Bunka je otvorený systém, ktorý neustále komunikuje s okolitým prostredím – prijíma z neho látky, ktoré potrebuje a naopak, látky ktoré nepotrebuje, alebo produkuje (napr. hormóny a enzýmy), vylučuje.
Prijímanie a vylučovanie látok je podmienkou existencie bunky. Realizuje sa cez bunkové povrchy.
Značný význam pri prijímaní a vylučovaní látok zohráva polopriepustná cytoplazmatická membrána, ktorá zásluhou svojej chemickej štruktúry prepúšťa i väčšie molekuly či bunkové časti a po smrti bunky sa stáva priepustnou (permeabilnou). Cez cytoplazmatickú membránu prechádzajú do bunky napr. látky potrebné na stavbu bunky (cukry a bielkoviny), riadenie činnosti bunky (bielkoviny, hormóny a enzýmy), ďalej látky potrebné na chod metabolických procesov (voda, ióny a vitamíny) a v neposlednom rade látky potrebné na krytie spotreby energie (t.j. cukry a tuky).
Príjem a výdaj látok sa uskutočňuje týmito základnými spôsobmi:
-
pasívnym transportom, ktorý prebieha bez spotreby energie
-
aktívnym transportom, kde je potrebná energia
-
cytózami, čo je prenos veľkých molekúl a celých častíc za prestavby membrány
Pasívny transport
Pod pojmom pasívny transport rozumieme prenos biomolekúl atómovej alebo nízko molekulárnej povahy cez membrány bez spotreby energie. Uskutočňuje sa pomocou fyzikálno-chemických dejov – osmózy a difúzie. Difúzia
Pod pojmom difúzia rozumieme pohyb molekúl, atómov a iónov z miesta vyššej koncentrácie na miesto s nižšou koncentráciou, t.j. po tzv. koncentračnom spáde. Rýchlosť a rozsah tohto procesu závisí od rozdielu koncentrácie látky na oboch stranách membrány. Keď dôjde k vyrovnaniu koncentrácie látky na oboch stranách membrány, proces difúzie sa zastaví. Niekedy, resp. niektoré molekuly sa cez membránu prenášajú pomocou bielkovinových špecifických prenášačov, ktoré sú v membráne zabudované. Takejto difúzii potom hovoríme uľahčená difúzia.
Obr. 1: Difúzia
Osmóza
Z fyziky vieme, že osmóza je jednosmerný prechod rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu, kde hnacou silou je rozdiel koncentrácií osmoticky aktívnych častíc. Teda, osmóza závisí od koncentračného spádu.
Obr.2: Osmóza – je vlastne difúzia molekúl vody cez polopriepustnú membránu.
Obr. 3: Osmóza, osmotický tlak
Na obr. 2 vidíme „kadičku“ predelenú polopriepustnou membránou.. Na jednej strane sa nachádza koncentrovanejší roztok cukru, na druhej menej koncentrovaný - teda roztok, kde je menej molekúl cukru a viac molekúl vody. Polopriepustná membrána umožňuje prechod molekúl vody ale nie molekúl cukru: Voda sa „snaží“ zriediť koncentrovanejší roztok cukru na ľavej strane membrány – čo sa prejaví vzostupom hladiny na ľavej strany membrány (kadička vpravo) a poklesom hladiny na strane membrány kde je „viac molekúl vody“ (obr. 2 – kadička v pravo). Tlak, ktorým by sme museli pôsobiť na kvapalinu, aby sme zabránili osmóze, (t.j. aby rozdiel hladín bol nulový) voláme osmotický tlak. Je to fyzikálna veličina, jednotkou je pascal [Pa]. Udržať stály osmotický tlak je životne dôležité pre bunku aj organizmus.
V závislosti od koncentrácie osmoticky aktívnych častíc v prostredí mimo bunky a v bunkovej šťave vakuoly môže bunka vodu osmoticky strácať alebo nasávať.
Rozlišujeme tieto osmotické hodnoty prostredia:
-
Izotonické prostredie, ktoré je charakterizované rovnakou osmotickou hodnotou ako má bunka – teda k prúdeniu vody nedochádza.
-
Hypertonické prostredie, ktoré má vyššiu koncentráciu osmoticky aktívnych častíc ako bunka. Bunka v tomto prípade stráca vodu čím zmenšuje svoj objem. Keď sa v takomto prostredí nachádza živočíšna bunka, nastáva jej zmrštenie, t.j. plazmorýza. V prípade rastlinnej bunky dochádza k plazmolýze – t.j. odtiahnutiu protoplastu od bunkovej steny.
Deplazmolýza je potom opačný proces plazmolýzy; dochádza k vyrovnávaniu osmotickej hladiny bunky a prostredia. Môže pokračovať až do izotonického stavu.
