Перенос питательных веществ в организме растения и животного. Транспорт веществ в живых организмах Обеспечивает транспорт веществ по организму

Транспорт веществ:

Перенос веществ через биол. мембраны сопряжен с такими важнейшими биологическими явлениями, как внутриклеточный гомеостаз ионов, биоэлектрические потенциалы, возбуждение и проведение нервного импульса, запасание и трансформация энергии.

Различают несколько видов транспорта:

1 . Юнипорт – этотранспорт вещества через мембрану независимо от наличия и переноса других соединений.

2. Контранспорт – это перенос одного вещества сопряженного с транспортом другого: симпорт и антипорт

а) причем однонаправленный перенос называется симпортом – всасывание аминокислот через мембрану тонкого кишечника,

б) противоположно направленный - антипортом (натрий – калиевый насос).

Транспорт веществ может быть - пассивный и активный транспорт (перенос)

Пассивный транспорт не связан с затратами энергии, он осуществляется путем диффузии (направленного движения) по концентрационным (из maс в сторону min), электрическим или гидростатическим градиентам. Вода перемещается по градиенту водного потенциала. Осмос - это перемещение воды через полупроницаемую мембрану.

Активный транспорт осуществляется против градиентов (из min в сторону maс), связан с затратой энергии (преимущественно энергии гидролиза АТФ) и сопряжен с работой специализированных мембранных белков переносчиков (АТФ - синтетазы).

Пассивный перенос может осуществляться:

а. Путем простой диффузии через липидный бислои мембраны, а также через специализированные образования - каналы. Путем диффузии через мембрану проникают в клетку:

незаряженные молекулы , хорошо растворимые в липидах, в т.ч. многие яды и лекарственные средства,

газы - кислород и углекислый газ.

ионы – они поступают через пронизывающие каналы мембраны, представляющие собой липопротеиновые структуры, Они служат для переноса определенных ионов (например, катионов – Na, K, Ca, анионов Cl, P,) и могут находиться в открытом или закрытом состоянии. Проводимость канала зависит от мембранного потенциала, что играет важную роль в механизме генерации и проведения нервного импульса.

б. Облегчённой диффузии . В ряде случаев перенос вещества совпадает с направлением градиента, но существенно превосходит по скорости простую диффузию. Этот процесс называют облегченной диффузией; он происходит с участием белков-переносчиков. Процесс облегченной диффузии не нуждается в энергии. Этим способом транспортируются сахара, аминокислоты, азотистые основания. Такой процесс происходит, например, при всасывании сахаров из просвета кишечника клетками эпителия.

в. Осмоса – перемещения растворителя через мембрану

Активный транспорт

Перенос молекул и ионов против электрохимического градиента (активный транспорт) связан со значительными затратами энергии. Часто градиенты достигают больших величин, например, концентрационный градиент водородных ионов на плазматической мембране клеток слизистой оболочки желудка составляет 106, градиент концентрации ионов кальция на мембране саркоплазматического ретикулума - 104, при этом потоки ионов против градиента значительны. В результате затраты энергии на транспортные процессы достигают, например, у человека, более 1/3 всей энергии метаболизма.

В плазматических мембранах клеток различных органов обнаружены системы активного транспорта ионов например:

натрия и калия - натриевый насос. Эта система перекачивает натрий из клетки и калий в клетку (антипорт) против их электрохимических градиентов. Перенос ионов осуществляется основным компонентом натриевого насоса - Na+, К+-зависимой АТФ-азой за счет гидролиза АТФ. На каждую гидролизующуюся молекулу АТФ транспортируется три иона натрия и два иона калия .

Существуют два типа Са 2 +-АТФ-аз. Одна из них обеспечивает выброс ионов кальция из клетки в межклеточную среду, другая - аккумуляцию кальция из клеточного содержимого во внутриклеточное депо. Обе системы способны создавать значительный градиент иона кальция.

К+, Н+-АТФ-аза обнаружена в слизистой оболочке желудка и кишечника. Она способна транспортировать Н+ через мембрану везикул слизистой оболочки при гидролизе АТФ.

В микросомах слизистой оболочки желудка лягушки найдена аниончувствительная АТФ-аза, способная при гидролизе АТФ осуществлять антипорт бикарбоната и хлорида.

