Wymiana i transport substancji w organizmie - dyfuzja, osmoza, endocytoza, egzocytoza

Wymiana substancji pomiędzy komórką a otoczeniem jest niezwykle istotna dla jej prawidłowego funkcjonowania i zachowania homeostazy. Organellum, które wydaje się być najistotniejsze w kontaktach ze środowiskiem zewnętrznym jest błona komórkowa.

Błony komórkowe to twory niezwykle dynamiczne, selektywne, często funkcjonują tak, jakby „wiedziały” jakie substancje zatrzymać, a jakie, na drodze transportu transbłonowego, mogą przekroczyć ich barierę. Błona komórkowa to struktura otaczająca komórkę, zbudowana z dwuwarstwy lipidowej i zakotwiczonych w niej białek. Struktura ta jest asymetryczna, płynna i dynamiczna. Transport przez błony komórkowe może zachodzi w dwojaki sposób:

I – bez nieodwracalnych zmian w ich strukturze. Do tego typu należą dyfuzja prosta, dyfuzja ułatwiona;

II – z następstwem nieodwracalnych zmian w strukturze błon komórkowych. Zalicza się do niego endocytozę i egzocytozę.

Dyfuzja prosta jest procesem, który polega na samorzutnym transporcie cząsteczek mającym na celu wyrównanie stężeń. W obrębie komórki dyfuzja prosta prowadzi do wyrównania stężeń po obu stronach błony biologicznej. W mechanizmie tym przemieszczane są przez błonę substancje o niewielkich wymiarach cząstek i ładunku obojętnym (np. gazy – CO2,O2 ), a także substancje rozpuszczalne w tłuszczach np. kwasy tłuszczowe, etanol i hormony sterydowe. Zgodnie z mechanizmem dyfuzji cząsteczki substancji rozpuszczonej (jeżeli błona komórkowa jest dla niej przepuszczalna) przemieszczają się do roztworu o mniejszym stężeniu (roztwór hipotoniczny).
Dyfuzja ułatwiona zachodzi przy udziale białek pomocniczych, które uczestniczą w transporcie jonów i substancji o większych masach cząsteczkowych, nadal zgodnie z gradientem stężeń. Białka pomocnicze odgrywają rolę przenośników błonowych lub kanałów jonowych. Przenośniki błonowe posiadają w swej strukturze specjalne miejsce, do którego łączy się określona substancja (np. glukoza). Związanie substancji transportowanej do przenośnika powoduje chwilową zmianę jego konformacji przestrzennej, obrócenie i przeniesienie owej substancji na drugą stronę błony komórkowej.

Osmoza jest odmianą dyfuzji, w której przez błonę półprzepuszczalną przenika rozpuszczalnik, aby wyrównać stężenia po obu stronach błony biologicznej. W mechanizmie osmotycznym jest transportowana woda. Woda przenika z roztworu o mniejszym stężeniu (hipotoniczny) do roztworu o wyższym stężeniu (hipertoniczny). Jeżeli umieści się komórkę w środowisku o wyższym stężeniu, a więc w roztworze hipertonicznym, nastąpi wypływ wody z komórki na zewnątrz. W wyniku tego komórka traci jędrność (turgor). Takie zjawisko obserwuje się w komórkach roślinnych. Po umieszczeniu komórki roślinnej w roztworze hipertonicznym (np. NaCl), dojdzie do wycieku wody z komórki, a co za tym idzie kurczenie się wakuoli i odstawanie protoplastu od ściany komórkowej. Zjawisko to nosi nazwę plazmoliza. Jest to proces odwracalny, gdyż po umieszczeniu komórki w roztworze hipotonicznym woda napłynie z powrotem do komórki i wróci do stanu prawidłowego uwodnienia. To zjawisko to deplazmoliza. Jeżeli komórka będzie przechowywana w roztworze hipertonicznym dłuższy czas może dojść do pęknięcia błony komórkowej i rozerwania komórki.

Termin „endocytoza” obejmuje trzy rodzaje transportu: fagocytozę, pinocytozę. Fagocytoza polega na włączaniu do komórki stałych elementów takich jak bakterie, pozostałości po innych komórkach czy też fragmentów substancji międzykomórkowej. Pinocytoza nakierunkowana jest na pobieranie cząsteczek rozpuszczonych w płynach fizjologicznych. Zarówno fagocytoza jak i pinocytoza przebiegają z wytworzeniem się pęcherzyków powstających na skutek inwaginacji błony komórkowej w taki sposób, że otacza ona przyległą do błony cząstkę i zamyka w pęcherzyk.

Egzocytoza jest procesem odwrotnym do endocytozy i polega na wydzielaniu pęcherzyków oraz ich transporcie z przedziałów błonowych takich jak aparat Golgiego. Następnie pęcherzyk wraz z zawartością kierowany jest na zewnątrz komórki lub do lizosomów. Egzocytoza bierze udział w budowie i rozdysponowaniu błon komórkowych po podziale komórki oraz w sortowaniu białek.

---

Maja
Źródła http://www.biologia.net.pl/cytologia/transport-substancji-w-komorce.html
http://biotechnologia.pl/biotechnologia/transport-przez-blony-czesc-i-dyfuzja-dyfuzja-ulatwiona-transport-aktywny,617
http://biotechnologia.pl/biotechnologia/transport-przez-blony-czesc-ii-endocytoza-i-egzocytoza,485
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f5/Endocytoza_typy.svg/1280px-Endocytoza_typy.svg.png
https://pl-static.z-dn.net/files/d65/de86856aaacee583096dbffee0564755.bmp
 http://www.biologia.net.pl/cytologia/osmoza.html