Какого вещества в клетке больше всего в: какого вещества в клетке больше всего

ПРОДУКТЫ, КОТОРЫЕ ПРОВОЦИРУЮТ РАК

О продуктах, которые провоцируют образование раковых клеток и продуктах, обладающих свойством предупреждать перерождение здоровых клеток в злокачественные.

Продукты, которые провоцируют рак:

1. Пищевые добавки «Е», многие из которых  обладают сильными канцерогенными свойствами (вызывают рак органов ЖКТ и кожи).  Наиболее опасны: Е102, Е123, Е127, Е284, Е 285, Е512, Е574, Е999, Е1200.

2. Нитратные продукты. Нитраты, попадая в организм с ранними овощами-фруктами, проходят через фильтр — печень. Если просто объесться таким салатом, то печень не справится и это приведет к острому отравлению. Если же злоупотреблять нитратами постоянно, то яды будут накапливаться в печени и могут спровоцировать ее рак.

3. Пища, приготовленная на многократно использованном масле, при приготовлении которой  образуется один из самых сильных канцерогенов —

бензпирен. В первую очередь он пагубно влияет на печень и костный мозг (вызывает лейкемию). Причем бензпирен представляет угрозу для здоровья в любом количестве.

4. Маргарин и  майонез из-за их опасных наполнителей (трансжиров). Если употребление этих продуктов превысит 1/4-1/5 всего пищевого рациона, то резко возрастает риск возникновения рака кишечника, молочных желез и простаты.

5. Заплесневелый хлеб, т.к. в нем образуются высокотоксичные яды — афлатоксины, сильные канцерогены, которые, в первую очередь, «бьют» по печени.

6. Колбаса и копчености, т.к. они содержат нитриты, нитрозамины и ряд пищевых добавок, в т.ч. «Е», являющихся канцерогенами. Они могут вызывать опухоли ЖКТ.

7. Печень и жирное мясо

, в связи с тем, что именно там накапливается большинство токсинов. Поэтому рекомендуется употреблять такие продукты не более 3-х раз в неделю.

8. Многократно кипяченая вода. В воде, прокипяченной более 4-5 раз, возрастает содержание канцерогенных веществ — диоксинов, которые могут привести к раку груди.

9. Кофе повышает риск возникновения рака мочевого пузыря и поджелудочной железы при ежедневном употреблении более 5-6 чашек (50 г).

10. Алкоголь. Канцерогенные вещества, содержащиеся в алкогольных напитках «бьют» по печени, поджелудочной железе, горлу, глотке и пищеводу.

Перечень продуктов, обладающих свойством предупреждать перерождение здоровых клеток в злокачественные (в порядке уменьшения их эффективности):

1.

Морковь и тыква. Содержат бета-каротин, обладающий свойством предупреждать перерождение здоровых клеток в злокачественные (особенно в простате, легких, шейке матки, молочных железах, поджелудочной железе и толстом кишечнике). Ежедневная доза — около 50 г моркови и 200 г тыквы.

2. Зеленый чай и шиповник. Содержат вещество галлат эпигаллокатехина, которое «программирует» гибель раковых клеток. Ежедневная доза — 3-4 чашки зеленого чая или 4-5 чашек запаренного шиповника.

3. Грецкие орехи. Оказывают противораковое действие за счет влияния провитамина А и витамина Е — антиоксиданта, который нейтрализует свободные радикалы кислорода, часто вызывающие рак (профилактическая доза — около 50 г в день).

4. Отруби. Содержат балластные вещества, которые связывают канцерогены в кишечнике и предупреждают возникновение рака кишечника

. Ежедневная доза — 35 г.

5. Чеснок. Богат селеном — микроэлементом, который защищает от канцерогенов желудок, толстую кишку, пищевод, ротоглотку, молочные железы и кожу. Ежедневная доза — 1-2 зубчика в день.

6. Красное сухое вино. Обладает противораковым эффектом (прежде всего для почек) за счет большого содержания кверцетина, росверартрола — биофлавоноидов, защищающих клетки от перерождения. Профилактическая доза — 150-200 г в день.

7. Лук. Содержит кверцетин, который подавляет образование злокачественных клеток в молочных железах, предстательной железе, яичниках. Ежедневная доза — 40-50 г.

8. Ярко-красные помидоры. Содержат ликопин — мощный антиоксидант, нейтрализующий свободные радикалы кислорода, часто вызывающие рак.

Доза — 2-3 штуки в день.

9. Редис, сельдерей, хрен. Содержат индолы и изотиоцианаты — сильные антиканцерогенные вещества. Доза — 50-60 г этих продуктов.

10. Тунец, лосось, сардины. Богаты витамином D, который подавляет образование сосудов, питающих опухоль, и омега-3 жирными кислотами, которые повышают противоопухолевый иммунитет. Ежедневная доза — 150 г.

Способы выведения канцерогенных веществ из организма.

Накопившиеся в организме канцерогены можно вывести, если активировать работу печени. Для этого нужно перейти на дробное питание (4-5 раз в день). Основа рациона — термически обработанные овощи, фрукты и отруби, которые выполняют роль энтеросорбента.

Еще один простой сорбент — измельченный лист подорожника большого (лучше сухого), который необходимо смешать с медом либо с вареньем (3:1) и принимать по 1 ст. л. 3-4 раза в день между приемами пищи (принимать 2 недели, потом сделать 2-недельный перерыв и повторить).

Можно использовать и яблоки. Вынуть сердцевину с семечками, освободившееся место заполнить смесью отрубей и сахара (2:1) и запечь. Есть такой десерт несколько раз в сутки (можно на протяжении всей жизни).

Нужно помнить, что канцерогены, в основном, накапливаются в жировой ткани. И пока не начнет уменьшаться объем жировой ткани, выведение провокаторов рака невозможно. Поэтому нельзя  переедать и необходимо тщательно следить за лишним весом!

Ваше самочувствие зависит от количества выпитой воды — Baltic Medical Centre

Здравствуйте,

меня зовут Алла Рагаускене, я врач-терапевт медицинской клиники Baltic Medical Centre. Вы когда-нибудь задумывались над тем, насколько вода важна, незаменима и жизненно необходима для нашей жизни и здоровья? Человек может выжить без еды несколько недель и даже месяцев, но без воды — всего несколько дней. Вода — это свежесть, здоровье, энергия. Вода лежит в основе нашего обмена веществ и жизнеспособности. Употребление воды является самым лучшим способом поддержания здоровья и сил в нашем организме. Это особенно важно в летние, жаркие дни, т.к. при более высокой температуре окружающего воздуха организм потеет и теряет много жидкости. Поэтому сегодня я приглашаю вас узнать больше о потребности нашего организма в воде.

Чем вода полезна для нашего организма?

Вода, как и воздух, является основным источником жизни и здоровья. Организм взрослого человека состоит из примерно на 70% из воды, в крови ее содержание составляет 98%, в мышцах — около 75%, а в костях — около 28%. Вода влияет на все жизненные процессы человеческого организма. Благодаря воде, в организме происходит множество реакций обмена веществ, которые обеспечивают непрерывный процесс распада и регенерации живых тканей.

Практически все химические, физиологические и коллоидные процессы в организме человека проходят в водных растворах или вместе с водой. В жидкой водяной среде проходят процессы пищеварения и усвоения пищи в желудке и кишечнике, синтез живого материала в клетках организма. Вместе с водой из организма выводятся вредные вещества или продукты обмена. В случае несвоевременного вывода этих продуктов из организма, человек может получить тяжелое отравление и даже умереть. Вода также играет важную роль в терморегуляции организма.

Вот еще несколько примеров приносимой водой пользы:

Вода стройнит. Зачастую люди склонны путать чувство голода с чувством жажды. Поэтому при первых признаках голода сначала выпейте воды. Это поможет вам чувствовать себя более сытым. Выпивайте стакан воды и перед каждым приёмом пищи. Чувство сытости придёт быстрее, а потому вы съедите меньшее количество еды и пополните водой свой организм.

Вода не только подавляет чувство голода, но и активирует обмен веществ. Чем холоднее вода, тем сильнее ускоряется обмен веществ, т.к. для согревания воды организм должен работать, сжигая при этом калории.

Вода придает больше сил. Если вы чувствуете упадок сил, выпейте воды и она вернет вам силы. При обезвоживании вы чувствуете себя усталым. Необходимое количество воды поможет вашему сердцу перекачивать кровь, а крови — переносить кислород и другие питательные вещества в клетки организма.

Вода снижает напряжение. Вода составляет примерно от 70% до 80% объёма мозга человека.

Если у вас обезвоживание, то ваше тело и ум испытывают стресс. Для поддержания стресса на низком уровне, держите стакан воды на своем рабочем столе или носите с собой бутылочку воды, и регулярно пейте воду небольшими глотками.

Вода укрепляет мышечный тонус. Питьевая вода помогает избежать мышечных спазмов и «смазывает» суставы нашего тела. При нехватке воды, тренировка займет больше времени и будет более интенсивной для достижения желаемого результата.

Вода улучшает пищеварение. Клетчатка вместе с водой играют очень важную роль для хорошего пищеварения. Вода помогает растворять частички отходов и облегчает процесс их передачи в пищеварительный тракт. При обезвоживании ваш организм впитывает всю воду и процесс передачи отходов становится более затруднительным.

Таким образом, вода необходима практически для каждой функции тела, а употребление воды является здоровым и простым делом, которое мы можем сделать для организма.

Сколько воды нужно человеку?

Согласно пирамиде питания, подготовленной Министерством здравоохранения, 8 стаканов воды в день составляет жизненно важное количество воды, необходимое для клеток, выполняющих чрезвычайно важные физиологические функции. Для подсчёта индивидуального количества воды можно использовать простую формулу: на каждый сантиметр роста требуется 10 мл воды. Итак, если ваш рост 1,75 м, то вам требуется выпить около 1,75 литра воды в день. Количество необходимой вам воды также зависит от возраста, климатических условий, от общего состояния вашего здоровья, питания и уровня физической активности. Если вы занимаетесь спортом или сильно потеете, то вам потребуется больше воды. Не надо бояться, что воды будет слишком много. В случае потребления чрезмерного количества воды, организм здорового человека благополучно выведет излишек воды.

Недостаток даже небольшого количества воды в организме влияет на наше самочувствие: кровь течет медленнее, снижается обеспечение клеток кислородом, ухудшается общее физическое состояние — нарушается концентрация внимания, появляется раздражительность, головная боль, память начинает изменять, замедляется реакция. Если в организме наблюдается нехватка хотя бы 1% воды, возникает опасность сердечно-сосудистой, дыхательной системам, а при потере около 15% воды организм может отравиться продуктами своего обмена веществ. При потере 6—8% своей массы из-за нехватки воды, в организме человека нарушается обмен веществ, замедляются процессы оксидации, увеличивается вязкость крови, поднимается температура, учащается пульс, краснеет кожа, дрябнут мышцы и все тело, кружится голова. При потере 10% воды начинаются необратимые патологические процессы: трескается кожа, вваливаются глазные яблоки, нарушается зрение, начинаются судороги в горле, развивается анурия (почки перестают выделять мочу), мутнеет рассудок. При потере 21% воды человек умирает. Отсутствие воды для человека гораздо опаснее, чем еды: без еды человек может прожить до 40 дней, а без воды лишь около 8 дней.

В теле человека нет запасов воды, которыми оно могло бы воспользоваться при потере большого количества воды, поэтому мы должны восполнять утраченное количество воды каждый день. Вместе с питьевой водой мы получаем около половины дневной нормы необходимых минеральных веществ.

Нужно ли пить воду только почувствовав жажду?

Нужно пить воду раньше, до возникновения чувства жажды, т. к. оно свидетельствует о нехватке примерно одного литра воды в организме. Обезвоживание может вызвать серьезные физиологические реакции, например, инфекции мочеиспускательного канала и запор, усталость, головную боль и мигрень. К примеру, если вы работаете в условиях жары или у вас болит голова, выпейте два стакана воды. Если головная боль возникла из-за обезвоживания, то она должна пройти в течение часа. Обезвоживание может оказывать влияние и на умственную деятельность. По данным исследований, способность к концентрации внимания на математических задачах у детей ухудшалась при обезвоживании их организма от 1% до 2%, хотя такая цифра недостаточна даже для появления чувства жажды. Несмотря на то, что мы получаем воду вместе с различными продуктами питания (на массу овощей и фруктов приходится примерно 90% воды, хлеба — 40%, мяса — 45-65%), этого количества недостаточно для удовлетворения потребностей организма. Поэтому нужно пить воду и при отсутствии жажды.

Можно ли утолять жажду водой из крана?

Качество воды, текущей из крана в нашей стране, очень хорошее. Литва — единственная из Балтийских и Европейских стран, использующая исключительно подземные (грунтовые) воды для общественного водоснабжения. Качество подземных вод лучше по сравнению с поверхностными, поскольку подземные воды лучше защищены от микробиологических и химических загрязнений, т.е. загрязнение окружающей среды не оказывает существенного негативного воздействия на них. Кроме того, качество воды постоянно проверяется и находится под контролем. Вода — это национальное богатство, дарованное Литве самой природой, а также и огромное преимущество в отношении других стран, поскольку они чаще всего используют очищенную и химически обработанную поверхностную воду рек или озер. Даже такая развитая страна, как США, снабжает своих граждан водой, состоящей на 80% из поверхностных вод, прошедших химическую обработку.

У вас есть своя формула хорошего самочувствия?

Выпейте стакан воды, прочитав это интервью. И поделитесь им, чтобы и ваши друзья сделали тоже самое. Пусть это станет привычкой, которая поможет сохранить хорошее настроение и здоровье.

Питательные вещества, на которые больше всего необходимо обращать внимание веганам

Рацион веганов содержит питательные вещества, получение которых требует особого внимания. Наиболее часто присутствует дефицит витамина В₁₂ и D, а также йода, поэтому необходимо тщательно продумать, откуда организм будет их получать. Веганам также необходимо обратить внимание на употребление достаточного количества кальция, селена, омега-3 жирных кислот и витамина А. Получение необходимого количества белков (включая все незаменимые аминокислоты), витамина В₂, железа и цинка обеспечивается, если при составлении меню исходят из принципа сбалансированности (употребление разных продуктов из всех групп продуктов растительного происхождения), а также других принципов растительного питания, указанных выше.

Витамин B₁₂

Источниками витамина В₁₂ для веганов являются пищевые добавки и продукты, обогащенные этим витамином. Ни один необогащенный пищевой продукт неживотного происхождения не содержат витамина В₁₂ в усвояемой для организма форме. Примерами продуктов, обогащенных витамином B₁₂, являются соответствующие растительные напитки и дрожжевые хлопья.

Витамин D

Витамин D способен до некоторой степени вырабатываться организмом человека под воздействием солнечного излучения. В наших широтах на это можно рассчитывать только в летние месяцы, в других случаях лучшими источниками, безусловно, являются пищевые добавки. Хотя витамин D добавлен, например, в обогащенные растительные напитки, содержащиеся в нем количества недостаточны для удовлетворения потребности. Поскольку витамин D является жирорастворимым витамином, употребление только воды, обогащенной витамином D (и других напитков без или с минимальным содержанием жирных кислот), не помогает пополнить запасы организма.

Исходя из этого рекомендуется круглогодично принимать масло с витамином D в качестве пищевой добавки.

Для веганов подходит произведенный из лишайника витамин D₃, а также витамин D₂.

Йод

Веганы имеют три хороших источника йода: морские водоросли, йодированная соль и йодсодержащие пищевые добавки. Если ни один из этих трех не входит в повседневный рацион, потребление йода веганами может быть недостаточным и, вероятно, будет составлять только от одной трети до половины рекомендуемого количества.

Количество в водорослях может значительно варьироваться в зависимости от вида, а также внутри конкретного вида, поэтому следует знать содержание йода в конкретном продукте, чтобы избежать как чрезмерного, так и недостаточного его потребления. Из-за высокой вариабельности содержания йода не рекомендуется полагаться для получения йода исключительно на водоросли.

Для значительной части населения мира проблема получения достаточного количества йода была решена путем использования йодированной соли, и во многих странах йодирование соли является обязательным. Если и добавлять соль, то следует отдавать предпочтение йодированному варианту. Однако, поскольку люди обычно потребляют слишком много соли, это может быть не лучшим способом удовлетворения потребности в йоде. Таким образом, пищевые добавки с содержанием йода являются наиболее удобным и легким решением для веганов, так как содержат определенное количество йода и, таким образом, предотвращается чрезмерное употребление соли.

Железо

При получении железа, все группы продуктов растительного происхождения работают единым целом. Бобовые, орехи, семена и злаки являются хорошими источниками железа, а фрукты и овощи, богатые витамином С, помогают лучше усваивать негемовое железо, если употреблять их в тот же прием пищи, что и продукты, богатые железом. Людям с риском дефицита железа рекомендуется избегать употребления чая, кофе и какао во время приема пищи, так как содержащиеся в них соединения препятствуют усвоению железа. Следует также учитывать, что железо в продуктах растительного происхождения усваивается хуже, и, следовательно, потребность в железе может быть несколько выше, чем у всеядных людей. Лучшими источниками железа растительного происхождения являются семена, бобовые, изюм, хлеб, цельнозерновые продукты, гречка и клубника.

Кальций

Кальций содержится почти во всех продуктах растительного происхождения, хотя в основном в небольших количествах. Веганы могут удовлетворить свои потребности в кальции, если будут употреблять в пищу растения, богатые кальцием. Хотя содержание кальция может быть значительным в случае некоторых растений, следует иметь в виду, что они могут содержать соединения, которые затрудняют усвоение кальция. Потребление обогащенных растительных напитков и тофу, обогащенного солями кальция, облегчает получение достаточного количества кальция. Витамин D способствует усвоению кальция.

Кальций содержат, например, большинство зеленых листовых овощей, брокколи, миндаль и другие орехи, тахини, семена кунжута и чиа, инжир, апельсины, мандарины, белая садовая фасоль, соя, нут.

Селен

Содержание селена в продуктах зависит от почвы произрастания. Поскольку почвы в Северной Европе довольно бедны селеном, для обеспечения необходимого количества местным веганам рекомендуется есть несколько бразильских орехов в день. Семена подсолнечника также являются хорошим источником селена.

Цинк

Лучшими источниками цинка являются те части растения, c которых начинается новая жизнь, такие как бобовые, орехи, семена и злаки. В растениях есть соединения, которые ухудшают усвоение организмом цинка, поэтому рекомендуемое количество потребления цинка для веганов несколько выше (25–30%) по сравнению с рекомендациями в случае всеядного питания.

