Kako supstance ulaze u ćeliju. Da li krema prodire u kožu

Pitanje 1. Koje su funkcije vanjske membrane ćelije?

Vanjska ćelijska membrana sastoji se od dvostrukog lipidnog sloja i proteinskih molekula, od kojih se neki nalaze na površini, a neki prodiru kroz oba sloja lipida.

Vanjska ćelijska membrana radi zaštitna funkcija, odvajajući ćeliju od spoljašnje sredine, sprečava oštećenje njenog sadržaja.

Osim toga, vanjska ćelijska membrana obezbjeđuje transport supstanci u ćeliju i iz nje, omogućava ćelijama da međusobno komuniciraju.

Pitanje 2. Na koje načine razne supstance može ući u ćeliju?

Supstance mogu prodrijeti kroz vanjsku ćelijsku membranu na nekoliko načina.

Prvo, kroz najtanje kanale formirane od proteinskih molekula, joni malih supstanci, kao što su joni natrijuma, kalija i kalcijuma, mogu proći u ćeliju.

Drugo, supstance mogu ući u ćeliju fagocitozom ili pinocitozom. Na taj način čestice hrane obično prodiru.

Pitanje 3. Kako se pinocitoza razlikuje od fagocitoze?

Kod pinocitoze, izbočina vanjske membrane hvata kapljice tekućine, a kod fagocitoze čvrste čestice.

Pitanje 4. Zašto biljne ćelije nemaju fagocitozu?

Prilikom fagocitoze, na mjestu gdje čestica hrane dodiruje vanjsku membranu ćelije, formira se invaginacija i čestica ulazi u ćeliju, okružena membranom. At biljna ćelija gotovo stanične membrane postoji gusta neplastična ljuska vlakana koja sprečava fagocitozu.

Kako preuzeti besplatni esej? . I link do ovog eseja; Opće informacije o ćelijama. stanične membrane već u vašim obeleživačima.

Dodatni eseji na tu temu

multimedijalna prezentacija

(!LANG:Popularni eseji

Očigledno, neke tvari pasivno teku kroz staničnu membranu pod djelovanjem razlike tlaka, druge se prilično aktivno upumpavaju u ćeliju kroz membranu, a treće se uvlače u ćeliju zbog invaginacije membrane.

Većina ćelija živi u okruženju koje nije pogodno za održavanje tog izuzetno strogog omjera vode, soli i organskih tvari, bez kojeg je život nemoguć. To podrazumijeva potrebu za kontinuiranom i vrlo pažljivom regulacijom razmjene različitih supstanci koja se javlja između vanjskog svijeta i citoplazme. barijera koja odvaja unutrašnjost ćelije od okruženje, služi kao ćelijska membrana - najtanji film, debeo samo deset milionitih delova milimetra.

Ova membrana je propusna za mnoge tvari koje teku u oba smjera (tj. izvan ćelije i u ćeliju). Uprkos svojoj zanemarljivoj debljini, membrana ima određenu strukturu; ova struktura i hemijski sastav membrane, o kojoj još uvek imamo vrlo nejasnu predstavu, određuju njenu selektivnu i vrlo neujednačenu propusnost. Ako su sile koje osiguravaju prolaz tvari kroz membranu lokalizirane u okolini koja okružuje ćeliju, onda se govori o "pasivnom prijenosu". Ako se energija koja se na to troši nastaje u samoj ćeliji u procesu njenog metabolizma, onda se govori o "aktivnom prijenosu". Takva interakcija između ćelije i njene okoline služi ne samo da se osigura da se koncentracija svih supstanci koje čine njen sastav u ćeliji uvek održava u određenim granicama, izvan kojih ne može biti života; u nekim ćelijama, na primjer, u nervne celije, ova interakcija je od najveće važnosti za funkciju koju ove ćelije imaju u tijelu.

Mnoge ćelije apsorbuju supstance koje su im potrebne i putem neke vrste gutanja. Ovaj proces je poznat kao fagocitoza ili pinocitoza (riječi potiču od grčkih riječi za "jesti" i "piće", odnosno od riječi za "ćeliju"). Ovom metodom apsorpcije, ćelijska membrana formira džepove ili invaginacije koje uvlače tvari izvana u ćeliju; zatim se ove izbočine odvoje i kapljica spoljašnje sredine okružena membranom u obliku mehurića ili vakuole počinje da pluta kroz citoplazmu.

Bez obzira na svu sličnost ovog procesa sa jednostavnim "gutanjem", još uvijek nemamo pravo govoriti o ulasku tvari u ćeliju, jer to odmah povlači pitanje šta znači izraz "unutra". Sa naše, da tako kažemo, makroskopske, ljudske tačke gledišta, skloni smo neozbiljno tvrditi da je, čim smo progutali komad hrane, ušao u nas. Međutim, takva izjava nije sasvim tačna. Enterijer probavni trakt u topološkom smislu, to je vanjska površina; prava apsorpcija hrane počinje tek kada ona prodre u ćelije crijevnog zida. Stoga je supstanca koja je ušla u ćeliju kao rezultat pinocitoze ili fagocitoze i dalje "napolju", budući da je još uvijek okružena membranom koja ju je uhvatila. Da bi zaista ušao u kavez i pretvorio se u pristupačan metabolički procesi komponenta citoplazme slične supstance mora na ovaj ili onaj način prodrijeti kroz membranu.

Jedna od sila koje djeluju na cijelu ćelijsku membranu je zbog gradijenta koncentracije. Ova sila nastaje zbog nasumičnog kretanja čestica, koje traže da budu ravnomjerno raspoređene u prostoru. Ako dva rješenja imaju isti sastav ali različita koncentracija dođu u kontakt, tada počinje difuzija otopljene tvari iz područja veće koncentracije i ta difuzija se nastavlja sve dok koncentracija ne postane svugdje ista. Izjednačavanje koncentracije se dešava čak i ako su dva rastvora odvojena membranom, pod uslovom, naravno, da je membrana propusna za otopljenu supstancu. Ako je membrana propusna za otapalo, ali nepropusna za otopljenu tvar, tada se gradijent koncentracije pojavljuje pred nama u obliku dobro poznatog fenomena osmoze: u ovom slučaju otapalo prolazi kroz membranu, idući iz područja od niže koncentracije otopljene tvari u područje veće koncentracije. Gradijent koncentracije i osmotske sile koje djeluju na obje strane ćelijske membrane su vrlo značajne, budući da se koncentracije mnogih supstanci u ćeliji oštro razlikuju od njihovih koncentracija u vanjskom okruženju.