Протонный насос в митохондриях и пластидах

секреция HCI в желудке,

поглощение ионов клетками корней растений

Нарушение транспортных функций мембран, в частности увеличение проницаемости мембран, - общеизвестный универсальный признак повреждения клетки. Нарушением транспортных функций (например, у человека) обусловлено более 20 так называемых транспортных болезней, среди которых:

почечная гликозурия,

цистинурия,

нарушение всасывания глюкозы, галактозы и витамина В12,

наследственный сфероцитоз (гемолитическая анемия, эритроциты имеют форму шара, при этом уменьшается поверхность мембраны, падает содержание липидов, увеличивается проницаемость мембраны для натрия. Сфероциты удаляются из кровяного русла быстрее, чем нормальные эритроциты).

В особую группу активного транспорта выделяют перенос веществ (крупных частиц) путем - и эндо- и экзоцитоза .

Эндоцитоз (от греч. эндо - внутри) поступление веществ в клетку, включает фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз (от греч. Phagos - пожирающий) – процесс захватывания твёрдых частиц, инородных живых объектов(бактерий, фрагменты клеток) одноклеточными организмами или клетками многоклеточных, последние называются фагоцитами , или клетками-пожирателями. Фагоцитоз открыт И. И. Мечниковым. Обычно при фагоцитозе клетка образует выпя­чивания, цитоплазмы - псевдоподии, которые обтекают захватываемые частицы.

Но о6разование псевдоподий не обязательно.

Фагоцитоз играет важную роль в питании одноклеточных и низших мно­гоклеточных животных, которым свойственно внутриклеточное пищева­рение, а также характерен для клеток, играющих важную роль в явлениях иммунитета и метаморфоза. Такая форма поглощения свойственна клеткам соединительной ткани – фагоцитам, выполняющим защитную функцию, активно фагоцитируют клетки плаценты, клетки выстилающие полость тела, пигментный эпителий глаз.

В процессе фагоцитоза можно выделить четыре последовательные фазы. В первой (факультативной) фазе фагоцит сближается с объектом погло­щения. Здесь существенное значение имеет положительная реакция фагоцита на химическое раздражение хемотаксис. Во второй фазе наблюдается адсорбция поглощаемой частицы на поверхности фаго­цита. В третьей фазе плазматическая мембрана в виде мешочка обвола­кивает частицу, края мешочка смыкаются и отрываются от остальной мембраны, а образовавшаяся вакуоль оказывается внутри клетки. В чет­вертой фазе заглоченные объекты разрушаются и перевариваются внутри фагоцита. Разумеется, эти стадии не отграничены, а незаметно переходят одна в другую.

Клетки могут аналогичным способом поглощать также жидкости и крупномолекулярные соединения. Это явление получило название п и н о ц и т о з а (греч. рупо - пить и суtоз - клетка). Пиноцитоз сопровожда­ется энергичным движением цитоплазмы в поверхностном слое, приводящим к образованию впячивания клеточной мембраны, идущей от поверхности в виде канальца внутрь клетки. На конце канальца образуются вакуоли, которые отрываются и переходят в цитоплазму. Пиноцитоз наиболее акти­вен в клетках с интенсивным обменом веществ, в частности в клетках лимфа­тической системы, злокачественных опухолей.

Путем пиноцитоза в клетки проникают высокомолекулярные соедине­ния: питательные вещества из кровяного русла, гормоны, ферменты и дру­гие вещества, в том числе лекарственные. Электронно-микроскопические исследования показали, что путем пиноцитоза происходит всасывание жира эпителиальными клетками кишечника, фагоцитируют клетки почечных канальцев и растущие ооциты.

Инородные тела, попавшие в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза, подвергаются воздействию лизирующих ферментов внутри пищеваритель­ных вакуолей либо непосредственно в цитоплазме. Внутриклеточными ре­зервуарами этих ферментов являются лизосомы.

Функции эндоцитоза

Осуществляются, питание (яй­цеклетки поглощают таким способом желточные белки: фагосомами являются пищеварительные вакуоли простейших)

Защитные и иммунные реакции (лейкоциты поглощают чужеродные частицы и иммуноглобули­ны)

Транспорт (почечные канальцы всасывают бел­ки из первичной мочи).

Избирательный эндоцитоз определен­ных веществ (желточных белков, иммуноглобулинов и т. п.) происходит при контакте этих веществ с субстрат-специфически­ми рецепторными участками на плазматической мембране.