Незаменимые жирные кислоты

Альфа-линоленовая кислота (ALA) – незаменимая омега-3 жирная кислота, содержащаяся в продуктах растительного происхождения. Дневную потребность ALA покрывает примерно одна столовая ложка молотого льняного семени или целых семян чиа или конопли, горстка грецких орехов или 2-3 столовые ложки рапсового масла, добавленные при приготовления пищи. Организм человека использует ALA для производства длинноцепочечных омега-3 жирных кислот: эйкозапентаеновой кислоты (EPA) и докозагексаеновой кислоты (DHA). Эффективность превращения ALA в длинноцепочечные жирные кислоты (EPA и DHA) зависит от пола, возраста и индивидуальных особенностей, а также от питания. Низкое содержание энергии в пище, недостаточное получение белков, витамина B₆, биотина, кальция, меди, магния или цинка, а также высокий уровень линолевой кислоты (LA, омега-6 жирных кислот) и содержание транс-жиров в рационе ухудшают синтез EPA и DHA. Поскольку меню вегетарианцев может содержать большое количество LA (из орехов, семян, злаков и растительных масел), чтобы достичь оптимального соотношения омега-жирных кислот и способствовать превращению ALA в длинноцепочечные омега-3 жирные кислоты, необходимо ограничить потребление богатых омега-6 жирными кислотами масел (подсолнечное, кукурузное, соевое, сафлоровое масло), тропических масел с высоким содержанием насыщенных жирных кислот (кокосовое, пальмовое и пальмоядровое масла) и транс-жиров. DHA является важным компонентом нервных клеток и мембран сетчатки глаза, поэтому потребление необходимого количества DHA особенно важно во время беременности и кормления грудью, а также для здоровья мозга в пожилом возрасте, поэтому веганам рекомендуется потреблять 2-3 раза в неделю 250 мг масла микроводорослей, богатого DHA.

Витамин А

Все источники витамина А – животного происхождения, но растительная пища содержит бета-каротин – вещество-предшественник витамина А, и в организме бета-каротин превращается в витамин А. Наиболее концентрированными источниками бета-каротина являются морковь и батат, а также темно-зеленые листовые овощи, такие как капуста и все виды зеленых, красных, темно-желтых фруктов и овощей. Если они не включены в меню на регулярной основе, возможно, не обеспечивается получение достаточного количества витамина А. Также необходимо учитывать, что для усвоения бета-каротина организму необходимы жиры.

Белки, в т.ч. незаменимые аминокислоты

Содержание белка в продуктах растительного происхождения обычно ниже, чем в продуктах животного происхождения. Кроме того, усвояимость растительных белков хуже, чем у белков животного происхождения из-за некоторых соединений, содержащихся в растениях. Поэтому в периоды повышенной потребности в белке (беременность, кормление грудью) особенно важно обращать внимание на достаточное потребление белка. Рекомендуется варьировать различные источники белка растительного происхождения, чтобы обеспечить получение достаточного количества различных незаменимых аминокислот. Самыми богатыми для вегетарианцев источниками белка, включая незаменимые аминокислоты, являются бобовые (бобы, горох, чечевица, соя), орехи и семена, злаки, гречка и киноа. В случае сбалансированного и разнообразного питания получение достаточного количества белков и всех незаменимых аминокислот не будет для веганов проблемой.

Витамин B₂

Сбалансированный и разнообразный растительный рацион обычно содержит достаточно витамина В₂. Лучшими источниками большинства витаминов группы В являются дрожжевые хлопья, источниками витамина В₂ – грибы, миндаль, кешью, зеленые листовые овощи, брокколи и обогащенные растительные напитки.

Клетчатка

Вегетарианское меню, в основе которого лежат натуральные продукты с высоким содержанием клетчатки, такие как цельнозерновые продукты, фрукты и овощи (включая бобовые), ягоды и орехи, обычно содержит достаточно клетчатки. Однако большое количество клетчатки, содержащееся в продуктах растительного происхождения, и некоторые другие вещества могут препятствовать усвоению белков и/или ухудшению усвоения некоторых минеральных веществ.

Сводные рекомендации для вегетарианцев по предотвращению дефицита питательных веществ.

Городская клиническая больница №31 — Пациентам в помощь. Гематологические заболевания. Часть V. Острый лейкоз

Страница 1 из 5

Острые лейкозы – это самые опасные и стремительные болезни крови. При острых лейкозах происходит поломка на уровне самых молодых клеток крови, клеток-предшественников, клеток-бластов, которые являются одним из подвидов белых кровных телец, лейкоцитов. Слово бласт происходит от слова blastos, что по-гречески означает «росток, зародыш, побег». Бласты – это быстро растущие клетки. Здоровая бластная клетка со временем развивается в какую-либо полезную клетку крови. В норме  число бластов не превышает 1% от всех клеток костного мозга. В кровь они почти никогда не выходят. Если человеку срочно понадобилось большое число каких-нибудь клеток крови (например, лейкоцитов при тяжелой инфекции), то бластов организм может вырабатывать и больше, но все же их относительное число редко превышает 10%.

Бласты, которые размножаются при остром лейкозе, другие. Их можно сравнить с хулиганами-тунеядцами в человеческом обществе, потому что они не работают, питаются запасами организма и вместо собственного развития в полезные клетки быстро плодят себе подобных. Лейкозные бласты вытесняют здоровые клетки крови из их дома внутри костей и поселяются там сами. Из-за этого нарушается процесс обновления нормальной крови, начинается ее дефицит: быстро снижается гемоглобин, тромбоциты, здоровые лейкоциты. Пациент начинает слабеть, могут появиться самопроизвольные кровотечения и высокая температура. В анализе крови врач видит снижение гемоглобина и тромбоцитов и резкое повышение лейкоцитов за счет опухолевых клеток-бластов. Больше всего опухолевых клеток в костном мозге.

Принципиально врачи выделяют два типа бластов: лимфобласты и миелобласты. В зависимости от типа бластов и лейкозы бывают лимфобластные и миелобластные (нелимфобластные). Это зависит от того, в начале какого из двух путей развития клетки крови произошла авария.

В норме из здоровых лимфобластов (клеток-предщественников) образуются высокоспециализированные клетки иммунной системы В- и Т- лимфоциты. Задачи В- и Т-клеток можно сравнить с задачами войск специального назначения, которые действуют точно и эффективно. Из миелобластов в дальнейшем получаются остальные виды клеток: красные кровяные тельца, тромбоциты, гранулоциты. Красные кровяные тельца (эритроциты) – переносят кислород, тромбоциты отвечают за свертывание крови, если мы, например, поранились. Гранулоциты – «общевойсковая» часть иммунной системы, они действуют более массированными ударами.

Если произошла поломка, то нормальные клетки не созревают, а бласты остаются недоразвитыми. По внешнему виду бласта, а также с помощью проточной цитометрии можно определить, какая клетка могла бы из него получиться. Это важно для выбора лечения и понимания, насколько успешным будет лечение. Вид клеток-предшественников врачи обозначают в диагнозе, например: острый В-лимфобластный лейкоз (лейкоз из клеток-предшественников В-лимфоцитов), острый монобластный лейкоз (лейкоз из клеток-предшественников моноцитов) и т.д.

Диагноз «острый лейкоз» ставят, если выясняют, что бластов в костном мозге пациента более 20%. Чтобы понять, какой именно лейкоз у больного, делают проточную цитометрию бластов.

Острые лейкозы бывают очень разные. Лейкоз, например, может появиться «на ровном месте», то есть у человека, у которого никогда не было никаких болезней страшнее насморка. Такими лейкозами обычно болеют дети и молодые люди. У людей старшего возраста острые лейкозы, как правило, вторичны. Это значит, что в результате каких-то причин (химиотерапия по поводу других болезней, облучение или отравление некоторыми химическими веществами) может нарушиться кроветворение, то есть появляется так называемый миелодиспластический синдром (мы уже описывали его в других разделах нашего сайта). Последней ступенью миелодиспластического синдрома является вторичный острый лейкоз.  Первичные лейкозы более агрессивны, чем вторичные, но все лейкозы лечат по единым принципам. Чтобы полностью вылечить пациента, часто необходимо сделать пересадку донорских стволовых клеток крови.

О некоторых типах острых лейкозов мы расскажем в этой главе:

 

10 продуктов с самым высоким содержанием питательных веществ :: Здоровье :: РБК Стиль

© brooke lark/unsplash

Автор Ульяна Смирнова

01 февраля 2019

До конца зимы остается месяц. Сейчас наш организм начинает особенно остро ощущать нехватку витаминов и полезных веществ. Pink выбрал десять продуктов, которые помогут противостоять сезонному авитаминозу.

Такой богатый состав питательных веществ, как в шпинате, встречается довольно редко. В нем много белка, йода, железа, клетчатки, кальция и магния, а также витамины А, C и E. При этом в 100 г шпината содержится всего 23 ккал. Листья этого растения выводят токсины, укрепляют иммунитет, улучшают работу поджелудочной железы и кишечника. Несмотря на свой пресный вкус, шпинат популярен в кулинарии. Его добавляют в супы, используют как гарнир, основу для салатов и начинку для пирогов. А вот хранится шпинат недолго — два-три дня в холодильнике. После срезания растение быстро теряет полезные свойства, поэтому съедать его лучше сразу после покупки. При заморозке срок годности шпината возрастает до нескольких месяцев, а количество витаминов сохраняется.

© Caroline Attwood/Unsplash

Лосось — один из лидеров по количеству незаменимых жирных кислот омега-3 и омега-6. Если чаще включать в рацион эти жиры, можно увеличить продолжительность жизни. Кроме того, рыба содержит много калия, фосфора, хрома, витаминов В, РР и D. При употреблении лосося улучшается состояние кожи и волос, нормализуется уровень сахара в крови, снижается риск развития болезни Альцгеймера. А благодаря входящему в его состав антиоксиданту астаксантину замедляются процессы старения. Но постоянно употреблять эту рыбу не стоит. Согласно последним исследованиям, искусственно выращенный лосось, который продается в супермаркетах, токсичен.

© Eiliv-Sonas Aceron/Unsplash

Бананы хорошо усваиваются, надолго утоляют голод и быстро восстанавливают запасы энергии. Всего два-три банана восполняют дневную норму калия и магния. Именно поэтому они полезны для сердца, мозга и мышц. Если вы привыкли заедать стресс сладостями, бананы могут стать им альтернативой. Они успокаивают нервную систему и нормализуют уровень сахара в крови. Кроме того, в бананах содержится триптофан. Это вещество расщепляется на серотонин, который поднимает настроение и вызывает ощущение счастья. Еще одно преимущество фрукта — гипоаллергенность. И все же злоупотреблять им не стоит из-за высокого содержания сахара.

Болгарский перец

По количеству витамина С сладкий перец превосходит лимоны и апельсины. Причем больше всего аскорбиновой кислоты около плодоножки. Всего один крупный перец покрывает суточную норму редкого витамина Р, который необходим для защиты сердца и сосудов. Если включить этот овощ в свое ежедневное меню, можно нормализовать кровяное давление, улучшить работу кишечника, снизить риск развития рака и инсульта. При дерматитах и анемии болгарский перец не менее полезен. Однако этот продукт подходит не всем и может вызвать раздражение слизистой желудка. Выбирая перец, обратите внимание на кожицу плодов. Чем меньше там повреждений, тем лучше сохранились витамины. Самыми сладкими и полезными считаются красные плоды, хотя концентрация противовоспалительных веществ намного выше в зеленом перце.

© Maddi Bazzocco/Unsplash

Орехи — источник антиоксидантов, легкоусваиваемого белка и витаминов. Они улучшают память, снижают вредный холестерин и замедляют старение мозга. К тому же в их состав входят практически все вещества, необходимые для здоровья кожи и волос. Чтобы почувствовать положительные изменения, попробуйте ежедневно съедать по 20–30 граммов орехов. Наиболее полезным считается самый доступный и популярный представитель семейства ореховых — грецкий орех. Он содержит витамины С, B1, B2, РР, каротин, клетчатку, соли железа и кобальта. Если вы часто ощущаете упадок сил или испытываете стресс, орехи помогут вернуть бодрость. А вот нагревать их не стоит: при термообработке многие полезные свойства ореховых зерен теряются.

Натуральный йогурт

Натуральный йогурт — один из рекордсменов по содержанию пробиотиков. Стакан кисломолочного продукта, выпитый перед сном, не только утолит голод, но и нормализует работу желудочно-кишечного тракта. К тому же это дополнительный источник кальция, который необходим для здоровья костей и зубов. Выбирая йогурт, обратите внимание на этикетку. Чем длиннее состав, тем меньше в нем пользы. В идеале натуральный йогурт должен содержать всего два ингредиента: молоко и бактериальную закваску. Найти такой продукт в супермаркетах можно не всегда, но его можно заменить густым кефиром. Это отличная альтернатива менее здоровой пище — например, мороженому. На свое усмотрение можете добавить в йогурт орехи, фрукты или мед.

© Joanna Kosinska/Unsplash

Среди других фруктов и овощей по своим антиоксидантным свойствам черника занимает первое место. Она снижает воспаления и замедляет процессы старения. Неудивительно, что ее часто включают в состав антивозрастной косметики. Кроме антиоксидантов, в чернике много калия, магния, витаминов К и С. Красивый сине-фиолетовый цвет ягоде придают антоцианы. Эти вещества улучшают память, повышают способность к обучению и помогают в предотвращении инфарктов. При этом дикорастущая черника не только ароматнее и слаще, но и богаче по своему составу. Для тех, кто занимается спортом, ягода полезна вдвойне. Она стабилизирует работу сердца и ускоряет восстановление мышц после физических нагрузок. А вот способность черники улучшать ночное зрение — всего лишь миф.

© Reinaldo Kevin/Unsplash

Брокколи содержит мощный антиоксидант бета-каротин, много аскорбиновой кислоты и необходимый для костей витамин К. Она также богата кальцием, железом, калием и фосфором. Все это делает брокколи одним из самых сбалансированных продуктов. Этот питательный овощ снимает воспаления и сохраняет здоровье глаз. А высокое содержание клетчатки помогает нормализовать пищеварение. При покупке брокколи старайтесь выбирать крепкие и ярко-зеленые соцветия. Чтобы сохранить всю пользу овощей, попробуйте приготовить их на пару или запечь в духовке. После приготовления брокколи должна оставаться хрустящей.

Помидоры богаты полезными веществами. Среди них — клетчатка, пектин, каротин, витамины С и Е, все витамины группы В, фолиевая кислота. Благодаря этому они помогают поддерживать иммунитет и быстро восстанавливать силы, укрепляют память, улучшают состояние кожи и волос. А антираковые свойства томатов подтверждены многими научными исследованиями. Появление раковых клеток предотвращает природный антиоксидант ликопин. Он же придает плодам характерный красный цвет. Интересно, что под воздействием температуры концентрация ликопина не сокращается, а почти вдвое возрастает. В то же время томаты — довольно агрессивный продукт. Они могут вызывать воспаления и аллергию. Врачи советуют отказаться от помидоров при желчнокаменной болезни, острых гастритах, гипертонии и проблемах с суставами.

© kelly sikkema/unsplash

В одних странах авокадо считают овощем, в других — орехом. Все дело в его составе. В отличие от других фруктов, авокадо богато не углеводами, а белками и полезными мононенасыщенными жирами. Последние помогают контролировать аппетит, выводят вредный холестерин и снижают риск болезней сердца. Кстати, по количеству калия «аллигаторова груша» опережает даже бананы. Этот микроэлемент восстанавливает водно-солевой обмен в организме и повышает стрессоустойчивость. 

Лаборатная дианостика инфаркта миокарда в Санкт-Петербурге, цена в СЗЦДМ

 Инфаркт миокарда — это острая форма ишемической болезни сердца. Суть патологии заключается в резком нарушении кровоснабжения тканей сердца и возникновении участка некроза. Современные методики позволяют своевременно реагировать на болезнь, есть эндоваскулярные и медикаментозные методы восстановления кровотока. Остается открытым вопрос своевременной постановки диагноза — ведь именно от этого зависит начало эффективных лечебных мер. Для того, чтобы определить наличие инфаркта, используется ряд методик, включая оценку клинической картины, инструментальные и лабораторные методы. 

Клиническая картина патологии

Симптомы инфаркта могут быть разнообразными. Первый и главный признак — давящая боль за грудиной, которая имеет сжимающий характер, нередко пациент отмечают, что она жгучая и очень интенсивная. Боль возникает на высоте эмоционального напряжения или физической нагрузки. Её резкое возникновение приводит к общей слабости, перебоям в дыхании. 

 Кроме боли могут наблюдаться следующие симптомы:

Боль, как правило, локализуется за грудиной, но может иррадиировать в левую руку, плечо, межлопаточную область, челюсть, верхнюю часть живота. Это зависит от локализации некроза.

Различают клинические формы инфаркта:

• астматическая

У пациента наблюдается сухой кашель, одышка, боль в груди.

• абдоминальная

Боль размещена в верхней части живота, наблюдается сильная тошнота.

Наблюдается сбой сердечного ритма, слабость, кратковременная потеря сознания.

церебральная

У пациента появляются жалобы на выраженную головную боль.

Есть бессимптомные формы инфаркта, они наблюдаются при сахарном диабете, а также у пациентов, которые злоупотребляют алкоголем. В таком случае может наблюдаться общая слабость и нарушения сознания, но нет типичной боли, которая характерна для инфаркта.

Современные методы диагностики

Если возникли подозрения на счет инфаркта, есть анамнестические данные про ишемическую болезнь сердца и характерные клинические признаки, врач назначает диагностическую программу. Она состоит из таких методов:

Рассмотрим подробнее данные методы исследования.

Электрокардиограмма представляет собой графическое изображение проведения импульса по волокнам миокарда. Если за счет некроза проводимость нарушена — это отобразится на записи. По изменениям на ЭКГ можно различить локализацию зоны некроза. Также, на графике можно увидеть фазу инфаркта — острую или подострую.

Общий анализ крови

В общем анализе крови не наблюдается специфических изменений и поэтому на его основе нельзя выставить диагноз. При инфаркте развивается лейкоцитоз, который возникает через несколько часов после начала процесса и достигает максимума к концу суток. Повышенный показатель удерживается несколько дней и постепенно возвращается к норме. Лейкоциты не повышаются сильно, как, например, при инфекционной патологии, что позволяет провести дифференциальную диагностику. Это важно при атипичной клинической картине инфаркта миокарда, когда врач может подозревать несколько патологий. В общем анализе крови можно также увидеть повышенный показатель СОЭ, который остается таким на протяжении нескольких недель. Повышаются и эозинофилы, они остаются повышенными около недели.

Биохимический анализ крови

Аланинаминотрансфераза (АЛТ)

Показатель разрушения гепатоцитов и кардиомиоцитов. Повышается при гепатитах различной этиологии, инфаркте, токсических поражениях внутренних органов. АЛТ — это активный компонент обмена веществ в печени, фермент, который ускоряет метаболизм аминокислот. Наибольшая концентрация вещества находится в клетках печени, почек, сердца, а также в скелетной мышечной ткани. Так как его локализация — цитоплазма, в кровь он выходит при разрушении клеточной мембраны. Чем массивнее участок разрушения, тем выше концентрация фермента в крови. Пик активности фермента при инфаркте — 12 часов.

