептор-опосредованный эндоцитоз — это эндоцитоз части клеточной мембраны, содержащей множество рецепторов, специфичных для определенного вещества. Как только поверхностные рецепторы свяжут достаточное количество специфического вещества (лиганда рецептора), клетка будет эндоцитозировать часть клеточной мембраны, содержащую комплексы рецептор-лиганд.Таким образом эритроциты эндоцитируют железо, необходимый компонент гемоглобина.

Рисунок 3.20. Три формы эндоцитоза

Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану. (а) При фагоцитозе, который является относительно неселективным, клетка поглощает крупную частицу. (б) При пиноцитозе клетка поглощает мелкие частицы жидкости. (c) Напротив, рецепторно-опосредованный эндоцитоз довольно селективен.Когда внешние рецепторы связывают определенный лиганд, клетка отвечает эндоцитозом лиганда.

В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз («извлечение из клетки») представляет собой процесс экспорта клеточного материала с использованием везикулярного транспорта (рис. 3.21). Многие клетки производят вещества, которые необходимо секретировать, как фабрика, производящая продукт на экспорт. Эти вещества обычно упакованы в мембраносвязанные везикулы внутри клетки. Когда мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, везикула выпускает свое содержимое в интерстициальную жидкость.Затем везикулярная мембрана становится частью клеточной мембраны. Клетки желудка и поджелудочной железы производят и секретируют пищеварительные ферменты посредством экзоцитоза (рис. 3.22). Эндокринные клетки производят и секретируют гормоны, которые разносятся по всему телу, а определенные иммунные клетки производят и секретируют большое количество гистамина, химического вещества, важного для иммунных реакций.

Рисунок 3.21. Экзоцитоз

Экзоцитоз очень похож на эндоцитоз в обратном направлении. Материал, предназначенный для экспорта, упаковывается в пузырьки внутри клетки.Мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, и содержимое выходит во внеклеточное пространство.

Рисунок 3.22. Ферментные продукты клеток поджелудочной железы

Ацинарные клетки поджелудочной железы производят и секретируют множество ферментов, которые переваривают пищу. Крошечные черные гранулы на этой электронной микрофотографии представляют собой секреторные везикулы, заполненные ферментами, которые будут выводиться из клеток посредством экзоцитоза. LM × 2900. (Микрофотография предоставлена Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

3.1 Клеточная мембрана — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Опишите молекулярные компоненты, составляющие клеточную мембрану
Связать структуры клеточной мембраны с ее функциями
Опишите, как молекулы пересекают клеточную мембрану в зависимости от их свойств и градиентов концентрации
Сравните и сопоставьте различные типы пассивного транспорта с активным транспортом, предоставив примеры каждого

Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую клеточную мембрану.Подобно тому, как внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, клеточная мембрана (также известная как плазматическая мембрана) отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Эта клеточная мембрана обеспечивает защитный барьер вокруг клетки и регулирует, какие материалы могут проходить внутрь или наружу.

Строение и состав клеточной мембраны

Клеточная мембрана — чрезвычайно гибкая структура, состоящая в основном из двух слоев фосфолипидов («бислой»).Холестерин и различные белки также встроены в мембрану, давая мембране множество функций, описанных ниже.

Одиночная молекула фосфолипида имеет фосфатную группу на одном конце, называемую «головкой», и две расположенные рядом друг с другом цепи жирных кислот, которые составляют липидные «хвосты» (рис. 3.1.1). Липидные хвосты одного слоя обращены к липидным хвостам другого слоя, встречаясь на границе двух слоев. Головки фосфолипидов обращены наружу, один слой открыт для внутренней части клетки, а другой — снаружи (Рисунок 3.1.1).

Рисунок 3.1.1 — Структура и бислой фосфолипидов: Молекула фосфолипида состоит из полярной фосфатной «головы», которая является гидрофильной, и неполярного липидного «хвоста», которая является гидрофобной. Ненасыщенные жирные кислоты приводят к изгибам гидрофобных хвостов. Фосфолипидный бислой состоит из двух смежных листов фосфолипидов, расположенных хвостом к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны. Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Фосфатная группа заряжена отрицательно, что делает голову полярной и гидрофильной — или «водолюбивой». Гидрофильная молекула (или область молекулы) — это молекула, которая притягивается к воде. Таким образом, фосфатные головки притягиваются к молекулам воды как внеклеточной, так и внутриклеточной среды. С другой стороны, липидные хвосты не заряжены или неполярны и являются гидрофобными или «водобоязненными». гидрофобная молекула (или область молекулы) отталкивается и отталкивается водой.Таким образом, фосфолипиды представляют собой амфипатические молекулы. Амфипатическая молекула — это молекула, которая содержит как гидрофильную, так и гидрофобную области. Фактически, мыло удаляет масляные и жирные пятна, потому что оно обладает амфипатическими свойствами. Гидрофильная часть может растворяться в воде для стирки, в то время как гидрофобная часть может удерживать жир в пятнах, которые затем можно смыть. Аналогичный процесс происходит в вашей пищеварительной системе, когда желчные соли (состоящие из холестерина, фосфолипидов и соли) помогают расщеплять проглоченные липиды.

Поскольку фосфатные группы полярны и гидрофильны, они притягиваются к воде во внутриклеточной жидкости. Внутриклеточная жидкость (ICF) — это жидкость внутри клетки. Фосфатные группы также притягиваются к внеклеточной жидкости. Внеклеточная жидкость (ECF) — это жидкая среда вне оболочки клеточной мембраны (см. Рисунок выше). Поскольку липидные хвосты гидрофобны, они встречаются во внутренней области мембраны, исключая водянистую внутриклеточную и внеклеточную жидкость из этого пространства.Помимо фосфолипидов и холестерина, клеточная мембрана содержит множество белков, подробно описанных в следующем разделе.

Мембранные белки

Липидный бислой составляет основу клеточной мембраны, но он полностью усеян различными белками. Два разных типа белков, которые обычно связаны с клеточной мембраной, — это интегральный белок и периферический белок (рис. 3.1.2). Как следует из названия, интегральный белок — это белок, встроенный в мембрану.Существует множество различных типов интегральных белков, каждый из которых выполняет свои функции. Например, интегральный белок, который расширяет отверстие через мембрану для ионов, чтобы войти или выйти из клетки, известен как белок канала. Периферические белки обычно находятся на внутренней или внешней поверхности липидного бислоя, но также могут быть прикреплены к внутренней или внешней поверхности интегрального белка.

Рисунок 3.1.2 — Клеточная мембрана: Клеточная мембрана клетки представляет собой фосфолипидный бислой, содержащий множество различных молекулярных компонентов, включая белки и холестерин, некоторые с присоединенными углеводными группами.

Некоторые интегральные белки служат в качестве белков распознавания клеток или поверхностных белков идентичности, которые маркируют идентичность клетки, чтобы ее могли распознать другие клетки. Некоторые интегральные белки действуют как ферменты или в клеточной адгезии между соседними клетками. Рецептор представляет собой тип белка распознавания, который может избирательно связывать определенную молекулу вне клетки, и это связывание вызывает химическую реакцию внутри клетки. Некоторые интегральные белки выполняют двойную роль как рецептор, так и ионный канал.Одним из примеров взаимодействия рецептор-канал являются рецепторы нервных клеток, которые связывают нейротрансмиттеры, такие как дофамин. Когда молекула дофамина связывается с белком рецептора дофамина, канал в трансмембранном белке открывается, позволяя определенным ионам проникать в клетку. Периферические белки часто связаны с интегральными белками на внутренней клеточной мембране, где они играют роль в передаче клеточных сигналов или прикреплении к внутренним клеточным компонентам (например, цитоскелет, обсуждаемый позже).

