Механизмы пассивного транспорта
Главная особенность пассивного транспорта заключается в том, что клетка не тратит энергию на перемещение молекул. Вещества всегда движутся из области высокой концентрации в область низкой (по градиенту концентрации).
Выделяют два основных пути пассивного транспорта:
- Простая диффузия. Вещества проходят непосредственно сквозь липидный бислой клеточной мембраны. Таким способом транспортируются газы — кислород ($O_2$) и углекислый газ ($CO_2$).
- Транспорт через мембранные каналы. Осуществляется с помощью специальных каналообразующих белков. Этот путь необходим для перемещения ионов, например, натрия ($Na^+$) и калия ($K^+$).
Осмос и осморегуляция
Осмос представляет собой специфический вид диффузии, при котором через полупроницаемую мембрану перемещаются исключительно молекулы воды. Направление движения строго определено: вода стремится туда, где концентрация растворенных веществ (солей) выше, покидая область с их меньшей концентрацией.
В результате перехода воды на мембрану начинает действовать осмотическое давление, которое создается благодаря наличию растворов внутри клетки. Живые организмы обладают способностью к осморегуляции — изменению концентрации веществ для контроля давления:
- У простейших организмов (например, амеб) излишки жидкости удаляются с помощью сократительных вакуолей.
- В организме человека осморегуляция обеспечивается сложной системой органов выделения.
Тургорное давление клетки
Тургор — это напряженное состояние клеточной оболочки, которое возникает под влиянием осмотического давления.
Степень напряжения мембраны зависит от трех ключевых факторов:
- Внутреннего осмотического давления (именно оно «распирает» клетку изнутри).
- Внешнего осмотического давления окружающей среды.
- Физической упругости самой клеточной оболочки.
При потере воды тургор снижается. Этот процесс неизменно сопровождает такие явления, как обезвоживание, увядание, старение и аутолиз (внутриклеточный распад).
Типы растворов и их влияние на клетку
В зависимости от величины осмотического давления по отношению к внутриклеточной среде, растворы делятся на три группы:
- Изотонические растворы. Их осмотическое давление равно давлению внутри клетки. Объем помещенных в них клеток не меняется. Для человека физиологическим (изотоническим) является 0,9% раствор NaCl. В медицине он служит основой для внутривенного введения лекарств, используется для восполнения объема крови при кровопотерях и лечения сильного обезвоживания.
- Гипертонические растворы. Давление в них выше, чем в клетке. Вода устремляется во внешнюю среду. У растений это вызывает плазмолиз (цитоплазма сжимается и отходит от оболочки), а эритроциты человека сморщиваются. При помещении растительной клетки обратно в воду возможен обратный процесс — деплазмолиз, однако длительный плазмолиз приводит к гибели. В хирургии марлевые повязки с гипертоническим раствором применяют для очищения гнойных ран (они «оттягивают» гной и жидкость на себя).
- Гипотонические растворы. Давление ниже внутриклеточного. Вода проникает внутрь клетки. Растительные клетки набухают (тургор растет), а эритроциты набухают до такой степени, что их мембрана не выдерживает и разрывается — происходит гемолиз. Именно поэтому внутривенное введение таких жидкостей смертельно опасно.
Правило осмоса: «Вода всегда идет туда, где солонее». А чтобы запомнить действие растворов: ГИПЕРтонический — высушивает (вытягивает воду), ГИПОтонический — раздувает (накачивает водой).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем главное отличие пассивного транспорта от активного?
Пассивный транспорт идет строго по градиенту концентрации (из области высокой в область низкой) и не требует затрат энергии, в отличие от активного.
Почему физиологический раствор так важен в медицине?
Он изотоничен (0,9% NaCl) плазме крови человека, поэтому при внутривенном введении клетки крови не сморщиваются и не разрушаются. Это идеальная основа для капельниц и восполнения жидкости.
Что произойдет с эритроцитом в дистиллированной воде?
Дистиллированная вода — это крайний вариант гипотонического раствора. Вода массово устремится внутрь эритроцита, он сильно набухнет и разорвется (произойдет гемолиз).
Что ещё разобрать по теме
- Строение и функции липидного бислоя мембраны
- Специфичность каналообразующих белков для ионов
- Процесс деплазмолиза и механизмы выживания растительной клетки
- Роль сократительных вакуолей у простейших
- Физиология органов выделения в осморегуляции человека
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Пассивный транспорт и осмос» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Клетка — элементарная единица живого»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.