Повышение или нормализация уровня АЛТ — маркер состояния пациентов различного профиля с заболеваниями внутренних органов и мягких тканей. В зависимости от заболевания АЛТ может повышаться умеренно или остро, например, наивысшая степень концентрации наблюдается при гепатитах.

При инфаркте применяется коэффициент де Ритиса, который состоит из сопоставления активности АСТ и АЛТ. Если показатель превышает норму, это говорит об инфаркте, а если ниже её значения — возможно развился некроз почечной ткани или активная фаза гепатита. Естественно, на основании показателя АЛТ не происходит постановка диагноза. Для этого применяются более специфические маркеры. Уровень трансаминаз проверяют в общем биохимическом анализе, для дифференциальной диагностики и контроля общего состояния пациента.

Аспартатаминотрансфераза (АСТ)

Маркер состояния тканей сердца, печени. Повышается при вирусных гепатитах, токсических поражениях тканей сердца и гепатоцитов. применяется также при профилактическом обследовании, при необходимости подтвердить или исключить инфаркт. Это вещество ответственно за обмен аминокислот в клетках, поэтому наибольшее его количество находится в клетках печени, сердца, скелетных мышцах и эритроцитах. Если клетки данных органов повреждены — происходит выход трансаминазы в кровь, где можно обнаружить её повышение. Есть допустимый уровень фермента в крови, ведь клетки органов периодически разрушаются, но при патологических состояниях этот показатель возрастает в разы и десятки раз. Пик максимальной концентрации в крови — через 12 часов после начала инфаркта. Применяется также сравнение показателей АЛт и АСТ. Каждый из этих ферментов повышается при отдельных патологиях, а при инфаркте оценивается их соотношение. АСТ не является специфическим показателем при инфаркте, он дополняет общую картину лабораторного исследования.

Креатинкиназа MB

Это вещество является изоферментом, маркером состояния сердечной мышцы. Принимает участие в метаболизме креатина и креатинфосфата. Это вещество содержится только в миокарде, поэтому повышается при его заболеваниях — миокардитах, инфаркте, рабдомиолизе, перикардитах. Уровень вещества является маркером при острой и подострой фазе процесса. Кратковременное увеличение показателя наблюдается при хирургических вмешательствах на сердце, что отражает реакцию миокарда на лечение. Максимум концентрации при инфаркте наблюдается через 12 часов после начала. Высокая активность говорит о значительном размере участка поражения. Сравнивают повышение данной фракции КФК с общим показателем вещества по организму. В принципе, оценка уровня КФК МВ применяется для ранней диагностики поражения миокарда, а также для дифференциации состояния с другими заболеваниями. Повышение маркера может говорить, кроме инфаркта, о таких состояниях, как шок, отравления и интоксикации, инфекционные поражения тканей сердца.

Тропонин I

Белок, который в высоком количестве содержится в скелетных мышцах и миокарде. Существуют разновидности этого белка, которые отвечают за разные фазы сокращения мышц. Все эти белки являются кардиоспецифическими и говорят о состоянии миокарда. Повреждение миоцитов сердца приводит к выходу вещества в кровь, где его можно обнаружить с помощью лабораторного исследования. Площадь некроза влияет на уровень повышения показателя тропонинов в крови. Тропонин I является наиболее чувствительным и специфическим при инфаркте. Повышенный тропонин удерживается в течении 5-6 дней после начала патологического процесса.

Миоглобин

Это белок, который находится в мышечных клетках и содержит молекулы железа. Аналогичен по строению с гемоглобином — железосодержащим белком крови. Функция миоглобина также похожа — он транспортирует кислород в миоциты, клетки мышц. При некрозе происходит разрушение мышечных клеток, миоглобин освобождается и попадает в кровоток, где его и можно обнаружить. Белок из крови выводится вместе с почками. Определить его в крови можно уже через несколько часов после начала патологического процесса, в течении 2-3 суток его все еще можно определить. Этот маркер реагирует одним из первых, что повышает его диагностическую ценность. При некротических изменениях он повышается в 7-10 раз, в зависимости от площади участка некроза. Для сравнения, период пикового повышения остальных маркеров — 12 часов, тогда как для миоглобина — 6 часов. Так же быстро происходит и нормализация анализов. Они могут оставаться повышенными дольше суток если наступили осложнения, например, расширение участка некроза. Иногда случаются новые очаги, тогда миоглобин повышается снова, что требует динамического контроля показателя. Важен также отрицательный результат исследования, что, в сопоставлении с клинической картиной позволяет исключить патологию. Кроме инфаркта, миоглобин может говорить о синдроме длительного сдавления. патологии мышц, воспалительных процессов.

Что может влиять на результат?

На результаты анализов влияет время проведения диагностики, которое прошло с момента начала заболевания. Также, изменения зависят от распространенности зоны некроза, локализации процесса. Многие лабораторные показатели, которые наблюдаются при инфаркте, могут сопровождать и другие патологические состояния. К примеру, трансаминазы повышаются при заболеваниях внутренних органов, нарушении функции печени, гепатитах различной этиологии, на фоне употребления алкоголя. Тропонин повышается при воспалительных процессах в миокарде. Креатинкиназа и миоглобин могут колебаться при нарушении структуры мышечной ткани, рабдомиолизе, различных воспалительных процессах, миозитах. Многие их этих показателей остаются повышенными после перенесенного хирургического вмешательства, что следует учитывать при сборе анамнеза у пациента.

Если есть такая возможность, анализ желательно сдавать натощак, перед сдачей крови из вены стоит немного отдохнуть. Хорошо, если до исследования удается исключить употребление алкоголя, никотина и физические нагрузки. Нужно сказать врачу, какие препараты принимались, так как они также могут отразиться на результатах анализов.

Своевременная диагностика инфаркта позволяет вовремя начать лечение. В случае с инфарктом, это особенно важно, так как счет времени идет иногда на часы. Эффективная терапия или хирургическое вмешательство могут продлить жизнь пациента, улучшить её качество и снижают риск осложнений. Необходимо доверять свое здоровье проверенным медицинским учреждениям, где есть условия для точной диагностики за короткий срок.

100 самых питательных продуктов в мире. Сало — в десятке

• Редакция
• BBC Future

21 февраля 2019

Автор фото, Unsplash

Ученые проанализировали более 1000 пищевых продуктов и оценили их питательные и полезные для организма человека свойства. Кое-что в этом списке удивило и самих исследователей.

Представьте себе идеальный продукт, содержащий не меньше и не больше питательных веществ, чтобы удовлетворить ежедневную потребность организма. Если бы такая еда была, можно было бы спокойно есть только ее, не заботясь о сбалансированном питании.

Но в природе ее нет. Однако есть много продуктов с высокой питательной ценностью. Если составить из них хорошо сбалансированную диету, мы сможем обеспечить организм всеми необходимыми элементами.

Ученые изучили более тысячи пищевых продуктов и присвоили каждому из них индекс питательности. Чем выше индекс, тем больше этот продукт соответствует ежедневным потребностям организма в том или ином элементе.

Внимание: некоторые продукты происходят от животных или растений, которые исчезают. Мы бы не рекомендовали употреблять их.

100. СЛАДКИЙ КАРТОФЕЛЬ/БАТАТ (р — растение)

Этот ярко-оранжевый клубень, довольно дальний родственник картофеля. Он богат бета-каротином.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 49

Инжир выращивают с древнейших времен. В свежем или высушенном виде он является источником марганца.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 49

Содержит много антиоксидантов. В медицине его используют как стимулятор пищеварения и для лечения простудных заболеваний.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 49

Автор фото, Unsplash

Підпис до фото,

Имбирь — прекрасное средство от простуды

Тыква содержит много желтого и оранжевого пигмента, прежде всего, эфир ксантофила и бета-каротин.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

96. КОРЕНЬ ЛОПУХА (р)

Его используют в народной медицине и как овощ. Корень лопуха способствует похудению и уменьшает воспалительные процессы.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

95. БРЮССЕЛЬСКАЯ КАПУСТА (р)

Как свидетельствует название, появилась в Брюсселе в XVI веке. Богата кальцием и витамином С.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

94. БРОККОЛИ (р)

Головки брокколи содержат недозревшие цветочные бутоны и стебли. Потребление брокколи в США возросло в пять раз за последние 50 лет.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

93. ЦВЕТНАЯ КАПУСТА (р)

В отличие от брокколи головки цветной капусты является вырожденными кончиками побегов. Они не содержат хлорофилла, а потому остаются белыми.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

92. ВОДЯНОЙ ОРЕХ (р)

Водяной орех вообще не является орехом. Это — водное растение, которое обычно растет на болотах.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

91. МУСКУСНАЯ ДЫНЯ (р)

Богата глутатионом. Антиоксидант, который защищает клетки от токсинов, в том числе свободных радикалов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Дыня канталупа — антиоксидант

90. ЧЕРНОСЛИВ (р)

Сушеные сливы содержат очень много питательных веществ, полезных для здоровья, в частности антиоксиданты и антоцианы.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

89. ОСЬМИНОГ ОБЫКНОВЕННЫЙ

Хотя мясо осьминога очень питательное, недавно ученые определили, что оно может содержать вредные токсины и аллергены моллюсков.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

Морковь впервые появилась в Афганистане 1100 лет тому. Оранжевую морковь выращивают в Европе с XVI века.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 50

87. ТЫКВА ЗИМНЯЯ (р)

В отличие от летних тыкв, зимние едят, когда они полностью созреют. В пищу употребляют только мякоть.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

86. ПЕРЕЦ ХАЛАПЕНЬО (р)

Зрелый красный перец халапеньо содержит в 35 раз больше каротиноидов, чем зеленый.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

Ревень богат минералами, витаминами, клетчаткой и природными фитохимическими веществами, которые играют важную роль в здоровье организма.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

Своим насыщенным красным цветом гранат обязан пигментам антоцианы, которые обладают антиоксидантными и противовоспалительными свойствами.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

Автор фото, Unsplash

83. КРАСНАЯ СМОРОДИНА (р)

Антоцианы содержатся и в красной смородине. К этому виду также относится белая смородина, а вот черная является отдельным видом.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

82. АПЕЛЬСИН (р)

Апельсины — самый распространенный вид цитрусовых, который выращивают в мире. Кислотность апельсина снижается с созреванием.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

Эта рыба содержит около 18% белка, 6% жира и вообще не содержит сахара.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 51

80. ТЫКВА ГИГАНТСКАЯ (р)

Это разновидность тыквы Cucurbita maxim. В отличие от последней, она имеет форму, похожую на слезу.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 52

Автор фото, Unsplash

Цитрусовый фрукт, похожий на овальный апельсин, но размером со сливу. Он полностью съедобен, вместе с тонкой кожурой.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 52

Рыба семейства ставридовых.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 52

Горбуша богата жирными кислотами омега-3, которые нормализуют уровень холестерина в крови.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 52

Вишня (Prunus cerasus) является разновидностью черешни (P. avium). Из нее готовят много блюд или замораживают.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 53

75. РАДУЖНАЯ ФОРЕЛЬ

Эта тихоокеанская рыба среднего размера — близкий родственник лосося. Она также богата жирными кислотами омега-3.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 53

Беременным и кормящим женщинам есть окуня не рекомендуется. Хоть эта рыба питательная, она может содержать следы ртути.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 53

73. СТРУЧКОВАЯ ФАСОЛЬ (р)

Стручковая или спаржевая фасоль богата сапонинами — соединениями, которые снижают уровень холестерина в крови.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

72. КРАСНЫЙ САЛАТ-ЛАТУК (р)

Исторические данные свидетельствуют, что салат выращивали еще в 4500 до н.э. Он практически не содержит жиров или сахара и богат кальцием.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

71. ЛУК-ПОРЕЙ (р)

Близкий родственник лука и чеснока. Дикий предок порея растет в средиземноморском бассейне.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Из развернутых листьев лука-порея можно сделать лазанью, которая будет полезнее, чем из макаронных изделий

70. КАЙЕНСКИЙ ПЕРЕЦ (р)

Эту приправу производят из уникального сорта перца Capsicum annuum.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

Киви на самом деле родом из Китая. А в Новую Зеландию этот фрукт попал лишь в начале 1900-х, куда его привезли миссионеры.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

68. ЖЕЛТЫЙ КИВИ (р)

Киви — съедобная ягода, богатая калием и магнием, а желтый киви еще и лидер по содержанию антиоксидантов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

67. ГРЕЙПФРУТ (р)

Грейпфрут (Citrus paradisi) родом из Вест-Индии. Родственник большего по размеру помело.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

Рыба семейства скумбриевых. Одна порция макрели содержит в 10 раз больше полезных жирных кислот, чем постная рыба, например, треска.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

Еще один сорт рыбы, богатый жирными кислотами, которые снижают уровень холестерина. Консервированная нерка с костями является источником кальция.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 54

Разновидность салата с высоким содержанием глюкозинолатов, которые защищают от рака и сердечно-сосудистых заболеваний.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 55

63. ШНИТТ-ЛУК (р)

Несмотря на низкую калорийность, этот вид лука содержит много витаминов А и К, а зеленые листья — ряд полезных антиоксидантов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 55

Автор фото, Getty Images

Приправа, которую также готовят из перца вида Capsicum annuum, имеет высокое содержание антиоксиданта аскорбиновой кислоты.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 55

61. КРАСНЫЕ ПОМИДОРЫ (р)

Низкокалорийный питательный продукт, который является прекрасным источником фолиевой кислоты, калия и витаминов А, С и Е.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

60. ЗЕЛЕНЫЕ ПОМИДОРЫ (р)

Это недозрелые плоды красных помидоров. Потребление этого овоща снижает риск развития рака.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

59. САЛАТ-ЛАТУК (р)

Культивируемый салат (Lactuca sativa) является близким родственником дикого салата (L. serriola), распространенного в Америке сорняка.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

58. ЛИСТЬЯ ТАРО (р)

Молодые листья таро содержат гораздо больше белка, чем корень этого растения, который чаще употребляют в пищу.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

57. ЛИМСКАЯ ФАСОЛЬ (р)

Также известная как масляные бобы, эта разновидность фасоли содержит много углеводов, белков и марганца, и одновременно мало жира.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

Является хорошим источником рибофлавина (витамина В2), хотя кожная слизь угря может содержать вредные морские токсины.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

Большая рыба, богатая кислотами омега-3. Беременным женщинам рекомендуется ограничить потребление тунца из-за его поражения ртутью.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

54. СЕРЕБРИСТЫЙ ЛОСОСЬ

Тихоокеанская рыба, другое название — кижуч. Имеет относительно высокое содержание жира и длинноцепочечных жирных кислот.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 56

53. ЛЕТНИЕ ТЫКВЕННЫЕ (р)

Разновидности тыквенных, которые собирают недозревшими, когда кожура плода тонкая и съедобная. Название свидетельствует о коротком сроке хранения овоща.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 57

Автор фото, Emily Rose Brookshire

52. КВАСОЛЯ НЕВИ (р)

Также известна как гороховая фасоль. Клетчатка этой фасоли уменьшает риск рака толстой кишки.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 57

Плантан, как и другие виды бананов, содержит разнообразные антиоксиданты, обладает антимикробными и гипогликемическими свойствами, предотвращает развитие диабета.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 57

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Разновидность бананов — плантан

50. СТРУЧКОВЫЙ ГОРОХ

Горох является отличным источником белков, углеводов, пищевых волокон, минералов и водорастворимых витаминов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 58

49. КОРОВИЙ ГОРОХ (р)

Или вигна китайская. Как и многие другие бобовые, содержит углеводы и больше белка, чем зерновые растения.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 58

48. САЛАТ ПОСЕВНОЙ (р)

Другое название — салат сливочный. Низкокалорийный, популярен в Европе.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 58

47. ВИШНЯ КРАСНАЯ (р)

Разновидность кислой вишни (Prunus cerasus), растет в Европе и Азии.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 58

46. ГРЕЦКИЙ ОРЕХ (р)

Грецкие орехи содержат много а-линоленовой кислоты и растительных жирных кислот омега-3, чрезвычайно полезных для здоровья.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 58

45. СВЕЖИЙ ШПИНАТ (р)

Содержит больше минералов и витаминов (прежде всего, витамин А, кальций, фосфор и железо), чем многие другие виды салатов. Шпинат занимает в списке две позиции 45 и 24 в свежем и замороженном виде соответственно. Способ его приготовления влияет на пищевую ценность.

Свежий шпинат может утратить питательную ценность, если его хранят при комнатной температуре, и имеет более низкий питательный уровень, чем замороженный шпинат.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 59

Автор фото, Unspalsh

44. ПЕТРУШКА (р)

Родственница сельдерея, петрушка была очень популярна у древних греков и римлян. Содержит немало полезных минералов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 59

Атлантическая рыба, входит в пятерку самых популярных столовых сортов. Богата жирными кислотами омега-3.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 59

42. МОРСКОЙ ОКУНЬ

Родовое название для ряда родственных жирных сортов рыб среднего размера. Популярный в средиземноморском регионе.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 59

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Рыбные блюда богаты жирными кислотами омега-3, которые нормализуют уровень холестерина в крови

41. ПЕКИНСКАЯ КАПУСТА (р)

Капуста вида Brassica rapa, принадлежит к тому же роду, что и брокколи и цветная капуста. Низкокалорийная.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 60

40. КРЕСС-САЛАТ (р)

Другое название — клоповник посевной. Содержит много железа.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 60

Относится к косточковым плодам, имеет сравнительно высокое содержание сахара, фитоэстрогенов и антиоксидантов, в частности бета-каротина.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 60

Икра рыбы содержит много витамина В-12 и жирных кислот омега-3.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 60

37. РЫБА БЕЛЫХ СОРТОВ

Это виды маслянистых пресноводных рыб, родственников лосося. Распространены в северном полушарии. Богаты кислотами омега-3.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 60

36. КОРИАНДР (р)

Травянистое растение, богатое каротиноидами, используется для лечения болезней, в частности расстройств пищеварения, кашля, боли в груди и лихорадки.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 61

35. САЛАТ-РОМЕН (р)

Разновидность латука. Чем свежее листья, тем больше питательных веществ они содержат.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 61

Одна из древнейших специй, содержит вещество синигрин, которое, как полагают, имеет мощные противовоспалительные свойства.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 61

33. АТЛАНТИЧЕСКАЯ ТРЕСКА

Крупная рыба с белым мясом и низким содержанием жира, богатая белками. Печень трески является источником рыбьего жира, богатого кислотами омега-3 и витамином D.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 61

Разновидность тресковых, водится в Атлантическом океане, в Украине — в Черном море.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 61

31. КАПУСТА КАЛЕ (р)

Разновидность капусты, богатая минералами, фосфором, железом и кальцием, а также витаминами группы А и С.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 62

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Капуста кале — отличный гарнир, она содержит много минералов и витаминов

30. КАПУСТА РОМАНЕСКО (р)

Не следует путать с брокколи. Имеет тонкие стебли и небольшие соцветия, является родственником репы.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 62

29. ПЕРЕЦ ЧИЛИ (р)

Острые высушенные плоды растения Capsicum. Чили содержит много капсаицина (благодаря чему он такой жгучий), каротиноидов и антиоксидантов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 62

28. МОРСКОЙ МОЛЛЮСК

Постный, богатый белками морепродукт. Съедобный моллюск не требует длительной тепловой обработки, хотя употреблять его следует с осторожностью, чтобы избежать пищевых отравлений.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 62

27. БРАУНКОЛЬ (р)

Еще одна разновидность капусты, близкий родственник кале.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 63

Пряное, сладкое травянистое растение, защищает от сердечно-сосудистых заболеваний, а также имеет противогрибковые и антибактериальные свойства.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 63

25. МОЛОТЫЙ ПЕРЕЦ ЧИЛИ (р)

Источник фитохимических веществ, например, витаминов С, Е и А, а также фенольных соединений и каротиноидов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 63

24. ЗАМОРОЖЕННЫЙ ШПИНАТ (р)

Замораживание шпината сохраняет питательные вещества, поэтому в списке он имеет более высокий индекс, чем свежий шпинат (45).