Некоторые интегральные мембранные белки являются гликопротеинами.Гликопротеин — это белок, к которому прикреплены молекулы углеводов, которые распространяются во внеклеточную среду. Прикрепленные углеводные метки на гликопротеинах помогают в распознавании клеток. Углеводы, которые происходят из мембранных белков и даже из некоторых мембранных липидов, вместе образуют гликокаликс. Гликокаликс представляет собой нечеткое покрытие вокруг клетки, образованное из гликопротеинов и других углеводов, прикрепленных к клеточной мембране. Гликокаликс может выполнять различные роли.Например, он может иметь молекулы, которые позволяют клетке связываться с другой клеткой, он может содержать рецепторы гормонов или может содержать ферменты, расщепляющие питательные вещества. Гликокализы, обнаруженные в организме человека, являются продуктами его генетической структуры. Они придают каждой из триллионов клеток человека «идентичность» принадлежности к его телу. Эта идентичность — основной способ, которым клетки иммунной защиты человека «знают» не атаковать клетки собственного тела человека, но это также причина, по которой органы, пожертвованные другим человеком, могут быть отвергнуты.

Транспорт через клеточную мембрану

Одно из величайших чудес клеточной мембраны — это ее способность регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺, Na ⁺, K ⁺ и Cl ^—, питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты, а также продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂), который должен покинуть камеру.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает первый уровень контроля.Фосфолипиды плотно упакованы вместе, и мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой. Мембрана с селективной проницаемостью позволяет только веществам, отвечающим определенным критериям, проходить через нее без посторонней помощи. В случае клеточной мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этого являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт.Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя. Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые подразделяются на категории в зависимости от того, требуется ли энергия или нет. Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии. Напротив, активный транспорт — это движение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ).

Пассивный транспорт

Чтобы понять , как веществ пассивно перемещаются через клеточную мембрану, необходимо понимать градиенты концентрации и диффузию. Градиент концентрации — это разница в концентрации вещества в пространстве. Молекулы (или ионы) будут распространяться / диффундировать от того места, где они более сконцентрированы, к месту с меньшей концентрацией, пока они не будут равномерно распределены в этом пространстве. (Когда молекулы движутся таким образом, они, как говорят, перемещаются на вниз на своего градиента концентрации, от высокой концентрации к низкой.) Диффузия — это движение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Несколько общих примеров помогут проиллюстрировать эту концепцию. Представьте, что вы находитесь в закрытой комнате. Если распылить флакон духов, молекулы запаха естественным образом распространятся из места, где они оставили флакон, во все углы комнаты, и это распространение будет продолжаться до тех пор, пока молекулы не будут равномерно распределены в комнате. Другой пример — ложка сахара, помещенная в чашку чая.В конце концов сахар будет распространяться по всему чаю, пока не исчезнет градиент концентрации. В обоих случаях, если в комнате теплее или чай горячее, диффузия происходит еще быстрее, поскольку молекулы сталкиваются друг с другом и распространяются быстрее, чем при более низких температурах.

Внешний веб-сайт

Когда какое-либо вещество существует в большей концентрации на одной стороне полупроницаемой мембраны, такой как клеточные мембраны, любое вещество, которое может двигаться вниз по градиенту своей концентрации через мембрану, будет делать это.Если вещества могут перемещаться через клеточную мембрану без затрат энергии клетки, движение молекул называется пассивным переносом. Рассмотрим вещества, которые могут легко диффундировать через липидный бислой клеточной мембраны, такие как кислород (O ₂) и углекислый газ (CO ₂). Эти небольшие жирорастворимые газы и другие маленькие жирорастворимые молекулы могут растворяться в мембране и входить в клетку или выходить из нее в соответствии с градиентом их концентрации. Этот механизм движения молекул через клеточную мембрану со стороны, где они более сконцентрированы, в сторону, где они менее сконцентрированы, представляет собой форму пассивного транспорта, называемого простой диффузией . O ₂ обычно диффундирует в клетки, потому что он более сконцентрирован вне них, а CO ₂ обычно диффундирует из клеток, потому что он более сконцентрирован внутри них.

Прежде чем двигаться дальше, важно понять, что градиенты концентрации кислорода и углекислого газа всегда будут существовать в живой клетке и никогда не будут иметь равного распределения. Это связано с тем, что клетки быстро потребляют кислород во время метаболизма, и поэтому обычно внутри клетки концентрация O ₂ ниже, чем снаружи.В результате кислород будет диффундировать извне клетки напрямую через липидный бислой мембраны в цитоплазму внутри клетки. С другой стороны, поскольку клетки продуцируют CO ₂ в качестве побочного продукта метаболизма, концентрации CO ₂ повышаются в цитоплазме; следовательно, CO ₂ будет перемещаться из клетки через липидный бислой во внеклеточную жидкость, где его концентрация ниже. (Рисунок 3.1.3).

Рисунок 3.1.3 — Простая диффузия через клеточную (плазменную) мембрану: Структура липидного бислоя позволяет небольшим незаряженным веществам, таким как кислород и углекислый газ, и гидрофобным молекулам, таким как липиды, проходить через клеточную мембрану вниз. их градиент концентрации путем простой диффузии.

Большие полярные или ионные молекулы, которые являются гидрофильными, не могут легко пересечь бислой фосфолипидов. Заряженные атомы или молекулы любого размера не могут пересечь клеточную мембрану посредством простой диффузии, поскольку заряды отталкиваются гидрофобными хвостами внутри бислоя фосфолипидов. Растворенные вещества, растворенные в воде по обе стороны от клеточной мембраны, будут иметь тенденцию диффундировать вниз по градиенту их концентрации, но поскольку большинство веществ не могут свободно проходить через липидный бислой клеточной мембраны, их движение ограничивается белковыми каналами и специализированными транспортными механизмами в мембране. . Облегченная диффузия — это процесс диффузии, используемый для тех веществ, которые не могут пересекать липидный бислой из-за своего размера, заряда и / или полярности, но делают это вниз по градиенту их концентрации (рис. 3.1.4). Например, хотя ионы натрия (Na ⁺) сильно сконцентрированы вне клеток, эти электролиты заряжены и не могут проходить через неполярный липидный бислой мембраны. Их диффузии способствуют мембранные белки, которые образуют натриевые каналы (или «поры»), так что ионы Na + могут перемещаться вниз по градиенту их концентрации из-за пределов клеток внутрь клеток.Типичным примером облегченной диффузии с использованием белка-носителя является перемещение глюкозы в клетку, где она используется для производства АТФ. Хотя глюкоза может быть более концентрированной вне клетки, она не может пересекать липидный бислой посредством простой диффузии, потому что она и большая, и полярная, и, следовательно, отталкивается фосфолипидной мембраной. Чтобы решить эту проблему, специальный белок-носитель, называемый переносчиком глюкозы, будет переносить молекулы глюкозы в клетку, чтобы облегчить ее внутреннюю диффузию.Разница между каналом и носителем заключается в том, что носитель обычно меняет форму в процессе диффузии, а канал — нет. Есть много других растворенных веществ, которые должны пройти через облегченную диффузию, чтобы попасть в клетку, например, аминокислоты, или выйти из клетки, например, отходы.

Рисунок 3.1.4 — Облегченная диффузия: (a) Облегченная диффузия веществ, пересекающих клеточную (плазматическую) мембрану, происходит с помощью белков, таких как канальные белки и белки-переносчики.Канальные белки менее селективны, чем белки-носители, и обычно легко различают свой груз в зависимости от размера и заряда. (б) Белки-носители более селективны, часто позволяя пересекаться только одному конкретному типу молекул.

Осмос

Специализированный пример облегченного транспорта — вода, движущаяся через клеточную мембрану всех клеток через белковые каналы, известные как аквапорины. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану от места, где относительная вода больше, к месту, где относительная вода меньше (вниз по градиенту концентрации воды) (Рисунок 3.1.5).

Рисунок 3.1.5 — Осмос: Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

Сами по себе клетки не могут регулировать движение молекул воды через свою мембрану, поэтому важно, чтобы клетки подвергались воздействию среды, в которой концентрация растворенных веществ вне клеток (во внеклеточной жидкости) равна концентрации растворенные вещества внутри клеток (в цитоплазме).Два раствора с одинаковой концентрацией растворенных веществ называются изотоническими, (равное натяжение). Когда клетки и их внеклеточная среда изотоничны, концентрация молекул воды одинакова снаружи и внутри клеток, и клетки сохраняют свою нормальную форму (и функцию).