U pasivnom prijenosu, prodiranje tvari kroz membranu regulirano je selektivnom propusnošću membrane. Permeabilnost membrane za dati molekul zavisi od hemijski sastav i svojstva ovog molekula, kao i njegovu veličinu; u isto vrijeme, membrana je u stanju ne samo da blokira put određenim tvarima, već i da prođe kroz sebe različite supstance različitim brzinama.

U zavisnosti od prirode sredine na koju su prilagođene, ćelije različite vrste imaju veoma različitu propusnost. Tako se, na primjer, propusnost obične amebe i ljudskih eritrocita za vodu razlikuje za više od 100 puta. U tabeli konstanti permeabilnosti (izražene kao broj kubnih mikrona vode koji prođe kroz 1 kvadratni mikron ćelijske membrane u 1 minutu pod uticajem razlike osmotskog pritiska od 1 atmosfere) u odnosu na amebu navedena je vrednost 0,26 , odnosno njegova propusnost je vrlo neznatna. Prilagodljiva vrijednost tako niske propusnosti je očigledna: organizmi koji žive u svježa voda, suočavaju se s najvećom razlikom koncentracije između vanjskih i unutrašnje okruženje i tako su primorani da ograniče protok vode prema unutra kako bi uštedeli energiju koja bi bila potrebna za ispumpavanje te vode nazad. Crvenim krvnim zrncima nije potreban takav sigurnosni uređaj, jer su obično okružene krvnom plazmom – okruženjem koje je u relativnoj osmotskoj ravnoteži sa njihovim unutrašnjim okruženjem. Kada uđu u vodu, ove ćelije odmah počinju da bubre i prilično brzo pucaju, jer njihova membrana nije dovoljno elastična da izdrži ovaj iznenadni pritisak vode.

Ako se, kao što to obično biva u prirodi, molekule otopljene tvari razdvoje na ione koji nose određeni električni naboj, tada dolaze u igru nove sile. Dobro je poznato da membrane mnogih, a možda čak i svih ćelija imaju sposobnost održavanja poznate razlike potencijala između svoje vanjske i unutrašnje površine. Kao rezultat, nastaje određeni potencijalni gradijent, koji uz gradijent koncentracije služi kao pokretačka sila za pasivni prijenos kroz staničnu membranu.

Treća sila uključena u pasivni transport kroz membranu je transport otopljenih tvari zajedno s rastvaračem (solvent pull). To dolazi u igru samo ako otopina zaista može teći kroz membranu; drugim riječima, ako je membrana porozna. U tom slučaju ubrzava se kretanje čestica otopljene tvari, koje difundiraju u smjeru strujanja, a usporava se difuzija čestica u suprotnom smjeru. Ovaj efekat uvlačenja obično ne igra velika uloga, međutim, u nekima posebne prilike njegov značaj je prilično velik.

Sve tri sile uključene u pasivni transfer mogu djelovati odvojeno ili zajedno. Međutim, bez obzira na to koja sila uzrokuje kretanje - da li gradijent koncentracije, gradijent potencijala ili efekat povlačenja - kretanje se uvijek događa u smjeru "naniže", a membrana služi kao pasivna barijera. Istovremeno, u citologiji su poznati mnogi važni primjeri kada nijedna od ove tri sile ne može objasniti prijenos tvari kroz membranu. U tim slučajevima, kretanje se odvija u smjeru "gore", odnosno protiv sila koje uzrokuju pasivni prijenos, te stoga mora nastati zbog energije koja se oslobađa kao rezultat metaboličkih procesa koji se odvijaju u ćeliji. U ovom aktivnom transportu, membrana više nije samo pasivna barijera, već djeluje kao neka vrsta dinamičkog organa.

Sve do nedavno sve informacije koje smo imali o strukturi ćelijske membrane dobijali su isključivo kao rezultat proučavanja njene permeabilnosti i stoga su bili čisto indirektni. Na primjer, utvrđeno je da mnoge tvari koje su topljive u lipidima (masti) lako prolaze kroz staničnu membranu. S tim u vezi, nastala je pretpostavka da u ćelijskoj membrani postoji sloj lipida i da supstance rastvorljive u lipidima prolaze kroz membranu, rastvarajući se na jednoj njenoj strani, a oslobađajući je na drugoj strani. Međutim, pokazalo se da molekuli rastvorljivi u vodi takođe prolaze kroz ćelijsku membranu. Morao sam pretpostaviti da struktura membrane donekle podsjeća na sito, odnosno da je membrana opremljena porama ili nelipidnim područjima, a moguće i oboje u isto vrijeme; osim toga, da bi se objasnile karakteristike prolaska različitih jona, priznato je prisustvo sekcija u membrani koje nose električni naboj. Konačno, u ovu hipotetičku shemu strukture membrane uvedena je i proteinska komponenta, jer su se pojavili podaci koji posebno svjedoče o vlaženju membrane, što je nekompatibilno sa čisto masnim sastavom.

Ova zapažanja i hipoteze su sažete u modelu ćelijske membrane koji je 1940. predložio J. Danielli. Prema ovom modelu, membrana se sastoji od dvostrukog sloja molekula lipida prekrivenih sa dva sloja proteina. Molekuli lipida leže paralelno jedan s drugim, ali okomito na ravan membrane, sa svojim nenabijenim krajevima okrenutim jedan prema drugom, a nabijene grupe usmjerene prema površini membrane. Na ovim nabijenim krajevima adsorbiraju se slojevi proteina, koji se sastoje od proteinskih lanaca, koji formiraju splet na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane, dajući joj tako određenu elastičnost i otpornost na mehaničko oštećenje i niska površinska napetost. Dužina molekula lipida je približno 30 angstroma, a debljina monomolekularnog proteinskog sloja je 10 angstroma; stoga je Danielli vjerovao da je ukupna debljina ćelijske membrane oko 80 angstroma.

Rezultati dobijeni sa elektronski mikroskop, potvrdio je ispravnost modela koji je kreirao Danielli. "Elementarna membrana" proučavana na Robertsonovim elektronskim mikrografijama odgovara Daniellijevim predviđanjima u obliku i veličini, i uočena je u mnogim ćelijama. razne vrste. Mogu se razlikovati još dva tamne pruge debljine oko 20 angstroma, što može odgovarati dva proteinska sloja modela; ove dvije trake su razdvojene 35 angstroma lakšim jezgrom koje odgovara lipidnom sloju. Ukupna debljina membrane od 75 angstroma je prilično blizu vrijednosti koju daje model.

