Element biorący udział w transporcie aktywnym. Transport substancji przez błony komórkowe
elektroradiografia laryngologiczna zaczęto stosować po wynalezieniu specjalnych płyt (z selenem i innymi), które zastępują klisze rentgenowskie. Elektroradiografia opiera się również na wykorzystaniu prześwietlenie jest jednak znacznie tańszy, ponieważ eliminuje konieczność stosowania drogiego srebra (na kliszach rentgenowskich). Metoda jest atrakcyjna również dlatego, że obraz badanego narządu można uzyskać w ciągu 2-3 minut i nieograniczoną ilość razy nanieść go na zwykły papier.
Często elektroradiografia służy do diagnozowania stanów patologicznych zatok przynosowych lub złamań kości nosowych.
Obraz na papierze okazuje się jasne, kontrastowe. Szczegóły budowy struktur kostnych są dobrze przeniesione. Zdjęcie wyraźnie pokazuje patologiczne zmiany w błonie śluzowej, kostnych ścianach zatok. Elektroradiografia wykorzystuje te same wzorce pacjentów, co w przypadku standardowych badań rentgenowskich.
USG laryngologiczne
Znaczący postęp w Medycyna osiągnięty dzięki wprowadzeniu do swojej praktyki osiągnięć radioelektroniki i fizyki. Tak więc powszechne zastosowanie w diagnostyce chorób narządy wewnętrzne otrzymał biolokację ultradźwiękową. Metoda okazała się również skuteczna w diagnostyce niektórych chorób narządu laryngologicznego. Udowodniono celowość zastosowania ultradźwięków w diagnostyce patologii zatok przynosowych. Obecnie kliniki laryngologiczne są wyposażone w Różne rodzaje takie urządzenia.
metoda radiestezja ultradźwiękowa opiera się na rejestracji sygnałów odbitych na granicach ośrodków i tkanek o różnej gęstości. W szczególności gęstość tkanek głowy jest inna, dlatego ich oporność akustyczna nie jest taka sama, a zatem prędkość propagacji w nich fal ultradźwiękowych. Powietrze jest absolutną przeszkodą dla fali ultradźwiękowej, dlatego opływa drogi oddechowe i nie jest odbijane na echogramie. Jeśli w jamie znajduje się ropa lub inny płyn, polipy lub guz, są one wizualizowane na echogramie.
Otrzymać obrazowanie ultrasonograficzne cienką warstwę wazeliny nakłada się na skórę policzka lub czoła i mocno dociska czujnik. W zależności od stanu, np. zatoki szczękowej, na ekranie urządzenia uzyskuje się obraz krzywizny, którego kształt i położenie zależą od charakteru zmian patologicznych.
Metoda jest prosta, informacyjny i jest nieszkodliwy dla pacjenta. Pozwala to otorynolaryngologowi przeprowadzić szybką i wysokiej jakości diagnostykę, co jest bardzo ważne dla terminowego i skutecznego leczenia. Biolokalizacja ultradźwiękowa jest szczególnie wskazana do profilaktycznych badań lekarskich.
Powtarzający się echolokacja w trakcie leczenia pozwala ocenić jego skuteczność, potrzebę zmiany terapii oraz czas jej zakończenia. Metodę można wykorzystać do dynamicznej obserwacji pacjentów zarejestrowanych w przychodniach.
Laryngolog (otolaryngolog) to lekarz specjalizujący się w diagnostyce, leczeniu i profilaktyce chorób ucha, nosa, zatok przynosowych, gardła i krtani u dorosłych i dzieci.
Choroby ucha, nosa i gardła należą do najczęstszych chorób człowieka. Ponieważ narządy laryngologiczne znajdują się blisko siebie i są ze sobą funkcjonalnie połączone, w wielu przypadkach wymagane jest kompleksowe leczenie. Nieuwaga na pierwsze objawy (ból gardła lub uszu, powiększenie węzłów chłonnych podżuchwowych, trudności w oddychaniu przez nos) może prowadzić do rozprzestrzeniania się procesu zapalnego i rozwoju powikłań.
Terminowa wizyta u otolaryngologa i przepisane przez niego leczenie pozwolą szybko przywrócić zdrowie i uniknąć problemów w przyszłości. Jeśli potrzebujesz wizyty u otolaryngologa w Moskwie, skontaktuj się z lekarzem rodzinnym JSC. Możesz umówić się na wizytę u wysoko wykwalifikowanego specjalisty w dogodnym dla siebie czasie. Leczenie operacyjne chorób laryngologicznych prowadzimy w naszym Centrum Szpitalnym i Szpitalu Chirurgicznym.
Z jakimi chorobami powinieneś udać się do laryngologa?
Do kompetencji lekarza laryngologa należą choroby wymagające leczenia zarówno terapeutycznego, jak i chirurgicznego, w tym:
choroby zakaźne, którym towarzyszy uszkodzenie narządów ENT;
urazy nosa, ucha i gardła;
deformacja przegrody nosowej;
naruszenie węchu;
choroby i urazy zatok przynosowych;
zapalenie gardła - zapalenie gardła;
zapalenie migdałków - zapalenie migdałków;
zapalenie krtani - zapalenie krtani;
zapalenie tchawicy - zapalenie tchawicy;
zapalenie ucha środkowego - zapalenie ucha zewnętrznego, środkowego i wewnętrznego;
upośledzenie słuchu;
zaburzenia równowagi związane z chorobami ucha;
Może być konieczna wizyta u otolaryngologa, jeśli objawy takie jak:
katar, kichanie, wydzielina z nosa, swędzenie nosa;
naruszenie węchu;
częste krwawienia z nosa;
ból nosa, gardła lub ucha;
ciężki oddech;
zaburzenie połykania;
obce dźwięki w uchu;
zawroty głowy, przedłużające się bóle głowy niewiadomego pochodzenia;
Kiedy pojawią się pierwsze objawy, umów się na wizytę u laryngologa. Nowoczesne metody diagnostyka pozwala na wykrycie chorób laryngologicznych na początkowych etapach i skróci czas leczenia.