Осмос возникает, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор, который имеет более высокую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипертоническим , а молекулы воды имеют тенденцию диффундировать в гипертонический раствор (рис.1.6). Клетки в гипертоническом растворе будут сморщиваться, когда вода покидает клетку посредством осмоса. Напротив, раствор, который имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипотоническим , и молекулы воды имеют тенденцию диффундировать из гипотонического раствора. Клетки в гипотоническом растворе будут поглощать слишком много воды и набухать, что в конечном итоге может привести к разрыву. Важнейшим аспектом гомеостаза живых существ является создание внутренней среды, в которой все клетки тела находятся в изотоническом растворе.Различные системы органов, особенно почки, работают над поддержанием этого гомеостаза.

Рисунок 3.1.6 — Концентрация раствора: Гипертонический раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор. Изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную другому раствору. Гипотонический раствор имеет меньшую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.

Активный транспорт

Один из наиболее распространенных типов активного транспорта включает белки, которые служат насосами. Слово «насос», вероятно, вызывает в воображении мысли об использовании энергии для накачки шины велосипеда или баскетбольного мяча. Точно так же энергия АТФ требуется этим мембранным белкам для транспортировки веществ — молекул или ионов — через мембрану против градиентов их концентрации (из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией).

Натрий-калиевый насос , который также называют Na ⁺ / K ⁺ АТФаза, транспортирует натрий из клетки, одновременно перемещая калий в клетку. Насос Na ⁺ / K ⁺ — это важный ионный насос, присутствующий в мембранах всех клеток. Активность этих насосов в нервных клетках настолько велика, что на нее приходится большая часть использования ими АТФ.

Рисунок 3.1.7. Натрий-калиевый насос находится во многих клеточных (плазматических) мембранах.Насос, работающий от АТФ, перемещает ионы натрия и калия в противоположных направлениях, каждый против своего градиента концентрации. За один цикл насоса три иона натрия вытесняются из ячейки, а два иона калия импортируются в ячейку.

Активные транспортные насосы могут также работать вместе с другими активными или пассивными транспортными системами для перемещения веществ через мембрану. Например, натрий-калиевый насос поддерживает высокую концентрацию ионов натрия вне клетки. Следовательно, если клетке нужны ионы натрия, все, что ей нужно сделать, это открыть пассивный натриевый канал, поскольку градиент концентрации ионов натрия заставит их диффундировать в клетку.Таким образом, действие активного транспортного насоса (натрий-калиевый насос) обеспечивает пассивный транспорт ионов натрия, создавая градиент концентрации. Когда активный транспорт обеспечивает перенос другого вещества таким образом, это называется вторичным активным транспортом.

Симпортеры — это вторичные активные переносчики, которые перемещают два вещества в одном направлении. Например, симпортер натрий-глюкоза использует ионы натрия, чтобы «втягивать» молекулы глюкозы в клетку. Поскольку клетки запасают глюкозу для получения энергии, глюкоза обычно находится в более высокой концентрации внутри клетки, чем снаружи; однако из-за действия натрий-калиевого насоса ионы натрия будут легко диффундировать в клетку, когда симпортер открыт.Поток ионов натрия через симпортер обеспечивает энергию, которая позволяет глюкозе перемещаться через симпортер в клетку против градиента ее концентрации.

И наоборот, антипортеры — это вторичные активные транспортные системы, которые транспортируют вещества в противоположных направлениях. Например, антипортер ионов натрия-водорода использует энергию поступающего внутрь потока ионов натрия для перемещения ионов водорода (H ⁺) из клетки. Натрий-водородный антипортер используется для поддержания pH внутри клетки.

Другие формы мембранного транспорта

Другие формы активного транспорта не связаны с мембранными переносчиками. Эндоцитоз (попадание «в клетку») — это процесс поглощения клеткой материала путем его окутывания частью своей клеточной мембраны и затем отщипывания этой части мембраны (рис. 3.1.8). После защемления часть мембраны и ее содержимое становятся независимыми внутриклеточными пузырьками. Везикула представляет собой мембранный мешок — сферическую полую органеллу, ограниченную двухслойной липидной мембраной.Эндоцитоз часто приносит в клетку материалы, которые необходимо расщепить или переварить. Фагоцитоз («поедание клеток») — это эндоцитоз крупных частиц. Многие иммунные клетки участвуют в фагоцитозе вторгающихся патогенов. Как и маленькие пакмены, их работа — патрулировать ткани тела на предмет нежелательных веществ, таких как вторжение в бактериальные клетки, фагоцитировать и переваривать их. В отличие от фагоцитоза, пиноцитоз («питье клетки») переносит жидкость, содержащую растворенные вещества, в клетку через мембранные везикулы.

Рисунок 3.1.8 — Три формы эндоцитоза: Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану. (а) При фагоцитозе, который является относительно неселективным, клетка поглощает крупные частицы в более крупные пузырьки, известные как вакуоли. (б) При пиноцитозе клетка поглощает мелкие частицы жидкости. (c) Напротив, рецепторно-опосредованный эндоцитоз довольно селективен. Когда внешние рецепторы связывают определенный лиганд, клетка отвечает эндоцитозом лиганда.

Фагоцитоз и пиноцитоз захватывают большие части внеклеточного материала, и они, как правило, не обладают высокой селективностью в отношении веществ, которые они вносят. Клетки регулируют эндоцитоз определенных веществ через рецептор-опосредованный эндоцитоз. Рецептор-опосредованный эндоцитоз — это эндоцитоз части клеточной мембраны, которая содержит множество рецепторов, специфичных для определенного вещества. Как только поверхностные рецепторы свяжут достаточное количество специфического вещества (лиганда рецептора), клетка будет эндоцитозировать часть клеточной мембраны, содержащую комплексы рецептор-лиганд.Таким образом эритроциты эндоцитируют железо, необходимый компонент гемоглобина. Железо связано с белком, который называется трансферрином в крови. Специфические рецепторы трансферрина на поверхности эритроцитов связывают молекулы железо-трансферрин, и клетка эндоцитирует комплексы рецептор-лиганд.

В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз («извлечение из клетки») представляет собой процесс экспорта клеточного материала с использованием везикулярного транспорта (рис. 3.1.9). Многие клетки производят вещества, которые необходимо секретировать, как фабрика, производящая продукт на экспорт.Эти вещества обычно упакованы в мембраносвязанные везикулы внутри клетки. Когда мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, везикула выделяет свое содержимое в интерстициальную жидкость. Затем везикулярная мембрана становится частью клеточной мембраны.

Конкретные примеры экзоцитоза включают клетки желудка и поджелудочной железы, вырабатывающие и секретирующие пищеварительные ферменты посредством экзоцитоза (рис. 3.1.10), а также эндокринные клетки, производящие и секретирующие гормоны, которые распространяются по всему телу.

Добавление новой мембраны к плазматической мембране обычно сопровождается эндоцитозом, поэтому клетка не увеличивается постоянно. Благодаря этим процессам клеточная мембрана постоянно обновляется и изменяется по мере необходимости.

Рисунок 3.1.9 — Экзоцитоз: Экзоцитоз очень похож на эндоцитоз в обратном направлении. Материал, предназначенный для экспорта, упаковывается в пузырьки внутри клетки. Мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, и содержимое выходит во внеклеточное пространство. Рисунок 3.1.10 — Ферментные продукты клеток поджелудочной железы: Ацинарные клетки поджелудочной железы производят и секретируют множество ферментов, которые переваривают пищу. Крошечные черные гранулы на этой электронной микрофотографии представляют собой секреторные везикулы, заполненные ферментами, которые будут выводиться из клеток посредством экзоцитоза. LM × 2900. (Микрофотография предоставлена Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Заболевания клетки: муковисцидоз

Муковисцидоз (МВ) поражает примерно 30 000 человек в Соединенных Штатах, при этом ежегодно регистрируется около 1000 новых случаев.Это генетическое заболевание наиболее известно своим поражением легких, вызывающим затрудненное дыхание и хронические легочные инфекции, но оно также поражает печень, поджелудочную железу и кишечник. Всего около 50 лет назад прогноз для детей, рожденных с МВ, был очень мрачным — ожидаемая продолжительность жизни редко превышала 10 лет. Сегодня, с развитием медицины, многие пациенты с МВ доживают до 30 лет.