Ne narušavajući opću simetriju ovog modela, treba ga dopuniti kako bi se uzele u obzir razlike u kemijskoj prirodi unutrašnje i vanjske površine membrane. Ovo bi omogućilo da se objasni postojanje hemijskih gradijenata između unutrašnje i spoljašnje površine membrane, otkrivenih u nekim zapažanjima. Osim toga, znamo da su mnoge stanice prekrivene mukoproteinskom membranom koja sadrži ugljikohidrate, čija debljina varira u različitim tipovima stanica. Bez obzira da li ovaj sloj utiče na propusnost, može se pretpostaviti da igra važnu ulogu kod pinocitoze.

Pored ovih karakteristika strukture membrane, takoreći u "presjeku", pri proučavanju propusnosti ispada da je njena struktura nehomogena i u drugom smjeru. Poznato je, na primjer, da ćelijske membrane propuštaju čestice čija veličina ne prelazi poznate granice, zadržavajući sve veće čestice, a to ukazuje na prisustvo pora u ovim membranama. Do sada postojanje pora nije potvrđeno elektronskim mikroskopskim studijama. To nije iznenađujuće, jer se pretpostavlja da su ove pore vrlo male i da se nalaze veoma udaljene jedna od druge, tako da njihova ukupna površina ne prelazi hiljaditi dio ukupne površine membrane. Ako membranu nazovemo sitom, onda treba dodati da u ovom situ ima vrlo malo rupa.

Još važnija okolnost je da je, da bi se objasnila visoka selektivnost koja omogućava mnogim ćelijama da razlikuju jednu supstancu od druge, potrebno pretpostaviti različitu hemijsku specifičnost različitih delova membrane. Pokazalo se, na primjer, da su neki enzimi lokalizirani na površini stanice. Očigledno, njihova funkcija je da pretvore supstance koje su netopive u membrani u rastvorljive derivate koji mogu da prođu kroz nju. Poznati su brojni slučajevi kada ćelija, propusna za jednu supstancu, ne propušta drugu supstancu blizu prve i slične joj po veličini molekula i električnim svojstvima.

Dakle, vidimo da je tanka stanična membrana prilično složen aparat dizajniran da aktivno ometa kretanje tvari koje ulaze u ćeliju i oslobađaju se iz nje. Takav aparat je nezamjenjiv za proces aktivnog prijenosa, pomoću kojeg se ovaj prijenos uglavnom obavlja. Da bi došlo do ovog pokreta "nagore", ćelija mora djelovati protiv sila pasivnog prijenosa. Međutim, uprkos naporima mnogih naučnika, još uvek nije bilo moguće otkriti mehanizam kojim se energija oslobođena kao rezultat ćelijskog metabolizma koristi za transport različitih supstanci kroz ćelijsku membranu. Moguće je da su različiti mehanizmi uključeni u ovaj prijenos energije.

Problem aktivnog transporta jona izaziva najveće interesovanje. Biolozi su već prije 100 godina znali postojanje razlike potencijala između vanjske i unutrašnje površine membrane; Otprilike u isto vrijeme, oni su znali da ova razlika potencijala utiče na transport i distribuciju jona. Međutim, tek su nedavno počeli shvaćati da ova potencijalna razlika sama nastaje i održava se zbog aktivnog transporta jona.

O važnosti ovog problema govori i činjenica da citoplazma mnogih ćelija sadrži mnogo više kalijuma nego natrijuma, a pritom su prinuđene da žive u okruženju koje karakteriše upravo suprotan odnos između sadržaja ova dva jona. Na primjer, krvna plazma sadrži 20 puta više natrijuma nego kalija, dok crvena krvna zrnca sadrže 20 puta više kalija od natrijuma. Membrana eritrocita ima dobro definisanu, iako nisku, pasivnu propusnost i za jone natrijuma i kalija. Kada bi se ova permeabilnost mogla slobodno manifestirati, tada bi ioni natrijuma ušli u ćeliju, a kalijevi ioni bi počeli izlaziti iz nje. Stoga, da bi održala postojeći omjer jona, stanica mora kontinuirano "ispumpati" ione natrijuma i akumulirati ione kalija uz 50-struki koncentracijski gradijent.

Većina modela predloženih za objašnjenje aktivnog transporta zasniva se na pretpostavci postojanja neke vrste molekula nosača. Pretpostavlja se da ovi još uvijek hipotetički nosači dolaze u kontakt s ionima koji se nalaze na jednoj površini membrane, prolaze kroz membranu u ovom obliku i ponovo oslobađaju ione na drugoj površini membrane. Vjeruje se da se kretanje takvih spojeva (molekula nosača koji su za sebe vezali ioni), za razliku od kretanja samih jona, odvija u "silaznom" smjeru, tj. u skladu s gradijentom kemijske koncentracije.

Jedan takav model, koji je stvorio T. Shaw 1954. godine, omogućava ne samo da se objasni prenos jona kalijuma i natrijuma kroz membranu, već i da se uspostavi neka veza između njih. Prema Shaw modelu, joni kalija i natrijuma (K+ i Na+) se transportuju kroz membranu pomoću nosača rastvorljivih u mastima (X i Y) specifičnih za jone. Nastala jedinjenja (KX i NaY) mogu da difunduju kroz membranu, dok je membrana nepropusna za slobodne nosače. Na vanjska površina membrane transportera natrijuma se pretvaraju u transportere kalija, gubeći energiju u tom procesu. Na unutrašnjoj površini membrane, nosači kalija se ponovo pretvaraju u nosače natrijuma zbog prijema energije koja nastaje u procesu ćelijskog metabolizma (dobavljači ove energije su, po svoj prilici, energetski bogata jedinjenja u čijoj molekuli postoje fosfatne veze).

Mnoge pretpostavke iznesene u ovom modelu teško je eksperimentalno potvrditi, a nipošto ga ne prepoznaju svi. Ipak, smatrali smo potrebnim to spomenuti, jer sam ovaj model pokazuje svu složenost fenomena aktivnog prijenosa.

Mnogo pre nego što su biolozi dešifrovali izazovna igra fizička snaga, uključeni u prijenos tvari kroz ćelijsku membranu, već su morali promatrati ćelije, da tako kažem, "za hranu". AT kasno XIX veka, Ilja Mečnikov je prvi put video kako belo krvne ćelije(leukociti) su progutali bakterije i dali im ime "fagociti". Godine 1920. A. Schaeffer je opisao kako ameba hvata svoj plijen - crtež koji je postao klasik. Proces pinocitoze, izražen manje jasno, prvi je otkrio W. Lewis tek 1931. Proučavajući ponašanje ćelija u kulturi tkiva metodom time-lapse, uočio je izrasline membrane na periferiji ćelije koje su se talasale tako snažno da od s vremena na vreme su se zatvarali, poput stisnute pesnice, hvatajući deo medijuma kao u mehuru. Lewisu je sve ovo izgledalo toliko slično procesu pijenja da je smislio odgovarajući naziv za ovaj fenomen - "pinocitoza".