Материалы, попадающие в клетку путем эндоцитоза, рас­щепляются («перевариваются»), накапливаются (напри­мер, желточные белки) или снова выводятся с противоположной стороны клетки путем экзоцитоза («цитопемпсис»).

Экзоцитоз (от греч. экзо – вне, снаружи)- процесс, противоположный эндоцитозу: например, из эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, различные эндоцитозные пузырьки, лизосомы сливаются с плазматической мембраной, освобождая своё содержимоё наружу.

89. Выясним, зачем нужен транспорт веществ для многоклеточных организмов.
Благодаря транспорту веществ все минеральные вещества и различные белки, углеводы, жиры доходят до своего «пункта назначения» и начинают бурно синтезировать с другими молекулами.

90. Нарисуем растение и подпишем его органы.

91. Напишем, какие вещества передвигаются:
а) по сосудам древесины: минеральные вещества
б) по ситовидным трубкам луба: органические вещества.

92. Определим понятие крови и ее функции в организме.
Соединительная ткань. Благодаря белкам, содержащимся в крови, она выполняет множество функций, в том числе транспортную и защитную.

93. Напишем различия замкнутой и незамкнутой кровеносной системы.
В замкнутой к.с. кровь движется по кругу, а в незамкнутой – кровеносные сосуды открываются в полость тела.

94. Подпишем отделы кровеносной системы, изображенные на рисунках. Определим их тип.

95. Дополним предложения.

96. Дадим определения понятиям.
Артерия – это сосуд, по которому перемещается кровь, насыщенная кислородом, к органам.
Вена – это сосуд, по которому перемещается кровь, насыщенная углекислым газом, от органов.
Капилляр – это мельчайший сосуд, пронизывающий всё тело животного.

97. Подпишем части сердца, обозначенные на рисунках цифрами. Впишем животных, которым принадлежат изображенные сердца.

Лабораторная работа.
«Передвижение воды и минеральных веществ по стеблю».

Ответы к школьным учебникам

В процессе транспорта веществ они поставляются из мест поступления в организм из окружающей среды или мест образования их в организме к органам, которым данные вещества необходимы для жизнедеятельности. Так, у млекопитающих кислород, поступающий в легкие, благодаря транспортной системе переносится ко всем клеткам животного организма, а углекислый газ, напротив, транспортируется к легким и выводится во внешнюю среду.

2. Как происходит перенос веществ у одноклеточных организмов?

У одноклеточных организмов различные вещества переносятся движением цитоплазмы. Например, у амебы это происходит в процессе ее движения, при котором цитоплазма перетекает из одной части тела в другую. Содержащиеся в ней вещества перемешиваются и разносятся по всей клетке. У инфузории туфельки - простейшего с постоянной формой тела - передвижение пищеварительного пузырька и распределение питательных веществ по всей клетке достигается непрерывным круговым движением цитоплазмы.

3. Какова роль кровеносной системы?

Кровеносная система, состоящая из сосудов, обеспечивает доступ крови ко всем органам и тканям организма и осуществляет одну из важнейших функций - транспорт веществ и газов.

4. Что такое кровь?

5. Из чего состоит кровь?

Кровь - один из видов соединительной ткани, циркулирующая по кровеносной системе. Кровь разносит по организму питательные вещества и кислород, выносит углекислый газ и другие продукты распада. Кровь состоит из бесцветной жидкости - плазмы и клеток крови. Различают красные и белые кровяные клетки, а также кровяные пластинки. Красные кровяные клетки придают крови красный цвет, так как в их состав входит особое вещество - пигмент гемоглобин (от греч. «тема» - кровь и лат. «глобулюс» - шарик). Соединяясь с кислородом, гемоглобин разносит его по всему организму. Таким образом, кровь выполняет дыхательную функцию. Белые кровяные клетки выполняют защитную функцию: они уничтожают попавшие в организм болезнетворные микроорганизмы. Кровяные пластинки участвуют в процессе свертывания крови. Так, при ранении, благодаря кровяным пластинкам, кровь в месте раны свертывается, и кровотечение останавливается.

6. Что такое устьица, где они расположены?

7. Как осуществляется передвижение воды и минеральных веществ в растении?

Вода и растворенные в ней минеральные вещества передвигаются в растении от корней к надземным частям по сосудам древесины.

8, По какой части стебля передвигаются органические вещества?

Органические вещества передвигаются из листьев в другие части растения по ситовидным трубкам луба.

9. В чем заключается роль корневых волосков? Что такое корневое давление?