Симптомы МВ являются результатом неисправности мембранного ионного канала, называемого регулятором трансмембранной проводимости при муковисцидозе, или CFTR.У здоровых людей белок CFTR является интегральным мембранным белком, который переносит ионы Cl– из клетки. У человека с CF ген CFTR мутирован, таким образом, клетка вырабатывает дефектный белок канала, который обычно не включается в мембрану, а вместо этого разрушается клеткой.

CFTR требует АТФ для функционирования, что делает его Cl– транспортной формой активного транспорта. Это долгое время озадачивало исследователей, потому что ионы Cl– на самом деле стекают на вниз, на их градиент концентрации, когда они переносятся из клеток.Активный транспорт обычно перекачивает ионы против их градиента концентрации, но CFTR представляет собой исключение из этого правила.

В нормальной ткани легких движение Cl– из клетки поддерживает богатую Cl – отрицательно заряженную среду непосредственно за пределами клетки. Это особенно важно в эпителиальной выстилке дыхательной системы. Клетки респираторного эпителия выделяют слизь, которая улавливает пыль, бактерии и другой мусор. Реснички (множественное число = реснички) — это один из волосовидных придатков, обнаруженных на определенных клетках.Реснички на эпителиальных клетках перемещают слизь и ее захваченные частицы по дыхательным путям от легких к внешней стороне. Для эффективного продвижения вверх слизь не может быть слишком вязкой, скорее, она должна иметь жидкую водянистую консистенцию. Транспорт Cl– и поддержание электроотрицательной среды вне клетки привлекает положительные ионы, такие как Na +, во внеклеточное пространство. Накопление ионов Cl– и Na + во внеклеточном пространстве создает богатую растворенными веществами слизь с низкой концентрацией молекул воды.В результате через осмос вода перемещается из клеток и внеклеточного матрикса в слизь, «разжижая» ее. В нормальной респираторной системе слизь остается достаточно разбавленной, чтобы ее можно было вытолкнуть из дыхательной системы.

Если канал CFTR отсутствует, ионы Cl– не выводятся из клетки в достаточном количестве, что препятствует захвату ими положительных ионов. Отсутствие ионов в секретируемой слизи приводит к отсутствию нормального градиента концентрации воды.Таким образом, отсутствует осмотическое давление, втягивающее воду в слизь. Образующаяся слизь густая и липкая, и мерцательный эпителий не может эффективно удалить ее из дыхательной системы. Проходы в легких блокируются слизью вместе с мусором, который она переносит. Бактериальные инфекции возникают легче, потому что бактериальные клетки не выводятся из легких.

Обзор главы

Клеточная мембрана обеспечивает барьер вокруг клетки, отделяя ее внутренние компоненты от внеклеточной среды.Он состоит из фосфолипидного бислоя с гидрофобными внутренними липидными «хвостами» и гидрофильными внешними фосфатными «головками». Различные мембранные белки разбросаны по бислою, как вставлены в него, так и прикреплены к нему на периферии. Клеточная мембрана избирательно проницаема, позволяя лишь ограниченному количеству материалов диффундировать через ее липидный бислой. Все материалы, которые проходят через мембрану, делают это с использованием пассивных (не требующих энергии) или активных (энергозатратных) процессов переноса.Во время пассивного транспорта материалы перемещаются за счет простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации. Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Во время активного переноса энергия расходуется на содействие движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул.

Вопросы по интерактивной ссылке

Перейдите по этой ссылке, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе.Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Более высокие температуры ускоряют диффузию, потому что молекулы обладают большей кинетической энергией при более высоких температурах.

Обзорные вопросы

Вопросы критического мышления

Какие материалы могут легко диффундировать через липидный бислой и почему?

Только материалы, которые относительно малы и неполярны, могут легко диффундировать через липидный бислой.Крупные частицы не могут поместиться между отдельными фосфолипидами, которые упакованы вместе, а полярные молекулы отталкиваются гидрофобными / неполярными липидами, выстилающими внутреннюю часть бислоя.

Почему рецептор-опосредованный эндоцитоз считается более избирательным, чем фагоцитоз или пиноцитоз?

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами

, является более избирательным, поскольку вещества, которые попадают в клетку, являются специфическими лигандами, которые могут связываться с рецепторами, подвергающимися эндоцитозу.С другой стороны, фагоцитоз или пиноцитоз не обладают такой рецепторно-лигандной специфичностью и приносят любые материалы, которые оказываются близко к мембране, когда она покрывается оболочкой.

Что общего между осмосом, диффузией, фильтрацией и движением ионов от одного заряда? Чем они отличаются?

Эти четыре явления похожи в том смысле, что они описывают движение веществ по определенному типу градиента. Осмос и диффузия включают движение воды и других веществ вниз по градиенту их концентрации, соответственно.Фильтрация описывает движение частиц вниз по градиенту давления, а движение ионов от одноименного заряда описывает их движение вниз по их электрическому градиенту.

3.5 Пассивный транспорт — Концепции биологии — 1-е канадское издание — Молнар

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Объясните, почему и как происходит пассивная транспортировка
Понять процессы осмоса и диффузии
Определите тонус и опишите его отношение к пассивному транспорту

Плазменные мембраны должны позволять определенным веществам входить в клетку и выходить из нее, при этом предотвращая попадание вредных материалов и выход основных материалов.Другими словами, плазматические мембраны избирательно проницаемы — они пропускают одни вещества, но не пропускают другие. Если бы они потеряли эту избирательность, клетка больше не могла бы поддерживать себя и была бы разрушена. Некоторым клеткам требуется большее количество определенных веществ, чем другим клеткам; у них должен быть способ получить эти материалы из внеклеточных жидкостей. Это может происходить пассивно, поскольку определенные материалы движутся вперед и назад, или в ячейке могут быть специальные механизмы, обеспечивающие транспортировку.Большинство клеток тратят большую часть своей энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) на создание и поддержание неравномерного распределения ионов на противоположных сторонах их мембран. Структура плазматической мембраны способствует этим функциям, но также создает некоторые проблемы.

Наиболее прямые формы мембранного транспорта пассивны. Пассивный перенос является естественным явлением и не требует от клетки затрат энергии для выполнения движения. При пассивном переносе вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией в процессе, называемом диффузией .Говорят, что физическое пространство, в котором имеется различная концентрация одного вещества, имеет градиент концентрации.

Плазменные мембраны асимметричны, что означает, что, несмотря на зеркальное отображение, сформированное фосфолипидами, внутренняя часть мембраны не идентична внешней стороне мембраны. Интегральные белки, которые действуют как каналы или насосы, работают в одном направлении. Углеводы, присоединенные к липидам или белкам, также находятся на внешней поверхности плазматической мембраны. Эти углеводные комплексы помогают клетке связывать необходимые клетке вещества во внеклеточной жидкости.Это значительно усиливает избирательность плазматических мембран.

Напомним, что плазматические мембраны имеют гидрофильные и гидрофобные области. Эта характеристика помогает перемещению одних материалов через мембрану и препятствует перемещению других. Жирорастворимый материал может легко проскальзывать через гидрофобное липидное ядро мембраны . Такие вещества, как жирорастворимые витамины A, D, E и K, легко проходят через плазматические мембраны в пищеварительном тракте и других тканях.Жирорастворимые препараты также легко проникают в клетки и легко транспортируются в ткани и органы организма. Молекулы кислорода и углекислого газа не имеют заряда и проходят через простую диффузию.

Полярные вещества, за исключением воды, создают проблемы для мембраны. Хотя некоторые полярные молекулы легко соединяются с внешней стороной клетки, они не могут легко пройти через липидное ядро плазматической мембраны . Кроме того, в то время как маленькие ионы могут легко проскальзывать через промежутки в мозаике мембраны, их заряд мешает им это делать.Ионы, такие как натрий, калий, кальций и хлорид, должны иметь специальные средства проникновения через плазматические мембраны. Простые сахара и аминокислоты также нуждаются в помощи для транспорта через плазматические мембраны.

