Для нормальної життєдіяльності клітини і всього багатоклітинного організму необхідно постійність внутрішнього середовища, що одержало назву гомеостаз.
Обмін речовин, енергії та інформації на рівні клітин відбувається внаслідок:
- надходження речовин й енергії у клітину;
- метаболізму;
- видалення із клітин.
Мембранне транспортування забезпечує перенесення різноманітних речовин, енергії та інформації крізь клітинні мембрани. Малі молекули та йони проходять крізь мембрани шляхом пасивного або активного транспортування, а перенесення макромолекул здійснюється завдяки ендо- та екзоцитозу.
Пасивне транспортування відбувається за градієнтом концентрації без використання енергії:
- проста дифузія — рух молекул або йонів за градієнтом концентрації з ділянки з високою концентрацією речовин до ділянки з нижчою концентрацією без використання енергії через напівпроникну мембрану. Здійснюється через ліпідний шар або неспеціалізовані білкові канали. Таким чином переносяться жирні кислоти, кисень, вуглекислий газ.
- Полегшена дифузія — рух молекул або йонів за градієнтом концентрації через мембрану за допомогою специфічних білкових транспортних молекул або йонних каналів. Таким чином відбувається транспортування йонів та великих молекул — цукрів, амінокислот.
- Осмос — дифузія розчинника (води) з області з його більшою концентрацією (розбавлений розчин) до області з нижчою концентрацією (концентрованих розчин). За рахунок осмосу відбувається живлення рослин.
Активне транспортування відбувається проти градієнту концентрації із використанням енергії:
- натрій-калієві насоси — відбувається завдяки білку, який відповідає за перенесення йонів та через плазматичну мембрану. По обидві сторони мембрани існує різна концентрація йонів: усередині клітини більше , поза клітиною — більше йонів . Кожна молекула АТФ переносить через мембрану \(3\) йони із клітини, в обмін на \(2\) йони , що транспортуються всередину клітини. Зворотнє надходження йонів до клітини відбувається за градієнтом концентрації шляхом полегшеної дифузії.
- Цитоз — транспортування молекул у мембранній упаковці. Таким чином здійснюється транспортування макромолекул. Ендоцитоз — транспортування до клітини. Екзоцитоз — транспортування з клітини. Процеси ендоцитозу та екзоцитозу відбуваються за участі АТФ.
Функції тих чи інших клітин обов'язково позначаються на будові їхніх клітинних мембран. Так, гепатоцити (клітини печінки, які беруть активну участь в обміні речовин організму й знешкодженні токсинів) на одному зі свої полюсів мають мікроворсинки або внутрішньоклітинні вип'ячування мембран для збільшення поверхні й всмоктування шляхом дифузії речовин із крові. Розчинні у воді сполуки транспортуються в клітини шляхом осмосу, а гідрофобні неполярні речовини — шляхом полегшеної дифузії за участі білків-переносників. Мембрана гепатоцитів має високу ферментну активність для активного транспортування йонів й молекул як усередину клітини, так і з клітини. Активне транспортування речовин крізь мембрану здійснюється проти градієнта їх концентрації із затратою енергії АТФ та за участі спеціальних мембранних білків, які називаються йонними насосами.
При ендоцитозі плазматична мембрана утворює вирости, які потім перетворюються на внутрішньоклітинні пухирці, що містять захоплений клітиною матеріал. Розрізняють два види ендоцитозу: фагоцитоз (поглинання твердих частинок) і піноцитоз (поглинання рідин). Шляхом ендоцитозу відбувається всмоктування ліпопротеїнових частинок із крові після прийому жирної їжі, а шляхом екзоцитозу — вивільнення в кров жирових краплин, жовчі. У здійсненні транспортування речовин велике значення мають міжклітинні контакти.
Впорядкованість і регуляцію потоку речовин, енергії та інформації у клітину і з клітини забезпечує мембранне транспортування.
Джерела:
Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський : Абетка, 2018. с. 93.