10. Каково значение испарения воды листьями?

Через корневые волоски в растение поступает вода. Покрытые слизью, тесно соприкасаясь с почвой, они всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами. Затем вода по сосудам корня под давлением поднимается в другие, надземные органы растения. Корневое давление - это сила, вызывающая одностороннее движение воды от корней к побегам.

Вода испаряется с поверхности клеток листа в виде пара и через устьица выходит в атмосферу. Этот процесс обеспечивает непрерывный восходящий ток воды по растению. Отдав воду, клетки мякоти листа, подобно насосу, начинают интенсивно поглощать ее из окружающих их сосудов, куда вода поступает по стеблю из корня.

71. Выясним, зачем нужен транспорт веществ для многоклеточных организмов.
Благодаря транспорту веществ все минеральные вещества и различные белки, углеводы, жиры доходят до своего «пункта назначения» и начинают бурно синтезировать с другими молекулами.

72. Нарисуем растение и подпишем его органы.

73. Напишем, какие вещества передвигаются:
а) по сосудам древесины: минеральные вещества
б) по ситовидным трубкам луба: органические вещества.

74.
Соединительная ткань. Благодаря белкам, содержащимся в крови, она выполняет множество функций, в том числе транспортную и защитную.

75. Определим понятие крови и ее функции в организме.
В замкнутой к.с. кровь движется по кругу, а в незамкнутой – кровеносные сосуды открываются в полость тела.

76. Подпишем отделы кровеносной системы, изображенные на рисунках. Определим их тип.

77. Дополним предложения.

78. Дадим определения.
Артерия – это сосуд, по которому перемещается кровь, насыщенная кислородом, к органам.
Вена – это сосуд, по которому перемещается кровь, насыщенная углекислым газом, от органов.
Капилляр – это мельчайший сосуд, пронизывающий всё тело животного.

79. Подпишем части сердца, обозначенные на рисунках цифрами. Впишем животных, которым принадлежат изображенные сердца.

Лабораторная работа.
«Передвижение воды и минеральных веществ по стеблю».

Транспорт веществ для многоклеточных организмов является условием для их жизнедеятельности. Множество клеток взаимодействуют друг с другом, но каждая выполняет свою функцию. Для того, чтобы они действовали согласовано, необходимо перемещать вещества, которые могут поступать снаружи или выводится из тела.

Транспорт поступающих веществ

Все, что необходимо организму для жизнедеятельности поступает из окружающей среды. Так поступает:

• Кислород;
• Вода;
• Питательные вещества из пищи - белки, жиры, углеводы, витамины;
• Микроэлементы.

Каждый компонент выполняет свою функцию в определённом органе и для его переноса нужна транспортная система.

Перенос кислорода осуществляет кровь. После газообмена, из легких воздух попадает в кровяное русло в клетки эритроциты. Они содержат специальные транспортный белок - гемоглобин. Он отвечает за доставку кислорода всем тканям, которые в нем нуждаются. Без этого, клетки и организм погибнут от гипоксии.

Вода не нуждается в специальном переносчике, так как может перемещаться сама по градиенту концентрации. Она проходит туда, где больше концентрация солей или белков. Вода моет свободно проходить и покидать клетки, если в этом есть нужда. Она является универсальной средой, в которой проходят все процессы, таким образом, без транспорта воды не было бы жизни и любого другого транспорта.

Транспорт питательных веществ у многоклеточных животных осуществляется специальной пищеварительной системой. Попадая в кишечник белки, жиры и углеводы расщепляются и всасываются в кровь. По ней они транспортируются к другим клетками. Углеводы дают энергию для жизни. Если их не транспортировать ко всем тканям, то организм не сможет существовать.

Микроэлементы и минеральные вещества поддерживают внутреннюю среду клеток и организма в целом. Они попадают с пищей и транспортируются как продукты ее распада. Большинство эмолентов проходит через клетки свободно или через специальные отверстия.

Выводящий транспорт

В процессе жизнедеятельности организм образует много ненужных веществ:

• Углекислый газ;
• Мочевина;
• Аммиак;
• Кетоны и другие элементы.

Для того, чтобы они не отравляли организм из нужно вывести. В роли транспортера выступает кровь, которая переносит их к органам выделения.

Таким образом, в многоклеточном организме транспортируются вещества необходимые для дыхания, питания, обеззараживания токсических веществ и других жизненно важных процессов.