-
Hypotonické prostredie, ktoré je charakterizované nižšou koncentráciou osmoticky aktívnych častíc ako má bunka. Živočíšna bunka v takomto prostredí praská, rastlinná dokáže do istej miery zvýšenému turgoru odolať, ale ak je pôsobenie dlhotrvajúce, praská. Toto je dôvod, prečo človek nemôže piť destilovanú vodu, ktorá je voči bunkám ľudského tela hypotonická.
Aktívny transport
Aktívnym transportom rozumieme prenos molekúl proti koncentračnému spádu, teda z miest s nižšou koncentráciou na miesta s vyššou koncentráciou. Na uskutočnenie takéhoto transportu sa spotrebúva energia, pochádzajúca z hydrolytického enzymatického štiepenia ATP, ktorý obsahuje makroergické chemické väzby medzi fosfátmi. Štiepením týchto väzieb sa uvoľňuje chemická energia.
Proces aktívneho transportu sa uskutočňuje pomocou prenášačov – membránových bielkovín, ktoré aktívne prenášajú molekuly cez membrány proti ich koncentračnému gradientu. Aktívny transport funguje v niekoľkých stupňoch: V prvom stupni prenášač rozpozná a zachytí molekulu na vonkajšej strane biomembrány; v druhom stupni zmenou štruktúry prenášača nastáva prenos molekuly na druhú stranu membrány a v treťom kroku uvoľnením molekuly z prenášača na druhej strane biomembrány sa obnovuje pôvodná štruktúra prenášača. Obr. 4: Rozdiel medzi aktívnym a pasívnym transportom 
Cytózy
Cytózy sú dynamické procesy, zahŕňajúce splývanie membrán a odštiepovanie tzv. mechúrikov. Prebiehajú na povrchu buniek, medzi bunkami ale i vo vnútri buniek. Podľa smeru, akým nastáva prenos častíc, odlišujeme endocytózu (prenos smerom do bunky) a exocytózu (von z bunky).
Endocytózou (obr. 5) rozumieme prijímanie látok do bunky. Objavuje sa len u niektorých buniek. Endocytózu podľa povahy prenášaných častíc rozdeľujeme na pinocytózu a fagocytózu.
Pinocytóza je prijímanie kvapalných látok, a to tak, že plazmatická membrána sa preliačuje dovnútra bunky, čím vzniká priehlbina, ktorá sa zväčšuje, až kým nedôjde k jej odtrhnutiu odškrtením v podobe malého mechúrika s transportovanou látkou.
Fagocytóza je prijímanie tuhých látok do bunky. Prebieha tak, že bunka pomocou mikrofilamentov vytvára panôžky - pseudopódie, ktorými obalí čiastočky a uzavrie ich vznikom tzv. fagocytovej vakuoly. U prvokov je fagocytóza základným spôsobom prijímania potravy. U mnohobunkových živočíchov tento druh transportu slúži ako nešpecifická vrodená imunita – fagocytóza sa tu zúčastňuje na pohlcovaní baktérií, odumretých a opotrebovaných buniek (napr. červených krviniek v slezine).
Obr. 5: Endocytóza
Exocytózou (obr. 6) rozumieme proces výdaja takých (väčších) molekúl, ktoré nemôžu prejsť cez plazmatickú membránu difúziou. Tieto molekuly prechádzajú do vonkajšieho prostredia vo forme mechúrikov, tzv. exocytárnych vezikúl, ktoré vznikajú zvyčajne z membrány endoplazmatického retikula alebo diktyozómov Golgiho aparátu. Transportované mechúriky sa postupne spájajú s cytoplazmatickou membránou - po ich splynutí sa ich obsah vylúči do vonkajšieho prostredia. Exocytózou sú z bunky vylučované napr. odpadové látky, polysacharidy bunkových stien rastlinných buniek, atď. Obr. 6: Exocytóza
Zopakujte si:
1. Vysvetli rozdiel medzi aktívnym a pasívnym transportom.2. Vysvetli rozdiel medzi osmózou a difúziou.
3. Prečo nemôžeme piť destilovanú vodu?
4. Prečo v daždi praskajú čerešne?
Použitá literatúra:
www.bioweb.genezis.eu/?cat=2&file=prijemvydajhttp://www.ta3k.sk/bio/index.php?option=com_content&view=article&id=86:prijem-a-vydaj-latok-bunkou&catid=37:bunka&Itemid=54
vlastné poznámky
Zdroje obrazkov:
http://finleysciencep8.blogspot.com/2010/12/december-21-diffusion-and-osmosis.htmlhttp://www.goldiesroom.org/Note%20Packets/06%20Transport/00%20Transport--WHOLE.htm
http://www.benbest.com/cryonics/protocol.html
http://finleysciencep8.blogspot.com/2010/12/december-21-diffusion-and-osmosis.html
http://year12biologyatsmc.wikispaces.com/Active+Transport
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Endocytoza_typy.svg
http://www.linkpublishing.com/video-transport.htm