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 64

23. ЛИСТЬЯ ОДУВАНЧИКА (р)

Превосходный источник витамина А и С и кальция.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 64

22. РОЗОВЫЙ ГРЕЙПФРУТ (р)

Красный цвет мякоти розового грейпфрута придают каротиноиды и ликопеновые пигменты.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 64

21. МОРСКИЕ ГРЕБЕШКИ

Моллюски с низким содержанием жира и высоким содержанием белка, жирных кислот, калия и натрия.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 64

Автор фото, Getty Images

20. ТИХООКЕАНСКАЯ ТРЕСКА

Близкая родственница атлантической трески. Ее печень является значительным источником рыбьего жира, богатого жирными кислотами и витамином D.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 64

19. КРАСНАЯ КАПУСТА (р)

Ее диким предком было растение, которое росло на побережье Средиземного моря.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 65

18. ЗЕЛЕНЫЙ ЛУК (р)

Содержит много меди, фосфора и магния. Один из самых богатых источников витамина К.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 65

17. МИНТАЙ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ

Нежирная (менее 1% жира) рыба, которая водится в Беринговом море и заливе Аляски.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 65

Быстрый пресноводный хищник. Его мясо очень питательное, но из-за риска загрязнения ртутью беременным женщинам употреблять его рекомендуется.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 65

15. ЗЕЛЕНЫЙ ГОРОШЕК (р)

Содержит много фосфора, магния, железа, цинка, меди и пищевых волокон.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 67

14. МАНДАРИН (р)

Аппетитные цитрусовые фрукты. Содержат много сахара и каротиноиды криптоксантина — предшественника витамина А.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 67

13. ВОДЯНАЯ ХРЕННИЦА (р)

Уникальное овощное растение, которое растет в проточной воде. Обладает прекрасными целебными свойствами и пряным ароматом, похожим на запах хрена.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 68

12. СУШЕНЫЙ СЕЛЬДЕРЕЙ (р)

Высушенные хлопья сельдерея используют как приправу. Они являются важным источником витаминов, минералов и аминокислот.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 68

11. СУШЕНАЯ ПЕТРУШКА (р)

Сушеную и измельченную петрушку используют как пряность. Она имеет высокое содержание бора, фтора и кальция, необходимых для здоровых костей и зубов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 69

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Посыпать блюдо петрушкой — хорошая идея

Разновидность окуней, морская рыба. Наиболее распространен — красный луциан. Мясо питательное, но может содержать опасные токсины.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 69

9. ЛИСТЬЯ СВЕКЛЫ (р)

Свекольная ботва содержит много кальция, железа, витамина К и группы В (прежде всего, рибофлавина).

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 70

Хороший источник витаминов и минералов. Сало — более ненасыщенный и полезный продукт, чем бараний или говяжий жир.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 73

Очень редкий диетический источник беталаина, фитохимического вещества, которое считают эффективным антиоксидантом и которое имеет множество других полезных свойств.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 78

6. ТЫКВЕННЫЕ СЕМЕЧКИ (р)

Семечки различных видов тыкв — одни из самых богатых растительных источников железа и марганца.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 84

5. СЕМЕЧКИ ЧИА (р)

Крошечная черная семечка содержит большое количество пищевых волокон, белка, а-линоленовой кислоты, фенольной кислоты и витаминов.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 85

Камбала или палтус, обычно не содержит ртути и является отличным источником витамина В1.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 88

3. ОКЕАНСКИЙ ОКУНЬ

Атлантический глубоководный вид рыбы, содержит много белка и мало насыщенных жиров.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 89

Тропическое растение с мясистой и сладкой белой мякотью. Богата сахаром и витаминами А, С, В1, В2, а также калием.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 96

Автор фото, Unsplash

Підпис до фото,

Лідером за кількістю поживних речовин є мигдаль

Богат ненасыщенными жирными кислотами. Предотвращает сердечно-сосудистые заболевания и диабет.

ИНДЕКС ПИТАТЕЛЬНОСТИ: 97

• Научное исследование «Питательные свойства пищи», опубликованное в журнале PLoS ONE.
• Нормативная база данных питательных веществ Министерства сельского хозяйства США, выпуск 28.
• Энциклопедия пищевых продуктов и здоровья.

Что такое ячейка? | Изучайте науку в Scitable

Как упоминалось ранее, цитоплазма клетки содержит множество функциональных и структурных элементов. Эти элементы существуют в форме молекул и органелл — представьте их как инструменты, приспособления и внутренние помещения клетки. Основные классы внутриклеточных органических молекул включают нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и липиды, все из которых необходимы для функций клетки.

Нуклеиновые кислоты — это молекулы, которые содержат и помогают выражать генетический код клетки.Существует два основных класса нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) . ДНК — это молекула, которая содержит всю информацию, необходимую для построения и поддержания клетки; РНК выполняет несколько функций, связанных с выражением информации, хранящейся в ДНК. Конечно, сами по себе нуклеиновые кислоты не отвечают за сохранение и экспрессию генетического материала: клетки также используют белки, чтобы помочь воспроизвести геном и осуществить глубокие структурные изменения, лежащие в основе деления клеток .

Белки — это второй тип внутриклеточных органических молекул. Эти вещества состоят из цепочек более мелких молекул, называемых аминокислот , и они выполняют множество функций в клетке, как каталитических, , так и структурных. Например, белки, называемые ферментами , преобразуют клеточные молекулы (будь то белки, углеводы, липиды или нуклеиновые кислоты) в другие формы, которые могут помочь клетке удовлетворить свои потребности в энергии, построить поддерживающие структуры или выкачать отходы.

Углеводы , крахмалы и сахара в клетках, являются еще одним важным типом органических молекул. Простые углеводы используются для удовлетворения немедленных потребностей клетки в энергии, тогда как сложных углеводов служат в качестве внутриклеточных хранилищ энергии. Сложные углеводы также находятся на поверхности клетки, где они играют решающую роль в распознавании клеток.

Наконец, липидов или молекулы жира являются компонентами клеточных мембран — как плазматической мембраны, так и различных внутриклеточных мембран.Они также участвуют в хранении энергии, а также в передаче сигналов внутри клеток и из кровотока внутрь клетки (рис. 2).

Некоторые клетки также имеют упорядоченное расположение молекул, называемых органеллами . Подобно комнатам в доме, эти структуры отделены от остального интерьера клетки собственной внутриклеточной мембраной. Органеллы содержат высокотехнологичное оборудование, необходимое для выполнения определенных работ внутри клетки. Одним из примеров является митохондрия , широко известная как «энергетическая установка» клетки, которая представляет собой органеллу, которая удерживает и поддерживает механизмы, участвующие в химических реакциях, производящих энергию (рис. 3).

Рисунок 2: Состав бактериальной клетки

Большая часть клетки состоит из воды (70%). Остальные 30% содержат различные пропорции структурных и функциональных молекул.

Рис. 3. Относительный масштаб биологических молекул и структур

Клетки могут варьироваться от 1 микрометра (мкм) до сотен микрометров в диаметре.Внутри клетки двойная спираль ДНК имеет ширину примерно 10 нанометров (нм), тогда как клеточная органелла, называемая ядром, которое включает эту ДНК, может быть примерно в 1000 раз больше (около 10 мкм). Посмотрите, как клетки сравниваются по относительной оси шкалы с другими молекулами, тканями и биологическими структурами (синяя стрелка внизу). Обратите внимание, что микрометр (мкм) также известен как микрон.

Клеточная мембрана — анатомия и физиология

Одним из величайших чудес клеточной мембраны является ее способность регулировать концентрацию веществ внутри клетки.Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и Cl ^—; питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты; и продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂ ), которые должны покидать ячейку.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает первый уровень контроля. Фосфолипиды плотно упакованы вместе, и мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой.Мембрана, обладающая избирательной проницаемостью, позволяет без посторонней помощи проходить через нее только веществам, отвечающим определенным критериям. В случае клеточной мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этого являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт. Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя.Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые подразделяются на категории в зависимости от того, требуется ли энергия или нет. Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии. Напротив, активный транспорт — это движение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ).

Пассивный транспорт

Чтобы понять , как вещества пассивно перемещаются через клеточную мембрану, необходимо понимать градиенты концентрации и диффузию.Градиент концентрации — это разница в концентрации вещества в пространстве. Молекулы (или ионы) будут распространяться / диффундировать от того места, где они более сконцентрированы, к месту, где они менее концентрированы, до тех пор, пока они не будут равномерно распределены в этом пространстве. (Когда молекулы движутся таким образом, они, как говорят, перемещаются на вниз на своего градиента концентрации.) Диффузия — это перемещение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Несколько общих примеров помогут проиллюстрировать эту концепцию.Представьте, что вы находитесь в закрытой ванной. Если распылить флакон духов, молекулы аромата естественным образом распространятся из места, где они оставили флакон, во все углы ванной комнаты, и это распространение будет продолжаться до тех пор, пока градиент концентрации не исчезнет. Другой пример — ложка сахара, помещенная в чашку чая. В конце концов сахар будет распространяться по всему чаю, пока не исчезнет градиент концентрации. В обоих случаях, если в комнате теплее или чай горячее, диффузия происходит еще быстрее, поскольку молекулы сталкиваются друг с другом и распространяются быстрее, чем при более низких температурах.Таким образом, внутренняя температура тела около 98,6 ^° F также способствует диффузии частиц внутри тела.

Посетите эту ссылку, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе. Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Когда какое-либо вещество существует в большей концентрации на одной стороне полупроницаемой мембраны, такой как клеточные мембраны, любое вещество, которое может двигаться вниз по градиенту своей концентрации через мембрану, будет делать это.Рассмотрим вещества, которые могут легко диффундировать через липидный бислой клеточной мембраны, такие как газы кислород (O ₂ ) и CO ₂ . O ₂ обычно диффундирует в клетки, потому что он более сконцентрирован вне них, а CO ₂ обычно диффундирует из клеток, потому что он более сконцентрирован внутри них. Ни один из этих примеров не требует энергии со стороны клетки, и поэтому они используют пассивный транспорт для перемещения через мембрану.

Прежде чем двигаться дальше, необходимо рассмотреть газы, которые могут диффундировать через клеточную мембрану.Поскольку клетки быстро потребляют кислород во время метаболизма, обычно концентрация O ₂ внутри клетки ниже, чем снаружи. В результате кислород будет диффундировать из межклеточной жидкости непосредственно через липидный бислой мембраны в цитоплазму внутри клетки. С другой стороны, поскольку клетки продуцируют CO ₂ в качестве побочного продукта метаболизма, концентрации CO ₂ повышаются в цитоплазме; следовательно, CO ₂ будет перемещаться из клетки через липидный бислой в интерстициальную жидкость, где его концентрация ниже.Этот механизм движения молекул через клеточную мембрану со стороны, где они более сконцентрированы, в сторону, где они менее сконцентрированы, представляет собой форму пассивного транспорта, называемого простой диффузией ((Рисунок)).

Простая диффузия через клеточную (плазменную) мембрану

Структура липидного бислоя позволяет небольшим незаряженным веществам, таким как кислород и углекислый газ, и гидрофобным молекулам, таким как липиды, проходить через клеточную мембрану вниз по градиенту их концентрации путем простой диффузии.

Большие полярные или ионные молекулы, которые являются гидрофильными, не могут легко пересечь фосфолипидный бислой. Очень маленькие полярные молекулы, такие как вода, могут пересекаться посредством простой диффузии из-за своего небольшого размера. Заряженные атомы или молекулы любого размера не могут пересечь клеточную мембрану посредством простой диффузии, поскольку заряды отталкиваются гидрофобными хвостами внутри бислоя фосфолипидов. Растворенные вещества, растворенные в воде по обе стороны от клеточной мембраны, будут иметь тенденцию диффундировать вниз по градиенту их концентрации, но поскольку большинство веществ не могут свободно проходить через липидный бислой клеточной мембраны, их движение ограничивается белковыми каналами и специализированными транспортными механизмами в мембране. .Облегченная диффузия — это процесс диффузии, используемый для тех веществ, которые не могут пересекать липидный бислой из-за своего размера, заряда и / или полярности ((Рисунок)). Типичным примером облегченной диффузии является перемещение глюкозы в клетку, где она используется для производства АТФ. Хотя глюкоза может быть более концентрированной вне клетки, она не может пересекать липидный бислой посредством простой диффузии, потому что он является одновременно большим и полярным. Чтобы решить эту проблему, специальный белок-носитель, называемый переносчиком глюкозы, будет переносить молекулы глюкозы в клетку, чтобы облегчить ее внутреннюю диффузию.

Облегченная диффузия

(a) Облегченная диффузия веществ через клеточную (плазматическую) мембрану происходит с помощью белков, таких как канальные белки и белки-носители. Канальные белки менее селективны, чем белки-носители, и обычно легко различают свой груз в зависимости от размера и заряда. (б) Белки-носители более селективны, часто позволяя пересекаться только одному конкретному типу молекул.

В качестве примера, хотя ионы натрия (Na ⁺ ) сильно сконцентрированы вне клеток, эти электролиты заряжены и не могут проходить через неполярный липидный бислой мембраны.Их диффузии способствуют мембранные белки, которые образуют натриевые каналы (или «поры»), так что ионы Na ⁺ могут перемещаться вниз по градиенту их концентрации из-за пределов клеток внутрь клеток. Есть много других растворенных веществ, которые должны пройти через облегченную диффузию, чтобы попасть в клетку, например, аминокислоты, или выйти из клетки, например, отходы. Поскольку облегченная диффузия — это пассивный процесс, он не требует затрат энергии клеткой.

Вода также может свободно перемещаться через клеточную мембрану всех клеток либо через белковые каналы, либо скользя между липидными хвостами самой мембраны.Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану ((рисунок)).

Осмос

Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор на правой стороне мембраны гипертонический.

Движение молекул воды само по себе не регулируется клетками, поэтому важно, чтобы клетки подвергались воздействию среды, в которой концентрация растворенных веществ вне клеток (во внеклеточной жидкости) равна концентрации растворенных веществ внутри клеток. (в цитоплазме). Два раствора с одинаковой концентрацией растворенных веществ называются изотоническими (равное натяжение). Когда клетки и их внеклеточная среда изотоничны, концентрация молекул воды одинакова снаружи и внутри клеток, и клетки сохраняют свою нормальную форму (и функцию).

Осмос возникает, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор, который имеет более высокую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипертоническим, а молекулы воды имеют тенденцию диффундировать в гипертонический раствор ((рисунок)). Клетки в гипертоническом растворе будут сморщиваться, когда вода покидает клетку посредством осмоса. Напротив, раствор, который имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, считается гипотоническим, а молекулы воды имеют тенденцию диффундировать из гипотонического раствора.Клетки в гипотоническом растворе будут поглощать слишком много воды и набухать, что в конечном итоге может привести к разрыву. Важнейшим аспектом гомеостаза живых существ является создание внутренней среды, в которой все клетки тела находятся в изотоническом растворе. Различные системы органов, особенно почки, работают над поддержанием этого гомеостаза.

Концентрация растворов

Гипертонический раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор. Изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную другому раствору.Гипотонический раствор имеет меньшую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.

Другой механизм помимо диффузии для пассивной транспортировки материалов между отсеками — фильтрация. В отличие от диффузии вещества от более концентрированного к менее концентрированному, фильтрация использует градиент гидростатического давления, который выталкивает жидкость — и растворенные в ней вещества — из области с более высоким давлением в область с более низким давлением. Фильтрация — чрезвычайно важный процесс в организме.Например, кровеносная система использует фильтрацию для перемещения плазмы и веществ через эндотелиальную выстилку капилляров в окружающие ткани, снабжая клетки питательными веществами. Давление фильтрации в почках обеспечивает механизм удаления отходов из кровотока.

Активный транспорт

Для всех способов транспортировки, описанных выше, ячейка не расходует энергию. Мембранные белки, которые помогают в пассивном переносе веществ, делают это без использования АТФ.Во время активного транспорта АТФ требуется для перемещения вещества через мембрану, часто с помощью белков-носителей, и обычно против его градиента концентрации.

Один из наиболее распространенных типов активного транспорта включает белки, которые служат насосами. Слово «насос», вероятно, вызывает в воображении мысли об использовании энергии для накачки шины велосипеда или баскетбольного мяча. Точно так же энергия АТФ требуется этим мембранным белкам для переноса веществ — молекул или ионов — через мембрану, обычно против градиентов их концентрации (из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией).

Натрий-калиевый насос, который также называется Na ⁺ / K ⁺ АТФаза, транспортирует натрий из клетки, одновременно перемещая калий в клетку. Насос Na ⁺ / K ⁺ — это важный ионный насос, обнаруженный в мембранах многих типов клеток. Эти насосы особенно распространены в нервных клетках, которые постоянно выкачивают ионы натрия и притягивают ионы калия для поддержания электрического градиента через клеточные мембраны. Электрический градиент — это разница в электрическом заряде в пространстве.В случае нервных клеток, например, существует электрический градиент между внутренней и внешней частью клетки, при этом внутренняя часть заряжена отрицательно (около -70 мВ) относительно внешней стороны. Отрицательный электрический градиент сохраняется, потому что каждый насос Na ⁺ / K ⁺ перемещает три иона Na ⁺ из ячейки и два иона K ⁺ в ячейку для каждой используемой молекулы АТФ ((Рисунок) ). Этот процесс настолько важен для нервных клеток, что на него приходится большая часть использования ими АТФ.