Lewisovo otkriće isprva nije privuklo pažnju, osim rada S. Maeta i W. Doylea, objavljenog 1934. godine, koji su izvijestili o sličnom fenomenu koji su oni primijetili kod amebe. Pinocitoza je ostala puki kuriozitet sve do sredine ovog veka, zahvaljujući studijama elektronskom mikroskopijom, ustanovljeno je da je takvo gutanje mnogo raširenije.

U amebama i ćelijama iz kulture tkiva, pinocitoza se može posmatrati pod konvencionalnim mikroskopom. Zahvaljujući visokoj rezoluciji elektronskog mikroskopa, otkriveno je i da mnoge druge vrste ćelija formiraju mikroskopske mehuriće. Sa fiziološke tačke gledišta, jedan od najzanimljivijih primjera ove vrste su ćelije epitel četkice bubrezi i crijeva: mjehuriće koje unose različite tvari u ćeliju formiraju se u podnožju ruba četkice, po čemu ovaj epitel duguje svoje ime. Glavna karakteristika pinocitoze ili fagocitoze je ista u svim stanicama: neki dio ćelijske membrane se odvaja od površine ćelije i formira vakuolu ili vezikulu koja se odvaja od periferije i migrira u ćeliju.

Veličina vezikula nastalih tokom pinocitoze uvelike varira. U amebama i ćelijama uzetim iz kulture tkiva, prosečan prečnik novoodlepljene pinocitne vakuole je 1-2 mikrona; veličine vakuola, koje uspijevamo otkriti pomoću elektronskog mikroskopa, variraju od 0,1 do 0,01 mikrona. Često se takve vakuole spajaju jedna s drugom i njihove veličine se istovremeno, naravno, povećavaju. Zbog večinaćelije sadrže niz drugih vakuola i granula, pinocitne vakuole se ubrzo gube iz vida osim ako im se ne da neka vrsta "oznake". Vakuole koje nastaju tokom fagocitoze su, naravno, mnogo veće i mogu primiti čitave bakterijske ćelije, ćelije protozoa, au slučaju fagocita, fragmenti uništenih tkiva.

Na osnovu jednostavnih eksperimenata s amebom, može se vidjeti da se piocitoza ne može uočiti ni u jednom tkivu u bilo kojem trenutku, jer je uzrokovana prisustvom određenih supstanci u okolini. AT čista voda pinocitoza se ne javlja kod ameba: u svakom slučaju, ne može se otkriti pod mikroskopom. Ako se u vodu u kojoj se nalaze amebe dodaju šećer ili neki drugi ugljikohidrati, to neće dovesti do ničega. Kada se dodaju soli, proteini ili određene aminokiseline, počinje pinocitoza. S. Chapman-Andersen je otkrio da kod amebe svaka tako izazvana pinocitoza može trajati oko 30 minuta, bez obzira na prirodu faktora koji ju je izazvao, a za to vrijeme se formira do 100 pinocitnih kanala i proguta odgovarajući broj vakuola. Tada pinocitoza prestaje i može se nastaviti tek nakon 3-4 sata. Prema Chapman Andersenu, to je zbog činjenice da se nakon 30 minuta pinocitoze koriste sva područja vanjske membrane sposobna za invaginaciju.

Osim toga, Chapman-Andersen je pomogao da se riješi jedan stari problem, naime, pokazao je da su fagocitoza i pinocitoza, sa fiziološke tačke gledišta, isti proces. U njenom eksperimentu, amebe su prvo dobile priliku da fagocitiraju onoliko cilijata koje su jestive za njih koliko su mogle da uhvate iz okoline koja vrvi ovim mikroorganizmima. Zatim su prebačeni u podlogu koja sadrži faktor koji indukuje pinocitozu. Pokazalo se da ove amebe mogu formirati samo nekoliko kanala (manje od 10% uobičajenog broja). Suprotno tome, amebe koje su iscrpile svoj potencijal za pinocitozu nisu fagocitirale kada su prebačene u medij koji sadrži organizme koje inače koriste kao hranu. Stoga se čini da je površina membrane ograničavajući faktor u oba slučaja.

S. Bennett je 1956. sugerirao da je pinocitoza uzrokovana adsorpcijom molekula induktora ili jona na površini ćelijske membrane. Ova pretpostavka je u potpunosti potvrđena u radovima brojnih istraživača. Teško se može sumnjati da se u amebi adsorpcija dešava na posebnoj membrani, koja se sastoji od sluzi i obavija cijelu amebu. Budući da se pretpostavlja da takva ljuska postoji i u mnogim drugim ćelijama, bilo bi zanimljivo saznati da li u svim slučajevima obavlja sličnu funkciju.

Mjehurić, koji u ćeliju unosi indukujuću supstancu, u nju unosi i određenu količinu tečnog medija. Chapman-Andersen i autor izveli su eksperiment "dvostruke oznake" kako bi utvrdili kojoj od dvije tvari - induktoru ili tekućini - pripada glavnu ulogu. Amebe smo stavili u podlogu koja je sadržavala protein obilježen radioaktivnim izotopom kao induktorom i šećer drugom radioaktivnom oznakom, što je omogućilo određivanje količine apsorbirane tekućine. Polazili smo od činjenice da ako je glavna konzumirana tvar, kao i tvar koja inducira apsorpciju, protein, onda bi relativni sadržaj proteina u vakuolama trebao biti veći nego u mediju. I tako je ispalo. Međutim, razmjeri ovog fenomena daleko su premašili naša očekivanja. Ukupno protein apsorbovan u roku od 30 minuta odgovara približno 25% ukupne mase amebe. Ovo je veoma impresivan obrok, što ukazuje na to najveća vrijednost za ćeliju tokom pinocitoze, imaju supstance adsorbovane na površini.

Međutim, hrana sadržana u vakuoli se i dalje mora smatrati izvan ćelije, jer je kućište u kojem je zatvorena dio vanjske membrane. Moramo saznati može li takva komunikacija sa vanjskim okruženjem osigurati sirovine za metabolički aparat ćelije, i ako može, kako. Najjednostavniji način prijenosa tvari iz vakuole u citoplazmu bilo bi otapanje membrane pod djelovanjem citoplazmatskih enzima. Međutim, podaci elektronske mikroskopije ne podržavaju ovu pretpostavku: nikada nismo bili u mogućnosti da uočimo nestanak membrane koja formira stabljiku vakuole.