Metody diagnozowania chorób laryngologicznych
Ambulatoryjna recepcja lekarza laryngologa w klinikach sieci Family Doctor SA odbywa się przy użyciu najbardziej diagnostycznego (w tym endoskopowego) sprzętu. Wraz z wykonaniem wywiadu i diagnostyką instrumentalną narządów ENT lekarz może przepisać (lub przeprowadzić) dodatkowe badania, w tym:
Do wizualizacji określonych struktur anatomicznych.
- Badanie rentgenowskie gardła z kontrastowaniem ze specjalną substancją, która umożliwia identyfikację ciał obcych, guzów i deformacji.
Pozwala na uzyskanie trójwymiarowych obrazów obszaru zainteresowania.
I określić stan narządu słuchu.
Jest on wykonywany dla tych pacjentów, którzy z jakiegokolwiek powodu nie mogą udzielić informacji zwrotnej w trakcie procesu badawczego.
Diagnostyka laboratoryjna (lekarz pobierze materiał biologiczny z obszaru problemowego bezpośrednio w recepcji i przekaże go do laboratorium do badań).
Leczenie chorób laryngologicznych
Leczenie zostanie Ci przydzielone natychmiast - na podstawie danych z badania wstępnego. Na kolejnej wizycie lekarz laryngolog, po otrzymaniu wyników diagnostyki instrumentalnej i laboratoryjnej, w razie potrzeby dokona zmian w celu osiągnięcia maksymalnego wyniku w jak najkrótszym czasie. Przepisane leczenie może obejmować takie metody, jak:
terapia lekowa w chorobach laryngologicznych.
Sprzęt na katar i zapalenie zatok.
Pozwala szybko zatrzymać zaostrzenie przewlekłego zapalenia migdałków.
Z zapaleniem ucha i ubytkiem słuchu.
Według Politzera do celów diagnostycznych i terapeutycznych.
Białka transportu błonowego biorą udział w transporcie jonów przez plazmalemę. Białka te mogą przewodzić jedną substancję w jednym kierunku (uniport) lub kilka substancji jednocześnie (symport), a także wraz z importem jednej substancji usuwać z komórki inną (antyport). Na przykład glukoza może wnikać do komórek współczulnie wraz z jonem Na+. Transport jonów może odbywać się wzdłuż gradientu stężenia, czyli pasywnie, bez dodatkowego zużycia energii. W przypadku transportu biernego niektóre białka transportujące błony tworzą kompleksy molekularne, kanały, przez które rozpuszczone cząsteczki przechodzą przez błonę na drodze prostej dyfuzji wzdłuż gradientu stężeń. Niektóre z tych kanałów są stale otwarte, inne mogą być zamknięte lub otwarte w odpowiedzi na wiązanie z cząsteczkami sygnalizacyjnymi lub zmianę wewnątrzkomórkowego stężenia jonów. W innych przypadkach specjalne białka nośnikowe błony selektywnie wiążą się z jednym lub drugim jonem i przenoszą go przez błonę (ułatwiona dyfuzja). Stężenie jonów w cytoplazmie komórek znacznie różni się nie tylko od stężenia w środowisku zewnętrznym, ale nawet od osocza krwi, które kąpie komórki w ciele zwierząt wyższych. Całkowite stężenie kationów jednowartościowych zarówno wewnątrz komórek jak i na zewnątrz jest praktycznie takie samo (150 mM), izotoniczne. Ale w cytoplazmie stężenie K + jest prawie 50 razy wyższe, a Na + jest niższe niż w osoczu krwi, a różnica ta utrzymuje się tylko w żywej komórce: jeśli komórka zostanie zabita lub procesy metaboliczne są w niej stłumione, następnie po chwili różnice jonowe po obu stronach błony plazmatycznej znikną. Możesz po prostu schłodzić komórki do +2 o C, a po pewnym czasie stężenia K + i Na + po obu stronach membrany staną się takie same. Gdy ogniwa są ogrzewane, różnica ta zostaje przywrócona. Zjawisko to wynika z faktu, że w komórkach znajdują się nośniki białek błonowych, które działają wbrew gradientowi stężeń, jednocześnie zużywając energię w wyniku hydrolizy ATP. Ten rodzaj przenoszenia substancji nazywany jest transportem aktywnym i odbywa się za pomocą pomp jonowych białek. Błona plazmatyczna zawiera dwupodjednostkową cząsteczkę (K++Na+) – pompę, będącą jednocześnie ATPazą. Ta pompa pompuje 3 jony Na + w jednym cyklu i pompuje 2 jony K + do komórki wbrew gradientowi stężenia. W tym przypadku jeden Cząsteczka ATP, przechodząc do fosforylacji ATPazy, w wyniku której Na+ jest transportowany przez błonę z komórki, a K+ jest w stanie związać się z cząsteczką białka, a następnie zostać przeniesiony do komórki. W wyniku aktywnego transportu za pomocą pomp błonowych, w komórce reguluje się również stężenie dwuwartościowych kationów Mg 2+ i Ca +, również ze zużyciem ATP. W połączeniu z aktywnym transportem jonów różne cukry, nukleotydy i aminokwasy przenikają przez błonę plazmatyczną. Zatem aktywny transport glukozy, która jednocześnie (jednocześnie) przenika do komórki wraz z przepływem biernie transportowanego jonu Na+, będzie zależał od aktywności pompy (K+, Na+). Jeśli ta pompa zostanie zablokowana, to już niedługo różnica w stężeniu Na+ po obu stronach błony zniknie, natomiast dyfuzja Na+ do komórki zmniejszy się, a jednocześnie zmniejszy się dopływ glukozy do komórki. zatrzymać. Po przywróceniu pracy (K++Na+)-ATPazy i powstaniu różnicy w stężeniu jonów następuje natychmiastowy wzrost rozproszonego strumienia Na+ i jednocześnie transportu glukozy. Lubię to
odbywa się transport aminokwasów, które są przenoszone przez błonę przez specjalne białka nośnikowe, które działają jako układy symportowe, jednocześnie przenosząc jony. Aktywny transport cukrów i aminokwasów do komórki bakteryjne ze względu na gradient jonów wodorowych. Już sam udział specjalnych białek błonowych w pasywnym lub aktywnym transporcie związków niskocząsteczkowych świadczy o wysokiej specyficzności tego procesu. Nawet w przypadku biernego transportu jonowego białka „rozpoznają” ten jon, oddziałują z nim, wiążą się specyficznie, zmieniają swoją konformację i funkcję. W konsekwencji, nawet na przykładzie transportu prostych substancji, membrany działają jak analizatory, jak receptory. Funkcja receptora błony przejawia się szczególnie, gdy biopolimery są absorbowane przez komórkę.
