Skrypt na ćwiczenia

Właściwości błon komórkowych
Błona komórkowa, dzięki swojej molekularnej budowie jest selektywnie przepuszczalna dla
różnych związków. Umożliwia to równoczesne zatrzymywanie wewnątrz komórki białek i innych cennych
substancji oraz usuwanie produktów metabolicznych.
Transport przez błonę komórkową może być aktywny lub pasywny. Transport pasywny zachodzi
gdy istnieje różnica stężeń lub ciśnień po przeciwnych stronach błony. Transport aktywny wymaga
zużycia energii (ATP).
Transport pasywny odbywa się na zasadzie dyfuzji lub filtracji. Dyfuzja prosta zachodzi bez
udziału białek błonowych, natomiast do dyfuzji ułatwionej niezbędne są przenośniki białkowe związane
z błoną. Dyfuzja zawsze zachodzi zgodnie z gradientem stężeń – z środowiska o wyższym stężeniu do
środowiska o niższym stężeniu w wyniku czego dochodzi do stopniowego wyrównywania się stężeń i
osiągnięcia stanu równowagi (ang. equlibrium). Proces ten nie wymaga energii w postaci ATP gdyż
niezbędną energia pochodzi z energii kinetycznej molekuł. Typem dyfuzji przez błonę półprzepuszczalną
jest osmoza. Podczas osmozy rozpuszczalnik migruję pomiędzy środowiskami o różnych stężeniach
substancji osmotycznie czynnej.
Transport aktywny podobnie jak dyfuzja ułatwiona wymaga wyspecjalizowanych nośników
białkowych zlokalizowanych w błonie. Transport aktywny różni się od dyfuzji tym iż może zachodzić
przeciwnie do gradientu stężeń, ponieważ energia niezbędna do transportu pochodzi z rozkładu ATP.
I.
Molekuły znajdują się w ciągłym ruchu i posiadają energię kinetyczną. Podczas szybkiego
i chaotycznego ruchu cząstki zderzają się ze sobą, w wyniku każdego zderzania następuje zmiana
kierunku ruchu. Cząstki w stałej temperaturze mają zbliżoną do siebie energię kinetyczną. Energia
kinetyczna jest wprost proporcjonalna do masy oraz kwadratu prędkości cząstki, toteż cząstki o większej
masie poruszają się wolniej.
Błona komórkowa wpływa na to jakie cząstki dyfundują poprzez nią do i z komórki. Przede
wszystkim cząstki muszą być na tyle małe, aby mogły swobodnie przejść przez pory błony lub rozpuścić
się w lipidach budujących błonę. Dyfuzja prosta to dyfuzja substancji rozpuszczonej przez
półprzepuszczalną błonę. Osmoza to dyfuzja rozpuszczalnika (wody) przez błonę, która nie jest
przepuszczalna dla substancji rozpuszczonej. Oba procesy zachodzą zgodnie z gradientem stężeń.
II
Cząstki zbyt duże lub nie rozpuszczalne w tłuszczach nie mogę migrować swobodnie przez błonę
komórkową. Aminokwasy, cukry oraz jony są transportowane na drodze dyfuzji ułatwionej.
Wyspecjalizowane nośniki białkowe w błonie tworzą tunel, przez który mogą migrować te związki.
Dyfuzja ułatwiona zachodzi zgodnie z gradientem stężeń i nie wymaga energii w postaci ATP, jej
wydajność zależy od różnicy stężeń, a także od ilości przenośników w błonie. Maksymalna szybkość
dyfuzji jest osiągnięta, gdy substancja transportowana w całości wysyca nośniki białkowe.
Przykładem jest transport glukozy do erytrocytów przy udziale transportera GLUT1 (uniport)
III.
Osmoza to rodzaj dyfuzji przez błonę półprzepuszczalną. Ponieważ woda może przenikać przez
większość błon jej ruch pomiędzy wnętrzem komórki, a środowiskiem zewnętrznym jest nie ograniczony.
Osmoza zachodzi gdy po dwóch stronach błony istnieje różnica w stężeniu wody.
Gdy po obu stronach błony znajduje się woda destylowana to cząstki wody swobodnie
przenikają przez nią, ale oba środowiska są w równowadze. Stężenie wody w roztworze jest zależne od
ilości rozpuszczonej substancji. Zwiększenie stężenia substancji rozpuszczalnej jest jednoznaczne z
obniżeniem stężenia wody. Ruch wody jest zgodny z gradientem jest stężenia dlatego odbywa się w
kierunku środowiska o wysokim stężeniu substancji rozpuszczonej.
Gdy błona jest przepuszczalna zarówno dla wody jak i substancji rozpuszczonej zachodzi dyfuzja,
która prowadzi do osiągnięcia stanu równowagi. Gdy błona jest przepuszczalna dla wody, ale nie dla
substancji rozpuszczonej, woda migruje przez błonę rozcieńczając środowisko i zwiększając jego
objętość.
W systemie zamkniętym, w którym objętość środowisk nie ulega zmianie, w środowisku o
wyższym stężeniu powstaje ciśnienie osmotyczne, które przeciwdziała ruchowi rozpuszczalnika.
W komórkach żywych osmoza wpływa na ich objętość. Toniczność roztworu określa jak
umieszczenie komórki w tym roztworze wpłynie na jej objętość. W roztworze izotonicznym nie dochodzi
do zmian objętości. W roztworze hipotonicznym, stężenie substancji jej niższe w środowisku
zewnętrznym niż w komórce dlatego woda będzie migrować do komórki co spowoduje zwiększenie
objętości. W roztworze hipertonicznym komórki obkurczają się.
IV.
Zużycie energii w wyniku rozpadu ATP jest charakterystyczne dla transportu aktywnego.
Substancje transportowane w sposób aktywny najczęściej nie mogą dyfundować przez błonę. Istnieją
trzy główne powody uniemożliwiające dyfuzję: substancja jest zbyt duża, substancje jest
nierozpuszczalna w tłuszczach, transport odbywa się najczęściej niezgodnie z gradientem stężeń.
Stężenie sodu jest wyższe w środowisku zewnętrznym niż w komórce, natomiast stężenie potasu
jest wyższe w komórce niż w środowisku zewnętrznym. Pompa Na+-K+ na zasadzie transportu
aktywnego usuwa jony sodu z komórki jednocześnie przenosząc do niej jony potasu. Na każde 3 jony
sodu przetransportowanego przypadają 2 jony potasu.
Hydroliza ATP umożliwia transport związków wbrew gradientowi ich stężenia. Jest to tak zwany
pierwotny transport aktywny. Powstający dzięki temu zwiększony gradient jonów może zostać
wykorzystany wtórnie do transportu innych związków. Proces ten nazywa się wtórnym transportem
aktywnym.
Wyróżnia się 2 typy wtórnego transportu aktywnego:
• symport - polega na przemieszczeniu dwóch różnych substancji w tym samym kierunku. W niektórych
wypadkach muszą być one związane jednocześnie (transport wtórny); (np resorpcja glukozy w jelitach
pod wpływem kotransportu z Na+).
• antyport - transport dwóch różnych substancji w dwa różne kierunki (transport wtórny). (np
wymienniki jonowe Na+/H+, czy Na+/Ca2+
Proszę jeszcze doczytać informacje ze strony
http://biotechnologia.pl/biotechnologia/artykuly/transport-przez-blony-czesc-i-dyfuzja-dyfuzjaulatwiona-transport-aktywny,617