Распространение — это пассивный транспортный процесс. Одиночное вещество стремится к перемещаться из области высокой концентрации в область с низкой концентрацией до тех пор, пока концентрация не станет одинаковой во всем пространстве. Вы знакомы с диффузией веществ по воздуху. Например, представьте, как кто-то открывает флакон духов в комнате, заполненной людьми.Самая высокая концентрация духов находится во флаконе, а самая низкая — на краю комнаты. Пар духов будет рассеиваться или распространяться от флакона, и постепенно все больше и больше людей будут ощущать запах духов по мере их распространения. Материалы перемещаются в цитозоле клетки путем диффузии, а некоторые материалы перемещаются через плазматическую мембрану путем диффузии (рис. 3.24). Распространение не требует затрат энергии. Скорее, разные концентрации материалов в разных областях являются формой потенциальной энергии, а диффузия — это диссипация этой потенциальной энергии по мере того, как материалы движутся вниз по градиенту их концентрации, от высокого к низкому.

Рис. 3.24. Диффузия через проницаемую мембрану следует градиенту концентрации вещества, перемещая вещество из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. (Источник: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Каждое отдельное вещество в среде, такой как внеклеточная жидкость, имеет свой собственный градиент концентрации, независимый от градиентов концентрации других материалов. Кроме того, каждое вещество будет распространяться в соответствии с этим градиентом.

На скорость диффузии влияют несколько факторов.

Степень градиента концентрации: Чем больше разница в концентрации, тем быстрее происходит диффузия. Чем ближе распределение материала к равновесию, тем медленнее становится скорость диффузии.
Масса диффундирующих молекул: Более массивные молекулы движутся медленнее, потому что им труднее перемещаться между молекулами вещества, через которое они движутся; поэтому они распространяются медленнее.
Температура: Более высокие температуры увеличивают энергию и, следовательно, движение молекул, увеличивая скорость диффузии.
Плотность растворителя: по мере увеличения плотности растворителя скорость диффузии уменьшается. Молекулы замедляются, потому что им труднее проходить через более плотную среду.

Концепция в действии

Чтобы увидеть анимацию процесса диффузии в действии, просмотрите это короткое видео о транспорте через клеточную мембрану.

При облегченном транспорте, также называемом облегченной диффузией, материал перемещается через плазматическую мембрану с помощью трансмембранных белков вниз по градиенту концентрации (от высокой до низкой концентрации) без затрат клеточной энергии.Однако вещества, которые подвергаются облегченному транспорту, в противном случае не могли бы легко и быстро диффундировать через плазматическую мембрану. Решение проблемы перемещения полярных и других веществ через плазматическую мембрану лежит в белках, покрывающих ее поверхность. Транспортируемый материал сначала прикрепляется к рецепторам белка или гликопротеина на внешней поверхности плазматической мембраны. Это позволяет удалить материал, необходимый клетке, из внеклеточной жидкости. Затем вещества передаются определенным интегральным белкам, которые облегчают их прохождение, поскольку они образуют каналы или поры, которые позволяют определенным веществам проходить через мембрану.Интегральные белки, участвующие в облегченном транспорте, вместе называются транспортными белками, и они функционируют либо как каналы для материала, либо как носители.

Осмос

— это диффузия воды через полупроницаемую мембрану в соответствии с градиентом концентрации воды через мембрану. В то время как диффузия переносит материал через мембраны и внутри клеток, осмос переносит только воду, через мембрану, а мембрана ограничивает диффузию растворенных веществ в воде.Осмос — это особый случай диффузии. Вода, как и другие вещества, перемещается из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Представьте себе стакан с полупроницаемой мембраной, разделяющей две стороны или половины (рис. 3.25). На обеих сторонах мембраны уровень воды одинаковый, но с каждой стороны существуют разные концентрации растворенного вещества или растворенного вещества, которое не может пересечь мембрану. Если объем воды такой же, но концентрации растворенных веществ различаются, то с обеих сторон мембраны также имеются разные концентрации воды, растворителя.

Рис. 3.25. При осмосе вода всегда перемещается из области с более высокой концентрацией (воды) в область с более низкой концентрацией (воды). В этой системе растворенное вещество не может проходить через избирательно проницаемую мембрану.

Принцип диффузии заключается в том, что молекулы перемещаются и, если могут, равномерно распространяются по среде. Однако через нее будет диффундировать только материал, способный проникнуть через мембрану. В этом примере растворенное вещество не может диффундировать через мембрану, а вода может.Вода в этой системе имеет градиент концентрации. Следовательно, вода будет диффундировать вниз по градиенту концентрации, пересекая мембрану в сторону, где она менее концентрирована. Эта диффузия воды через мембрану — осмос — будет продолжаться до тех пор, пока градиент концентрации воды не станет равным нулю. Осмос в живых системах происходит постоянно.

Тоничность описывает количество растворенного вещества в растворе. Мера тоничности раствора или общего количества растворенных веществ, растворенных в определенном количестве раствора, называется его осмолярностью.Три термина — гипотонический, изотонический и гипертонический — используются для связи осмолярности клетки с осмолярностью внеклеточной жидкости, содержащей клетки. В гипотоническом растворе, таком как водопроводная вода, внеклеточная жидкость имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем жидкость внутри клетки, и вода поступает в клетку. (В живых системах точкой отсчета всегда является цитоплазма, поэтому приставка hypo — означает, что внеклеточная жидкость имеет более низкую концентрацию растворенных веществ или более низкую осмолярность, чем цитоплазма клетки.Это также означает, что во внеклеточной жидкости концентрация воды выше, чем в клетке. В этой ситуации вода будет следовать градиенту своей концентрации и попадет в ячейку. Это может вызвать взрыв или лизис животной клетки.

В гипертоническом растворе (префикс hyper — относится к внеклеточной жидкости, имеющей более высокую концентрацию растворенных веществ, чем цитоплазма клетки), жидкость содержит меньше воды, чем клетка, например морская вода. Поскольку в ячейке концентрация растворенных веществ ниже, вода будет покидать ячейку.Фактически растворенное вещество вытягивает воду из клетки. Это может вызвать сморщивание или образование зубцов в животной клетке.

В изотоническом растворе внеклеточная жидкость имеет ту же осмолярность, что и клетка. Если концентрация растворенных веществ в клетке совпадает с концентрацией внеклеточной жидкости, чистого движения воды внутрь или из клетки не будет. Клетки крови в гипертонических, изотонических и гипотонических растворах приобретают характерный вид (рис. 3.26).

Рис. 3.26. Осмотическое давление изменяет форму эритроцитов в гипертонических, изотонических и гипотонических растворах.(Источник: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Врач вводит пациенту изотонический физиологический раствор. Пациент умирает, и вскрытие показывает, что многие эритроциты были разрушены. Как вы думаете, раствор, который ввел врач, был действительно изотоническим?

У некоторых организмов, таких как растения, грибы, бактерии и некоторые простейшие, есть клеточные стенки, которые окружают плазматическую мембрану и предотвращают лизис клеток.Плазматическая мембрана может расширяться только до предела клеточной стенки, поэтому клетка не будет лизироваться. Фактически, цитоплазма растений всегда немного гипертоническая по сравнению с клеточной средой, и вода всегда будет попадать в клетку, если она доступна. Этот приток воды создает тургорное давление, которое укрепляет клеточные стенки растения (рис. 3.27). У недревесных растений давление тургора поддерживает растение. Если клетки растения становятся гипертоническими, как это происходит во время засухи, или если растение не поливают надлежащим образом, вода будет уходить из клетки.В этом состоянии растения теряют тургорное давление и вянут.

Рис. 3.27. Тургорное давление внутри растительной клетки зависит от тонуса раствора, в котором она купается. (Фото: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Пассивные формы транспорта, диффузии и осмоса, перемещают материалы с малой молекулярной массой. Вещества диффундируют из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией, и этот процесс продолжается до тех пор, пока вещество не будет равномерно распределено в системе.В растворах более чем одного вещества каждый тип молекулы диффундирует в соответствии со своим градиентом концентрации. На скорость диффузии могут влиять многие факторы, включая градиент концентрации, размер диффундирующих частиц и температуру системы.

В живых системах диффузия веществ в клетки и из клеток опосредуется плазматической мембраной. Некоторые материалы легко диффундируют через мембрану, но другие затрудняются, и их прохождение возможно только с помощью белковых каналов и носителей.Химия живых существ происходит в водных растворах, и балансировка концентраций этих растворов является постоянной проблемой. В живых системах диффузия некоторых веществ была бы медленной или затрудненной без мембранных белков.

