Пасивний транспорт речовин через цитоплазматичну мембрану
Пасивний транспорт. Якщо речовина рухається через мембрану з області з високою концентрацією в сторону низької концентрації (т. Е. По градієнту концентрації цієї речовини) без витрати клітиною енергії, то такий транспорт називається пасивним, або дифузією. Розрізняють два типи дифузії: просту і облегченную.Простая дифузія. Характерна для невеликих нейтральних молекул (H2 O, CO2. O2), а також гідрофобних низькомолекулярних органічних речовин. Ці молекули можуть проходити без будь-якої взаємодії з мембранними білками через пори або канали мембрани до тих пір, поки буде зберігатися градієнт концентрації. Полегшена дифузія. Характерна для гідрофільних молекул, які переносяться через мембрану також по градієнту концентрації, але за допомогою спеціальних мембранних білків - переносників. Для полегшеної дифузії, на відміну від простої, характерна висока вибірковість, так як білок переносник має центр зв'язування комплементарний транспортованого речовини, і перенесення супроводжується конформаційними змінами білка. Один з можливих механізмів полегшеної дифузії може бути наступним: транспортний білок (транслоказ) пов'язує речовина, потім зближується з протилежною стороною мембрани, звільняє цю речовину, приймає вихідну конформацію і знову готовий виконувати транспортну функцію. Мало відомо про те, як здійснюється пересування самого білка. Інший можливий механізм перенесення передбачає участь кількох білків-переносників. У цьому випадку спочатку пов'язане з'єднання саме переходить від одного білка до іншого, послідовно зв'язуючись то з одним, то з іншим білком, поки не виявиться на протилежному боці мембрани.
Їх називають «енергетичними станціями клітини». У еукаріот в процесі гліколізу, циклу Кребса та інших біохімічних реакцій формується велика кількість електронів і протонів. Частина з них бере участь у різноманітних біохімічних реакціях, інша частина акумулюється в спеціальних з'єднаннях. Їх декілька. Найбільш важливі з них НАДН і НАДФН. Ці сполуки в формі НАД і НАДФ є акцепторами - своєрідними «пастками» електронів і протонів. Після приєднання до них електронів і протонів вони перетворюються в НАДН і НАДФН і є вже донорами елементарних частинок. «Отлавливая» їх в самих різних частинах клітини, вони переносять частинки в різні відділи цитоплазми і, віддаючи їх на потреби біохімічних реакцій, забезпечують безперебійне протягом метаболізму. Ці ж сполуки постачають електрони і протони в мітохондрії з цитоплазми і з матриксу мітохондрій, де розташовується потужний генератор елементарних частинок - цикл Кребса. НАДН і НАДФН, вбудовуючись в ланцюг перенесення електронів, передають частки на синтез АТФ. З АТФ енергія черпається на всі процеси, що йдуть в клітці з витратою енергії.
Мітохондрії мають дві мембрани рідинно-мозаїчної типу. Між ними розташовується межмембранное простір. Внутрішня мембрана має складки - Крісті. Внутрішня поверхня крист всіяна грибоподібними тільцями, що мають ніжку і голівку.
У грибоподібних тільцях відбувається синтез АТФ. У самій товщі внутрішньої мембрани мітохондрій розташовуються ферментні комплекси, які переносять електрони з НАДН2 на кисень. Ці комплекси називаютсядихательной ланцюгом або ланцюгом пере-
Мал. 16. Мітохондрії:
А - Загальна схема організації мітохондрій. Б - ділянка Крісті з грибоподібними тілами:
1 - зовнішня мембрана мітохондрій; 2 - межмембранное матрикс; 3 - внутрішня мембрана; 4 - матрикс; 5 - Крісті; 6 - грибоподібні тільця.
носа електронів. За рахунок двіженіяе лектронов по цьому комплексу відбувається синтез АТФ. АТФ є головним постачальником енергії для всіх клітинних процесів. Мітохондрії є головними споживачами кисню в організмі. Тому в першу чергу на недолік кисню реагують мітохондрії. Реакція ця однозначна -недолік кисню (гіпоксія) призводить до набухання мітохондрій, в подальшому клітини пошкоджуються і відмирають.
Життя мітохондрій вимірюється днями (5 - 20 днів в різних клітинах). Застарілі мітохондрії гинуть, розпадаються на фрагменти і утилізуються лизосомами. Натомість є формування нового, які з'являються в результаті поділу наявних мітохондрій.
Зазвичай в матриксі мітохондрій розташовуються 2 - 10 молекул ДНК. Це кільцеві структури, які кодують мітохондральной білки. У мітохондріях є весь апарат синтезу білка (рибосоми, іРНК, тРНК, амінокислоти, ферменти транскрипції і трансляції). Тому в мітохондріях здійснюються процеси реплікації, транскрипції і трансляції, відбувається дозрівання іРНК - процесинг. Виходячи з цього, мітохондрії є напівавтономними одиницями.
Суттєвим моментом в діяльності мітохондрій є синтез в них стероїдних гормонів і деяких амінокислот (глутамінової). Застарілі мітохондрії можуть виконувати депонирующую функцію - накопичувати продукти екскреції або акумулювати шкідливі речовини, що потрапили в клітину. Зрозуміло, що в цих випадках мітохондрія перестає виконувати свою основну функцію.
· Накопичення енергії у формі АТФ,
· Синтетична (синтез білків, гормонів, амінокислот).
Це апарат синтезу білка в клітині. У рибосому входять дві субодиниці - велика і мала. Субодиниці мають складну конфігурацію (див. Рис. 14) і складаються з білків і рибосомальної РНК (рРНК). Рибосомальна РНК служить своєрідним каркасом, на який кріпляться молекули білка.
Освіта рибосом відбувається в полісом ядра клітини. Сформовані велика і мала субодиниця виходять через ядерні пори в цитоплазму.
У цитоплазмі рибосоми знаходяться в дисоційованому або диспергованому стані, це диссоційовані рибосоми. У такому стані вони не здатні прикріплятися до мембрани. Це не робочий стан рибосоми. В робочому стані рибосома є органоид, що складається з двох скріплених між собою субодиниць, між якими проходить нитка іРНК. Такі рибосоми можуть вільно «плавати» в цитоплазмі, вони називаються вільні рибосоми. або прикріплятися до різних мембран,