Príjem a výdaj látok bunkou

Vypracovala: Mgr. Jana Dolinská

Bunka je otvorený systém, ktorý je od vonkajšieho prostredia ohraničený, ale s vonkajším prostredím komunikuje.

Cytoplazmatická membrána

Cytoplazmatická membrána bunku od prostredia oddeľuje, pritom jej však umožňuje výmenu látok, energie a informácií. Cytoplazmatická membrána je semipermeabilná štruktúra tvorená 2 vrstvami molekúl fosfolipidov a 1 vrstvou molekúl bielkovín. Molekuly bielkovín prechádzajúce celou dvojvrstvou vrstvou sú integrálne, ak sa nachádzajú len na povrchu membrány, sú periférne. Integrálne bielkoviny vytvárajú napríklad iónové kanály a pôsobia ako nosiče pre transport látok cez cytoplazmatickú membránu. Na povrchu membrány sú prítomné aj molekuly oligosacharidov tvoriace glykokalix.

Väzby medzi molekulami fosfolipidov navzájom i medzi fosfolipidmi a molekulami bielkovín sú slabé (nekovalentné), preto celá membrána má zvyčajne tekutý charakter. To umožňuje rýchlu štruktúrnu prestavbu cytoplazmatickej membrány, jej plastickosť a spájanie (fúziu) s inými membránami (napr. pri endocytóze a exocytóze).

Rozlišujú sa 2 základné spôsoby, ktorými sa uskutočňuje prenos látok cez cytoplazmatickú membránu:

1. pasívny transport – nevyžaduje spotrebu energie, deje sa na princípe difúzie a osmózy

a) difúzia:

- je samovoľné prenikanie častíc jednej látky (rozpúšťanej látky) medzi častice druhej látky (rozpúšťadla)

- častice prenikajú z miesta s vyššou koncentráciou na miesto s nižšou koncentráciou (v smere koncentračného spádu) až do vyrovnania koncentrácií

- rýchlosť difúzie závisí od rozdielu koncentrácií a prebieha do vyrovnania koncentrácií

- cez cytoplazmatickú membránu prenikajú difúziou len molekuly – plynov, etanolu a močoviny

b) osmóza:

- je osobitný druh difúzie, kde 2 roztoky sú navzájom oddelené polopriepustnou membránou

- ide o prenik vody z miesta s nižšou koncentráciou na miesto s vyššou koncentráciou

- typy prostredí:

• IZOTONICKÉ: koncentrácia látok v prostredí = koncentrácia látok v cytoplazme
• HYPERTONICKÉ: koncentrácia látok v prostredí > koncentrácia látok v cytoplazme
• HYPOTONICKÉ: koncentrácia látok v prostredí < koncentrácia látok v cytoplazme

V hypotonickom prostredí bude bunka osmoticky prijímať vodu. Množstvo prijatej vody závisí od rozdielu koncentrácií látok cytoplazmy bunky a prostredia. Čím bude tento rozdiel väčší, tým bude väčšie množstvo prijatej vody. Bunka príjmom vody zväčšuje svoj objem. Ak je množstvo prijatej vody veľké, bunka praskne. Tento jav sa nazýva plazmoptýza (osmotická lýza bunky) a pozoruje sa pri umiestnení červenej krvinky do destilovanej vody.

Červené krvinky v osmoticky rôznych prostrediach

V hypertonickom prostredí sa bunka správa opačne. Stráca vodu a zmenšuje sa jej objem. Tento jav sa označuje plazmolýza. Pri plazmolýze rastlinnej bunky nastane oddelenie cytoplazmatickej membrány od bunkovej steny, pretože bunková stena ani po dehydratácií bunky nezmení svoj tvar. Plazmolýzu je možné vyvolať osmoticky aktívnymi látkami na rastlinné pletivá alebo živočíšne tkanivá (napr. posolenie nakrájaných uhoriek, kloktanie slaným roztokom).

V izotonickom prostredí osmotické prenikanie vody nenastáva. Izotonickým roztokom je 0,9% roztok chloridu sodného. Takýto roztok sa nazýva fyziologický roztok. Fyziologické roztoky sa používajú pri ochrane buniek pred napučaním a rozkladom. Dodržanie izotónie je veľmi dôležité pri aplikácii liekov vo vorme injekčných roztokov a pri vnútrožilovom podávaní náhradných roztokov do krvného obehu.

2. aktívny transport – vyžaduje spotrebu energie, nakoľko dochádza k transportu látok proti koncentračnému spádu. Uskutočňuje sa rôznym spôsobom:

a) transport pomocou prenášačov:

- prenosu sa zúčastňujú špecifické prenášače (najčastejšie periférne bielkoviny biomembrán), ktoré s prenášanou látkou vytvoria komplex, väzba prenášača s prenášanou látkou je špecifická

- takto je prenášaná glukóza, aminokyseliny, ióny Na⁺, K⁺

- výhodné: bunka prijíma z prostredia len látky, ktoré potrebuje

Aktívny transport pomocou prenášačov

(Biológia pre 2. ročník gymnázií)

Najrozšírenejším aktívnym transportným mechanizmom v živom organizme je sodíkovo – draslíková pumpa, ktorá prenáša sodíkové ióny z bunky do extracelulárneho prostredia a draslík s vonkajšieho prostredia do bunky. Uplatňuje sa pri šírení nervového vzruchu.

b) endocytóza:

- je aktívny proces, pri ktorom dochádza k štrukturálnej prestavbe plazmatickej membrány. Existujú 2 formy endocytózy:

• fagocytóza:

- umožňuje príjem väčších pevných čiastočiek pomocou panôžok

- obalením čiastočiek potravy vzniká fagocytárna vakuola

- takto prijaté látky do cytoplazmy sú prístupné až po rozpustení membrány fagocytárnej vakuoly hydrolytickými enzýmami

- schopnosť fagocytovať majú napr. biele krvinky, koreňonožce

• pinocytóza:

- umožňuje príjem látok vo forme roztokov

- preliačením cytoplazmatickej membrány dovnútra bunky vzniká priehlbina, ktorá sa zväčšuje až dôjde odškrteniu pinocytárnej vakuoly

- tento proces prebieha napr. pri vstrebávaní látok v tenkom čreve

c) exocytóza:

- opak endocytózy

- výdaj látok, väčších molekúl vo forme mechúrikov – vezikúl. Tie vznikajú z membránových organel, napr. endoplazmatického retikula. Aj pri tomto spôsobe dochádza k štrukturálnej prestavbe plazmatickej membrány.

- takto sa vylučujú napr. enzýmy a hormóny z tkanív

Použitá literatúra:

Ušaková, K. et al.: Biológia pre gymnázia 1. 1. vyd. Bratislava : MEDIA TRADE. 1999. 87 s. ISBN: 80-08-02983-8

Križan, J.: Maturita z biológie. 1. vyd. Bratislava : Príroda. 2004. 280 s. ISBN 80-07-01145-5

Bašovská, M. et al.: Biológia pre 2. ročník gymnázií. 5. vyd. Bratislava : SPN. 1996. 284 s. ISBN: 80-08-02428-3

.