Упражнения

Нет, он должен был быть гипотоническим, поскольку гипотонический раствор может вызвать попадание воды в клетки, что приведет к их взрыву.

Вода движется через осмос _________.

A) по всей цитоплазме

B) из зоны с высокой концентрацией других растворенных веществ в зону с более низкой концентрацией

C) из области с низкой концентрацией растворенных веществ в область с более высокой концентрацией

D) из зоны с низкой концентрацией воды в зону с более высокой концентрацией

Основная движущая сила движения при диффузии __________.

А) температура

B) размер частиц

C) градиент концентрации

D) площадь поверхности мембраны

Вода движется через полупроницаемую мембрану при осмосе, потому что через мембрану существует градиент концентрации растворенного вещества и растворителя.Растворенное вещество не может эффективно перемещаться, чтобы сбалансировать концентрацию по обе стороны мембраны, поэтому вода перемещается для достижения этого баланса.

Глоссарий

градиент концентрации: зона высокой концентрации поперек зоны низкой концентрации

диффузия: пассивный процесс транспортировки низкомолекулярного материала вниз по градиенту его концентрации

облегченная транспортировка: процесс, посредством которого материал движется вниз по градиенту концентрации (от высокой до низкой концентрации) с использованием интегральных мембранных белков

гипертонический: описывает раствор, в котором внеклеточная жидкость имеет более высокую осмолярность, чем жидкость внутри клетки

гипотонический: описывает раствор, в котором внеклеточная жидкость имеет более низкую осмолярность, чем жидкость внутри клетки

изотонический: описывает раствор, в котором внеклеточная жидкость имеет ту же осмолярность, что и жидкость внутри клетки.

осмолярность: общее количество веществ, растворенных в определенном количестве раствора

осмос: транспортировка воды через полупроницаемую мембрану из зоны с высокой концентрацией воды в зону с низкой концентрацией воды через мембрану

пассивная транспортировка: способ транспортировки материалов, не требующий энергии

избирательно проницаемая: характеристика мембраны, которая пропускает одни вещества, но не пропускает другие

растворенное вещество: вещество, растворенное в другом с образованием раствора

тоничность: количество растворенного вещества в растворе.

мембран

мембран Мембраны

Напомним, что фосфолипиды имеют гидрофобный конец и гидрофильный конец и что при помещении в воду они будут ориентироваться соответственно (5,11 с. 79). Это основа плазматической мембраны клетка. Клеточная мембрана состоит из бислоя фосфолипидов с внедренными белки. Обратимся к современной концептуальной модели клеточной мембраны. как модель «жидкой мозаики», поскольку фосфолипиды способны перемещаться на поверхности мембраны (жидкости) и белков много и разнообразная (мозаика) (5.12).

Присоединяется к некоторым белкам и некоторым фосфолипидам олигосахариды (короткие полисахариды). Когда в белке есть олигосахарид прикрепленный он называется гликопротеином. Гликолипиды — это фосфолипиды с добавлены сахарные цепочки. Эти олигосахариды находятся снаружи мембраны и используются в клетке для распознавания клетки. Они различаются между видов, среди особей и внутри особей.

Мембранные белки могут выполнять ряд функций, например: как транспортные белки, ферменты (подробнее об этом чуть позже), рецепторные участки, адгезия клеток, прикрепление к цитоскелету.(5.13)

Самое главное в мембранах то, что они регулировать то, что входит и выходит из клетки. Мембрана избирательно проницаема. потому что вещества не пересекают его без разбора.

Некоторые молекулы, например углеводороды и кислород, могут пересекаться мембрана. Многие большие молекулы (например, глюкоза и другие сахара) не могут. Вода может проходить между липидами. Ионы, такие как H + или Na +, не могут.

Транспортные белки делают возможным прохождение молекул и ионы, которые не могут проходить через простой фосфолипидный бислой.Некоторые транспортные белки имеют через себя гидрофильный туннель, который позволяет полярная молекула или ионы, чтобы пройти. Другие на самом деле связываются с молекулами и переместите их через мембрану. В любом случае транспортные белки очень специфический.

Пассивный транспорт

Диффузия и осмос

Диффузия — это стремление молекул любого вещества разложить по доступному пространству. Хотя каждая молекула движется случайным образом разброс часто бывает направленным, так как молекулы движутся из области от высокой концентрации до более низкой концентрации.Это называется перемещением вдоль (или вниз) градиента концентрации. Это не требует затрат энергии и когда это происходит через клеточную мембрану, это называется пассивным транспортом. Многие вещества перемещаются через клеточные мембраны до тех пор, пока не достигнет одинаковой концентрации. по обе стороны. (5.14)

Осмос — это особый случай диффузии. (5.15) Во-первых, представьте себе полупроницаемую мембрану, которая будет пропускать воду через но сохраняется в растворенных молекулах (называемых растворенными веществами). Во-вторых, представьте, что в воде с одной стороны эта мембрана, чем на другой.Растворенные вещества не могут перемещаться с одной стороны на другую. другой из-за мембраны. Но вода может.

Помните, что молекулы, как правило, уходят из областей с высоким концентрации в областях с низкой концентрацией самостоятельно. Обратите внимание на воду по обе стороны от мембраны. Одна сторона мембраны содержит много растворенных веществ и меньше воды по сравнению с другими сторона, которая имеет несколько растворенных веществ и больше воды. Вода будет спускаться по градиент концентрации. Он будет двигаться со стороны мембраны вместе с с низким содержанием растворенных веществ (относительно более высокая концентрация воды) в области с высоким растворенные вещества (относительно более низкая концентрация воды).Это известно как осмос.

Некоторая терминология:

— Раствор с высокой концентрацией растворенных веществ считается ГИПЕРТОНИЧЕСКИМ по сравнению с раствором с низкой концентрацией растворенных веществ. (в классе я использовал аналогичный термин гиперосмотический. То же самое.)

— раствор HYPOTONIC имеет относительно низкую концентрацию растворенных веществ.

— Растворы равных концентраций называются ИЗОТОННЫМИ. Эти термины относительны.

Пару мелочей. 1) Хотя это легко представить что области с высокой концентрацией растворенных веществ — это области с низкой концентрацией воды, растворенные вещества не так сильно влияют на концентрацию воды.Однако они влияют на количество «свободной» воды, которая не собирается плотно вокруг растворенные вещества. На рис. 5.15b, я думаю, это хорошо видно. 2) Это не так независимо от того, какие типы растворенных веществ находятся по обе стороны от мембраны. Мы обеспокоены с концентрацией воды, в конце концов. Это то, что движется.

Осморегуляция

Осморегуляция — это контроль водного баланса (5.16). Клетке в изосмотической среде не о чем беспокоиться, вода входит и вода уходит с той же скоростью.Но предположим, что ячейка находится в гиперосмотический раствор. Вода выйдет из клетки, оставив сморщенный вверх по ячейке. Это плохо для клетки. В клетках растений плазматическая мембрана фактически отодвигается от стенки (так называемый плазмолиз) и клетки умирает. Если ячейку поместить в гипоосмотический раствор, вода хочет получить внутри. Это тоже нехорошо, по крайней мере, для клеток животных. Растительные клетки имеют стенки ячеек, сдерживающие давление поступающей воды. Они используют это давление, чтобы клетки оставались набухшими, что помогает обеспечить механическую поддержку завода.

Облегченная диффузия.

Облегченная диффузия — это процесс, при котором растворенные вещества диффундируют через мембраны, через которые они обычно не проходят самостоятельно. Они проходят через транспортные белки. (5.17) белки являются «субстрат-специфичными», что означает, что они настроены на транспортировку только определенных молекул или ионов и блокируют остальные. Как и в случае «обычной» диффузии, растворенные вещества движутся по градиенту концентрации.

Диффузия, осмос и облегченная диффузия являются пассивными означает переносить вещи через мембрану.Есть энергозатратные средства также. Они подпадают под категорию активного транспорта.

