Транспорт веществ через плазматическую мембрану Цель урока: Изучить особенности транспорта веществ через плазматическую мембрану.

Содержание урока Актуализация знаний Свойства и функции мембраны Эндо- и экзоцитоз Типы проникновения веществ Простая диффузия Осмос Лабораторная работа Облегченная диффузия Активный транспорт Тест Выводы

На основе знаний о строении клеток определите структуры изображенные на микрофотографиях

3.

4.

7. 8. Правильные ответы

На основе знаний о строении клеток определите структуры изображенные на микрофотографиях 1. Комплекс Гольджи 2. Хлоропласты

3. Хлоропласт

4. Шероховатая эндоплазматическая сеть

5. Митохондрии 6. Ядро

7. Центриоли 8. Жгутики (реснички)

Проверь свои ответы: 1. Комплекс Гольджи 2. Хлоропласт 3. Хлоропласт 4. Шероховатая эндоплазматическая сеть 5. Митохондрия 6. Ядро 7. Центриоли 8. Жгутики (реснички)

– бислой липидов; 2.- молекулы белков; 3 – углеводы.

Свойства и функции мембраны Основным свойством биологических мембран является их избирательная проницаемость. Благодаря избирательной проницаемости плазмалемма может выполнять две основные функции: барьерную и транспортную. –Барьерная функция заключается в том, что плазмалемма отграничивает содержимое клетки от окружающей среды. –В то же время плазмалемма обеспечивает избирательный транспорт веществ из клетки наружу и из внешней среды в клетку.

Транспорт веществ через мембраны Тип транспорта Механизмы Примеры

Эндоцитоз и экзоцитоз Эндоцитозом называется поглощение клеткой крупных частиц и капель раствора. Эндоцитозу предшествует фиксация молекул и частиц на внешней поверхности мембраны с помощью специфических и неспецифических рецепторов. В результате эндоцитоза образуются различные пузырьки – эндосомы. Транспорт частиц и капель раствора из клетки наружу называется экзоцитоз. Экзоцитозу предшествует упаковка выводимых веществ в экзоцитозные пузырьки из внутриклеточных мембран. В связи с постоянными процессами эндоцитоза и экзоцитоза происходит постоянное обновление структурных компонентов мембран.

Параллелизм процессов эндоцитоза и экзоцитоза Эндоцитоз – поглощение клеткой частиц из внешней среды. Экзоцитоз – выведение из клетки во внешнюю среду различных частиц

Эндоцитоз При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза: Фагоцитоз - поглощение твёрдых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами. Пиноцитоз - поглощение жидкого материала (раствор, коллоидный раствор, суспензия ). Часто при этом образуются очень мелкие пузырьки (микропиноцитоз) Макрофаг, фагоцитирующий старую клетку

Фагоцитоз и пиноцитоз Два изображения пиноцитоза, осуществляемого моноцитом человека.

Механизм фагоцитоза

Фагоцитоз эритроцита макрофагом мыши.

Экзоцитоз Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитозу. Таким способом выводятся гормоны, полисахариды, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме. Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающее клетку. Секреция посредством экзоцитоза

Транспорт через мембрану Сравнительно мелкие частицы: вода, ионы, моносахариды, аминокислоты, липиды – перемещаются через мембраны другими способами (без эндоцитоза и экзоцитоза). Транспорт веществ через мембраны может осуществляться –по градиенту концентрации (от большей концентрации к меньшей) и –против градиента концентрации (от меньшей концентрации к большей).

Типы проникновения веществ в клетку через мембраны Молекулы проходят через мембраны благодаря трём различным процессам: простой диффузии, облегчённой диффузии, активному транспорту.

Диффузия В любом растворе происходит перемещение растворенных веществ из области высокой концентрации в область более низкой. Этот поток веществ в сторону меньшей концентрации (транспорт по градиенту концентрации) существует до тех пор, пока концентрации вещества в двух участках не выровняются. Перемещение вещества движущей силой которого является градиент концентрации, называется диффузионным, а процесс диффузией Диффузия - это распространение вещества в результате движения их ионов или молекул, которые стремятся выровнять свою концентрацию в системе.

Простая диффузия Вода, многие липиды, ионы магния, хлора и некоторые другие вещества свободно перемещаются через мембраны по градиенту концентрации путем простой диффузии – без участия белков– переносчиков и без затраты энергии. Такой транспорт называется пассивным.

ОСМОС Вода поглощается клеткой преимущественно путем осмоса. Осмос это диффузия воды через полупроницаемую мембрану, вызванная разностью концентраций. Удобно рассматривать осмос как одну из форм диффузии, при которой перемещаются только молекулы воды. Если мембраной разделить растворы сахара с концентрацией 5 и 10% соответственно, то через нее в обоих направлениях будут проходить только молекулы воды. В результате в более разбавленном растворе концентрация сахара повысится, а в более концентрированном, наоборот, понизится. Когда концентрация сахара в обоих растворах станет одинаковой, наступит равновесие. Растворы, достигшие равновесия, называются изотоническими.