Kontakty międzykomórkowe.
W organizmach wielokomórkowych w wyniku oddziaływań międzykomórkowych powstają złożone zespoły komórkowe, których utrzymanie odbywa się na różne sposoby. W tkankach embrionalnych, embrionalnych, zwłaszcza na wczesne stadia rozwoju komórki pozostają w kontakcie ze sobą dzięki zdolności ich powierzchni do sklejania się. Ta nieruchomość przyczepność(połączenie, adhezja) komórek można określić na podstawie właściwości ich powierzchni, które specyficznie oddziałują ze sobą. Czasami, zwłaszcza w nabłonkach jednowarstwowych, błony plazmatyczne sąsiednich komórek tworzą liczne wgłębienia, przypominające szew stolarski. Stwarza to dodatkową siłę dla połączenia międzykomórkowego. Oprócz tak prostego połączenia klejowego (ale specyficznego) istnieje szereg specjalnych struktur międzykomórkowych, styków czy połączeń, które pełnią określone funkcje. Są to połączenia blokujące, kotwiczące i komunikacyjne. Blokowanie lub ciasne, połączenie jest charakterystyczne dla nabłonka jednowarstwowego. Jest to strefa, w której zewnętrzne warstwy dwóch błon plazmatycznych znajdują się jak najbliżej. W tym kontakcie często obserwuje się membranę trójwarstwową: dwie zewnętrzne warstwy osmiofilowe obu membran wydają się łączyć w jedną wspólną warstwę o grubości 2–3 nm. Na planarnych preparatach złamań błony komórkowej w strefie bliskiego kontaktu metodą zamrażania i rozszczepiania stwierdzono, że punktami styku błon są kuleczki (najprawdopodobniej specjalne białka integralne błony komórkowej) ułożone rzędowo. Takie rzędy kuleczek lub pasków mogą przecinać się tak, że tworzą siatkę lub siatkę na powierzchni rozszczepienia.Ta struktura jest bardzo charakterystyczna dla nabłonka, zwłaszcza gruczołowego i jelitowego. V ten drugi przypadek ciasny kontakt tworzy ciągłą strefę fuzji błon plazmatycznych, otaczając komórkę w jej wierzchołkowej (górnej, skierowanej do światła jelita) jej części. Tak więc każda komórka warstwy jest niejako otoczona taśmą tego kontaktu. Takie struktury o specjalnych kolorach można również zobaczyć pod mikroskopem świetlnym. Nazwę płytek końcowych otrzymali od morfologów. W tym przypadku rola zamykającego styku szczelnego polega nie tylko na mechanicznym połączeniu ogniw ze sobą. Ten obszar kontaktu jest słabo przepuszczalny dla makrocząsteczek i jonów, a tym samym blokuje, blokuje wnęki międzykomórkowe, izolując je (a wraz z nimi środowisko wewnętrzne organizmu) od środowiska zewnętrznego (w tym przypadku światła jelita). ). Chociaż wszystkie połączenia ścisłe są barierami dla makrocząsteczek, ich przepuszczalność dla małych cząsteczek jest różna w różnych nabłonkach. Kotwienie (przyczepność) połączenia lub kontakty są tak nazywane, ponieważ nie tylko łączą błony plazmatyczne sąsiednich komórek, ale także wiążą się z fibrylarnymi elementami cytoszkieletu. Ten rodzaj związku charakteryzuje się obecnością dwóch rodzajów białek. Jednym z nich są transbłonowe białka łącznikowe (wiążące), które są zaangażowane albo w samo połączenie międzykomórkowe, albo w połączenie plazmalemmy ze składnikami macierzy zewnątrzkomórkowej (błona podstawna nabłonka, zewnątrzkomórkowe białka strukturalne tkanki łącznej). Drugi typ obejmuje białka wewnątrzkomórkowe łączące lub kotwiczące elementy błonowe o takim kontakcie z fibrylami cytoplazmatycznymi cytoszkieletu. Międzykomórkowe węzły adhezyjne punktowe znajdują się w wielu tkankach nienabłonkowych, ale struktura adhezji (adhezyjnej) jest dokładniej opisana taśmy lub pasy w jednowarstwowym nabłonku. Ta struktura otacza cały obwód komórki nabłonkowej, tak jak ma to miejsce w przypadku połączenia ścisłego. Najczęściej taki pasek lub taśma leży poniżej ciasnego połączenia. W tym miejscu dochodzi do zbliżenia błon plazmatycznych, a nawet odległość 25 – 30 nm jest nieco odsunięta, a między nimi widoczna jest strefa o zwiększonej gęstości. To nic innego jak miejsca oddziaływania glikoprotein transbłonowych, które przy udziale jonów Ca++ specyficznie przylegają do siebie i zapewniają mechaniczne połączenie błon dwóch sąsiednich komórek. Białka łącznikowe należą do kadheryn - białek receptorowych, które zapewniają specyficzne rozpoznawanie homogennych błon przez komórki. Zniszczenie warstwy glikoproteinowej prowadzi do izolacji poszczególnych komórek i zniszczenia warstwy nabłonkowej. Od strony cytoplazmatycznej w pobliżu błony widoczne jest nagromadzenie gęstej materii, do której przylega warstwa cienkich (6-7 nm) włókien leżących wzdłuż błony plazmatycznej w postaci wiązki rozciągającej się na całym obwodzie błony. komórka. Cienkie włókna to fibryle aktynowe; wiążą się z błoną komórkową poprzez białko winkulinę, która tworzy gęstą warstwę okołobłonową. Funkcjonalne znaczenie