Натрий-калиевый насос

Натрий-калиевый насос находится во многих клеточных (плазматических) мембранах. Насос, работающий от АТФ, перемещает ионы натрия и калия в противоположных направлениях, каждый против своего градиента концентрации. За один цикл насоса три иона натрия вытесняются из ячейки, а два иона калия импортируются в ячейку.

Активные транспортные насосы могут также работать вместе с другими активными или пассивными транспортными системами для перемещения веществ через мембрану.Например, натрий-калиевый насос поддерживает высокую концентрацию ионов натрия вне клетки. Следовательно, если клетке нужны ионы натрия, все, что ей нужно сделать, это открыть пассивный натриевый канал, поскольку градиент концентрации ионов натрия заставит их диффундировать в клетку. Таким образом, действие активного транспортного насоса (натрий-калиевый насос) обеспечивает пассивный транспорт ионов натрия, создавая градиент концентрации. Когда активный транспорт обеспечивает перенос другого вещества таким образом, это называется вторичным активным транспортом.

Симпортеры — это вторичные активные переносчики, которые перемещают два вещества в одном направлении. Например, симпортер натрий-глюкоза использует ионы натрия, чтобы «втягивать» молекулы глюкозы в клетку. Поскольку клетки запасают глюкозу для получения энергии, глюкоза обычно находится в более высокой концентрации внутри клетки, чем снаружи. Однако из-за действия натрий-калиевого насоса ионы натрия легко диффундируют в клетку при открытии симпортера. Поток ионов натрия через симпортер обеспечивает энергию, которая позволяет глюкозе перемещаться через симпортер в клетку против градиента ее концентрации.

И наоборот, антипортеры — это вторичные активные транспортные системы, которые транспортируют вещества в противоположных направлениях. Например, антипортер ионов натрия-водорода использует энергию поступающего внутрь потока ионов натрия для перемещения ионов водорода (H +) из клетки. Натрий-водородный антипортер используется для поддержания pH внутри клетки.

Другие формы активного транспорта не связаны с мембранными переносчиками. Эндоцитоз (попадание «в клетку») — это процесс поглощения клеткой материала путем охвата его частью своей клеточной мембраны с последующим отщипыванием этой части мембраны ((Рисунок)).После защемления часть мембраны и ее содержимое становятся независимыми внутриклеточными пузырьками. Везикула — это перепончатый мешок — сферическая полая органелла, ограниченная двухслойной липидной мембраной. Эндоцитоз часто приносит в клетку материалы, которые необходимо расщепить или переварить. Фагоцитоз («поедание клеток») — это эндоцитоз крупных частиц. Многие иммунные клетки участвуют в фагоцитозе вторгающихся патогенов. Как и маленькие пакмены, их работа — патрулировать ткани тела на предмет нежелательных веществ, таких как вторжение в бактериальные клетки, фагоцитировать и переваривать их.В отличие от фагоцитоза, пиноцитоз («питье клетки») переносит жидкость, содержащую растворенные вещества, в клетку через мембранные везикулы.

Три формы эндоцитоза

Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану. (а) При фагоцитозе, который является относительно неселективным, клетка поглощает крупную частицу. (б) При пиноцитозе клетка поглощает мелкие частицы жидкости. (c) Напротив, рецепторно-опосредованный эндоцитоз довольно селективен.Когда внешние рецепторы связывают определенный лиганд, клетка отвечает эндоцитозом лиганда.

Фагоцитоз и пиноцитоз захватывают большие части внеклеточного материала, и они, как правило, не обладают высокой селективностью в отношении веществ, которые они вносят. Клетки регулируют эндоцитоз определенных веществ через рецептор-опосредованный эндоцитоз. Рецептор-опосредованный эндоцитоз — это эндоцитоз части клеточной мембраны, которая содержит множество рецепторов, специфичных для определенного вещества.Как только поверхностные рецепторы свяжут достаточное количество специфического вещества (лиганда рецептора), клетка будет эндоцитозировать часть клеточной мембраны, содержащую комплексы рецептор-лиганд. Таким образом, эритроциты эндоцитируют железо, необходимый компонент гемоглобина. Железо связано с белком, который называется трансферрином в крови. Специфические рецепторы трансферрина на поверхности эритроцитов связывают молекулы железо-трансферрин, и клетка эндоцитирует комплексы рецептор-лиганд.

В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз (изъятие «из клетки») — это процесс экспорта клетками материала с использованием везикулярного транспорта ((Рисунок)). Многие клетки производят вещества, которые необходимо секретировать, как фабрика, производящая продукт на экспорт. Эти вещества обычно упакованы в мембраносвязанные везикулы внутри клетки. Когда мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, везикула высвобождает свое содержимое в интерстициальную жидкость. Затем везикулярная мембрана становится частью клеточной мембраны.Клетки желудка и поджелудочной железы производят и секретируют пищеварительные ферменты посредством экзоцитоза ((рисунок)). Эндокринные клетки производят и секретируют гормоны, которые разносятся по всему телу, а некоторые иммунные клетки производят и секретируют большое количество гистамина, химического вещества, важного для иммунных реакций.

Экзоцитоз

Экзоцитоз во многом похож на эндоцитоз в обратном направлении. Материал, предназначенный для экспорта, упаковывается в пузырьки внутри клетки. Мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, и содержимое выходит во внеклеточное пространство.

Ферментные продукты клеток поджелудочной железы

Ацинарные клетки поджелудочной железы производят и секретируют множество ферментов, переваривающих пищу. Крошечные черные гранулы на этой электронной микрофотографии представляют собой секреторные везикулы, заполненные ферментами, которые будут выводиться из клеток посредством экзоцитоза. LM × 2900. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Болезни…

Клетка

: Муковисцидоз Муковисцидоз (МВ) поражает примерно 30 000 человек в Соединенных Штатах, при этом ежегодно регистрируется около 1000 новых случаев.Это генетическое заболевание наиболее известно своим поражением легких, вызывающим затруднения дыхания и хронические легочные инфекции, но оно также поражает печень, поджелудочную железу и кишечник. Всего около 50 лет назад прогноз для детей, рожденных с МВ, был очень мрачным — ожидаемая продолжительность жизни редко превышала 10 лет. Сегодня, с развитием медицины, многие пациенты с МВ доживают до 30 лет.

Симптомы CF являются результатом неисправности мембранного ионного канала, называемого регулятором трансмембранной проводимости при муковисцидозе, или CFTR.У здоровых людей белок CFTR является интегральным мембранным белком, который переносит ионы Cl ^— из клетки. У человека с CF ген CFTR мутирован, таким образом, клетка вырабатывает дефектный белок канала, который обычно не включается в мембрану, а вместо этого разрушается клеткой.

CFTR требует для работы АТФ, что делает его транспортным средством Cl ^— вид активного транспорта. Эта характеристика долгое время озадачивала исследователей, потому что ионы Cl ^— на самом деле текут на вниз по градиенту их концентрации при выходе из клеток.Активный транспорт обычно перекачивает ионы против их градиента концентрации, но CFTR представляет собой исключение из этого правила.

В нормальной легочной ткани движение Cl ^— из клетки поддерживает обогащенную Cl ^— отрицательно заряженную среду непосредственно за пределами клетки. Это особенно важно в эпителиальной выстилке дыхательной системы. Клетки респираторного эпителия выделяют слизь, которая улавливает пыль, бактерии и другой мусор.Реснички (множественное число = реснички) — это один из волосковидных придатков, обнаруженных на определенных клетках. Реснички на эпителиальных клетках перемещают слизь и ее захваченные частицы по дыхательным путям от легких к внешней стороне. Для эффективного продвижения вверх слизь не может быть слишком вязкой; скорее он должен иметь жидкую водянистую консистенцию. Транспорт Cl ^— и поддержание электроотрицательной среды вне клетки привлекают положительные ионы, такие как Na ⁺ , во внеклеточное пространство.Накопление ионов Cl ^— и Na ⁺ во внеклеточном пространстве приводит к образованию слизи, богатой растворенными веществами, с низкой концентрацией молекул воды. В результате через осмос вода перемещается из клеток и внеклеточного матрикса в слизь, «разжижая» ее. Таким образом, в нормальной дыхательной системе слизь остается достаточно разбавленной, чтобы ее можно было вытеснить из дыхательной системы.

Если канал CFTR отсутствует, ионы Cl ^— не выводятся из клетки в достаточном количестве, что не позволяет им вытягивать положительные ионы.Отсутствие ионов в секретируемой слизи приводит к отсутствию нормального градиента концентрации воды. Таким образом, отсутствует осмотическое давление, втягивающее воду в слизь. Образующаяся слизь густая и липкая, и мерцательный эпителий не может эффективно удалить ее из дыхательной системы. Проходы в легких блокируются слизью вместе с мусором, который она переносит. Бактериальные инфекции возникают легче, потому что бактериальные клетки не выводятся из легких.

3.5 Пассивный транспорт — Концепции биологии — 1-е канадское издание

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните, почему и как происходит пассивный перенос
• Понимать процессы осмоса и диффузии
• Определите тонус и опишите его отношение к пассивному транспорту

Плазменные мембраны должны позволять определенным веществам входить в клетку и выходить из нее, при этом предотвращая попадание вредных материалов и выход основных материалов.Другими словами, плазматические мембраны избирательно проницаемы — они пропускают одни вещества, но не пропускают другие. Если бы они потеряли эту избирательность, клетка больше не могла бы поддерживать себя и была бы разрушена. Некоторым клеткам требуется большее количество определенных веществ, чем другим клеткам; у них должен быть способ получения этих материалов из внеклеточных жидкостей. Это может происходить пассивно, поскольку определенные материалы движутся вперед и назад, или в ячейке могут быть специальные механизмы, обеспечивающие транспортировку.Большинство клеток тратят большую часть своей энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) на создание и поддержание неравномерного распределения ионов на противоположных сторонах своих мембран. Структура плазматической мембраны способствует этим функциям, но также создает некоторые проблемы.

Наиболее прямые формы мембранного транспорта пассивны. Пассивный перенос является естественным явлением и не требует от клетки затрат энергии для выполнения движения. При пассивном переносе вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией в процессе, называемом диффузией .Говорят, что физическое пространство, в котором имеется различная концентрация одного вещества, имеет градиент концентрации.

Плазменные мембраны асимметричны, что означает, что, несмотря на зеркальное отображение, образованное фосфолипидами, внутренняя часть мембраны не идентична внешней стороне мембраны. Интегральные белки, которые действуют как каналы или насосы, работают в одном направлении. Углеводы, присоединенные к липидам или белкам, также находятся на внешней поверхности плазматической мембраны. Эти углеводные комплексы помогают клетке связывать необходимые клетке вещества во внеклеточной жидкости.Это значительно усиливает избирательность плазматических мембран.

Напомним, что плазматические мембраны имеют гидрофильные и гидрофобные области. Эта характеристика помогает перемещению одних материалов через мембрану и препятствует перемещению других. Липидорастворимый материал может легко проскальзывать через гидрофобное липидное ядро ​​мембраны . Такие вещества, как жирорастворимые витамины A, D, E и K, легко проходят через плазматические мембраны в пищеварительном тракте и других тканях.Жирорастворимые препараты также легко проникают в клетки и легко транспортируются в ткани и органы организма. Молекулы кислорода и углекислого газа не имеют заряда и проходят через простую диффузию.

Полярные вещества, за исключением воды, создают проблемы для мембраны. Хотя некоторые полярные молекулы легко соединяются с внешней стороной клетки, они не могут легко пройти через липидное ядро ​​плазматической мембраны . Кроме того, в то время как небольшие ионы могут легко проскальзывать через промежутки в мозаике мембраны, их заряд мешает им это делать.Ионы, такие как натрий, калий, кальций и хлорид, должны иметь специальные средства проникновения через плазматические мембраны. Простые сахара и аминокислоты также нуждаются в помощи для транспорта через плазматические мембраны.

Распространение — это пассивный транспортный процесс. Одиночное вещество стремится к перемещаться из области высокой концентрации в область с низкой концентрацией , пока концентрация не станет одинаковой по всему пространству. Вы знакомы с диффузией веществ по воздуху. Например, представьте, как кто-то открывает флакон духов в комнате, заполненной людьми.Самая высокая концентрация духов находится во флаконе, а самая низкая — на краю комнаты. Пар духов будет рассеиваться или распространяться от флакона, и постепенно все больше и больше людей будут ощущать запах духов по мере их распространения. Материалы перемещаются в цитозоле клетки путем диффузии, а некоторые материалы перемещаются через плазматическую мембрану путем диффузии (рис. 3.24). Распространение не требует затрат энергии. Скорее, разные концентрации материалов в разных областях являются формой потенциальной энергии, а диффузия — это диссипация этой потенциальной энергии по мере того, как материалы перемещаются вниз по градиенту их концентрации, от высокого к низкому.

Рис. 3.24. Диффузия через проницаемую мембрану следует градиенту концентрации вещества, перемещая вещество из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Каждое отдельное вещество в среде, такой как внеклеточная жидкость, имеет свой собственный градиент концентрации, независимый от градиентов концентрации других материалов. Кроме того, каждое вещество будет распространяться в соответствии с этим градиентом.

На скорость диффузии влияют несколько факторов.

• Степень градиента концентрации: Чем больше разница в концентрации, тем быстрее происходит диффузия.Чем ближе распределение материала к равновесию, тем медленнее становится скорость диффузии.
• Масса диффундирующих молекул: Более массивные молекулы движутся медленнее, потому что им труднее перемещаться между молекулами вещества, через которое они движутся; поэтому они распространяются медленнее.
• Температура: Более высокие температуры увеличивают энергию и, следовательно, движение молекул, увеличивая скорость диффузии.
• Плотность растворителя: по мере увеличения плотности растворителя скорость диффузии уменьшается.Молекулы замедляются, потому что им труднее проходить через более плотную среду.

Концепция в действии

Чтобы увидеть анимацию процесса диффузии в действии, просмотрите это короткое видео о транспорте через клеточную мембрану.

При облегченном транспорте, также называемом облегченной диффузией, материал перемещается через плазматическую мембрану с помощью трансмембранных белков вниз по градиенту концентрации (от высокой до низкой концентрации) без затрат клеточной энергии.Однако вещества, которые подвергаются облегченному транспорту, в противном случае не могли бы легко и быстро диффундировать через плазматическую мембрану. Решение проблемы перемещения полярных и других веществ через плазматическую мембрану лежит в белках, покрывающих ее поверхность. Транспортируемый материал сначала прикрепляется к рецепторам белка или гликопротеина на внешней поверхности плазматической мембраны. Это позволяет удалить материал, необходимый клетке, из внеклеточной жидкости. Затем вещества передаются определенным интегральным белкам, которые облегчают их прохождение, поскольку они образуют каналы или поры, которые позволяют определенным веществам проходить через мембрану.Интегральные белки, участвующие в облегченном транспорте, вместе называются транспортными белками, и они функционируют либо как каналы для материала, либо как носители.

Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану в соответствии с градиентом концентрации воды через мембрану. В то время как диффузия переносит материал через мембраны и внутри клеток, осмос переносит только воду, через мембрану, а мембрана ограничивает диффузию растворенных веществ в воде.Осмос — это особый случай диффузии. Вода, как и другие вещества, перемещается из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Представьте себе стакан с полупроницаемой мембраной, разделяющей две стороны или половины (рис. 3.25). На обеих сторонах мембраны уровень воды одинаковый, но с каждой стороны существуют разные концентрации растворенного вещества или растворенного вещества, которое не может пересечь мембрану. Если объем воды такой же, но концентрации растворенных веществ различаются, то с обеих сторон мембраны также имеются разные концентрации воды, растворителя.

Рис. 3.25. При осмосе вода всегда перемещается из области с более высокой концентрацией (воды) в область с более низкой концентрацией (воды). В этой системе растворенное вещество не может проходить через избирательно проницаемую мембрану.

Принцип диффузии заключается в том, что молекулы перемещаются и при возможности равномерно распространяются по среде. Однако через нее будет диффундировать только материал, способный проникнуть через мембрану. В этом примере растворенное вещество не может диффундировать через мембрану, а вода может.Вода в этой системе имеет градиент концентрации. Следовательно, вода будет диффундировать вниз по градиенту концентрации, пересекая мембрану в сторону, где она менее концентрирована. Эта диффузия воды через мембрану — осмос — будет продолжаться до тех пор, пока градиент концентрации воды не станет равным нулю. Осмос в живых системах происходит постоянно.

Тоничность описывает количество растворенного вещества в растворе. Мера тоничности раствора или общего количества растворенных веществ, растворенных в определенном количестве раствора, называется его осмолярностью.Три термина — гипотонический, изотонический и гипертонический — используются для связи осмолярности клетки с осмолярностью внеклеточной жидкости, содержащей клетки. В гипотоническом растворе, таком как водопроводная вода, внеклеточная жидкость имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем жидкость внутри клетки, и вода поступает в клетку. (В живых системах точкой отсчета всегда является цитоплазма, поэтому приставка hypo — означает, что внеклеточная жидкость имеет более низкую концентрацию растворенных веществ или более низкую осмолярность, чем цитоплазма клетки.Это также означает, что во внеклеточной жидкости концентрация воды выше, чем в клетке. В этой ситуации вода будет следовать градиенту своей концентрации и попадет в ячейку. Это может вызвать взрыв или лизис животной клетки.

В гипертоническом растворе (префикс hyper — относится к внеклеточной жидкости, имеющей более высокую концентрацию растворенных веществ, чем цитоплазма клетки), жидкость содержит меньше воды, чем клетка, например морская вода. Поскольку в ячейке концентрация растворенных веществ ниже, вода будет покидать ячейку.Фактически растворенное вещество вытягивает воду из клетки. Это может вызвать сморщивание или образование зубцов в животной клетке.

В изотоническом растворе внеклеточная жидкость имеет ту же осмолярность, что и клетка. Если концентрация растворенных веществ в клетке совпадает с концентрацией внеклеточной жидкости, чистого движения воды внутрь или из клетки не будет. Клетки крови в гипертонических, изотонических и гипотонических растворах приобретают характерный вид (рис. 3.26).

Рис. 3.26. Осмотическое давление изменяет форму эритроцитов в гипертонических, изотонических и гипотонических растворах.

Врач вводит пациенту изотонический физиологический раствор. Пациент умирает, и вскрытие показывает, что многие эритроциты были разрушены. Как вы думаете, раствор, который ввел врач, был действительно изотоническим?