Активный транспорт

Активный транспорт использует энергию клетки для перемещения веществ против их градиентов концентрации. Содержимое ячейки обычно различается из окрестностей. Активный транспорт — средство, с помощью которого это поддерживается. Транспортные белки делают эту работу. Примером может служить натриево-калиевый насос. используется при передаче нервных импульсов. Используя АТФ в качестве источника энергии, специальные транспортные белки перемещают Na + из клетки, а K + в клетку.(5.18 показывает гипотетический пример и роль фосфата из СПС)

Экзоцитоз и эндоцитоз

Действительно важные вещества (например, белки и полисахариды) не попадает в клетку и не выходит из нее, проходя через мембрану. Экзоцитоз это процесс, при котором большие молекулы покидают клетку. Пузыри изнутри сливаются с плазматической мембраной и опорожняют их содержимое. При эндоцитозе плазматическая мембрана образует везикулу вокруг частицы. Примеры экзоцитоза: Секреторные клетки поджелудочной железы экспортируют инсулин, нервные клетки выделяют химические вещества. сигналы через синапс, растения создают клеточные стенки.

Эндоцитоз можно разделить на три типа. Фагоцитоз, пиноцитоз и рецепторно-опосредованный эндоцитоз. Фагоцитоз — это поглощение процесс, о котором мы уже говорили. При пиноцитозе клетка «глотает» каплю. окружающей жидкости. (5.19 a и b) Эндоцитоз, опосредованный рецепторами (часть 3 из 5.19c) аналогична, за исключением внешней части ячейки, которая Втягивается, имеет специфические рецепторы, которые связываются только с определенными веществами. Это позволяет клетке вводить только то вещество, которое она хочет, часто в гораздо более высокая концентрация, чем окружающая жидкость.(сравните это с пиноцитоз).

Страница без названия

Мембраны и клеточная поверхность

Глава 2, страницы 58–65; Глава 13, страницы 556–559; Глава 14, страницы 575-580

В предыдущей серии лекций мы обсудили основные группы молекул, из которых состоят клетки, и поток информации от ДНК к белку. Далее мы исследуем мембраны, образующие внешнюю границу каждой клетки, а также внутренние компартменты внутри клеток.Цитоплазма клеток окружена плазматической мембраной, которая в основном представляет собой бислой фосфолипидов (с некоторыми связанными белками). Этот слой, более или менее непроницаемый для гидрофильных молекул, отделяет каждую клетку от окружающей ее среды и избирательно позволяет веществам проходить из внеклеточной среды. Это также место, где клетка принимает сигналы из окружающей среды. Другие мембраны делят внутреннюю часть клетки на несколько компартментов, внутренние условия которых отличаются от условий в цитоплазме.У всех мембран есть некоторые общие черты, которые мы рассмотрим в первую очередь.

Каковы две основные особенности бислоев фосфолипидов, которые делают их подходящими структурами для включения клетки или другого водного отсека?
Во-первых, бислои фосфолипидов из-за их высокогидрофобной внутренней части не легко проницаемы для водорастворимых молекул . Таким образом, они являются хорошим способом изолировать водное содержимое клетки или внутриклеточного компартмента, а также контролировать проникновение гидрофильных молекул извне клетки.

Во-вторых, большинство встречающихся в природе липидных бислоев не являются жесткими твердыми структурами, они скорее похожи на вязкие жидкости. Это связано с тем, что цепи жирных кислот в фосфолипидах часто ненасыщены, поэтому они не собираются вместе плотно. (Это имеет два последствия: во-первых, хвосты жирных кислот могут свободно перемещаться внутри мембраны, а во-вторых, белки и фосфолипиды могут диффундировать латерально через мембрану. Это означает, что сама мембрана гибкая, , а не жесткая, и что компоненты мембраны могут перемещаться из одного места мембраны в другое.)

Какие основные компоненты мембран, помимо фосфолипидов?
Мембраны также содержат холестерин (другой липид) и мембранные белки.

Каково относительное количество липидов и белков в мембранах?
Плазматическая мембрана примерно по 50% состоит из липидов и белков. Однако, поскольку белки намного крупнее липидов, это означает, что на 50–100 молекул липидов приходится только одна молекула белка.Другие клеточные мембраны могут иметь несколько иное соотношение липидов и белков.

Где расположены белки в мембране?
Согласно известной модели жидкой мозаики мембраны — это двухмерные жидкости, в которые вставлены белки. Белки могут быть двух основных классов:
Интегральные мембранные белки: это белки, которые вставлены в липидный бислой
периферические мембранные белки : это белки, которые прикрепляются к мембране косвенно, через белок-белок взаимодействия.См. Рисунок 2.25

Что такое трансмембранные белки?
Это интегральные белки, которые охватывают липидный бислой и имеют части белка, выступающие с обеих сторон мембраны.

Могут ли все мембранные белки свободно диффундировать вокруг мембраны?
Многие, но не все мембранные белки могут диффундировать латерально через липидный бислой.Некоторые белки не могут этого сделать из-за их прикрепления либо к другим белкам, либо к нижележащим филаментам цитоскелета. В некоторых случаях мембранные белки также могут быть прикреплены к элементам внеклеточного матрикса (который находится вне и между отдельными клетками, составляющими ткань).

Как молекулы пересекают мембрану?
Молекулы пересекают мембраны несколькими способами.Механизм различается в зависимости от свойств транспортируемой молекулы. Основные пути прохождения молекул через мембраны:

Пассивная диффузия
Облегченная диффузия
Активный транспорт.

Что такое пассивная диффузия?
Пассивная диффузия ограничивается небольшими незаряженными молекулами, такими как кислород, диоксид углерода и т. Д., Которые могут растворяться внутри мембраны и диффундировать через мембрану.Естественно, прохождение молекул путем пассивной диффузии может происходить только вниз по градиенту концентрации, то есть из области высокой концентрации молекулы в область более низкой концентрации.

Что такое облегченная диффузия?
При облегченной диффузии молекулы все еще движутся в направлении, определяемом относительными концентрациями по обе стороны от мембраны, но для их прохождения требуется помощь специальных белков-переносчиков.Эти белки-переносчики позволяют транспортируемой молекуле проходить через мембрану, либо образуя канал , , через который может пройти молекула (см. Рисунок 2.28A), либо связывают молекулу и переносят ее через мембрану (см. Рисунок 2.28B). . Этот процесс не требует ввода энергии , поэтому его следует отличать от активного транспорта .

Что такое ионные каналы?
Ионные каналы представляют собой особую подгруппу каналообразующих белков, описанных в разделе «облегченная диффузия».Они позволяют определенным ионам, таким как Na +, K + и Ca ++, проходить через мембрану. Ионные каналы обычно строго контролируются или закрываются. См. Рисунок 13.18.

Что такое стробированные каналы?
Это просто означает, что каналы не открыты постоянно, но имеют «ворота», которые открываются при соответствующих условиях, чтобы пропустить ионы.

Что такое активный транспорт?
Активный транспорт — это процесс , требующий энергии, с помощью которого молекулы могут перемещаться против градиента концентрации. Часто энергия поступает от гидролиза АТФ.

Как более крупные молекулы попадают в клетку извне?
Процесс, с помощью которого более крупные молекулы и даже бактериальные клетки или другие крупные частицы попадают в клетки, называется эндоцитозом . Когда клетки или другие крупные частицы «проглатываются» или поглощаются плазматической мембраной, этот процесс называется фагоцитозом .См. Рисунок 13.34

Как происходит эндоцитоз?
При эндоцитозе (включая фагоцитоз) плазматическая мембрана окружает частицу, подлежащую интернализации, и отщипывает внутреннюю везикулу (т.е. поглощает частицу). Затем везикула может перемещаться внутри клетки к органелле (органам)-мишени, где она высвобождается.

Эндоцитоз полностью неспецифический?
Некоторые виды эндоцитоза неспецифичны, но один из них, называемый эндоцитоз, опосредованный рецептором , может специфически переносить определенные молекулы в клетку.