połączenia taśmy polega nie tylko na mechanicznym przyleganiu komórek do siebie: kiedy włókna aktynowe w taśmie kurczą się, kształt komórki może się zmienić. Styki ogniskowe, czyli płytki sprzęgła, znajdują się w wielu komórkach i są szczególnie dobrze przebadane w fibroblastach. Zbudowane są zgodnie z ogólnym planem za pomocą taśm samoprzylepnych, ale wyrażane są w postaci niewielkich obszarów - tablic na plazmlemie. W tym przypadku transbłonowe białka łącznikowe specyficznie wiążą się z białkami macierzy zewnątrzkomórkowej, takimi jak fibronektyna. Od strony cytoplazmy te same glikoproteiny są związane z białkami błonowymi, które obejmują winkulinę, która z kolei jest związana z wiązką włókien aktynowych. Funkcjonalne znaczenie kontaktów ogniskowych polega zarówno na zakotwiczeniu komórki w strukturach pozakomórkowych, jak i tworzeniu mechanizmu umożliwiającego komórkom poruszanie się. Desmosomy które wyglądają jak płytki lub guziki, również łączą ze sobą komórki. W przestrzeni międzykomórkowej widoczna jest również gęsta warstwa, reprezentowana przez oddziałujące na siebie integralne glikoproteiny błonowe - desmogleiny, które również, w zależności od jonów Ca ++, łączą ze sobą komórki. Po stronie cytoplazmatycznej do plazmolemmy przylega warstwa desmoplakiny białkowej, z którą połączone są włókna pośrednie cytoszkieletu. Desmosomy znajdują się najczęściej w nabłonku, w którym to przypadku włókna pośrednie zawierają keratyny. Komórki mięśnia sercowego, kardiomiocyty, zawierają włókna desminy jako część desmosomów. W śródbłonku naczyń desmosomy obejmują włókna pośrednie wimentyny. Półdesmosomy mają podobną strukturę do desmosomów, ale reprezentują połączenie komórek ze strukturami międzykomórkowymi. Funkcjonalna rola desmosomów i semidesmosomów jest czysto mechaniczna: łączą one komórki ze sobą oraz z podstawową macierzą pozakomórkową. W przeciwieństwie do ścisłego kontaktu, wszystkie typy styki sprzęgające przepuszczalny dla roztwory wodne i nie odgrywają żadnej roli w ograniczaniu dyfuzji. Styki szczelinowe uważane są za łącza komunikacyjne komórek. Struktury te biorą udział w transmisji na żywo substancje chemiczne z komórki do komórki. Ten rodzaj kontaktu charakteryzuje się zbieżnością błon plazmatycznych dwóch sąsiednich komórek w odległości 2 - 3 nm. Stosując metodę zamrażania z odpryskiwaniem. Okazało się, że na rozszczepionych błonach strefy kontaktu szczeliny (o wielkości od 0,5 do 5 μm) są usiane cząsteczkami o średnicy 7-8 nm, rozmieszczonymi heksagonalnie z okresem 8-10 nm i posiadającymi około 2 dołki w środku kanał. Te cząstki nazywane są connexonami. W strefach styku szczelin może być od 10 - 20 do kilku tysięcy koneksonów, w zależności od cechy funkcjonalne komórki. Connexony zostały wyizolowane preparatywnie. Składają się z sześciu podjednostek białkowo-łącznikowych. Łącząc się ze sobą, połączenia tworzą cylindryczny agregat - connexon, w środku którego znajduje się kanał. Poszczególne koneksony są wbudowane w błonę plazmatyczną tak, że przebijają ją na wskroś. Jeden łącznik na błonie komórkowej komórki jest dokładnie przeciwstawny łącznikowi na błonie komórkowej sąsiedniej komórki, tak że kanały dwóch łączników tworzą jedną całość. Connexony pełnią rolę bezpośrednich kanałów międzykomórkowych, przez które jony i substancje o małej masie cząsteczkowej mogą dyfundować z komórki do komórki. Connexony mogą się zamykać, zmieniając średnicę kanału wewnętrznego, a tym samym uczestniczyć w regulacji transportu cząsteczek między komórkami. Ani białka, ani kwasy nukleinowe nie mogą przejść przez połączenia szczelinowe. U podstaw leży zdolność złącz szczelinowych do przepuszczania związków o niskiej masie cząsteczkowej szybki transfer impuls elektryczny (fala wzbudzenia) z komórki do komórki bez udziału mediatora nerwowego. Kontakt synaptyczny (synapsy)... Synapsy to obszary kontaktu między dwiema komórkami, wyspecjalizowane w jednokierunkowym przekazywaniu pobudzenia lub hamowania z jednego elementu na drugi. Ten rodzaj kontaktu jest charakterystyczny dla tkanki nerwowej i zachodzi zarówno między dwoma neuronami, jak i między neuronami a innym elementem — receptorem lub efektorem. Terminal nerwowo-mięśniowy jest również przykładem kontaktu synaptycznego. Synapsy międzyneuronalne zwykle wyglądają jak przedłużenia w kształcie gruszki (blaszki). Blaszki synaptyczne mogą kontaktować się zarówno z ciałem innego neuronu, jak i jego procesami. Obwodowe procesy komórek nerwowych (aksonów) tworzą specyficzne kontakty z komórkami efektorowymi (mięśniowymi lub gruczołowymi) lub komórkami receptorowymi. W konsekwencji synapsa jest wyspecjalizowaną strukturą, która tworzy się między regionami dwóch komórek (podobnie jak desmosom). W