У некоторых организмов, таких как растения, грибы, бактерии и некоторые простейшие, есть клеточные стенки, которые окружают плазматическую мембрану и предотвращают лизис клеток.Плазматическая мембрана может расширяться только до предела клеточной стенки, поэтому клетка не подвергается лизису. Фактически, цитоплазма растений всегда немного гипертоническая по сравнению с клеточной средой, и вода всегда будет проникать в клетку, если она доступна. Этот приток воды создает тургорное давление, которое укрепляет клеточные стенки растения (рис. 3.27). У недревесных растений давление тургора поддерживает растение. Если клетки растения становятся гипертоническими, как это происходит во время засухи, или если растение не поливают надлежащим образом, вода будет уходить из клетки.В этом состоянии растения теряют тургорное давление и вянут.

Рис. 3.27. Тургорное давление в растительной клетке зависит от тоничности раствора, в котором она купается.

Пассивные формы транспорта, диффузии и осмоса, перемещают материалы с малой молекулярной массой. Вещества диффундируют из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией, и этот процесс продолжается до тех пор, пока вещество не будет равномерно распределено в системе. В растворах более чем одного вещества каждый тип молекулы диффундирует в соответствии со своим градиентом концентрации.На скорость диффузии могут влиять многие факторы, включая градиент концентрации, размер диффундирующих частиц и температуру системы.

В живых системах диффузия веществ в клетки и из них опосредуется плазматической мембраной. Некоторые материалы легко диффундируют через мембрану, но другие затрудняются, и их прохождение возможно только с помощью белковых каналов и носителей. Химия живых существ происходит в водных растворах, и балансировка концентраций этих растворов является постоянной проблемой.В живых системах диффузия некоторых веществ была бы медленной или затрудненной без мембранных белков.

градиент концентрации: зона высокой концентрации напротив зоны низкой концентрации

диффузия: пассивный процесс транспортировки низкомолекулярного материала вниз по градиенту его концентрации

облегченная транспортировка: процесс, при котором материал движется вниз по градиенту концентрации (от высокой до низкой концентрации) с использованием интегральных мембранных белков

гипертонический: описывает раствор, в котором внеклеточная жидкость имеет более высокую осмолярность, чем жидкость внутри клетки

гипотонический: описывает раствор, в котором внеклеточная жидкость имеет более низкую осмолярность, чем жидкость внутри клетки

изотонический: описывает раствор, в котором внеклеточная жидкость имеет ту же осмолярность, что и жидкость внутри клетки

осмолярность: общее количество веществ, растворенных в определенном количестве раствора

осмос: перенос воды через полупроницаемую мембрану из области с высокой концентрацией воды в область с низкой концентрацией воды через мембрану

пассивная транспортировка: способ транспортировки материалов, не требующий энергии

избирательно проницаемая: характеристика мембраны, которая пропускает одни вещества, но не пропускает другие

растворенное вещество: вещество, растворенное в другом с образованием раствора

тоничность: количество растворенного вещества в растворе.

Атрибуция в СМИ

• Рисунок 3.24: модификация работы Марианы Руис Вильярреал
• Рисунок 3.26: модификация работы Марианы Руис Вильярреал
• Рисунок 3.27: модификация работы Марианы Руис Вильярреал

Эндоцитоз и экзоцитоз | Биология для неосновных I

Что вы научитесь делать: описывать основные механизмы, с помощью которых клетки импортируют и экспортируют макромолекулы

Помимо перемещения небольших ионов и молекул через мембрану, клетки также должны удалять и поглощать более крупные молекулы и частицы.Некоторые клетки даже способны поглощать целые одноклеточные микроорганизмы. Вы могли правильно предположить, что поглощение и высвобождение клеткой крупных частиц требует энергии. Однако крупная частица не может пройти через мембрану даже при энергии, поступающей от клетки. Вместо этого клетки используют один из двух основных механизмов, переносящих эти большие частицы: эндоцитоз и экзоцитоз.

Результаты обучения

• Описать эндоцитоз и выявить различные варианты импорта, включая фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз
• Определите этапы экзоцитоза

Эндоцитоз

Эндоцитоз — это тип активного транспорта, который перемещает частицы, такие как большие молекулы, части клеток и даже целые клетки, внутрь клетки.Существуют разные варианты эндоцитоза, но все они имеют общую характеристику: плазматическая мембрана клетки инвагинирует, образуя карман вокруг частицы-мишени. Карман защемляется, в результате чего частица оказывается во вновь созданном внутриклеточном пузырьке, образованном из плазматической мембраны.

Фагоцитоз

Рис. 1. При фагоцитозе клеточная мембрана окружает частицу и поглощает ее. (кредит: Мариана Руис Вильярреал)

Фагоцитоз (состояние «поедания клетки») — это процесс, при котором большие частицы, такие как клетки или относительно большие частицы, захватываются клеткой.Например, когда микроорганизмы вторгаются в организм человека, белые кровяные тельца, называемые нейтрофилами, удаляют захватчиков посредством этого процесса, окружая и поглощая микроорганизм, который затем уничтожается нейтрофилом (рис. 1).

При подготовке к фагоцитозу часть обращенной внутрь поверхности плазматической мембраны покрывается белком под названием клатрин , который стабилизирует этот участок мембраны. Затем покрытая часть мембраны выходит из тела клетки и окружает частицу, в конечном итоге заключая ее.Как только везикула, содержащая частицу, оказывается внутри клетки, клатрин отделяется от мембраны, и везикула сливается с лизосомой для разрушения материала во вновь образованном компартменте (эндосоме). Когда доступные питательные вещества от разложения везикулярного содержимого были извлечены, вновь образованная эндосома сливается с плазматической мембраной и высвобождает свое содержимое во внеклеточную жидкость. Эндосомная мембрана снова становится частью плазматической мембраны.

Пиноцитоз

Рис. 2. При пиноцитозе клеточная мембрана инвагинирует, окружает небольшой объем жидкости и отщепляется. (кредит: Мариана Руис Вильярреал)

Вариант эндоцитоза называется пиноцитозом. Это буквально означает «питье клетки» и было названо в то время, когда предполагалось, что клетка целенаправленно поглощает внеклеточную жидкость. На самом деле, это процесс, который включает молекулы, в том числе воду, которая необходима клетке из внеклеточной жидкости.Пиноцитоз приводит к образованию везикулы гораздо меньшего размера, чем фагоцитоз, и нет необходимости сливать везикулу с лизосомой (рис. 2).

Вариант пиноцитоза называется потоцитозом. В этом процессе на цитоплазматической стороне плазматической мембраны используется покрывающий белок, называемый кавеолином, который выполняет функцию, аналогичную клатрину. Полости в плазматической мембране, которые образуют вакуоли, помимо кавеолина имеют мембранные рецепторы и липидные рафты.

Вакуоли или пузырьки, образующиеся в кавеолах (единичные кавеолы), меньше, чем при пиноцитозе.Потоцитоз используется для переноса небольших молекул в клетку и транспортировки этих молекул через клетку для их высвобождения на другой стороне клетки, этот процесс называется трансцитозом.

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами

Рис. 3. При рецептор-опосредованном эндоцитозе поглощение веществ клеткой нацелено на один тип вещества, который связывается с рецептором на внешней поверхности клеточной мембраны. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Целенаправленная вариация эндоцитоза задействует в плазматической мембране рецепторные белки, которые обладают специфическим сродством связывания с определенными веществами (рис. 3).

При рецептор-опосредованном эндоцитозе, как и при фагоцитозе, клатрин прикрепляется к цитоплазматической стороне плазматической мембраны. Если поглощение соединения зависит от рецептор-опосредованного эндоцитоза и процесс неэффективен, материал не будет удален из тканевых жидкостей или крови. Вместо этого он будет оставаться в этих жидкостях и увеличивать концентрацию.

Некоторые болезни человека вызваны нарушением рецепторно-опосредованного эндоцитоза. Например, форма холестерина, называемая липопротеином низкой плотности или ЛПНП (также называемая «плохим» холестерином), удаляется из крови посредством рецепторно-опосредованного эндоцитоза.При семейной гиперхолестеринемии генетического заболевания человека рецепторы ЛПНП являются дефектными или полностью отсутствуют. Люди с этим заболеванием имеют опасный для жизни уровень холестерина в крови, потому что их клетки не могут удалять частицы ЛПНП из крови.

Хотя рецептор-опосредованный эндоцитоз предназначен для доставки в клетку определенных веществ, которые обычно находятся во внеклеточной жидкости, другие вещества могут проникать в клетку в том же месте. Вирусы гриппа, дифтерии и токсин холеры имеют сайты, которые перекрестно реагируют с нормальными сайтами связывания рецепторов и проникают в клетки.

Резюме: Эндоцитоз

Клетки выполняют три основных типа эндоцитоза. Фагоцитоз — это процесс, при котором клетки поглощают большие частицы, включая другие клетки, заключая частицы в расширение клеточной мембраны и отпочковываясь от новой везикулы. Во время пиноцитоза клетки забирают молекулы, такие как вода, из внеклеточной жидкости. Наконец, рецептор-опосредованный эндоцитоз представляет собой целевую версию эндоцитоза, когда рецепторные белки в плазматической мембране обеспечивают попадание в клетку только определенных целевых веществ.

Экзоцитоз

Обратный процесс перемещения материала в клетку — это процесс экзоцитоза. Экзоцитоз противоположен процессам, обсуждаемым в последнем разделе, в том смысле, что его цель — изгнать материал из клетки во внеклеточную жидкость. Отходы окутаны мембраной и сливаются с внутренней частью плазматической мембраны. Это слияние открывает мембранную оболочку на внешней стороне клетки, и отходы выбрасываются во внеклеточное пространство (рис. 4).Другие примеры клеток, высвобождающих молекулы посредством экзоцитоза, включают секрецию белков внеклеточного матрикса и секрецию нейротрансмиттеров в синаптическую щель синаптическими пузырьками.

Рис. 4. При экзоцитозе везикулы, содержащие вещества, сливаются с плазматической мембраной. Затем содержимое выходит за пределы ячейки. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)

Сводка обсуждаемых методов клеточного транспорта содержится в таблице 1, в которой также указаны потребности в энергии и материалы, транспортируемые каждым из них.

Таблица 1. Способы транспортировки, требования к энергии и типы транспортируемых материалов
Способ транспортировки	Активный / Пассивный	Перевезенный материал
Распространение	Пассивный	Материал с низкой молекулярной массой
Осмос	Пассивный	Вода
Облегченная транспортировка / распространение	Пассивный	Натрий, калий, кальций, глюкоза
Первичный активный транспорт	Активный	Натрий, калий, кальций
Вторичный активный транспорт	Активный	Аминокислоты, лактоза
Фагоцитоз	Активный	Крупные макромолекулы, целые клетки или клеточные структуры
Пиноцитоз	Активный	Малые молекулы (жидкость / вода)
Рецептор-опосредованный эндоцитоз	Активный	Большое количество макромолекул
Экзоцитоз	Активный	Отходы, белки внеклеточного матрикса, нейромедиаторы

Резюме: экзоцитоз

Экзоцитоз во многих отношениях является процессом, обратным эндоцитозу.Здесь клетки вытесняют материал посредством слияния везикул с плазматической мембраной и последующего сброса их содержимого во внеклеточную жидкость.

Проверьте свое понимание

Ответьте на вопросы ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе. В этой короткой викторине , а не засчитываются в вашу оценку в классе, и вы можете пересдавать ее неограниченное количество раз.

Используйте этот тест, чтобы проверить свое понимание и решить, следует ли (1) изучить предыдущий раздел дальше или (2) перейти к следующему разделу.

3.1 Клеточная мембрана — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите молекулярные компоненты, из которых состоит клеточная мембрана
• Связать структуры клеточной мембраны с ее функциями
• Опишите, как молекулы пересекают клеточную мембрану в зависимости от их свойств и градиентов концентрации
• Сравните и сопоставьте различные типы пассивного транспорта с активным транспортом, приведя примеры каждого из них.

Несмотря на различия в структуре и функциях, все живые клетки в многоклеточных организмах имеют окружающую клеточную мембрану.Подобно тому, как внешний слой вашей кожи отделяет ваше тело от окружающей среды, клеточная мембрана (также известная как плазматическая мембрана) отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Эта клеточная мембрана обеспечивает защитный барьер вокруг клетки и регулирует, какие материалы могут проходить внутрь или наружу.

Структура и состав клеточной мембраны

Клеточная мембрана представляет собой чрезвычайно гибкую структуру, состоящую в основном из двух слоев фосфолипидов («бислой»).Холестерин и различные белки также встроены в мембрану, давая мембране множество функций, описанных ниже.

Одна молекула фосфолипида имеет фосфатную группу на одном конце, называемую «головой», и две расположенные рядом друг с другом цепи жирных кислот, которые составляют липидные «хвосты» (рис. 3.1.1). Липидные хвосты одного слоя обращены к липидным хвостам другого слоя, встречаясь на границе двух слоев. Головки фосфолипидов обращены наружу, один слой открыт для внутренней части клетки, а другой — снаружи (Рисунок 3.1.1).

Рисунок 3.1.1 — Структура и бислой фосфолипидов: Молекула фосфолипида состоит из полярной фосфатной «головы», которая является гидрофильной, и неполярного липидного «хвоста», которая является гидрофобной. Ненасыщенные жирные кислоты приводят к изгибам гидрофобных хвостов. Фосфолипидный бислой состоит из двух смежных листов фосфолипидов, расположенных хвостом к хвосту. Гидрофобные хвосты соединяются друг с другом, образуя внутреннюю часть мембраны. Полярные головки контактируют с жидкостью внутри и снаружи ячейки.

Фосфатная группа заряжена отрицательно, что делает голову полярной и гидрофильной — или «водолюбивой». Гидрофильная молекула (или область молекулы) притягивается к воде. Таким образом, фосфатные головки притягиваются к молекулам воды как внеклеточной, так и внутриклеточной среды. С другой стороны, липидные хвосты не заряжены или неполярны и являются гидрофобными или «водобоязненными». Гидрофобная молекула (или область молекулы) отталкивается и отталкивается водой.Таким образом, фосфолипиды представляют собой амфипатические молекулы. Амфипатическая молекула — это молекула, которая содержит как гидрофильную, так и гидрофобную области. Фактически, мыло удаляет масляные и жирные пятна, потому что оно обладает амфипатическими свойствами. Гидрофильная часть может растворяться в промывочной воде, в то время как гидрофобная часть может удерживать жир в пятнах, которые затем можно смыть. Аналогичный процесс происходит в вашей пищеварительной системе, когда соли желчных кислот (состоящие из холестерина, фосфолипидов и соли) помогают расщеплять проглоченные липиды.

Поскольку фосфатные группы полярны и гидрофильны, они притягиваются к воде во внутриклеточной жидкости. Внутриклеточная жидкость (ICF) — это жидкость внутри клетки. Фосфатные группы также притягиваются к внеклеточной жидкости. Внеклеточная жидкость (ECF) — это жидкая среда вне оболочки клеточной мембраны (см. Рисунок выше). Поскольку липидные хвосты гидрофобны, они встречаются во внутренней области мембраны, исключая водянистую внутриклеточную и внеклеточную жидкость из этого пространства.Помимо фосфолипидов и холестерина, клеточная мембрана содержит множество белков, подробно описанных в следующем разделе.

Мембранные белки

Липидный бислой составляет основу клеточной мембраны, но он полностью усеян различными белками. Два разных типа белков, которые обычно связаны с клеточной мембраной, — это интегральный белок и периферический белок (рис. 3.1.2). Как следует из названия, интегральный белок — это белок, который встроен в мембрану.Существует множество различных типов интегральных белков, каждый из которых выполняет свои функции. Например, интегральный белок, который расширяет отверстие через мембрану для ионов, чтобы войти или выйти из клетки, известен как белок канала. Периферические белки обычно находятся на внутренней или внешней поверхности липидного бислоя, но также могут быть прикреплены к внутренней или внешней поверхности интегрального белка.

Рисунок 3.1.2. Клеточная мембрана: Клеточная мембрана клетки представляет собой бислой фосфолипидов, содержащий множество различных молекулярных компонентов, включая белки и холестерин, некоторые из которых имеют присоединенные углеводные группы.

Некоторые интегральные белки служат в качестве белков распознавания клеток, или поверхностных белков идентичности, которые маркируют идентичность клетки, чтобы ее могли распознать другие клетки. Некоторые интегральные белки действуют как ферменты или в клеточной адгезии между соседними клетками. Рецептор — это тип белка распознавания, который может избирательно связывать определенную молекулу вне клетки, и это связывание вызывает химическую реакцию внутри клетки. Некоторые интегральные белки выполняют двойную роль как рецептор, так и ионный канал.Одним из примеров взаимодействия рецептор-канал являются рецепторы нервных клеток, которые связывают нейротрансмиттеры, такие как дофамин. Когда молекула дофамина связывается с белком рецептора дофамина, канал в трансмембранном белке открывается, позволяя определенным ионам проникать в клетку. Периферические белки часто связаны с интегральными белками на внутренней клеточной мембране, где они играют роль в передаче клеточных сигналов или прикреплении к внутренним клеточным компонентам (например, цитоскелет, обсуждаемый позже).

Некоторые интегральные мембранные белки являются гликопротеинами.Гликопротеин — это белок, к которому прикреплены молекулы углеводов, которые распространяются во внеклеточную среду. Прикрепленные углеводные метки на гликопротеинах помогают в распознавании клеток. Углеводы, которые происходят из мембранных белков и даже из некоторых мембранных липидов, вместе образуют гликокаликс. Гликокаликс представляет собой нечеткое покрытие вокруг клетки, образованное из гликопротеинов и других углеводов, прикрепленных к клеточной мембране. Гликокаликс может выполнять разные роли.Например, он может иметь молекулы, которые позволяют клетке связываться с другой клеткой, он может содержать рецепторы гормонов или может содержать ферменты, расщепляющие питательные вещества. Гликокализы, обнаруженные в организме человека, являются продуктами его генетической структуры. Они придают каждой из триллионов клеток человека «идентичность» принадлежности к его телу. Эта идентичность является основным способом, по которому клетки иммунной защиты человека «знают» не атаковать клетки собственного тела человека, но также является причиной того, что органы, пожертвованные другим человеком, могут быть отвергнуты.

Транспорт через клеточную мембрану

Одно из величайших чудес клеточной мембраны — это ее способность регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и Cl ^—, питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты, а также продукты жизнедеятельности, особенно диоксид углерода (CO ₂ ), который должен покинуть ячейку.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает первый уровень контроля.Фосфолипиды плотно упакованы вместе, и мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура делает мембрану избирательно проницаемой. Мембрана с селективной проницаемостью позволяет только веществам, отвечающим определенным критериям, проходить через нее без посторонней помощи. В случае клеточной мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны). Некоторыми примерами этого являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт.Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя. Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые подразделяются на категории в зависимости от того, требуется ли энергия или нет. Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии. Напротив, активный транспорт — это движение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ).

