Клетката е отворена система, която е ограничена до външната среда, но комуникира с външната среда.
Цитоплазматична мембрана
Цитоплазматичната мембрана отделя клетката от околната среда, но в същото време й позволява да обменя вещества, енергия и информация. Цитоплазматичната мембрана е полупропусклива структура, образувана от 2 слоя фосфолипидни молекули и 1 слой протеинови молекули. Протеиновите молекули, преминаващи през целия двуслоен слой, са интегрални; ако те присъстват само на мембранната повърхност, те са периферни. Интегралните протеини образуват например йонни канали и действат като носители за транспортиране на вещества през цитоплазматичната мембрана. Молекулите на гликокаликс олигозахарид също присъстват на повърхността на мембраната.
Връзките между фосфолипидните молекули помежду си и между фосфолипидите и протеиновите молекули са слаби (нековалентни), така че цялата мембрана обикновено има течен характер. Това позволява бързо структурно пренареждане на цитоплазматичната мембрана, нейната пластичност и сливане с други мембрани (например при ендоцитоза и екзоцитоза).
Има 2 основни начина, по които се осъществява прехвърлянето на вещества през цитоплазматичната мембрана:
1. пасивен транспорт - не изисква разход на енергия, той се основава на принципа на дифузия и осмоза
- е спонтанното проникване на частици от едно вещество (разтворено вещество) между частиците на друго вещество (разтворител)
- частиците проникват от мястото с по-висока концентрация до мястото с по-ниска концентрация (в посока на градиента на концентрацията), докато концентрациите се изравнят
- скоростта на дифузия зависи от разликата в концентрациите и се извършва, докато концентрациите се изравнят
- само молекули - газове, етанол и урея - проникват през цитоплазмената мембрана чрез дифузия
- е специален вид дифузия, където 2 разтвора са разделени един от друг чрез полупропусклива мембрана
- това е проникването на вода от място с по-ниска концентрация до място с по-висока концентрация
ISOTONIC: концентрация на вещества в околната среда = концентрация на вещества в цитоплазмата HYPERTONIC: концентрация на вещества в околната среда> концентрация на вещества в цитоплазмата
HYPOTONIC: концентрация на вещества в околната среда
В хипотонична среда клетката осмотично ще получава вода. Количеството поемана вода зависи от разликата в концентрациите на цитоплазмата на клетката и околната среда. Колкото по-голяма е тази разлика, толкова по-голямо количество вода се приема. Клетката се увеличава в обем, като получава вода. Ако количеството приета вода е голямо, клетката ще се спука. Това явление се нарича плазмоптиза (осмотичен лизис на клетка) и се наблюдава, когато червените кръвни клетки се поставят в дестилирана вода.
Червени кръвни клетки в осмотично различни среди
В хипертонична среда клетката се държи обратното. Той губи вода и намалява обема си. Това явление се нарича плазмолиза. По време на плазмолизата на растителна клетка цитоплазмената мембрана се отделя от клетъчната стена, тъй като клетъчната стена не променя формата си дори след дехидратация на клетката. Плазмолизата може да бъде предизвикана от осмотично активни вещества върху растителни или животински тъкани (напр. Осоляване на нарязани краставици, гаргара с физиологичен разтвор).
В изотонична среда осмотично проникване на вода не настъпва. Изотоничният разтвор е 0,9% разтвор на натриев хлорид. Такова решение се нарича физиологичен разтвор. Физиологичните разтвори се използват за защита на клетките от подуване и лизис. Спазването на изотоничността е много важно при прилагане на лекарства под формата на инжекционни разтвори и при прилагане на заместващи разтвори интравенозно в кръвния поток.
2. активен транспорт - изисква консумация на енергия, тъй като веществата се транспортират спрямо градиента на концентрацията. Това се прави по различни начини:
а) транспорт от превозвачи:
- в преноса участват специфични транспортери (най-често периферни биомембранни протеини), които образуват комплекс с прехвърленото вещество, свързването на транспортера с прехвърленото вещество е специфично
- по този начин се прехвърлят глюкоза, аминокиселини, Na +, K йони +
- изгодно: клетката получава от околната среда само нужните й вещества