miejscach styków synaptycznych błony komórkowe są oddzielone przestrzenią międzykomórkową - szczeliną synaptyczną o szerokości około 20-30 nm. Często w świetle szczeliny widoczny jest cienki, włóknisty materiał prostopadle do błon. Błona jednej komórki przekazującej pobudzenie w obszarze kontaktu synaptycznego nazywana jest presynaptyczną, błona innej komórki, która odbiera impuls, nazywana jest postsynaptyczną. W pobliżu błony presynaptycznej znajduje się ogromna liczba małych wakuoli - pęcherzyków synaptycznych wypełnionych neuroprzekaźnikami. Zawartość pęcherzyków synaptycznych w momencie przejścia impulsu nerwowego jest uwalniana przez egzocytozę do szczeliny synaptycznej. Membrana postsynaptyczna często wygląda na grubszy niż zwykłe błony z powodu nagromadzenia w pobliżu wielu cienkich włókienek od strony cytoplazmy. Plazmodesmata. Ten rodzaj komunikacji międzykomórkowej występuje w roślinach. Plasmodesmata to cienkie rurkowe kanały cytoplazmatyczne, które łączą dwie sąsiednie komórki. Średnica tych kanałów wynosi zwykle 20 – 40 nm. Membrana ograniczająca te kanały przechodzi bezpośrednio do błon plazmatycznych sąsiednich komórek. Plasmodesmata przechodzi przez ścianę komórkową, która oddziela komórki. Elementy rurkowe błony łączące cysterny retikulum endoplazmatycznego sąsiednich komórek mogą przenikać do wnętrza plazmodesmy. Plasmodesmata powstają podczas podziału, gdy budowana jest pierwotna błona komórkowa. W nowo podzielonych komórkach liczba plasmodesmata może być bardzo duża (do 1000 na komórkę). Wraz ze starzeniem się komórek ich liczba spada z powodu pęknięć wraz ze wzrostem grubości ściany komórkowej. Kropelki lipidów mogą poruszać się wzdłuż plazmodesmy. Komórki są zarażane wirusami roślinnymi przez plasmodesmata.
Niezbędna jest wymiana komórki z otoczeniem różnymi substancjami i energią warunek konieczny jej istnienie.
Aby zachować spójność skład chemiczny a właściwości cytoplazmy w warunkach, w których występują znaczne różnice w składzie chemicznym i właściwościach środowiska oraz cytoplazmy komórki, musi być specjalne mechanizmy transportowe selektywnie przenoszące substancje.
W szczególności komórki muszą posiadać mechanizmy dostarczania tlenu i składników odżywczych ze środowiska oraz usuwania do niego metabolitów. Gradienty stężeń różnych substancji występują nie tylko między komórką a środowiskiem zewnętrznym, ale także między organellami komórkowymi a cytoplazmą, a przepływy transportowe substancji obserwowane są między różnymi przedziałami komórki.
Szczególne znaczenie dla percepcji i transmisji sygnałów informacyjnych ma utrzymanie transbłonowej różnicy stężeń jonów mineralnych Na+, K+, Ca 2+... Komórka zużywa znaczną część swojej energii metabolicznej na utrzymanie gradientów stężeń tych jonów. Energia potencjałów elektrochemicznych zmagazynowanych w gradientach jonowych zapewnia stałą gotowość błony komórkowej komórki do reagowania na bodźce. Wejście wapnia do cytoplazmy ze środowiska międzykomórkowego lub z organelli komórkowych zapewnia odpowiedź wielu komórek na sygnały hormonalne, kontroluje uwalnianie neuroprzekaźników i wyzwalacze.
Ryż. Klasyfikacja rodzajów transportu
Aby zrozumieć mechanizmy przejścia substancji przez błony komórkowe należy wziąć pod uwagę zarówno właściwości tych substancji, jak i właściwości membran. Transportowane substancje różnią się waga molekularna, przenoszony ładunek, rozpuszczalność w wodzie, lipidach i szereg innych właściwości. Osocze i inne błony są reprezentowane przez duże obszary lipidów, przez które rozpuszczalne w tłuszczach substancje niepolarne łatwo dyfundują, a substancje rozpuszczalne w wodzie i wodzie o charakterze polarnym nie przechodzą. Do ruchu transbłonowego tych substancji niezbędna jest obecność specjalnych kanałów w błonach komórkowych. Transport cząsteczek substancji polarnych staje się utrudniony wraz ze wzrostem ich wielkości i ładunku (w tym przypadku wymagane są dodatkowe mechanizmy przenoszenia). Przenoszenie substancji względem stężeń i innych gradientów wymaga również udziału specjalnych nośników i nakładów energetycznych (rys. 1).
Ryż. 1. Prosta, ułatwiona dyfuzja i aktywny transport substancji przez błony komórkowe
Do ruchu przezbłonowego związki o wysokiej masie cząsteczkowej, supramolekularne cząsteczki i składniki komórek, które nie są w stanie przeniknąć przez kanały błonowe, stosowane są specjalne mechanizmy - fagocytoza, pinocytoza, egzocytoza, transfer przez przestrzenie międzykomórkowe. W ten sposób ruch transbłonowy różnych substancji może być realizowany różnymi metodami, które zwykle dzieli się według znaków udziału nośników specjalnych i zużycia energii. Przez błony komórkowe zachodzi pasywny i aktywny transport.