Budući da je membrana očigledno očuvana, glavni zadatak u proučavanju pinocitoze je proučavanje njene permeabilnosti. Nema sumnje da pinocitna vezikula oslobađa vodu u citoplazmu; u to se uvjeravamo po primjetnom naboranju vakuola. J. Marshall i autor su pokazali da je bore u amebama praćeno postupnim povećanjem koncentracije sadržaja vakuole. Centrifugiranjem je ustanovljeno da se tokom prvih nekoliko sati nakon pinocitoze gustina vakuola stalno povećava u odnosu na gustinu okolne citoplazme. Na kraju, ove vakuole se pretvaraju u citoplazmatske granule, koje po veličini i ponašanju liče na mitohondrije tokom centrifugiranja.

Također se pokazalo da je membrana vakuole propusna ne samo za vodu, već i za tako male molekularne tvari kao što je glukoza. Chapman-Andersen i autor, koristeći radioaktivnu glukozu, otkrili su da glukoza apsorbirana u procesu pinocitoze brzo napušta vakuole i ravnomjerno se raspoređuje po citoplazmi. Ova glukoza ulazi normalni procesi metabolizam koji se odvija u ćeliji, kao da je u ćeliju ušao na uobičajen način - kao rezultat difuzije sa površine ćelije; produkt njenog metabolizma - radioaktivni ugljični dioksid - ubrzo se pojavljuje među produktima izlučivanja amebe. Chapman-Andersen i D. Prescott su dobili iste rezultate za neke aminokiseline. Stoga nema sumnje da se uz pomoć pinocitoze stanica može "hraniti" tvarima koje imaju male molekule. Eksperimenti sa "hranjenjem" velikih molekula još nisu sprovedeni.

Ovi rezultati sugeriraju da postoji određena promjena u propusnosti membrane. Ova promjena se ne može vidjeti elektronskim mikroskopom; čini se da je membrana ista i prije i nakon pinocitoze. Međutim, postoje izvještaji da se sluzokoža koja oblaže unutrašnjost zida vakuole eksfolira i, zajedno sa adsorbiranim materijalom na njoj, ostaje u središtu vakuole u obliku male kvržice.

Istovremeno se javlja još jedan, vjerovatno vrlo važan, fenomen. Na primarnoj vakuoli formiraju se male sekundarne vakuole koje se odvajaju od nje i migriraju u citoplazmu. Još nismo u mogućnosti da procenimo ulogu ovog procesa za distribuciju sadržaja primarne vakuole kroz citoplazmu. Jasno je samo jedno: koji god se procesi povezani s propusnošću odvijali u membranama ovih mikrovakuola, njihov protok je uvelike olakšan zbog tako ogromnog povećanja površine površine membrane unutar ćelije. Moguće je da i sekundarne vakuole učestvuju u stvaranju selektivne permeabilnosti, oduzimajući neke supstance iz primarne vakuole, a druge ostavljajući u njoj.

Glavna poteškoća koja se javlja kada se pokušava objasniti pinocitoza kao jedna od glavnih fiziološki procesi u ćeliji je da je potpuno lišena specifičnosti. Istina, u aktivnosti fagocita senzibiliziranih antitijelima na apsorpciju određenih bakterija, očituje se visoka specifičnost. A. Tyler smatra da tokom oplodnje dolazi do pinocitnog gutanja spermatozoida jajne ćelije - procesa koji počinje interakcijom specifičnih supstanci na površinama jajne ćelije i sperme. Međutim, generalno govoreći, mehaničko hvatanje adsorbovanih supstanci i tečnosti iz okoline se verovatno dešava bez većeg izbora. Moguće je da zbog toga u ćeliju često ulaze beskorisne ili čak štetne tvari.

Vjerovatno negdje postoji mehanizam sa većom selektivnošću. Najlakše je pretpostaviti da se izbor, aktivan ili pasivan, javlja na membranama koje okružuju vakuole i vezikule koje se nalaze u ćeliji. U ovom slučaju, pinocitozu treba posmatrati ne kao proces koji isključuje prijenos kroz membranu, već kao proces koji dopunjuje takav prijenos. Njegovo glavni zadatak treba da se sastoji u stvaranju ekstenzivnih unutrašnjih površina, na kojima bi djelovanje sila povezanih s pasivnim i aktivnim prijenosom moglo biti još efikasnije nego na stvarnoj površini ćelije, a u isto vrijeme sa manjim rizikom od gubitka materije zbog curenja.

>> Opće informacije o ćelijama

Opće informacije o ćelijama.

1. Koja je razlika između ljuski životinjskih i biljnih ćelija?
2. Čime je prekrivena ćelija gljive?

Ćelije su, uprkos svojoj maloj veličini, veoma složene. Sadrže strukture za potrošnju hranljive materije i energija, izlučivanje nepotrebnih metaboličkih produkata, reprodukcija. Svi ovi aspekti života ćelije treba da budu usko povezani jedno s drugim.

Sadržaj lekcije Okvir lekcije i okvir podrške Prezentacija lekcije Ubrzajuće metode i interaktivne tehnologije Zatvorene vježbe (samo za nastavnike) Ocjenjivanje Vježbajte zadaci i vježbe, radionice za samoispitivanje, laboratorij, slučajevi nivo složenosti zadataka: normalan, visok, olimpijada domaća zadaća Ilustracije ilustracije: video klipovi, audio, fotografije, grafike, tabele, stripovi, multimedijalni apstrakti čipovi za radoznale jaslice humor, parabole, vicevi, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci eksterno nezavisno testiranje (VNT) osnovni i dodatni udžbenici tematski praznici, slogani članci nacionalna obilježja glosar pojmova ostalo Samo za nastavnike

Pokušajte zamisliti našu kožu kao mrežu za odbojku, a kozmetičke molekule kao odbojkašku loptu. Mislite li da će krema, kako je reklamirana, uspjeti prodrijeti u finu mrežicu i proizvesti obećani divan učinak? Koja vrsta savremenim metodama i tehnologije su u stanju da isporuče kompleks divnih komponenti u duboke slojeve kože, zaobilazeći epidermalnu barijeru? Isplati li se trošiti novac na skupu luksuznu kozmetiku ili su sva obećanja samo lažni trik? I koliko duboko obična krema može prodrijeti u kožu?

Da biste razumjeli da li kozmetički proizvodi i njihovi sastojci djeluju, morate zapamtiti osnove. Naime, kako je koža uređena, od kojih slojeva se sastoji, koje su karakteristike njenih ćelija.