Осмос через полупроницаемую мембрану. Частицы растворителя (синие) способны пересекать мембрану, частицы растворённого вещества (зеленые) нет.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука» Цель: сформировать умение проводить опыт по получению плазмолиза, закрепить умения работать с микроскопом, проводить наблюдение и объяснять полученные результаты. Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стекла, стеклянные палочки, стаканы с водой, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, репчатый лук. Ход работы: Приготовьте микропрепарат кожицы лука, рассмотрите клетки под микроскопом. Обратите внимание на расположение цитоплазмы относительно клеточной оболочки. Удалите с микропрепарата воду, приложив фильтровальную бумагу к краю покровного стекла. Нанесите на предметное стекло каплю раствора поваренной соли. Наблюдайте за изменением положения цитоплазмы. Фильтровальной бумагой удалите раствор поваренной соли. Капните на предметное стекло 2-3 капли воды. Наблюдайте за состоянием цитоплазмы. Объясните наблюдаемое явление.

Осмотические явления в растительной клетке Состояние внутреннего напряжения клетки, обусловленное высоким содержанием воды и развивающимся давлением содержимого клетки на ее оболочку носит название тургора. Клетки элодеи в состоянии тургора.

Плазмолиз в растительной клетке Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки - происходит плазмолиз. Клетки элодеи в состоянии плазмолиза.

Деплазмолиз в растительной клетке Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор, концентрация которого меньше концентрации клеточного сока, вода из окружающего раствора будет поступать внутрь вакуоли. В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая начинает приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение - произойдет деплазмолиз.

Плазмолиз растительной клетки: А - клетка в состоянии тургора; Б - уголковый; В - вогнутый; Г - выпуклый; Д - судорожный. 1 - оболочка, 2 - вакуоль, 3 - цитоплазма, 4 - ядро, 5 - нити Гехта.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. С какими свойствами цитоплазмы и вакуоли связаны осмотические явления клетки? 2. Что такое тургор, плазмолиз, деплазмолиз? 3. Может ли происходить плазмолиз в мертвой клетке? 4. Как можно вызвать плазмолиз в клетках чешуи лука?

Вопрос: «В какие растворы помещены животные и растительные клетки?» Правильные ответы

Проверь свои ответы: 1. Изотонический 2. Гипертонический 3.Гипотонический

Облегчённая диффузия Углеводы, некоторые аминокислоты, некоторые липиды и некоторые ионы перемещаются по градиенту концентрации путем облегчённой диффузии с участием белков–переносчиков. К ним относятся ферменты транслоказы и пермиазы. Они связывают своим активным центром вещество с одной стороны мембраны и переносят его сквозь гидрофобный слой мембраны на ее другую поверхность. Еще один вариант такой диффузии: после присоединения транспортируемого вещества меняется конформация белка- переносчика и в мембране открывается специальный канал, по которому и проникает вещество. Модель работы ионного канала

Активный транспорт веществ через мембрану Ионы водорода, калия, натрия, кальция и некоторые органические вещества перемещаются через мембраны против градиента концентрации – с участием белков– переносчиков и с непосредственной затратой энергии. Такой транспорт веществ называется активным.

Схема натрий-калиевого насоса Одной из важнейших и наиболее изученных систем активного транспорта в клетках животных является Na-K насос. Большинство клеток животных поддерживают разные градиенты концентрации ионов натрия и калия по разные стороны плазматической мембраны: внутри клетки сохраняется низкая концентрация ионов натрия и высокая концентрация ионов калия. Энергия, необходимая для работы Na-K насоса, поставляется молекулами АТФ, образующимися при дыхании. О значении этой системы для всего организма свидетельствует тот факт, что у находящегося в покое животного более трети АТФ затрачивается на обеспечение работы этого насоса.

Межклеточное пространство Работа натрий - калиевого насоса Цитоплазма клетки

Котранспорт Некоторые транспортные белки переносят одно растворённое вещество через мембрану (унипорт). Другие функционируют как ко транспортные системы, в которых перенос одного растворённого вещества зависит от одновременного или последовательного переноса второго вещества. Второе вещество может транспортироваться в том же направлении (симпорт) либо в противоположном (антипорт). Котранспорт возможен как при облегченной диффузии, так и в процессе активного транспорта.

ВЫВОДЫ Существуют следующие механизмы транспорта веществ через мембрану: - При эндоцитозе мембрана образует впячивания, которые затем трансформируются в пузырьки или вакуоли. Различают фагоцитоз – поглощение твёрдых частиц (например, лейкоцитами крови) и пиноцитоз – поглощение жидкостей; - Экзоцитоз – процесс, обратный эндоцитозу; из клеток выводятся непереварившиеся остатки твёрдых частиц и жидкий секрет. Пассивный транспорт (перенос молекул по градиенту концентрации без затраты энергии АТФ): - простая диффузия (газы, жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану); - осмос (диффузия воды через полунепроницаемые мембраны); - облегчённая диффузия, когда растворимое в воде вещество проходит через мембрану по особому каналу, создаваемому какой- либо специфической молекулой-переносчиком. Активный транспорт (перенос молекул из области с меньшей концентрацией в область с большей, например, посредством специальных транспортных белков, требует затраты энергии АТФ).