Transport pasywny- przenoszenie substancji przez biomembranę wzdłuż gradientu (stężenie, osmotyka, hydrodynamika itp.) i bez zużycia energii.
Transport aktywny- transport substancji przez biomembranę pod kątem i przy zużyciu energii. U człowieka na ten rodzaj transportu zużywa się 30-40% całej energii wytwarzanej w toku reakcji metabolicznych. W nerkach 70-80% zużytego tlenu jest wykorzystywane do aktywnego transportu.
Pasywny transport substancji
Pod transport pasywny rozumie przechodzenie substancji przez błony wzdłuż różnych gradientów (potencjał elektrochemiczny, stężenie substancji, pole elektryczne, ciśnienie osmotyczne itp.), co nie wymaga bezpośredniego nakładu energii na jego realizację. Bierny transport substancji może następować poprzez prostą i ułatwioną dyfuzję. Wiadomo, że pod dyfuzja zrozumieć chaotyczny ruch cząstek materii w różnych ośrodkach, ze względu na energię jej drgań termicznych.
Jeżeli cząsteczka substancji jest elektrycznie obojętna, to kierunek dyfuzji tej substancji będzie determinowany jedynie różnicą (gradientem) stężeń substancji w ośrodkach oddzielonych membraną, na przykład na zewnątrz i wewnątrz komórki lub pomiędzy jego przedziały. Jeśli cząsteczka, jony substancji niosą ładunek elektryczny, na dyfuzję wpływa zarówno różnica stężenia, wielkość ładunku tej substancji, jak i obecność i znak ładunków po obu stronach błony. Suma algebraiczna sił koncentracji i gradientów elektrycznych na błonie określa wielkość gradientu elektrochemicznego.
Prosta dyfuzja odbywa się z powodu obecności gradientów stężeń określonej substancji, ładunku elektrycznego lub ciśnienia osmotycznego między bokami błony komórkowej. Na przykład średnia zawartość jonów Na + w osoczu krwi wynosi 140 mM / L, a w erytrocytach - około 12 razy mniej. Ta różnica stężenia (gradient) tworzy siła napędowa, który zapewnia przejście sodu z osocza do erytrocytów. Jednak szybkość takiego przejścia jest niska, ponieważ membrana ma bardzo niską przepuszczalność jonów Na +. Przepuszczalność tej błony dla potasu jest znacznie większa. Procesy prostej dyfuzji nie zużywają energii metabolizmu komórkowego.
Szybkość dyfuzji prostej opisuje równanie Ficka:
dm / dt = -kSΔC / x,
gdzie dm/ dt- ilość substancji, która dyfunduje w jednostce czasu; Do - współczynnik dyfuzji charakteryzujący przepuszczalność membrany dla substancji dyfundującej; S- powierzchnia dyfuzji; C- różnica w stężeniu substancji po obu stronach membrany; NS Jest odległością między punktami dyfuzji.
Z analizy równania dyfuzji jasno wynika, że szybkość dyfuzji prostej jest wprost proporcjonalna do gradientu stężenia substancji między bokami membrany, przepuszczalności membrany dla danej substancji oraz pola powierzchni dyfuzji.
Oczywiście najłatwiej przechodzą przez membranę przez dyfuzję te substancje, których dyfuzja odbywa się zarówno wzdłuż gradientu stężenia, jak i wzdłuż gradientu pola elektrycznego. Jednak ważnym warunkiem dyfuzji substancji przez błony jest właściwości fizyczne błony, a w szczególności jej przepuszczalności dla substancji. Na przykład jony Na+, których stężenie na zewnątrz komórki jest wyższe niż w jej wnętrzu, a wewnętrzna powierzchnia błony komórkowej jest naładowana ujemnie, powinny łatwo dyfundować do komórki. Jednak szybkość dyfuzji jonów Na + przez błonę plazmatyczną komórki w spoczynku jest mniejsza niż jonów K +, które dyfundują wzdłuż gradientu stężenia z komórki, ponieważ przepuszczalność błony w warunkach spoczynkowych dla jonów K + jest wyższa niż dla jonów Na +.
Ponieważ rodniki węglowodorowe fosfolipidów tworzące dwuwarstwę błony mają właściwości hydrofobowe, substancje hydrofobowe mogą łatwo dyfundować przez błonę, w szczególności łatwo rozpuszczalne w lipidach (sterydy, hormony tarczycy, niektóre substancje narkotyczne itp.). Substancje niskocząsteczkowe o charakterze hydrofilowym, jony mineralne dyfundują przez pasywne kanały jonowe błon utworzone przez cząsteczki białek tworzących kanały i ewentualnie przez wady układania w błonie cząsteczek fosfoliu, które powstają i znikają w błonie w wyniku wahania temperatury.
Dyfuzja substancji w tkankach może odbywać się nie tylko przez błony komórkowe, ale także przez inne struktury morfologiczne, na przykład ze śliny do tkanki zębinowej zęba poprzez jego szkliwo. W tym przypadku warunki dyfuzji pozostają takie same jak przez błony komórkowe. Na przykład dla dyfuzji tlenu, glukozy, jonów mineralnych ze śliny do tkanki zęba ich stężenie w ślinie musi przekraczać stężenie w tkankach zęba.
W normalnych warunkach niepolarne i małe elektrycznie obojętne cząsteczki polarne mogą przechodzić w znacznych ilościach przez dwuwarstwę fosfolipidową na drodze prostej dyfuzji. Transport znacznych ilości innych cząsteczek polarnych jest realizowany przez białka nośnikowe. Jeśli udział nośnika jest niezbędny do przejścia przezbłonowego substancji, to zamiast terminu „dyfuzja” często używa się terminu transport materii przez błonę.