Пассивный транспорт

Чтобы понять , как вещества пассивно перемещаются через клеточную мембрану, необходимо понимать градиенты концентрации и диффузию. Градиент концентрации — это разница в концентрации вещества в пространстве. Молекулы (или ионы) будут распространяться / диффундировать от того места, где они более сконцентрированы, к месту, где они менее концентрированы, до тех пор, пока они не будут равномерно распределены в этом пространстве. (Когда молекулы движутся таким образом, они, как говорят, перемещаются на вниз на своего градиента концентрации, от высокой концентрации к низкой.) Диффузия — это перемещение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Несколько общих примеров помогут проиллюстрировать эту концепцию. Представьте, что вы находитесь в закрытой комнате. Если распылить флакон духов, молекулы запаха естественным образом распространятся из места, где они оставили флакон, во все углы комнаты, и это распространение будет продолжаться до тех пор, пока молекулы не будут равномерно распределены в комнате. Другой пример — ложка сахара, помещенная в чашку чая.В конце концов сахар будет распространяться по всему чаю, пока не исчезнет градиент концентрации. В обоих случаях, если в комнате теплее или чай горячее, диффузия происходит еще быстрее, поскольку молекулы сталкиваются друг с другом и распространяются быстрее, чем при более низких температурах.

Внешний веб-сайт

Посетите эту ссылку, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе. Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Когда какое-либо вещество существует в большей концентрации на одной стороне полупроницаемой мембраны, такой как клеточные мембраны, любое вещество, которое может двигаться вниз по градиенту своей концентрации через мембрану, будет делать это.Если вещества могут перемещаться через клеточную мембрану без затрат энергии клетки, движение молекул называется пассивным переносом. Рассмотрим вещества, которые могут легко диффундировать через липидный бислой клеточной мембраны, такие как газы кислород (O ₂ ) и диоксид углерода (CO ₂ ). Эти небольшие жирорастворимые газы и другие маленькие жирорастворимые молекулы могут растворяться в мембране и входить в клетку или выходить из нее в соответствии с градиентом их концентрации. Этот механизм движения молекул через клеточную мембрану со стороны, где они более сконцентрированы, в сторону, где они менее сконцентрированы, представляет собой форму пассивного транспорта, называемого простой диффузией . O ₂ обычно диффундирует в клетки, потому что он более сконцентрирован вне них, а CO ₂ обычно диффундирует из клеток, потому что он более сконцентрирован внутри них.

Прежде чем двигаться дальше, важно понять, что градиенты концентрации кислорода и углекислого газа всегда будут существовать в живой клетке и никогда не будут иметь равного распределения. Это связано с тем, что клетки быстро потребляют кислород во время метаболизма, и поэтому обычно концентрация O ₂ внутри клетки ниже, чем снаружи.В результате кислород будет диффундировать извне клетки напрямую через липидный бислой мембраны в цитоплазму внутри клетки. С другой стороны, поскольку клетки продуцируют CO ₂ в качестве побочного продукта метаболизма, концентрации CO ₂ повышаются в цитоплазме; следовательно, CO ₂ будет перемещаться из клетки через липидный бислой во внеклеточную жидкость, где его концентрация ниже. (Рисунок 3.1.3).

Рисунок 3.1.3 — Простая диффузия через клеточную (плазменную) мембрану: Структура липидного бислоя позволяет небольшим незаряженным веществам, таким как кислород и углекислый газ, и гидрофобным молекулам, таким как липиды, проходить через клеточную мембрану вниз. их градиент концентрации путем простой диффузии.

Большие полярные или ионные молекулы, которые являются гидрофильными, не могут легко пересечь фосфолипидный бислой. Заряженные атомы или молекулы любого размера не могут пересечь клеточную мембрану посредством простой диффузии, поскольку заряды отталкиваются гидрофобными хвостами внутри бислоя фосфолипидов. Растворенные вещества, растворенные в воде по обе стороны от клеточной мембраны, будут иметь тенденцию диффундировать вниз по градиенту их концентрации, но поскольку большинство веществ не могут свободно проходить через липидный бислой клеточной мембраны, их движение ограничивается белковыми каналами и специализированными транспортными механизмами в мембране. . Облегченная диффузия — это процесс диффузии, используемый для тех веществ, которые не могут пересекать липидный бислой из-за своего размера, заряда и / или полярности, но делают это вниз по градиенту их концентрации (рис. 3.1.4). Например, хотя ионы натрия (Na ⁺ ) сильно сконцентрированы вне клеток, эти электролиты заряжены и не могут проходить через неполярный липидный бислой мембраны. Их диффузии способствуют мембранные белки, которые образуют натриевые каналы (или «поры»), так что ионы Na + могут перемещаться вниз по градиенту их концентрации из-за пределов клеток внутрь клеток.Типичным примером облегченной диффузии с использованием белка-носителя является перемещение глюкозы в клетку, где она используется для производства АТФ. Хотя глюкоза может быть более концентрированной вне клетки, она не может пересекать липидный бислой посредством простой диффузии, потому что она и большая, и полярная, и поэтому отталкивается фосфолипидной мембраной. Чтобы решить эту проблему, специальный белок-носитель, называемый переносчиком глюкозы, будет переносить молекулы глюкозы в клетку, чтобы облегчить ее внутреннюю диффузию.Разница между каналом и носителем заключается в том, что носитель обычно меняет форму в процессе диффузии, а канал — нет. Есть много других растворенных веществ, которые должны пройти через облегченную диффузию, чтобы попасть в клетку, например, аминокислоты, или выйти из клетки, например, отходы.

Рисунок 3.1.4 — Облегченная диффузия: (a) Облегченная диффузия веществ, пересекающих клеточную (плазматическую) мембрану, происходит с помощью белков, таких как канальные белки и белки-переносчики.Канальные белки менее селективны, чем белки-носители, и обычно легко различают свой груз в зависимости от размера и заряда. (б) Белки-носители более селективны, часто позволяя пересекаться только одному конкретному типу молекул.

Осмос

Специализированный пример облегченного транспорта — вода, движущаяся через клеточную мембрану всех клеток через белковые каналы, известные как аквапорины. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану от места, где относительная вода больше, к месту, где относительная вода меньше (вниз по градиенту концентрации воды) (Рисунок 3.1.5).

Рисунок 3.1.5 — Осмос: Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор на правой стороне мембраны гипертонический.

Сами по себе клетки не могут регулировать движение молекул воды через свою мембрану, поэтому важно, чтобы клетки подвергались воздействию среды, в которой концентрация растворенных веществ вне клеток (во внеклеточной жидкости) равна концентрации растворенные вещества внутри клеток (в цитоплазме).Два раствора, которые имеют одинаковую концентрацию растворенных веществ, называются изотоническими (равное натяжение). Когда клетки и их внеклеточная среда изотоничны, концентрация молекул воды одинакова снаружи и внутри клеток, и клетки сохраняют свою нормальную форму (и функцию).

Осмос возникает, когда существует дисбаланс растворенных веществ вне клетки по сравнению с внутри клетки. Раствор, который имеет более высокую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипертоническим , а молекулы воды имеют тенденцию диффундировать в гипертонический раствор (рис.1.6). Клетки в гипертоническом растворе будут сморщиваться, когда вода покидает клетку посредством осмоса. Напротив, раствор, который имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем другой раствор, называется гипотоническим , и молекулы воды имеют тенденцию диффундировать из гипотонического раствора. Клетки в гипотоническом растворе будут поглощать слишком много воды и набухать, что в конечном итоге может привести к разрыву. Важнейшим аспектом гомеостаза живых существ является создание внутренней среды, в которой все клетки тела находятся в изотоническом растворе.Различные системы органов, особенно почки, работают над поддержанием этого гомеостаза.

Рисунок 3.1.6 — Концентрация раствора: Гипертонический раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор. Изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную другому раствору. Гипотонический раствор имеет меньшую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.

Активный транспорт

Для всех способов транспортировки, описанных выше, ячейка не расходует энергию.Мембранные белки, которые помогают в пассивном переносе веществ, делают это без использования АТФ. Во время первичного активного транспорта АТФ требуется для перемещения вещества через мембрану с помощью мембранного белка и против его градиента концентрации.

Один из наиболее распространенных типов активного транспорта включает белки, которые служат насосами. Слово «насос», вероятно, вызывает в воображении мысли об использовании энергии для накачки шины велосипеда или баскетбольного мяча. Точно так же энергия АТФ требуется этим мембранным белкам для транспортировки веществ — молекул или ионов — через мембрану против градиентов их концентрации (из области низкой концентрации в область высокой концентрации).

Натрий-калиевый насос , который также называется Na ⁺ / K ⁺ АТФаза, транспортирует натрий из клетки, одновременно перемещая калий в клетку. Насос Na ⁺ / K ⁺ — это важный ионный насос, присутствующий в мембранах всех клеток. Активность этих насосов в нервных клетках настолько велика, что на них приходится большая часть использования ими АТФ.

Рисунок 3.1.7 Натрий-калиевый насос находится во многих клеточных (плазматических) мембранах.Насос, работающий от АТФ, перемещает ионы натрия и калия в противоположных направлениях, каждый против своего градиента концентрации. За один цикл насоса три иона натрия вытесняются из ячейки, а два иона калия импортируются в ячейку.

Активные транспортные насосы могут также работать вместе с другими активными или пассивными транспортными системами для перемещения веществ через мембрану. Например, натрий-калиевый насос поддерживает высокую концентрацию ионов натрия вне клетки. Следовательно, если клетке нужны ионы натрия, все, что ей нужно сделать, это открыть пассивный натриевый канал, поскольку градиент концентрации ионов натрия заставит их диффундировать в клетку.Таким образом, действие активного транспортного насоса (натрий-калиевый насос) обеспечивает пассивный транспорт ионов натрия, создавая градиент концентрации. Когда активный транспорт обеспечивает перенос другого вещества таким образом, это называется вторичным активным транспортом.

Симпортеры — это вторичные активные переносчики, которые перемещают два вещества в одном направлении. Например, симпортер натрий-глюкоза использует ионы натрия, чтобы «втягивать» молекулы глюкозы в клетку. Поскольку клетки запасают глюкозу для получения энергии, глюкоза обычно находится в более высокой концентрации внутри клетки, чем снаружи; однако из-за действия натрий-калиевого насоса ионы натрия легко диффундируют в клетку при открытии симпортера.Поток ионов натрия через симпортер обеспечивает энергию, которая позволяет глюкозе перемещаться через симпортер в клетку против градиента ее концентрации.

И наоборот, антипортеры — это вторичные активные транспортные системы, которые транспортируют вещества в противоположных направлениях. Например, антипортер ионов натрия и водорода использует энергию поступающего внутрь потока ионов натрия для перемещения ионов водорода (H ⁺ ) из клетки. Натрий-водородный антипортер используется для поддержания pH внутри клетки.

Другие формы мембранного транспорта

Другие формы активного транспорта не связаны с мембранными переносчиками. Эндоцитоз (внесение «в клетку») — это процесс поглощения клеткой материала путем обволакивания его частью своей клеточной мембраны с последующим отщипыванием этой части мембраны (рис. 3.1.8). После защемления часть мембраны и ее содержимое становятся независимыми внутриклеточными пузырьками. Везикула представляет собой мембранный мешок — сферическую и полую органеллу, ограниченную двухслойной липидной мембраной.Эндоцитоз часто приносит в клетку материалы, которые необходимо расщепить или переварить. Фагоцитоз («поедание клеток») — это эндоцитоз крупных частиц. Многие иммунные клетки участвуют в фагоцитозе вторгающихся патогенов. Как и маленькие пакмены, их работа — патрулировать ткани тела на предмет нежелательных веществ, таких как вторжение в бактериальные клетки, фагоцитировать и переваривать их. В отличие от фагоцитоза, пиноцитоз («питье клетки») переносит жидкость, содержащую растворенные вещества, в клетку через мембранные везикулы.

Рисунок 3.1.8 — Три формы эндоцитоза: Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану. (а) При фагоцитозе, который является относительно неселективным, клетка поглощает крупные частицы в более крупные пузырьки, известные как вакуоли. (б) При пиноцитозе клетка поглощает мелкие частицы жидкости. (c) Напротив, рецепторно-опосредованный эндоцитоз довольно селективен. Когда внешние рецепторы связывают определенный лиганд, клетка отвечает эндоцитозом лиганда.

Фагоцитоз и пиноцитоз захватывают большие части внеклеточного материала, и они, как правило, не обладают высокой селективностью в отношении веществ, которые они вносят. Клетки регулируют эндоцитоз определенных веществ через рецептор-опосредованный эндоцитоз. Эндоцитоз, опосредованный рецепторами — это эндоцитоз части клеточной мембраны, которая содержит множество рецепторов, специфичных для определенного вещества. Как только поверхностные рецепторы свяжут достаточное количество специфического вещества (лиганда рецептора), клетка будет эндоцитозировать часть клеточной мембраны, содержащую комплексы рецептор-лиганд.Таким образом, эритроциты эндоцитируют железо, необходимый компонент гемоглобина. Железо связано с белком, который называется трансферрином в крови. Специфические рецепторы трансферрина на поверхности эритроцитов связывают молекулы железо-трансферрин, и клетка эндоцитирует комплексы рецептор-лиганд.

В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз (извлечение «из клетки») — это процесс экспорта материала клеткой с использованием везикулярного транспорта (рис. 3.1.9). Многие клетки производят вещества, которые необходимо секретировать, как фабрика, производящая продукт на экспорт.Эти вещества обычно упакованы в мембраносвязанные везикулы внутри клетки. Когда мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, везикула выделяет свое содержимое в интерстициальную жидкость. Затем везикулярная мембрана становится частью клеточной мембраны.

Конкретные примеры экзоцитоза включают клетки желудка и поджелудочной железы, производящие и секретирующие пищеварительные ферменты посредством экзоцитоза (рис. 3.1.10), а также эндокринные клетки, производящие и секретирующие гормоны, которые распространяются по всему телу.

Добавление новой мембраны к плазматической мембране обычно сопровождается эндоцитозом, так что клетка не увеличивается постоянно. Благодаря этим процессам клеточная мембрана постоянно обновляется и изменяется по мере необходимости.

Рисунок 3.1.9 — Экзоцитоз: Экзоцитоз очень похож на эндоцитоз в обратном направлении. Материал, предназначенный для экспорта, упаковывается в пузырьки внутри клетки. Мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, и содержимое выходит во внеклеточное пространство. Рисунок 3.1.10 — Ферментные продукты клеток поджелудочной железы: Ацинарные клетки поджелудочной железы производят и секретируют множество ферментов, которые переваривают пищу. Крошечные черные гранулы на этой электронной микрофотографии представляют собой секреторные везикулы, заполненные ферментами, которые будут выводиться из клеток посредством экзоцитоза. LM × 2900. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Заболевания клеток: муковисцидоз

Муковисцидоз (МВ) поражает примерно 30 000 человек в Соединенных Штатах, при этом ежегодно регистрируется около 1000 новых случаев.Это генетическое заболевание наиболее известно своим поражением легких, вызывающим затрудненное дыхание и хронические легочные инфекции, но оно также поражает печень, поджелудочную железу и кишечник. Всего около 50 лет назад прогноз для детей, рожденных с МВ, был очень мрачным — ожидаемая продолжительность жизни редко превышала 10 лет. Сегодня, с развитием медицины, многие пациенты с МВ доживают до 30 лет.

Симптомы CF являются результатом неисправности мембранного ионного канала, называемого регулятором трансмембранной проводимости при муковисцидозе, или CFTR.У здоровых людей белок CFTR является интегральным мембранным белком, который переносит ионы Cl– из клетки. У человека с CF ген CFTR мутирован, таким образом, клетка вырабатывает дефектный белок канала, который обычно не включается в мембрану, а вместо этого разрушается клеткой.

CFTR требует АТФ для функционирования, что делает его Cl– транспортной формой активного транспорта. Это долгое время озадачивало исследователей, потому что ионы Cl– на самом деле стекают на вниз их градиента концентрации при транспортировке из клеток.Активный транспорт обычно перекачивает ионы против их градиента концентрации, но CFTR представляет собой исключение из этого правила.

В нормальной легочной ткани движение Cl– из клетки поддерживает богатую Cl – отрицательно заряженную среду непосредственно за пределами клетки. Это особенно важно в эпителиальной выстилке дыхательной системы. Клетки респираторного эпителия выделяют слизь, которая улавливает пыль, бактерии и другой мусор. Реснички (множественное число = реснички) — это один из волосковидных придатков, обнаруженных на определенных клетках.Реснички на эпителиальных клетках перемещают слизь и ее захваченные частицы по дыхательным путям от легких к внешней стороне. Для эффективного продвижения вверх слизь не может быть слишком вязкой, скорее, она должна иметь жидкую водянистую консистенцию. Транспорт Cl– и поддержание электроотрицательной среды вне клетки привлекает положительные ионы, такие как Na +, во внеклеточное пространство. Накопление ионов Cl– и Na + во внеклеточном пространстве создает богатую растворенными веществами слизь с низкой концентрацией молекул воды.В результате через осмос вода перемещается из клеток и внеклеточного матрикса в слизь, «разжижая» ее. В нормальной респираторной системе слизь остается достаточно разбавленной, чтобы ее можно было вытолкнуть из дыхательной системы.

Если канал CFTR отсутствует, ионы Cl– не выводятся из клетки в достаточном количестве, что мешает им вытягивать положительные ионы. Отсутствие ионов в секретируемой слизи приводит к отсутствию нормального градиента концентрации воды.Таким образом, отсутствует осмотическое давление, втягивающее воду в слизь. Образующаяся слизь густая и липкая, и мерцательный эпителий не может эффективно удалить ее из дыхательной системы. Проходы в легких блокируются слизью вместе с мусором, который она переносит. Бактериальные инфекции возникают легче, потому что бактериальные клетки не выводятся из легких.

Обзор главы

Клеточная мембрана обеспечивает барьер вокруг клетки, отделяя ее внутренние компоненты от внеклеточной среды.Он состоит из фосфолипидного бислоя с гидрофобными внутренними липидными «хвостами» и гидрофильными внешними фосфатными «головками». Различные мембранные белки разбросаны по бислою, как вставлены в него, так и прикреплены к нему на периферии. Клеточная мембрана избирательно проницаема, позволяя лишь ограниченному количеству материалов диффундировать через ее липидный бислой. Все материалы, которые проходят через мембрану, делают это с использованием пассивных (не требующих энергии) или активных (энергозатратных) процессов переноса.Во время пассивного транспорта материалы перемещаются за счет простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации. Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Во время активного переноса энергия расходуется на содействие движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул.

Вопросы по интерактивной ссылке

Посетите эту ссылку, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе.Как температура влияет на скорость диффузии и почему?

Более высокие температуры ускоряют диффузию, потому что молекулы обладают большей кинетической энергией при более высоких температурах.

