Lai dzīvie organismi varētu uzņemt vielas gan no apkārtējās vides, gan arī lai šīs vielas pārvietotos iekšējā vidē, piemēram, ogļskābā gāze no gaisa pārvietotos uz lapas pamataudu šūnām, ir nepieciešams vielu transports caur plazmatisko membrānu.
Plazmatiskā membrāna var veikt daudzveidīgas funkcijas, pateicoties tās uzbūvei.
Plazmatiskā membrāna var veikt daudzveidīgas funkcijas, pateicoties tās uzbūvei.
Plazmatiskā membrāna sastāv no fosfolipīdu dubultslāņa, kurā lipīdu molekulu ūdenī nešķīstošā jeb hidrofobā daļa ir vērsta pret membrānas dubultslāņa iekšpusi, bet ūdenī šķīstošie (hidrofīlie) gali – uz ārpusi.
Membrānā izvietotas olbaltumvielas, kuras ir ar dažādām funkcijām:
• olbaltumvielas – receptori, kas uztver vides signālus (1);
• vielu transporta kanālu olbaltumvielas (2);
• pārnesējolbaltumvielas vielu aktīvajam un pasīvajam transportam (3);
• olbaltumvielas, kas nodrošina šūnu atpazīšanu (4);
Membrānā izvietotas olbaltumvielas, kuras ir ar dažādām funkcijām:
• olbaltumvielas – receptori, kas uztver vides signālus (1);
• vielu transporta kanālu olbaltumvielas (2);
• pārnesējolbaltumvielas vielu aktīvajam un pasīvajam transportam (3);
• olbaltumvielas, kas nodrošina šūnu atpazīšanu (4);
• membrānas olbaltumvielas, kas stabilizē membrānas struktūru (5).
Plazmatiskajā membrānā ir iegremdētas arī glikoproteīnu molekulas, kas saistītas ar ogļhidrātiem. Šie ogļhidrāti nodrošina šūnas "atpazīstamību"un spēju saistīties ar citām šūnām.
Plazmatiskā membrāna veic daudz un dažādas funkcijas šūnas fizioloģisko procesu nodrošināšanā. Viena no galvenajām funkcijām ir vielu transports.
Svarīgi!
Atkarībā no tā, kāda plazmatiskās membrānas sastāvdaļa iesaistīta vielu transportā, kā arī no transportējamās vielas īpašībām (izmēra, šķīdības ūdenī vai taukos, koncentrācijas šķīdumā), kā arī, vai nepieciešama enerģija vielu transportam, vielu transportu iedala pasīvajā un aktīvajā.
Pasīvais vielu transports nepatērē enerģiju transportējot vielas caur šūnas plazmatisko membrānu. Pasīvā transporta piemēri ir difūzija, atvieglotā difūzija un osmoze.
Pasīvais transports visbiežāk pārvielo vielas, kas organismam obligāti nepieciešamas fizioloģisko procesu īstenošanai, piemēram, skābekli, ogļskābo gāzi, ūdeni, glikozi u.c.
Svarīgi!
Difūzija ir jonu un molekulu pārvietošanās no vietas, kur to koncentrācija ir lielāka, uz vietu, kur to koncentrācija ir mazāka (koncentrācijas gradienta virzienā), līdz tā izlīdzinās.
Svarīgi!
Atvieglotā difūzija notiek caur olbaltumvielu kanāliem vai ar olbaltumvielu- pārnesēju palīdzību, jo tiek transportētas vielas, kas nešķīst taukos, piemēram, glikoze, nukleīnskābes, aminoskābes, olbaltumvielas.
Svarīgi!
Osmoze nodrošina ūdens maiņu caur olbaltumvielu kanāliem, kuru lielums atļauj cauri pārvietoties tikai ūdens molekulai.
Ūdens pārvietojas no vairāk atšķaidīta šķīduma uz mazāk atšķaidītu- koncentrācijas gradienta virzienā. Šūna var regulēt ūdens pieplūdi vai aizplūdi, tikai mainot ūdenī izšķīdušo vielu koncentrāciju, jo tā nespēj sūknēt ūdeni tieši. Osmoze ir process, kurā, piemēram, nefronā filtrācijas etapā no asinīm ūdens pārvietojas uz kapsulu.
Šķīdumi, kuru koncentrācija abpus membrānai ir vienāda, ir izotoniski šķīdumi. Ja šūna atrodas izotoniskā šķīdumā, ūdens ieplūde un izplūde ir līdzsvarā.