Ułatwiona dyfuzja, jak również prosta „dyfuzja” substancji, odbywa się wzdłuż gradientu jej stężenia, ale w przeciwieństwie do prostej dyfuzji, specyficzna cząsteczka białka, nośnik, bierze udział w przenoszeniu substancji przez błonę (ryc. 2).
Ułatwiona dyfuzja Jest rodzajem pasywnego transferu jonów przez błony biologiczne, który odbywa się wzdłuż gradientu stężenia za pomocą nośnika.
Przenoszenie substancji za pomocą białka nośnikowego (transportera) opiera się na zdolności tej cząsteczki białka do integracji z błoną, przenikania przez nią i tworzenia kanałów wypełnionych wodą. Nośnik może odwracalnie wiązać się z transportowaną substancją i jednocześnie odwracalnie zmieniać jej konformację.
Zakłada się, że białko nośnikowe może znajdować się w dwóch stanach konformacyjnych. Na przykład w stanie a Białko to wykazuje powinowactwo do przenoszonej substancji, jego miejsca wiązania są skierowane do wewnątrz i tworzy otwór otwarty z jednej strony błony.
Ryż. 2. Ułatwiona dyfuzja. Opis w tekście
Po związaniu z substancją białko nośnikowe zmienia swoją konformację i przechodzi w stan 6 ... Podczas tej przemiany konformacyjnej nośnik traci powinowactwo z transportowaną substancją, zostaje uwolniony z wiązania z nośnikiem i zostaje przeniesiony do porów po drugiej stronie membrany. Następnie białko ponownie powraca do stanu a. Ten transfer substancji przez białko transportowe przez błonę nazywa się mundur.
Poprzez ułatwioną dyfuzję tak niskocząsteczkowe substancje jak glukoza mogą być transportowane z przestrzeni śródmiąższowych do komórek, z krwi do mózgu, niektóre aminokwasy i glukoza z pierwotnego moczu do krwi w kanalikach nerkowych mogą być ponownie wchłonięte, aminokwasy kwasy i monosacharydy mogą być wchłaniane z jelita. Szybkość transportu substancji poprzez ułatwioną dyfuzję może sięgać do 108 cząsteczek na sekundę przez kanał.
W przeciwieństwie do szybkości przenoszenia substancji przez dyfuzję prostą, która jest wprost proporcjonalna do różnicy jej stężeń po obu stronach błony, szybkość przenoszenia substancji o dyfuzji ułatwionej wzrasta proporcjonalnie do wzrostu różnicy w stężenie substancji do pewnej wartości maksymalnej, powyżej której nie wzrasta pomimo wzrostu różnicy stężenia substancji po obu stronach membrany. Osiągnięcie maksymalnej szybkości przenoszenia (nasycenia) w procesie ułatwionej dyfuzji tłumaczy się tym, że przy maksymalnej szybkości przenoszenia zaangażowane są wszystkie cząsteczki białek nośnikowych.
Dyfuzja wymiany- przy tego rodzaju transporcie substancji może nastąpić wymiana cząsteczek tej samej substancji, znajdujących się po różnych stronach błony. Stężenie substancji po każdej stronie membrany pozostaje niezmienione.
Rodzaj dyfuzji wymiennej to wymiana cząsteczki jednej substancji na jedną lub więcej cząsteczek innej substancji. Na przykład w komórkach mięśni gładkich naczyń krwionośnych i oskrzeli, w kurczliwych miocytach serca jednym ze sposobów usuwania jonów Ca 2+ z komórek jest ich wymiana na zewnątrzkomórkowe jony Na+. W przypadku trzech jonów wchodzących Na + jeden jon Ca 2+ jest usuwany z komórki. Powstaje współzależny (sprzężony) ruch Na + i Ca 2+ przez błonę w przeciwnych kierunkach (ten rodzaj transportu nazywa się antyport). W ten sposób komórka zostaje uwolniona od nadmiaru jonów Ca 2+, co jest warunkiem rozluźnienia gładkich miocytów lub kardiomiocytów.
Aktywny transport substancji
Transport aktywny substancje przez - jest to przenoszenie substancji wbrew ich gradientom, przeprowadzane z wydawaniem energii metabolicznej. Ten rodzaj transportu różni się od transportu pasywnego tym, że transfer odbywa się nie wzdłuż gradientu, ale wbrew gradientom stężenia substancji i wykorzystuje energię ATP lub inne rodzaje energii, do powstania których ATP został wydany wcześniej. Jeżeli bezpośrednim źródłem tej energii jest ATP, to transfer ten nazywa się pierwotnym aktywnym. Jeśli energia jest używana do transferu (stężenie, chemia, gradienty elektrochemiczne), wcześniej przechowywane z powodu działania pomp jonowych, które zużywały ATP, wówczas taki transport nazywa się wtórnie aktywnym, a także sprzężonym. Przykładem transportu skoniugowanego, wtórnie aktywnego jest wchłanianie glukozy w jelicie i jej reabsorpcja w nerkach przy udziale jonów Na i transporterów GLUT1.
Dzięki aktywnemu transportowi można przezwyciężyć nie tylko siły koncentracji, ale także elektryczne, elektrochemiczne i inne gradienty materii. Jako przykład pracy transportu pierwotnego-aktywnego możemy rozważyć pracę pompy Na + -, K + -.
Aktywny transfer jonów Na + i K + zapewnia białkowy enzym - Na + -, K + -ATP-aza, zdolny do rozszczepiania ATP.