Контрольные вопросы

Вопросы критического мышления

Какие материалы могут легко диффундировать через липидный бислой и почему?

Только материалы, которые относительно малы и неполярны, могут легко диффундировать через липидный бислой.Крупные частицы не могут поместиться между отдельными фосфолипидами, которые упакованы вместе, а полярные молекулы отталкиваются гидрофобными / неполярными липидами, выстилающими внутреннюю часть бислоя.

Почему рецептор-опосредованный эндоцитоз считается более избирательным, чем фагоцитоз или пиноцитоз?

Эндоцитоз, опосредованный рецепторами

, более селективен, поскольку вещества, которые попадают в клетку, являются специфическими лигандами, которые могут связываться с рецепторами, подвергающимися эндоцитозу.С другой стороны, фагоцитоз или пиноцитоз не обладают такой рецепторно-лигандной специфичностью и приносят любые материалы, оказавшиеся близко к мембране, когда она покрыта оболочкой.

Что общего между осмосом, диффузией, фильтрацией и движением ионов от одного заряда? Чем они отличаются?

Эти четыре явления похожи в том смысле, что они описывают движение веществ по определенному типу градиента. Осмос и диффузия включают движение воды и других веществ вниз по градиенту их концентрации, соответственно.Фильтрация описывает движение частиц вниз по градиенту давления, а движение ионов от одноименного заряда описывает их движение вниз по их электрическому градиенту.

Детали ячеек | Спросите у биолога

	Плазменная мембрана — Мембрана, окружающая клетку, состоит из двух липидных слоев, называемых «билипидной» мембраной. Липиды, присутствующие в плазматической мембране, называются «фосфолипидами». Эти липидные слои состоят из ряда строительных блоков жирных кислот.Жирная кислота, из которой состоит эта мембрана, состоит из двух разных частей: небольшой водолюбивой головки и гидрофильной головки. Hydro означает воду, а philic означает симпатию или любовь. Другая часть этой жирной кислоты — длинный водоотталкивающий или водоненавистный хвост. Этот хвост гидрофобный — Hydro означает воду, а фобический означает страх. Плазматическая мембрана устроена таким образом, что хвосты обращены друг к другу изнутри, а головки обращены к внешней стороне мембраны. наверх
	Каналы / поры — Канал в плазматической мембране клетки. Этот канал состоит из определенных белков, которые контролируют движение молекул, включая пищу и воду, в клетку. наверх
	Клеточная стенка и плазмодесматы — Помимо клеточных мембран, у растений есть клеточные стенки. Клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку растений. У наземных растений клеточная стенка в основном состоит из целлюлозы. В отличие от клеточных мембран, материалы не могут проходить через клеточные стенки. Это было бы проблемой для растительных клеток, если бы не специальные отверстия, называемые плазмодесмами. Эти отверстия используются для связи и транспортировки материалов между растительными клетками, поскольку клеточные мембраны могут соприкасаться и, следовательно, обмениваться необходимыми материалами. наверх
	Перегородка и поры клеточной стенки — Клетки грибов имеют как клеточные мембраны, так и клеточные стенки, как и клетки растений.Клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку. Стенки грибковых клеток в значительной степени состоят из хитина, который является тем же веществом, что и экзоскелеты насекомых. Поскольку материалы не могут проходить через клеточные стенки, клетки грибов имеют специальные отверстия, называемые порами. Материалы могут перемещаться между грибковыми клетками через поры. Некоторые грибковые клетки также имеют перегородку (множественное число — septa), которая представляет собой особые внутренние стенки между клетками, которые находятся в длинных трубчатых цепочках или нитях, называемых гифами.
	Клеточная капсула — Бактериальные клетки имеют клеточную мембрану и клеточную стенку, но они также имеют клеточную капсулу.Этот самый внешний слой часто состоит из сахаров или специальных белков. Он помогает защитить бактерии от поедания более крупными клетками, такими как иммунные клетки животных, и от заражения вирусами. к началу
	Ядро — Ядро является центром управления клеткой. Это самая большая органелла в клетке, содержащая ДНК клетки. ДНК и ядрышки ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) содержит всю информацию, позволяющую клеткам жить, выполнять свои функции и воспроизводиться. Внутри ядра находится еще одна органелла, называемая ядрышком . Ядрышко отвечает за создание рибосом. Кружки на поверхности ядра — ядерные поры. Именно здесь рибосомы и другие материалы входят в ядро ​​и выходят из него. наверх
	Нуклеоид — Бактерии не имеют ядра, в котором хранится их ядерная ДНК. Вместо этого их ДНК находится в нуклеоиде. Эта структура не имеет защитной мембраны, но представляет собой плотно упакованный материал ДНК, а также содержит некоторые РНК и белки. к началу
	Плазмида — Помимо нуклеоида у бактерий есть плазмиды. Плазмиды — это небольшие молекулы ДНК, которые могут содержать дополнительные гены, которые могут использоваться, когда клетка находится в определенных условиях. Эти маленькие груды ДНК также могут обмениваться между бактериальными клетками. к началу
	Эндоплазматический ретикулум (ER) — это сеть мембран по всей цитоплазме клетки.Есть два типа ER. Когда рибосомы прикреплены, это называется грубым ER и гладким ER, когда рибосомы не прикреплены. Грубый эндоплазматический ретикулум — это место, где в клетке происходит большая часть синтеза белка. Функция гладкой эндоплазматической сети заключается в синтезе липидов в клетке. Гладкий ER также помогает в детоксикации вредных веществ в клетке. наверх
	Рибосомы — Органеллы, которые помогают в синтезе белков.Рибосомы состоят из двух частей, называемых субъединицами. Они получили свои названия от их размера. Одна единица больше другой, поэтому их называют большими и малыми единицами. Обе эти субъединицы необходимы для синтеза белка в клетке. Когда две единицы состыкованы вместе со специальной информационной единицей, называемой информационной РНК, они образуют белки. Некоторые рибосомы находятся в цитоплазме, но большинство из них прикреплены к эндоплазматической сети.Прикрепляясь к ER, рибосомы производят белки, которые необходимы клетке, а также те, которые будут экспортироваться из клетки для работы в других частях тела. наверх
	Комплекс Гольджи — это органелла в клетке, которая отвечает за сортировку и правильную доставку белков, продуцируемых в ER. Так же, как наши почтовые пакеты, которые должны иметь правильный адрес доставки, белки, произведенные в ER, должны быть правильно отправлены на их соответствующий адрес.Это очень важный этап в синтезе белка. Если комплекс Гольджи совершает ошибку при доставке белков по нужному адресу, некоторые функции клетки могут прекратиться. Эта органелла была названа в честь итальянского врача Камилло Гольджи . Он был первым, кто описал эту органеллу в клетке. Это также единственная органелла, имеющая заглавные буквы. к началу
	Митохондрия — это электростанция клетки.Эта органелла упаковывает энергию пищи, которую вы едите, в молекулы АТФ. Каждый тип клетки имеет разное количество митохондрий (во множественном числе). В клетках, которые должны выполнять много работы, больше митохондрий, например, клетки мышц ног, клетки сердечной мышцы и т. Д. Другим клеткам требуется меньше энергии для выполнения своей работы и меньше митохондрий. наверх
	Хлоропласт — это органелла, в которой происходит фотосинтез.В этой органелле световая энергия солнца преобразуется в химическую энергию. Хлоропласты обнаруживаются только в клетках растений, а не в клетках животных. Химическая энергия, производимая хлоропластами, наконец, используется для производства углеводов, таких как крахмал, которые накапливаются в растении. Хлоропласты содержат крошечные пигменты, называемые хлорофиллами . Хлорофиллы отвечают за улавливание солнечной энергии. наверх
	Пузырьки — Этот термин буквально означает «маленький сосуд».Эта органелла помогает хранить и транспортировать продукты, производимые клеткой. Пузырьки — это средства транспортировки и доставки, такие как наша почта и грузовики Federal Express. Некоторые везикулы доставляют материалы к частям клетки, а другие переносят материалы за пределы клетки в процессе, называемом экзоцитозом. наверх
	Пероксисомы — они собирают и безопасно расщепляют химические вещества, токсичные для клетки. наверх
	Лизосомы — Созданные аппаратом Гольджи, они помогают расщеплять большие молекулы на более мелкие части, которые может использовать клетка. наверх
	Vacuole — В клетках растений есть то, что выглядит как очень большое пустое пространство посередине. Это пространство называется вакуолью. Не дайте себя обмануть, вакуоль содержит большое количество воды и других важных материалов, таких как сахара, ионы и пигменты. Наверх клетки животных, но он выполняет аналогичную работу.MTOC строит микротрубочки, которые помогают строить внутреннюю клеточную структуру для придания формы и поддержки. наверх
	Микротрубочки — трубчатые структуры, которые помогают поддерживать клетки. Микротрубочки можно найти в клетках любого животного, растения или грибка. Часть цитоскелета находится в клетках животных, растений и грибов. У некоторых бактерий также есть микротрубочки, но не у всех бактерий. наверх
	Spitzenkörper — Центр роста трубчатых грибковых клеток.Spitzenkörper состоит из множества мелких пузырьков и плотных микрофиламентов. к началу
	Актиновые филаменты — Длинные нити более мелких единиц, которые играют важную роль в структуре клетки. Участвует в изменении формы клеток во многих типах клеток. Часть цитоскелета находится в клетках животных, растений и грибов. к началу
	Цитоскелет — Состоящий из нитей и канальцев, он помогает формировать и поддерживать клетку.Это также помогает вещам перемещаться в камере. В художественных целях цитоскелет показан только в одном месте животной клетки, тогда как на самом деле он находится по всей клетке. к началу
	Цитоплазма — термин для всего содержимого клетки, кроме ядра. Несмотря на то, что рисунки из мультфильмов на это не похожи, цитоплазма в основном состоит из воды. Некоторые забавные факты о воде и человеческом теле: Взрослые тела на 50–65 процентов состоят из воды. В организме ребенка чуть больше воды — 75 процентов. Человеческий мозг примерно на 75 процентов состоит из воды. наверх
	Бактериальные пили — Длинные нитевидные нити, отходящие от поверхности клетки. Бактерии могут использовать их для связывания с другими бактериальными клетками для обмена генетическим материалом. наверх
	Жгутик — Хвост, прикрепленный к основному телу клетки, который может вращаться для перемещения клетки вперед.Чаще всего связан с бактериальными клетками. к началу

3.7: Транспорт клеток — Биология LibreTexts

Впуск в свет

Посмотрите на большие окна и стеклянные двери в этом доме. Представьте себе весь свет, который они должны пропускать в солнечный день. А теперь представьте, что вы живете в доме, в стенах которого нет окон и дверей. Ничто не могло войти или выйти. Или представьте, что вы живете в доме с дырами в стенах вместо окон и дверей. Вещи могли входить или выходить, но вы не могли контролировать, что входило или выходило.Только если в доме есть стены с окнами и дверьми, которые можно открывать или закрывать, вы можете контролировать, что входит или выходит. Например, окна и двери позволяют пропускать свет и домашнюю собаку и защищать от дождя и насекомых.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Дом с окнами

Транспорт через мембраны

Если бы клетка была домом, плазматическая мембрана была бы стенами с окнами и дверями. Перемещение предметов внутрь и из клетки — важная роль плазматической мембраны.Он контролирует все, что входит и выходит из клетки. Есть два основных пути, которыми вещества могут пересекать плазматическую мембрану: пассивный транспорт, не требующий энергии; и активный транспорт, требующий энергии. Пассивный транспорт объясняется в этом разделе, а активный транспорт объясняется в следующем разделе, Активный транспорт и гомеостаз. Различные типы транспорта ячеек обобщены в концептуальной карте на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

Транспорт без энергии

Пассивный транспорт происходит, когда вещества пересекают плазматическую мембрану без какого-либо поступления энергии от клетки.Энергия не требуется, потому что вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией. Водные растворы очень важны в биологии. Когда вода смешивается с другими молекулами, эта смесь называется раствором . Вода — это растворитель , а растворенное вещество — растворенное вещество . Раствор характеризуется растворенным веществом. Например, вода и сахар можно охарактеризовать как раствор сахара.Чем больше частиц растворенного вещества в данном объеме, тем выше концентрация. Частицы растворенного вещества всегда перемещаются из области, где она более концентрирована, в область, где она менее концентрирована. Это немного похоже на катящийся с холма мяч. Это происходит само по себе, без каких-либо дополнительных затрат энергии.

Различные категории транспорта ячеек показаны на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Клеточный транспорт можно классифицировать следующим образом:

• Пассивный транспорт, который включает
  • Простая диффузия
  • Осомоз
  • Облегченная диффузия
• Активный транспорт, который может включать насос или везикулу
  • Насосный транспорт может быть
  • Транспорт везикул может включать
    • Экзоцитоз
    • Эндоцитоз, включающий
      • Пиноцитоз
      • Фагоцитоз
      • Эндоцитоз, опосредованный рецептором

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Концептуальная карта клеточного транспорта иллюстрирует различные типы клеточного транспорта, которые происходят на плазматической мембране.

Простая диффузия

Распространение Хотя вы можете не знать, что такое диффузия, вы испытали этот процесс.Можете ли вы вспомнить, как вы вошли в парадную дверь своего дома и почувствовали приятный аромат, исходящий из кухни? Это было распространение частиц из кухни к входной двери дома, что позволило обнаружить запахи. Диффузия определяется как чистое перемещение частиц из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \). Простая диффузия отображается как временная шкала, на которой внешняя часть клетки (внеклеточное пространство) отделена от внутренней части клетки (внутриклеточное пространство) клеточной мембраной.В начале временной шкалы много молекул вне клетки и ни одной внутри. Со временем они диффундируют в клетку, пока их количество снаружи и внутри не станет равным.

Молекулы газа, жидкости или твердого тела находятся в постоянном движении благодаря своей кинетической энергии. Молекулы находятся в постоянном движении и сталкиваются друг с другом. Эти столкновения заставляют молекулы двигаться в случайных направлениях. Однако со временем больше молекул будет перемещаться в менее концентрированную область.Таким образом, чистое движение молекул всегда происходит от более плотно упакованных областей к менее плотно упакованным областям. Многие вещи могут распространяться. Запахи распространяются по воздуху, соль распространяется через воду, а питательные вещества распространяются из крови в ткани тела. Это распространение частиц за счет случайного движения из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией известно как диффузия. Это неравномерное распределение молекул называется градиентом концентрации. Когда молекулы становятся равномерно распределенными, наступает динамическое равновесие.Равновесие называется динамическим, потому что молекулы продолжают двигаться, но, несмотря на это изменение, нет чистого изменения концентрации с течением времени. И живые, и неживые системы испытывают процесс диффузии. В живых системах диффузия отвечает за перемещение большого количества веществ, таких как газы и небольшие незаряженные молекулы, в клетки и из них.

Осмос

Осмос — это особый тип диффузии; это прохождение воды из области с высокой концентрацией воды через полупроницаемую мембрану в область с низкой концентрацией воды.Вода перемещается в клетку или выходит из нее до тех пор, пока ее концентрация не станет одинаковой с обеих сторон плазматической мембраны.

Полупроницаемые мембраны представляют собой очень тонкие слои материала, которые позволяют некоторым вещам проходить сквозь них, но не позволяют другим вещам проходить сквозь них. Клеточные мембраны являются примером полупроницаемых мембран. Клеточные мембраны позволяют небольшим молекулам, таким как кислород, углекислый газ и кислород, проходить через них, но не позволяют более крупным молекулам, таким как глюкоза, сахароза, белки и крахмал, напрямую проникать в клетку.

Классический пример, используемый для демонстрации осмоса и осмотического давления, — это погружение клеток в растворы сахара различной концентрации. Есть три возможных отношения, с которыми могут столкнуться клетки, помещенные в сахарный раствор. На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показано, что происходит при осмосе через полупроницаемую мембрану клеток.

1. Концентрация растворенного вещества в растворе может быть на больше, чем концентрация растворенного вещества в клетках.Эта ячейка описывается как находящаяся в гипертоническом растворе (гипер = больше нормы). Чистый поток или вода будет выходить из ячейки.
2. Концентрация растворенного вещества в растворе может быть равной концентрации растворенного вещества в клетках. В этой ситуации ячейка находится в изотоническом растворе (iso = равно или такое же, как обычно). Количество воды, поступающей в ячейку, такое же, как количество воды, выходящей из ячейки.
3. Концентрация растворенного вещества в растворе может быть на меньше, чем концентрация растворенного вещества в клетках. Эта ячейка находится в гипотоническом растворе (гипо = меньше нормы). Чистый поток воды будет попадать в ячейку.

Рисунок \ (\ PageIndex {4.A} \): Гипертонический раствор. Раствор с более высокой концентрацией растворенного вещества, чем другой раствор. Частицы воды будут выходить из ячейки, вызывая зазубрины. Рисунок \ (\ PageIndex {4.B} \): Изотонический раствор. Раствор с той же концентрацией растворенного вещества, что и другой раствор. Нет чистого движения частиц воды, и общая концентрация по обе стороны клеточной мембраны остается постоянной. Рисунок \ (\ PageIndex {4.C} \): Гипотонический раствор. Раствор с более низкой концентрацией растворенного вещества, чем другой раствор. Частицы воды будут перемещаться в клетку, заставляя клетку расширяться и в конечном итоге лизироваться.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \) демонстрирует конкретные результаты осмоса в эритроцитах.

1. Гипертонический раствор. Кажется, что эритроцит сжимается по мере того, как вода вытекает из клетки в окружающую среду.
2. I сотонический раствор . Эритроцит будет сохранять свою нормальную форму в этой среде, поскольку количество воды, поступающей в клетку, равно количеству, покидающему клетку.
3. Гипотонический раствор . Красные кровяные тельца в этой среде станут заметно набухшими и потенциально разорвутся, когда вода устремится в клетку.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Демонстрация осмоса с эритроцитами помещается в гипертонический, изотонический и гипотонический раствор.

Облегченная диффузия

Вода и многие другие вещества не могут просто диффундировать через мембрану. Гидрофильные молекулы, заряженные ионы и относительно большие молекулы, такие как глюкоза, нуждаются в помощи для диффузии. Помощь исходит от специальных белков в мембране, известных как транспортных белков . Диффузия с помощью транспортных белков называется облегченной диффузией .Существует несколько типов транспортных белков, включая канальные белки и белки-носители (Рисунок \ (\ PageIndex {6} \))

• Канальные белки образуют поры или крошечные отверстия в мембране. Это позволяет молекулам воды и небольшим ионам проходить через мембрану, не контактируя с гидрофобными хвостами липидных молекул внутри мембраны.
• Белки-носители связываются с определенными ионами или молекулами и при этом меняют форму. Когда белки-носители меняют форму, они переносят ионы или молекулы через мембрану.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Облегченная диффузия через клеточную мембрану.