Как работает рецепторно-опосредованный эндоцитоз?
При эндоцитозе, опосредованном рецепторами, специфические молекулы, которые должны быть введены в клетку, сначала связываются с рецепторами белка в особых областях плазматической мембраны. Эти области называются ямками, покрытыми клатрином. Как только желаемые молекулы связали свои рецепторы, покрытые клатрином ямки отрастают в пузырьки, которые переносят связанную молекулу внутрь клетки.См. Рисунок 13.36

Каков пример рецепторно-опосредованного эндоцитоза?
Транспорт холестерина из кровотока в клетки — классический пример рецепторно-опосредованного эндоцитоза. Холестерин, упакованный в частицы, называемые ЛПНП, связывается рецепторами ЛПНП на плазматической мембране принимающей клетки, а затем интернализируется в виде пузырьков, содержащих ЛПНП. Везикулы в конечном итоге сливаются с лизосомой, где ЛПНП расщепляются с высвобождением свободного холестерина, в то время как рецепторы ЛПНП возвращаются в плазматическую мембрану для повторного использования.См. Рисунок 13.41.

Что находится за пределами плазматической мембраны клетки?
Бактериальные и растительные клетки имеют жесткие клеточные стенки. Клетки животных, напротив, не имеют клеточных стенок, но они встроены во внеклеточный матрикс , состоящий из белков и полисахаридов, секретируемых клеткой.

Какова функция внеклеточного матрикса?
Внеклеточный матрикс заполняет промежутки между клетками и удерживает их связанными.
Соединительная ткань, такая как хрящ, в значительной степени состоит из внеклеточного матрикса.

Как выглядит внеклеточный матрикс?
Внеклеточный матрикс состоит из белковых волокон, встроенных в гелеобразный полисахаридный материал.

Что является основным белком внеклеточного матрикса?
Коллаген является основным белком внеклеточного матрикса.Существует много видов коллагена, но все они имеют общую структуру — три полипептидные цепи, намотанные друг на друга, образуя веревочную тройную спираль .

Есть ли что-то особенное в коллагене?
Коллаген отличается от белков наличием гидроксилированных форм аминокислот пролина и лизина. После образования коллагенового белка остатки пролина и лизина гидроксилируются ферментом, для активности которого необходим витамин С.

Есть ли еще какие-нибудь интересные компоненты во внеклеточном матриксе?
Сколько у вас времени? Хорошо, мы упомянем лишь несколько.
— Хондроитинсульфат — полисахаридный компонент внеклеточного матрикса. Он участвует в обеспечении механической прочности блока управления двигателем .
— Белки адгезии ответственны за , связывающие различные компоненты матрицы друг с другом и с поверхностями клеток.Примером адгезионного белка является фибронектин .
— Другим важным адгезионным белком является интегрин , который связывает внеклеточный матрикс с актином и промежуточными филаментами цитоскелета клеток .

Вернуться к странице содержания лекции

Клеточная мембрана

Основным компонентом клеточной мембраны является двухслойный фосфолипид или сэндвич.Головки (часть фосфо ) полярны, а хвосты (часть липид ) неполярны. Головки, которые образуют внешнюю и внутреннюю облицовку, являются «гидрофильными» (водолюбивыми), в то время как хвосты, обращенные внутрь клеточной мембраны, являются «гидрофобными» (водобоязненными). Вода притягивается к внешней стороне (красный) мембраны, но не может пройти через неполярный внутренний (желтый) слой.

Транспорт через мембрану

Мембраны клетки полупроницаемые.Это означает, что, хотя большинство вещей фактически сохраняется (или выключается), некоторые могут проходить напрямую. Так как же клетки перемещают предметы внутрь и наружу? Есть три метода.

1. Диффузия : Если молекула очень мала, например, кислород или углекислый газ, диффузия делает свое дело. Когда концентрация O ₂ вне клетки выше, чем внутри, молекулы O ₂ диффундируют внутрь, проходя через мембрану, как будто ее там даже нет. Точно так же, когда концентрация отработанного газа CO ₂ увеличивается внутри электролизера, он естественным образом уходит наружу, где концентрация ниже.Для диффузии клетка не требует затрат энергии. Это происходит пассивно. Природа поняла это давным-давно, но сейчас мы производим ткани и медицинские устройства, которые копируют этот процесс. Gore Industries, один из крупных работодателей во Флагстаффе, производит ткань под названием «Gore-Tex», которая отталкивает крупные капли воды, но пропускает более мелкие молекулы воздуха, делая ткань «дышащей».

Загвоздка: хотя диффузия хорошо работает для крошечной одиночной клетки, сама по себе она не выполняет свою работу в многоклеточном организме, где ткани находятся глубоко внутри тела.Представьте себе свою двуглавую мышцу, когда вы поднимаете тяжести. Ткань, состоящая из миллионов клеток, быстро исчерпает кислород и накапливает углекислый газ. Распространение через кожу не могло угнаться. Здесь выручает кровеносная система. Через эти ткани проходят мельчайшие кровеносные сосуды, капилляры. Кровь из легких выделяет кислород клеткам (потому что O ₂ находится в более низкой концентрации в тканях) и поглощает углекислый газ (потому что CO ₂ находится в более высокой концентрации в тканях) и переносит его обратно в ткани. легкие на выдохе.Этот не требует энергии. Это также объясняет, почему ваша частота дыхания увеличивается, когда вы напрягаетесь, и является одной из издержек многоклеточности.

2. Активный транспорт : Иногда диффузия не происходит достаточно быстро для нужд клетки, и бывают случаи, когда питательные вещества необходимо накапливать или выводить из организма в более высокой концентрации, чем это могло бы произойти естественным путем путем диффузии. В этом случае клетка использует энергию, чтобы перекачивать хорошее и плохое через белковые каналы или ворота.Этот процесс называется активным транспортом.

3. Эндоцитоз : Иногда большой объект нужно переместить внутрь или из клетки, но он слишком велик для двери. Подумайте о том, чтобы перенести диван в свою квартиру, и вы поймете идею. Но вы не можете просто вырезать отверстие в клеточной мембране, иначе все хорошее внутри вытечет наружу, так как же вы втянуть что-то, не позволяя своему внутреннему миру открываться внешнему виду? У клетки есть особый прием, который, вероятно, восходит к тем временам, когда вся жизнь была одноклеточной, и именно так клетки питались.Одноклеточная амеба Amoeba по-прежнему потребляет пищу таким образом. Это называется эндоцитоз, и работает он вот так. В частности, обратите внимание на то, что поглощенный продукт питания постепенно заключен в «вывернутую наизнанку» секцию двухслойной мембраны в стиле Pac-Man! Как только частица пищи полностью окружена, внешние мембраны сливаются, а внутренняя вакуоль отщипывается. Благодаря этому методу внутренняя часть клетки никогда не подвергается прямому воздействию внешней среды. Одним из побочных эффектов этого трюка является то, что мембрана теперь вывернута наизнанку, и это интересно, потому что дает нам представление о происхождении клеточных органелл.

Обратите внимание, что мембраны вакуоли перевернуты! (Черный снаружи и красный внутри)

Диффузионная мембрана (пленка): Что это такое

Строение диффузионной мембраны

Для чего предназначена диффузионная мембрана

Где используется диффузионная мембрана

Преимущества диффузионных мембран

Особенности монтажа диффузионной мембраны

Что такое супердиффузионная мембрана

какую выбрать, обзор с применением

Конструктивные особенности материала

Назначение и применение мембраны

Достоинства продукции

Монтаж диффузионной мембраны

Строительные плёнки — Диффузные мембраны

IZOSPAN + 135 гр

TYVEK Solid

TYVEK Soft

JUTADACH 115

JUTADACH 95

DELTA MAXX диффузионная мембрана с антиконденсатным слоем

DELTA®-MAXX PLUS диффузионная мембрана с двумя клеящими лентами | Dörken

Кратко о преимуществах нового DELTA

Диффузионная мембрана ISOBOX — ISOBOX

Основные физико-механические характеристики

Геометрические параметры

Производство работ:

Хранение:

Транспортировка:

Сведения об упаковке:

Гидро-ветрозащитая диффузионная мембрана ISOBOX 110

Мембранный транспорт | Анатомия и физиология

Целей обучения:

Транспорт через клеточную мембрану

Пассивный транспорт

Активный транспорт

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

3.1 Клеточная мембрана — анатомия и физиология

Цели обучения

Внешний веб-сайт

3.5 Пассивный транспорт — Концепции биологии — 1-е канадское издание — Молнар

Цели обучения

Концепция в действии

Упражнения

Глоссарий

мембран

Страница без названия

Клеточная мембрана

Транспорт через мембрану

Leave a Reply Отменить ответ