Ja šūnu ievieto hipotoniskā šķīdumā, kurā vielu koncentrācija ir mazāka nekā šūnā, ūdens ieplūst šūnā. Augu šūnā šo procesu ierobežo šūnapvalks. Dzīvnieku šūnai šūnapvalka nav, tāpēc šūna var pārlieku uzbriest un plīst, šādu procesu sauc par hemolīzi.
Ja šūnu ievieto hipertoniskā šķīdumā, kurā vielu koncentrācija ir lielāka nekā šūnā, ūdens izplūst no šūnas; dzīvnieku šūna sakrunkojas.
Ja šūnu ievieto hipotoniskā šķīdumā, kurā vielu koncentrācija ir mazāka nekā šūnā, ūdens ieplūst šūnā. Augu šūnā šo procesu ierobežo šūnapvalks. Dzīvnieku šūnai šūnapvalka nav, tāpēc šūna var pārlieku uzbriest un plīst, šādu procesu sauc par hemolīzi.
Ja šūnu ievieto hipertoniskā šķīdumā, kurā vielu koncentrācija ir lielāka nekā šūnā, ūdens izplūst no šūnas; dzīvnieku šūna sakrunkojas.
Augu šūnā var novērot plazmolīzi- plazmatiskā membrāna atraujas no šūnapvalka. Ja šādu šūnu ievieto šķīdumā, kurā ir zemāka sāļu koncentrācija, notiek deplazmolīze - ūdens uzņemšana šūnā pēc plazmolīzes, šūnas citoplazma piebriest un atgriežas normālā stāvoklī.
Aktīvais vielu transports vielu pārvietošanai caur plazmatisko membrānu patērē enerģiju. Aktīvā vielu transporta piemēri ir aktīvā pārnese un makromolekulu transports.
Svarīgi!
Aktīvā pārnese ir process, kurā vielu molekulas tiek pārvietotas caur plazmatisko membrānu no zemākas koncentrācijas uz augstāku ar pārnesējolbaltumvielu palīdzību patērējot enerģiju.
Aktīvajā pārnesē tikai noteikta veida molekulas vai joni spēj saistīties ar noteikta veida pārnesējolbaltumvielām. Raksturīgs piemērs ir Na+ un K– jonu transports. Pie pārnesējolbaltumvielas piesaistās ATF - enerģijas piegādātājs. Atšķeļoties vienai fosfātgrupai izdalās enerģija, kas nepieciešama nātrija jonu transportam no šūnas ārpuses uz citoplazmu, kur tā ir daudz, un pretēji tiek pārvietoti kālija joni. Nātrija- kālija sūknim ir būtiska nozīme šūnu dzīvības procesos, piemēram, elpošanā.
Svarīgi!
Makromolekulu transports ir lielizmēru molekulu, piemēram, olbaltumvielu, polinukleotīdu, pārvietošana caur plazmatisko membrānu tai ieliecoties un veidojot pūslīti, kurā ietverta šī molekula. Makromolekulu transporta piemēri ir endocitoze un eksocitoze.
Endocitoze ir makromolekulu uzņemšana šūnā. Parasti šajā pūslītī ietvertā makromolekula tiek nogādāta uz lizosomu sagremošanai. Šādā ceļā šūnā iekļūst arī svešķermeņi, piemēram, vīrusi. Fagozitoze ir cietu daļiņu “aprīšana”, pinocitoze – šķidruma pilienu uzņemšana šūnā.
Eksocitoze ir makromolekulu izvadīšana no šūnas. Ap makromolekula tiek izveidots pūslītis, kurš pietuvojas plazmatiskajai membrānai un saplūst ar to, atveras šūnstarpā, izgrūzdams makromolekulu ārā. Eksocitoze ir veids, kā dziedzeršūnas izdala sekrētus, piemēram, hormonus, enzīmus, siekalas, gļotas u.c.
Šūnā uzņemtās vielas tiek izmantotas plastiskajā vielmaiņā – fotosintēzē un šūnu elpošanā, kā arī olbaltumvielu sintēzē u.c.
Eksocitoze ir makromolekulu izvadīšana no šūnas. Ap makromolekula tiek izveidots pūslītis, kurš pietuvojas plazmatiskajai membrānai un saplūst ar to, atveras šūnstarpā, izgrūzdams makromolekulu ārā. Eksocitoze ir veids, kā dziedzeršūnas izdala sekrētus, piemēram, hormonus, enzīmus, siekalas, gļotas u.c.
Šūnā uzņemtās vielas tiek izmantotas plastiskajā vielmaiņā – fotosintēzē un šūnu elpošanā, kā arī olbaltumvielu sintēzē u.c.