Białko NaK-ATP-aza jest zawarte w błonie cytoplazmatycznej prawie wszystkich komórek organizmu, stanowiąc 10% lub więcej całkowitej zawartości białka w komórce. Na działanie tej pompy zużywane jest ponad 30% całkowitej energii metabolicznej komórki. Na+-, K+-ATP-aza może znajdować się w dwóch stanach konformacyjnych - S1 i S2. W stanie S1 białko ma powinowactwo do jonu Na, a 3 jony Na wiążą się z trzema miejscami wiążącymi o wysokim powinowactwie, które są przekształcane w komórkę. Dodatek jonu Na stymuluje aktywność ATP-azy, a w wyniku hydrolizy ATP, Na+-,K+-ATP-aza ulega fosforylacji w wyniku przeniesienia do niej grupy fosforanowej i dokonuje przejścia konformacyjnego z stan S1 do stanu S2 (rys. 3).
W wyniku zmiany struktury przestrzennej białka miejsca wiązania jonów Na zwracają się do zewnętrznej powierzchni błony. Powinowactwo miejsc wiązania dla jonów Na + gwałtownie spada, a uwolnione z wiązania z białkiem jest przenoszone do przestrzeni pozakomórkowej. W stanie konformacyjnym S2 wzrasta powinowactwo centrów Na+-, K-ATPazy do jonów K i przyłączają one dwa jony K ze środowiska zewnątrzkomórkowego. Dodanie jonów K powoduje defosforylację białka i jego odwrotne przejście konformacyjne ze stanu S2 do stanu S1. Wraz z rotacją miejsc wiązania na wewnętrznej powierzchni membrany dwa jony K są uwalniane z wiązania z nośnikiem i są przenoszone do środka. Takie cykle przenoszenia są powtarzane z szybkością wystarczającą do utrzymania w komórce spoczynkowej nierównego rozkładu jonów Na+ i K+ w komórce oraz w środowisku międzykomórkowym, a w konsekwencji do utrzymania względnie stałej różnicy potencjałów w poprzek błony pobudliwej komórki.
Ryż. 3. Schematyczne przedstawienie działania pompy Na + -, K + -
Substancja strofantyna (ouabaina) wydzielana z naparstnicy ma specyficzną zdolność blokowania pracy pompy Na+-, K+-. Po jego wprowadzeniu do organizmu, w wyniku blokady wypompowywania jonu Na+ z komórki, następuje spadek sprawności mechanizmu wymiany Na+-, Ca 2 - oraz akumulacja jonów Ca 2+ w obserwuje się kurczliwe kardiomiocyty. Prowadzi to do zwiększonego skurczu mięśnia sercowego. Lek stosuje się w leczeniu niewydolności funkcji pompowania serca.
Oprócz Na”-, K+-ATP-azy istnieje kilka rodzajów transportujących ATP-azy, czyli pomp jonowych. Wśród nich pompa transportująca wodór działa (mitochondria komórkowe, nabłonek kanalików nerkowych, komórki okładzinowe żołądka); pompy wapniowe (komórki rozrusznika i kurczliwe serca, komórki mięśniowe mięśni prążkowanych i gładkich) Na przykład w komórkach mięśni szkieletowych i mięśnia sercowego białko Ca2+-ATP-aza wbudowuje się w błony siateczki sarkoplazmatycznej a dzięki jego pracy wysokie stężenie jonów Ca 2+ w jego wewnątrzkomórkowych magazynach (cysterny, podłużne rurki siateczki sarkoplazmatycznej).
W niektórych komórkach siły przezbłonowej różnicy potencjałów elektrycznych i gradient stężenia sodu wynikające z działania pompy Na+, Ca 2+ są wykorzystywane do przeprowadzania wtórnie aktywnych rodzajów przenoszenia substancji przez błonę komórkową.
Wtórny transport aktywny charakteryzuje się tym, że transfer substancji przez błonę odbywa się dzięki gradientowi stężeń innej substancji, który został wytworzony przez mechanizm transportu aktywnego z wydatkowaniem energii ATP. Istnieją dwa rodzaje wtórnego transportu aktywnego: symport i antiport.
Objaw nazywa się transferem substancji, co wiąże się z jednoczesnym transferem innej substancji w tym samym kierunku. Objawowy mechanizm jest wykorzystywany do przenoszenia jodu z przestrzeni zewnątrzkomórkowej do tyreocytów tarczycy, glukozy i aminokwasów podczas ich wchłaniania z jelita cienkiego do enterocytów.
Antiport nazywa się przeniesieniem substancji, co wiąże się z jednoczesnym przeniesieniem innej substancji, ale w przeciwnym kierunku. Przykładem mechanizmu transferu przeciwportowego jest działanie wspomnianego wcześniej wymieniacza Na+-, Ca2+- w kardiomiocytach, mechanizmu wymiany K+-, H+- w nabłonku kanalików nerkowych.
Z podanych przykładów widać, że transport wtórno-aktywny odbywa się przy użyciu sił gradientu jonów Na+ lub K+. Jon Na + lub jon K przemieszcza się przez błonę w kierunku swojego niższego stężenia i ciągnie za sobą inną substancję. W takim przypadku zwykle stosuje się specyficzne białko nośnikowe wbudowane w błonę. Na przykład transport aminokwasów i glukozy podczas ich wchłaniania z jelita cienkiego do krwi następuje dzięki temu, że białko nośnikowe błony nabłonka ściany jelita wiąże się z aminokwasem (glukozą) i Na + i dopiero wtedy zmienia swoje położenie w błonie w taki sposób, że przenosi aminokwas (glukozę) i jon Na + do cytoplazmy. Do przeprowadzenia takiego transportu konieczne jest, aby stężenie jonów Na+ na zewnątrz komórki było znacznie wyższe niż w jej wnętrzu, co zapewnia stała praca Na+, K+- ATP-azy oraz wydatkowanie energii metabolicznej.
Ładowanie...