размещена: 09.12.2011

Все формы приспособительного поведения возможны только на базе обмена веществ (метаболизма), свойственного живым организмам. Оптимальное в каждом отдельном случае течение обмена веществ определяется строгой упорядоченностью химических процессов в живом организме. Эта упорядоченность зависит как от соотношения скоростей, регулируемых ферментами химических реакций, так и от наличия высокой степени структурной организованности всех частей живого организма.

Рассмотреть это можно на примере такой составной части организма, как клетка. Она представляет собой самостоятельную структурную единицу. Каждая клетка пространственно отделена от других клеток клеточной мембраной, окружающей ее со всех сторон. Существование метки и входящих в ее состав элементов (ядро, митохондрии и др.) возможно только при наличии отделяющих их друг от друга мембран. Разрушение мембраны автоматически приводит к разрушению структурной единицы. Это обусловлено тем, что клеточные мембраны являются не только механическими барьерами, но и регуляторами обмена веществ между клеткой и окружающей ее средой, так как через мембрану осуществляется избирательный транспорт (перепое) веществ.

Различают «пассивный» и «активный» транспорт веществ через мембраны. Пассивный транспорт через мембрану в клетку или из нее в окружающую среду практически происходит без существенных затрат энергии обмена веществ, протекающего в клетке. Перенос веществ осуществляется по градиенту — от большей величины к меньшей (например, осмотический градиент возникает при разности осмотического давления внутри клетки и вне ее). Градиент — это только условие, необходимое для переноса веществ через мембрану. Основным механизмом, обеспечивающим проникновение их в клетку, является диффузия. Проникновение веществ в клетку происходит главным образом двумя пулями: ) через поры клеточной мембраны (уже существующие в ней или образующиеся под влиянием тех или иных воздействий) и ) за счет растнорения проникающих веществ в липидах клеточной мембраны. Первый способ проникновения характерен главным образом для водорастворимых веществ, а также ионов, а второй — для органических соединений, не растворимых в воде.

При изучении проницаемости клеточных мембран было замечено, что многие вещества проходят через них значительно быстрее, чем это может обеспечить диффузия (концентрационный градиент), а во многих случаях они проходят через мембрану в клетку и из клетки в окружающую ее среду против градиента, т. е. направлены от меньшей концентрации к большей. Естественно, при переносе вещества от меньшей концентрации к большей клетка должна совершать работу, т. е. затрачивать энергию. Поэтому транспорт вещества через клеточную мембрану с затратой энергии обмена вещества клетки получил название активного транспорта. Активный перепое всегда является избирательным. С его помощью обеспечивается доставка в клетку необходимых для ее жизнедеятельности веществ, а также удаление ненужных продуктов обмена веществ. Специализированный медицинский центр Санкт-Петербург предлагает полный комплекс услуг по улучшению процесса обмена веществ и лаборатоной диагностике.

Например, одним из механизмов активного переноса веществ через мембрану являются так называемые «ионные насосы». Известно, в частности, что в условиях физиологического покоя и нормальной температуры внеклеточная среда богата содержанием ионов натрия и бедна содержанием ионов калия. Так, в эритроцитах, мышечных и нервных волокнах ионов калия в 30—50 раз больше, чем в плазме крови, лимфе и межклеточной жидкости, а ионов натрия в цитоплазме этих клеток в 8—10 раз меньше. Объяснить подобное резко ассиыетричное распределение ионов натрия и калия по обе стороны клеточной мембраны механизмом только пассивного переноса (диффузии) нельзя. Предполагают, что в мембране существует специальный «натрий-калиевый насос», участвующий в поддержании ионной асимметрии. В условиях физиологического покоя он обеспечивает «откачивание» натрия из клетки и «подсасывание» калия внутрь се. Осуществляется это при помощи особых химических «переносчиков», образующихся в мембране в процессе обмена веществ. Они захватывают у внутренней поверхности мембраны ионы натрия и переносят их на наружную поверхность, где ионы отщепляются и таким образом выводятся наружу из клетки. На наружной же поверхности мембраны к переносчику присоединяются ионы калия, которые и транспортируются на внутреннюю поверхность мембраны, т. е. внутрь клетки. Работа эта осуществляется с затратой энергии, источником которой является расщепление АТФ и фосфагена при участии фермента аденозин-трифосфатазы. Известны подобные «насосы» и для переноса других ионов.

Более сложны и менее изучены механизмы активного переноса сахара, аминокислот и других веществ. Во всех случаях активный перенос в отличие от пассивного, имеющего преимущественно физико-химическую природу, является чисто биохимическим процессом, осуществляющимся в мембране. Таким образом, мембрана —зто не столько механический барьер, отделяющий одну клетку от другой, сколько сложная функциональная структура, внутри и на поверхности которой совершяются важнейшие ферментативные, окислительно-восстановительные метаболические реакции.