Kako je strukturirana naša koža?

Koža je najviše veliki organ ljudsko tijelo. Sastoji se od tri sloja:

Epidermis (0,1-2,0 mm).

Dermis (0,5-5,0 mm).

Hipodermis ili potkožna mast(2,0-100 mm i više).

Prvi sloj kože je epiderma, koju obično nazivamo kožom. Ovaj sloj je najzanimljiviji za kozmetologe. Ovdje djeluju komponente krema. Dalje prodiru samo lijekovi koji se daju u obliku injekcija.

Epiderma i epidermalna barijera: barijera za hranljive materije ili pouzdan saveznik?

Epiderma se pak sastoji od 5 slojeva - bazalnog, bodljikavog, zrnastog, rožnatog. Stratum corneum je obložen sa 15-20 redova korneocita - mrtvih rožnatih ćelija, u kojima nema više od 10% vode, nema jezgra, a ceo volumen je ispunjen jakim keratinskim proteinom.

Korneociti su jaki vjerni prijatelji, drže jedni za druge uz pomoć proteinskih mostova, a lipidni sloj drži te ćelije na okupu jače od cementa - cigle u zidu.

Korneociti čine epidermalnu barijeru, koja poput oklopa kornjače štiti kožu od vanjskih utjecaja, kako korisnih tako i štetnih. Međutim, postoji rupa! Da bi ušle unutra, do živih ćelija epiderme i dermisa, supstance kozmetike moraju se kretati duž masnog sloja! Koja se, podsjetimo, sastoji od masti i propusna je samo za masti i tvari koje su topive u tim mastima.

Barijera stratum corneuma je nepropusna (tačnije, blago propusna) za vodu i tvari topljive u vodi. Voda ne može prodrijeti izvana, ali ne može ni izaći. Na taj način naša koža sprječava dehidraciju.

To nije sve!

Pored činjenice da supstance moraju biti rastvorljive u mastima, njihovi molekuli moraju biti mali. Ćelije korneocita nalaze se na udaljenosti mjerenoj u milionitim dijelovima milimetra. Samo mali molekul može prodrijeti između njih.

Ispostavilo se da je dobar, funkcionalan kozmetički proizvod onaj u kojem korisne komponente a) rastvorljiv u mastima; b) može savladati (ali ne i uništiti!) epidermalnu barijeru

Bilo bi sjajno kada bi se supstance i mikromolekule rastvorljive u mastima spakovale u tube i tegle!

Ima li smisla trošiti novac na kremu protiv starenja ili hidratantnu kremu s vrijednim kolagenom?

Za početak, razjasnimo gdje se proizvode kolagen i elastin i zašto su koži potrebni.

U donjem sloju epiderme - bazalnom sloju koji graniči s dermisom - rađaju se nove epidermalne stanice. Oni idu gore, na putu postepeno stare, postaju tvrđi. Kada stignu na površinu, veze između njih će oslabiti, stare ćelije će početi da se ljušte. Tako se naša koža obnavlja.

Ako se dioba stanica uspori ili se ne ljušte na vrijeme (to se zove hiperkeratoza), koža će izblijedjeti, izgubiti svoju ljepotu. U prvom slučaju pomoći će retinoidi, derivati vitamina A (ubrzat će mehanizam regeneracije). U drugom - preparati za piling (piling).

Vratimo se elastinu i kolagenu i saznajmo koliko su oni korisni

Rečeno nam je da kolagen i elastin pomažu koži da ostane čvrsta i mlada bez bora. na šta se misli?

Kolagen i elastin su dva glavna proteina dermisa, koji se sastoje od aminokiselina i upleteni u niti. Kolagenska vlakna su u obliku spirala (opruga) i čine privid okvira koji kožu čini čvrstom. A tanka elastinska vlakna pomažu mu da se istegne i vrati u prvobitno stanje.

Što su kolagena i elastinska vlakna bolja, koža je elastičnija.

Kolagenska vlakna su neophodna za normalnu regeneraciju, jer. pomažu novim stanicama da se brže dižu od bazalnih do površinskih slojeva kože. Druga funkcija kolagena je apsorbiranje i zadržavanje vlage u stanicama. Jedan molekul kolagena je sposoban da zadrži vodu u zapremini 30 puta većoj od same molekule!

Ako su kolagene opruge oslabljene i ne mogu zadržati vlagu, koža će se opustiti ili istegnuti zbog gravitacije. Nabori, nazolabijalni nabori, bore i suhoća su spoljašnje manifestacije negativne unutrašnje promjene.

Osim kolagenih i elastinskih vlakana, dermis sadrži ćelije fibroblasta i glikozaminoglikane. Šta oni rade?

Svima nam poznat glikozaminoglikan - hijaluronska kiselina, koja ispunjava međućelijske prostore i formira mrežu u kojoj se zadržava vlaga - dobije se gel. Čini se da izvori kolagena i elastina lebde u bazenu ispunjenom hijaluronskom kiselinom nalik gelu.

Dakle, vlakna kolagena i elastina formiraju snažan elastični okvir, vodeni gel hijaluronske kiseline je odgovoran za punoću kože.

Šta rade fibroblasti?

Fibroblasti su glavne ćelije dermisa i nalaze se u međućelijska supstanca između kolagenih i elastinskih vlakana. Ove ćelije proizvode kolagen, elastin i hijaluronska kiselina, uništavajući ih i sintetizirajući ih iznova i iznova.

Što je osoba starija, to se fibroblasti ponašaju pasivnije - i, shodno tome, sporije se obnavljaju molekuli kolagena i elastina. Tačnije, usporava se samo sinteza novih molekula, ali se procesi razaranja nastavljaju istim tempom. U dermisu se pojavljuje skladište oštećenih vlakana; koža gubi elastičnost i postaje suva.

Fibroblasti su fabrika kolagena i elastina. Kada "fabrika" ne radi dobro, koža počinje da stari.

Da li je moguće ubrzati sintezu ili nadoknaditi nedostatak proteina kolagena i elastina?

To je problem koji kozmetolozi pokušavaju riješiti godinama! Sada ga koriste na nekoliko načina:

Najskuplji i ujedno i najskuplji efikasno rešenje- procedure ubrizgavanja. U salonu će Vam biti ponuđena mezoterapija - uvođenje koktela sa hijaluronskom kiselinom i kolagenom pod kožu.
Dobre rezultate daje RF lifting (Thermolifting) - topla mjera koja se zasniva na zagrijavanju kože radiofrekventnim zračenjem (Radio Frequency) do dubine od 2-4 mm. Zagrijavanje podstiče aktivnost fibroblasta, kolagenski okvir postaje jači, koža se zaglađuje i podmlađuje.
Metoda je jednostavnija i jeftinija - korištenje krema s kolagenom, elastinom i hijaluronskom kiselinom.

Postoji li ovdje kontradikcija?

Kako će i koje aktivne tvari koje mogu izazvati regenerativne procese u koži prodrijeti u dublje slojeve?

Kao što se sjećate, na način bilo koje kozmetike, sa kolagenom, elastinom ili "hijaluronom", postoji epidermalna barijera. Također zapamtite da tvari topljive u mastima mogu zaobići barijeru iu malim količinama - topive u vodi, ali samo s najmanjim molekulom.

Počnimo sa ukusnim - kolagenom i elastinom

Kolagen i elastin su proteini, ne rastvaraju se u vodi ili masti. Osim toga, njihove molekule su toliko velike da se ne mogu stisnuti između keratinskih ljuskica! Zaključak - kozmetički kolagen (kao i elastin) apsolutno ne prodiru nigdje, ostaju na površini kože, stvarajući prozračni film.

Napredni korisnici kozmetike vjerovatno su čuli za hidrolizirani kolagen i hidrolizirani elastin. Ovaj oblik je lako prepoznatljiv po riječi hidroliziran u sastavu kozmetičkog proizvoda. Za dobijanje hidrolizata kolagena koriste se enzimi (enzimi), za hidrolizat elastina koriste se alkalije. A plus dodatni faktori – toplota i pritisak.

U takvim uslovima, jak protein se raspada na komponente - aminokiseline i peptide, što - i to je tačno! - prodre u kožu. Međutim, nije sve tako glatko sa pojedinačnim aminokiselinama, jer one:

nisu potpuni proteini
nemaju svojstva originalne supstance;
nesposobni da prisile fibroblaste da sintetiziraju vlastiti kolagen (ili elastin).

Dakle, čak i utisnuvši se u kožu, "ne-domaći" proteini neće se ponašati kao sopstveni, "domaći". Odnosno, jednostavno su beskorisni u borbi protiv starenja kože i bora. Ono zbog čega je upravo kolagen krema korisna je sposobnost obnavljanja porušene epidermalne barijere i izglađivanja površinskih bora.

Sva ostala obećanja su prevara, marketinški trik na pola plaće.

Zašto vam je potrebna hijaluronska kiselina u kremama?

Hijaluronska kiselina je rastvorljiva u vodi, tako da je prijateljska sa ostalim sastojcima. kozmetika. Postoje dvije vrste - visoke i niske molekularne težine.

Hijaluronska kiselina visoke molekularne težine je složenog sastava, sa ogromnim molekulom. Hijaluronska kiselina životinjskog porijekla se dodaje kozmetici. Veličina molekule omogućava joj da privuče vlagu u velikom broju(super-hidratantna!), ali sprečava da sam prodre u kožu.

Injekcije se koriste za isporuku kiseline visoke molekularne težine. To su isti fileri kojima kozmetolozi popunjavaju bore.

Kiselina male molekulske mase - modificirana. Njegove molekule su male, pa ne leži na površini epiderme, već pada dalje i djeluje u dubini.

Da biste modificirali "hijaluron":

razbiti njegove molekule hidrolizom u frakcije;
sintetizirane u laboratorijama.

Kreme, serumi, maske obogaćene su ovim proizvodom.

Drugi proizvod je natrijum hijaluronat. Da bi se dobio, molekuli originalne supstance se pročišćavaju uklanjanjem masti, proteina i nekih kiselina. Izlaz je supstanca sa sićušnim molekulom.

Hijaluronska kiselina niske molekularne težine može samostalno doći tamo gdje treba. Visoka molekularna težina se mora nanositi spolja ili injektirati.

Lukavi proizvođači pokušavaju da ne koriste basnoslovno skup niskomolekularni "hijaluron". Da, i oni su pohlepni sa visokom molekularnom težinom, ponekad dodajući 0,01% - taman toliko da mogu spomenuti supstancu na etiketi.

Neinvazivne metode unošenja aktivnih supstanci u kožu

Dakle, približavamo se finalu i već smo otkrili da će krema djelovati samo na površini kože, a da čak i ne prodire duboko u epidermu. Doći će do dermisa aktivne supstance bilo s mikromolekulom, ili u obliku intradermalnih (intradermalnih) injekcija.

Alternativa je hardver bez ubrizgavanja i laserske metode, koji vam omogućavaju da radite bez igala, a istovremeno „ugurate“ hijaluronsku kiselinu u duboke slojeve kože.

Primjer je laserska biorevitalizacija. Tehnologija se zasniva na obradi kiseline visoke molekularne težine koja se nanosi na kožu i pretvara je iz polimera sa hiljadama jedinica u kratke lance do 10 jedinica. U ovom obliku, "uništena" kiselina prodire duboko u epidermu, a kako se kreće prema dermisu, lanci se "šivaju" laserom.

Prednosti laserske biorevitalizacije su neinvazivnost, udobnost za pacijenta, nedostatak neželjene reakcije i period rehabilitacije. Nedostatak je niska efikasnost (ne više od 10%). Stoga, da bi se postigao željeni rezultat, obje metode - injekcija i laserska biorevitalizacija - moraju se kombinirati.

Metode ubrizgavanja su najrazumnije. Ovo je garancija da je supstanca otišla na adresu (u dermis) i da će djelovati.

Sve ćelije su odvojene od okoline plazma membranom. Ćelijske membrane nisu neprobojne barijere. Ćelije su u stanju regulisati količinu i vrstu tvari koje prolaze kroz membrane, a često i smjer kretanja.

Transport kroz membrane je od vitalnog značaja jer pruža:

odgovarajuću pH vrijednost i koncentraciju jona
isporuka nutrijenata
odlaganje toksičnog otpada
lučenje raznih korisne supstance
stvaranje ionskih gradijenata neophodnih za nervnu i mišićnu aktivnost.

Regulacija metabolizma kroz membrane ovisi o fizičkim i kemijskim svojstvima membrana i iona ili molekula koji prolaze kroz njih.
Voda je glavna supstanca koja ulazi i izlazi iz ćelija.

Kretanje vode kako u živim sistemima tako iu neživoj prirodi pokorava se zakonima volumetrijskog protoka i difuzije.

Difuzija je poznat fenomen. Ako se nekoliko kapi parfema poškropi u jedan kut prostorije, miris će postepeno ispuniti cijelu prostoriju, čak i ako je zrak u njoj miran. To je zato što se materija kreće iz područja sa više visoka koncentracija na područje sa nižim. Drugim riječima, difuzija je širenje tvari kao rezultat kretanja njihovih jona ili molekula, koji teže izjednačavanju njihove koncentracije u sistemu.

Znakovi difuzije: svaki molekul se kreće nezavisno od drugih; ovi pokreti su haotični.
Difuzija je spor proces. Ali može se ubrzati kao rezultat struje plazme, metaboličke aktivnosti.
Obično se supstance sintetiziraju u jednom dijelu ćelije i troše u drugom. To. uspostavlja se koncentracijski gradijent, a tvari mogu difundirati duž gradijenta od mjesta nastanka do mjesta potrošnje.
Organski molekuli su obično polarni. Stoga ne mogu slobodno difundirati kroz lipidnu barijeru ćelijskih membrana. Međutim, ugljični dioksid, kisik i druge tvari topive u lipidima slobodno prolaze kroz membrane. Voda i neki mali joni prolaze u oba smjera.

Stanične membrane.

Ćelija je sa svih strana okružena čvrstom membranom koja se prilagođava svakoj promjeni svog oblika uz prividnu malu plastičnost. Ova membrana se naziva plazma membrana, ili plazmalema (grčki plazma - oblik; lemma - ljuska).

Opće karakteristike ćelijskih membrana:

Različiti tipovi membrana se razlikuju po debljini, ali u većini slučajeva debljina membrana je 5 - 10 nm; na primjer, debljina plazma membrane je 7,5 nm.
Membrane su lipoproteinske strukture (lipid + protein). Na neke molekule lipida i proteina vanjske površine vezane komponente ugljikohidrata (glikozilne grupe). Tipično, udio ugljikohidrata u membrani je od 2 do 10%.
Lipidi formiraju dvosloj. To je zato što njihovi molekuli imaju polarne glave i nepolarne repove.
Membranski proteini rade razne funkcije Ključne riječi: transport tvari, enzimska aktivnost, prijenos elektrona, konverzija energije, aktivnost receptora.
Na površini glikoproteina nalaze se glikozilne grupe - razgranati oligosaharidni lanci nalik na antene. Ove glikozilne grupe su povezane sa mehanizmom prepoznavanja.
Dvije strane membrane mogu se razlikovati jedna od druge i po sastavu i po svojstvima.

Funkcije ćelijskih membrana:

ograničenje ćelijskog sadržaja iz okoline
regulacija metabolički procesi na granici ćelija-okruženje
prijenos hormonskih i vanjskih signala koji kontroliraju rast i diferencijaciju stanica
učešće u procesu deobe ćelija.

Endocitoza i egzocitoza.

Endocitoza i egzocitoza su dva aktivna procesa kojima se različiti materijali transportuju kroz membranu, bilo u ćelije (endocitoza) ili van ćelija (egzocitoza).
Tokom endocitoze, plazma membrana formira invaginacije ili izrasline, koje se zatim, odvajajući se, pretvaraju u vezikule ili vakuole. Postoje dvije vrste endocitoze:
1. Fagocitoza - apsorpcija čvrstih čestica. Specijalizirane stanice koje provode fagocitozu nazivaju se fagociti.

2. Pinocitoza - apsorpcija tečnog materijala (rastvor, koloidni rastvor, suspenzija). Često se formiraju vrlo male vezikule (mikropinocitoza).
Egzocitoza je proces obrnut od endocitoze. Na ovaj način se izlučuju hormoni, polisaharidi, proteini, kapljice masti i drugi ćelijski produkti. Zatvoreni su u vezikule vezane za membranu i približavaju se plazmalemi. Obje membrane se spajaju i sadržaj vezikule se oslobađa u okolinu koja okružuje ćeliju.

Vrste prodiranja tvari u ćeliju kroz membrane.
Molekule prolaze kroz membrane kroz tri različita procesa: jednostavnu difuziju, olakšanu difuziju i aktivni transport.

Jednostavna difuzija je primjer pasivnog transporta. Njegov smjer je određen samo razlikom u koncentracijama tvari na obje strane membrane (gradijent koncentracije). Jednostavnom difuzijom, nepolarne (hidrofobne) supstance rastvorljive u lipidima i male nenabijene molekule (na primjer, voda) prodiru u ćeliju.
Većina tvari potrebnih stanicama transportuje se kroz membranu uz pomoć transportnih proteina (proteina nosača) koji su uronjeni u nju. Čini se da svi transportni proteini formiraju kontinuirani prolaz proteina kroz membranu.
Postoje dva glavna oblika transporta uz pomoć nosača: olakšana difuzija i aktivni transport.
Olakšana difuzija je zbog gradijenta koncentracije, a molekuli se kreću duž tog gradijenta. Međutim, ako je molekul nabijen, tada na njegov transport utječu i gradijent koncentracije i ukupni električni gradijent kroz membranu (membranski potencijal).
Aktivni transport je kretanje otopljenih tvari protiv koncentracije ili elektrohemijskog gradijenta korištenjem energije ATP-a. Energija je potrebna jer se materija mora kretati protivno svojoj prirodnoj tendenciji da se difundira u suprotnom smjeru.

Na-K pumpa.

Jedan od najvažnijih i najbolje proučavanih aktivnih transportnih sistema u životinjskim ćelijama je Na-K pumpa. Većina životinjskih ćelija održava različite gradijente koncentracije natrijevih i kalijevih jona na različitim stranama plazma membrane: unutar ćelije, niska koncentracija jona natrijuma i visoke koncentracije kalijevih jona. Energiju potrebnu za rad Na-K pumpe opskrbljuju ATP molekuli proizvedeni tijekom disanja. Koliko je ovaj sistem važan za ceo organizam, svedoči i činjenica da se kod životinje koja miruje troši više od trećine ATP-a da bi se obezbedio rad ove pumpe.

Model rada Na-K pumpe.

ALI. Natrijum jon u citoplazmi se kombinuje sa transportnim proteinskim molekulom.
B. Reakcija koja uključuje ATP, kao rezultat koje je fosfatna grupa (P) vezana za protein, a ADP se oslobađa.
AT. Fosforilacija izaziva promjenu konformacije proteina, što rezultira oslobađanjem natrijevih jona izvan stanice
G. Kalijum jon u ekstracelularnom prostoru se vezuje za transportni protein (D), koji je u ovom obliku prilagođeniji da se kombinuje sa jonima kalijuma nego sa jonima natrijuma.
E. Fosfatna grupa se cijepa od proteina, uzrokujući vraćanje izvornog oblika, a kalijev ion se oslobađa u citoplazmu. Transportni protein je sada spreman da iznese još jedan jon natrijuma iz ćelije.