МЕХАНИЗМ ПОСТУПЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКИ МИКРООРГАНИЗМОВ
Питательные вещества, чтобы они могли быть использованы клеткой для процессов метаболизма, должны из внешней среды попасть внутрь клетки, поскольку все превращения веществ происходят в клетке. Поступление питательных веществ и воды в клетку и выделение продуктов обмена во внешнюю среду происходит через всю поверхность клеток. Вещества питательной среды могут поступать в клетку только в растворенном виде и в растворенном же состоянии из нее выделяются продукты жизнедеятельности. Нерастворимые высокомолекулярные органические полимеры (белки, полисахариды и др.), а также липиды должны предварительно подвергнуться расщеплению вне клетки на более низкомолекулярные соединения — мономеры, обладающие растворимостью в воде (аминокислоты, моносахариды, органические кислоты и др.). Перевод высокомолекулярных соединений в низкомолекулярные осуществляется с помощью экзоферментов, выделяющихся клетками микроорганизмов во внешнюю среду. Это в основном ферменты, относящиеся к классу гидролаз. Белки расщепляются протеазами, жиры — липазой, крахмал —амилазой, пектиновые вещества — пектиназой, целлюлоза — целлю-лазой и т. п. Поступление минеральных солей в клетку зависит: 1)от степени диссоциации их на ионы, 2) от рН среды, 3) заряда цитоплаз-матической мембраны. Если ЦПМ имеет положительный заряд, то в клетку легче проникают ионы с отрицательным зарядом. Проницаемость клеток микроорганизмов для различных веществ неодинакова и обусловлена наличием в нормально функционирующих клетках двойного барьера — клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Клеточная стенка микроорганизмов является барьером для высокомолекулярных соединений — белков, полисахаридов и др. и легко пропускает низкомолекулярные соединения и ионы, что связано с малой величиной диффузионных, пор в ней. Основным препятствием для транспорта (проникновения) веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана, так как она, 1) с одной стороны, обладает полупроницаемостью (вода проходит через нее значительно легче, чем соли); 2) с другой стороны, ЦПМ обладает избирательной проницаемостью, т. е. не все растворенные вещества могут проходить через нее одинаково легко. ЦПМ регулирует не только поступление в клетку, но и выход из нее воды и разнообразных продуктов обмена и ионов, что обеспечивает нормальную жизнедеятельность клетки. Транспорт веществ происходит через мельчайшие поры в ЦПМ. Существует несколько механизмов транспорта питательных веществ в клетку. 1. Простейший из них — пассивная диффузия. Движущей силой этого процесса служит градиент концентрации вещества, т. е. различия в его концентрации по обе стороны ЦПМ — во внешней среде и в клетке. Молекулы воды, некоторых газов (02, Н2, N2), некоторые ионы, концентрация которых во внешней среде выше, чем в клетке, перемещаются через ЦПМ внутрь клетки именно путем пассивной диффузии. Пассивный перенос веществ протекает до тех пор, пока концентрация веществ по обе стороны ЦПМ не выровняется. Вода — основное вещество, которое проникает в клетку путем пассивной диффузии. Поступающая вода прижимает цитоплазму и ЦПМ к клеточной стенке, в клетке создается внутреннее давление на клеточную стенку, называемое тургором, которое препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку. В состоянии тургора клетки всех живых существ, в том числе и микроорганизмов, проявляют наиболее активную жизнедеятельность. Поэтому роль воды в жизни микроорганизмов так велика. Пассивная диффузияпроисходит без затраты энергии клеткой. Скорость такого процесса незначительна. Подавляющее большинство веществ питательной среды может проникнуть внутрь клетки только при участии переносчиков — специфических белков, локализованных на ЦПМ и циркулирующих между ее внешним и внутренним слоями. Они же осуществляют вывод из клетки продуктов обмена. Переносчики обладают строгой специфичностью к субстрату, т. е. каждый из них переносит только определенное вещество. Переносчик вступает во взаимодействие с веществом на наружной стороне ЦПМ, и этот комплекс диффундирует через ЦПМ к внутренней стороне ЦПМ, комплекс распадается и затем вещество передается в цитоплазму. После этого переносчики «захватывают» определенные продукты обмена, выносят их из клетки и процесс повторяется. Таким образом, в клетку из питательной среды поступают только те вещества, для которых в ЦПМ имеются соответствующие переносчики, и в этом проявляется избирательная проницаемость ЦПМ. С помощью переносчиков осуществляется перенос растворенных веществ питательной среды путем облегченной диффузии и активного транспорта. Облегченная диффузия происходит по градиенту концентрации, как и пассивная диффузия, она протекает тоже без затраты энергии, но с большей скоростью. Активный транспорт веществ идет против градиента концентрации, т. е. от меньшей концентрации к большей, что обязательно сопровождается затратой энергии. Попав внутрь клетки, вещество освобождается от переносчика также с затратой энергии. При активном транспорте скорость поступления вещества в клетку достигает максимума уже при малой концентрации его в питательной среде, причем концентрация этого вещества в клетке может значительно превысить его концентрацию в питательной среде. Прокариоты и эукариоты различаются по механизмам транспорта: · у прокариот избирательное поступление питательных веществ происходит путем активного транспорта, · у эукариот — путем облегченной диффузии. Выход продуктов обмена из клеток микроорганизмов чаще всего осуществляется путем облегченной диффузии.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2458)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |