1 ΕΝΟΣΗΣΑ 4: ΚΤΣΣΑΡΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΗ 4.4 Η ΚΤΣΣΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ (ΒΙΟΛΟΓΙΚΕ ΜΕΜΒΡΑΝΕ) Η κυτταρικι μεμβράνθ κακορίηει το εξωτερικό όριο του κυττάρου από το περιβάλλον του. Η μεμβράνθ αυτθ είναι ηωντανό μζροσ του κυττάρου και ανικει μζςα ςτα οργανίδια του κυττάρου. Η κυτταρικι μεμβράνθ λοιπόν εξαςφαλίηει ςτο κφτταρο: Σθν επικοινωνία με το εξωτερικό περιβάλλον Σον ζλεγχο των ουςιϊν που ειςζρχονται και εξζρχονται από το κφτταρο Η κυτταρικι μεμβράνθ είναι ςχεδόν θ ίδια ςε όλα τα κφτταρα και ςτουσ περιςςότερουσ οργανιςμοφσ. Μετά από αρκετά χρόνια ζρευνασ, οι επιςτιμονεσ ςιμερα ζχουν ζνα μοντζλο που ονομάηεται ρευςτό μωςαϊκό το οποίο εξθγεί τισ βαςικζσ ιδιότθτεσ και λειτουργίεσ τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ. Οι βαςικζσ ιδιότθτεσ τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ είναι: Η ςταθερότητα Η ρευςτότητα Η ελαςτικότητα Οι βαςικζσ λειτουργίεσ τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ είναι: Η εκλεκτική διαπερατότητα Η αναγνϊριςη και υποδοχή μηνυμάτων Η πρόςληψη και αποβολή ουςιϊν από το κφτταρο Εμεισ κα ξεκινιςουμε ςιγά ςιγά να βλζπουμε όλεσ τισ λεπτομζρεισ που κα πρζπει να ξζρουμε για τθν κυτταρικι μεμβράνθ. Θα μιλιςουμε πρϊτα για τθν δομι τθσ και ςτθ ςυνζχεια για τθν λειτουργία τθσ. Δομή κυτταρικήσ μεμβράνησ φμφωνα με το μοντζλο του ρευςτοφ μωςαϊκοφ, θ χθμικι ςφςταςθ τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ αποτελείται από φωςφορολιπίδια, γλυκολιπίδια, χολθςτερόλθ, πρωτεϊνεσ και γλυκοπρωτεϊνεσ. Σα μόρια των φωςφωρολιπιδίων ςχθματίηουν μια διπλή ςτοιβάδα. Σα φωςφορολιπίδια όπωσ είδαμε και ςτο κεφάλαιο 2 παρουςιάηουν υδρόφιλα και υδρόφοβα άκρα. Ζτςι οι υδρόφοβεσ ουρζσ μζνουν προσ τα μζςα και οι υδρόφιλεσ κεφαλζσ προσ τα ζξω. Σα φωςφορολιπίδια προςδίδουν ςταθερότητα ςτθν κυτταρικι μεμβράνθ. Ο λόγοσ είναι επειδι δθμιουργοφνται ελκτικζσ δυνάμεισ μεταξφ των υδρόφοβων ουρϊν ςτο εςωτερικό τθσ ςτοιβάδασ και μεταξφ των υδρόφιλϊν κεφαλϊν με το νερό ςτθν εξωτερικι πλευρά τθσ ςτοιβάδασ. Σα μόρια των φωςφωρολιπιδίων μποροφν να μετακινοφνται οριηόντια αλλάηοντασ κζςθ και κάκετα μεταπθδϊντασ από τθν μια ςτοιβάδα ςτθν άλλθ. Γι άυτο θ κυτταρικι μεμβράνθ χαρακτθρίηεται ωσ ρευςτή.
2 Μεταξφ των μορίων των φωςφορολιπιδίων υπάρχουν πολλά μόρια πρωτεϊνϊν. Κάποιεσ πρωτεϊνεσ υπάρχουν ςτο εςωτερικό τθσ ςτοιβάδασ, κάποιεσ ςτο εξωτερικό μζροσ και άλλεσ διαπερνοφν κάκετα και τισ δφο ςτοιβάδεσ (διαμεμβρανικζσ πρωτεϊνεσ). Οι περιςςότερεσ πρωτεϊνεσ κινοφνται γλιςτρϊντασ και αλλάηουν ςυνεχϊσ κζςθ. Αυτθ θ ςυνεχι κίνθςθ που κάνουν τα ςυςτατικά τθσ κυτταρικι μεμβράνθσ κυμίηει τθν κίνθςθ που κάνουν οι ψθφίδεσ ςε ζνα μωςαϊκό. Γιϋαυτο και το μοντζλο ονομάηεται ρευςτό μωςαϊκό. Σα μόρια τθσ χολθςτερόλθσ που βρίςκονται μεταξφ των φωςφορολιπιδίων παίηουν ρόλο ςτθν διατήρηςη τησ ρευςτότητασ τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ. Όταν θ κερμοκραςία αυξάνεται, τα μόρια τθσ χολθςτερόλθσ ανακόπτουν τθν υπερμετρθ αυξθςθ τθσ ρευςτότθτασ τθσ μεμβράνθσ (τθν υγροποίθςθ τθσ) ενϊ όταν θ κερμοκραςία είναι χαμθλι εμποδίηουν τθν ςυςςωμάτωςθ των φωςφορολιπιδίων (τθν ςτερεοποίθςθ τθσ). Η διατιρθςθ τθσ ρευςτότθτασ είναι πολφ ςθμαντικι αφου διαφορετικά θ κυτταρικι μεμβράνθ με όλα τα ςυςτατικά που τθν αποτελοφν δεν κα μποροφν να εκτελζςουν τισ λειτουργίεσ τουσ με το ςωςτό τρόπο. Η κυτταρικι μεμβράνθ αποτελείται επίςθσ από γλυκολιπίδια και γλυκοπρωτεϊνεσ. Σα γλυκολιπίδια είναι φωςφορολιπίδια ενωμζνα με μικρά μόρια υδατανκράκων (ςακχάρων). Οι γλυκοπρωτεΐνεσ είναι πρωτεΐνεσ ενωμζνεσ με μικρά μόρια υδατανκράκων (ςακχάρων).
3 Λειτουργίεσ τησ κυτταρικήσ μεμβράνησ Από τισ λειτουργίεσ που αναφζραμε πιο πάνω εδϊ κα εξθγιςουμε αναλυτικά τθν εκλεκτικι διαπερατότθτα (θμιπερατι μεμβράνθ). Σο κφτταρο πρζπει να μπορεί να ελζγχει ποιεσ ουςίεσ διαπερνοφν τθν κυτταρικι μεμβράνθ. Επίςθσ πρζπει να ελζγχει και τον ρυκμό που γίνεται θ είςοδοσ ι θ ζξοδοσ των ουςιϊν αυτων. Οι κυριότεροι λόγοι που αςκείται αυτοσ ο ζλεγχοσ είναι: Πρόςλθψθ τροφισ Απζκκριςθ τοξικϊν και άχρθςτων ουςιϊν Δθμιουργία διαφοράσ δυναμικοφ (νευρικι ϊςθ) Αν θ κυτταρικι μεμβράνθ ιταν ολοπερατι κα είχε τθν ίδια ςφςταςθ με το περιβάλλον και δεν κα ιταν ικανι να κρατάει μόνο αυτεσ που ζχει ανάγκθ το κφτταρο για επιβίωςθ. Αντίκετα αν ιταν μθ περατι δεν κα ζπερνε καμία ουςία από αυτεσ που χρειάηεται και ουτε κα μποροφςε να αποβάλλει άχρθςτεσ ουςίεσ. Επομζνωσ θ κυτταρικι μεμβράνθ λειτουργεί ϊσ ημιπερατή μεμβράνη (εκλεκτικά διαπερατή). Σα μόρια των διαφόρων ουςιϊν βαςιςμζνα ςτο μζγεκοσ και ςτισ φυςικοχθμικζσ τουσ ιδιότθτεσ διαπερνοφν τθν κυτταρικι μεμβράνθ με δυο τρόπουσ: 1. Παθητική μεταφορά (χωρίσ κατανάλωςθ ενζργειασ) 2. Ενεργητική μεταφορά (με κατανάλωςθ ενζργειασ) Με αυτουσ τουσ 2 τρόπουσ μεταφοράσ κα αςχολθκοφμε ςτο υπόλοιπο αυτου του κεφαλαίου.
4 ΕΝΟΣΗΣΑ 4: ΚΤΣΣΑΡΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΗ 4.5 ΠΑΘΗΣΙΚΗ ΜΕΣΑΦΟΡΑ Η πακθτικι μεταφορά είναι θ διακίνθςθ ουςιϊν χωρισ κατανάλωςθ ενζργειασ. Θα μελετιςουμε 4 είδθ πακθτικισ μεταφοράσ: τθν διάχυςθ, τθν απλι διάχυςθ, τθν υποβοθκοφμενθ διάχυςθ και τθν ϊςμωςθ. Διάχυςη Διάχυςη ορίηεται ωσ θ διακίνθςθ ουςιϊν από περιοχζσ όπου θ ςυγκζντρωςι τουσ είναι μεγάλθ προσ περιοχζσ ςτισ οποίεσ θ ςυγκζντρωςι τουσ είναι μικρι ςφμφωνα με τθν κλίςθ τθσ ςυγκζντρωςισ τουσ. Διάχυςθ παρατθρείται και ςτα υγρά και ςτα αζρια. Να ςασ δϊςω ζνα παράδειγμα για να το κατανοιςετε καλφτερα. Φανταςτείτε ότι ζχουμε δφο δωμάτια ενωμζνα με μία πόρτα. Σο ζνα δωμάτιο είναι γεμάτο με νερό και το άλλο άδειο. Όταν ανοίξω τθν κοινι πόρτα που τα ενϊνει τι κα γίνει; Σο νερό κα κινθκεί από το γεμάτο δωμάτιο (ψθλι ςυγκζντρωςθ) ςτο άδειο δωμάτιο (χαμθλι ςυγκζντρωςθ) μζχρι να ζχουν τθν ίδια ποςότθτα νεροφ. Ζνα άλλο παράδειγμα είναι όταν προςκζτουμε καφζ ςτο νερό. Σο νερό κα χρωματιςτεί καφζ και όλα τα ςθμεία του νεροφ κα ζχουν ακριβϊσ το ίδιο χρϊμα. Ο καφζσ κα κινθκεί από εκεί όπου το χρϊμα είναι ζντονο (ψθλι ςυγκζντρωςθ) ςτισ άχρωμεσ περιοχζσ (χαμθλι ςυγκζντρωςθ) μζχρι όλα τα ςθμεία να ζχουν το ίδιο χρϊμα. Απλή διάχυςη Απλή διάχυςη είναι όταν τα μόρια ι ιόντα διαπερνοφν τθν κυτταρικι μεμβράνθ από περιοχζσ μεγάλθσ ςυγκζντρωςθσ ςε περιοχζσ μικρισ ςυγκζντρωςθσ με ςτόχο τθν εξιςορρόπθςθ των ςυγκεντρϊςεων. Η ταχφτθτα τθσ απλισ διάχυςθσ εξαρτάται από το μζγεκοσ και το φορτίο των μορίων. Η διαφορά τθσ απλισ διάχυςθσ με τθν διάχυςθ είναι οτι θ διάχυςθ είναι ςαν γενικόσ όροσ ενϊ θ απλι διάχυςθ αναφζρεται ςε διάχυςθ που γίνεται με τθν χριςθ κυτταρικϊν μεμβράνων. Μόρια ςαν το νερό, οξυγόνο, διοξείδιο του άνκρακα και μικρά μόρια χωρίσ θλεκτρικό φορτίο (λιποδιαλυτά) μποροφν να περάςουν τθν διπλοςτοιβάδα των φωςφορολιπιδίων εφκολα με απλι διάχυςθ. Άλλα μόρια τα οποία δεν είναι μικρά, ζχουν θλεκτρικό φορτίο και είναι υδατοδιαλυτά δεν μποροφν να περάςουν από τθν διπλοςτοιβάδα των φωςφορολιπιδίων. Γιϋαυτο τον λόγο υπάρχουν κάποιεσ υδρόφιλεσ διαμεμβρανικζσ πρωτεϊνεσ που ονομάηονται πρωτεϊνικά κανάλια τα οποία επιτρζπουν τθν είςοδο και ζξοδο τζτοιων μορίων. Σα πρωτεϊνικά κανάλια είνα εξιδικευμζνα και επιτρζπουν τθν είςοδο ςε ςυγκεκριμζνα μόρια. Για παράδειγμα το πρωτεϊνικό κανάλι Ca ++ επιτρζπει τθν είςοδο ι ζξοδο του αςβεςτίου
5 Η διπλανι εικόνα δείχνει οτι ζνα μακρομόριο και ιόντα φορτιςμζνα κετικά ι αρνθτικά δεν μποροφν να διαπεράςουν τθν διπλοςτοιβάδα των φωςφωρολιπιδίων ενϊ θλεκτρικά ουδζτερα μόρια, λιποδιαλυτά μόρια και τα μόρια του νεροφ μποροφν να περάςουν τθν διπλοςτοιβάδα. Τποβοηθοφμενη διάχυςη Τποβοηθοφμενη διάχυςη είναι θ κίνθςθ ουςιϊν ςφμφωνα με τθν κλίςθ τθσ ςυγκζντρωςισ (από μεγάλεσ ςε μικρζσ ςυγκεντρϊςεισ) τουσ με τθ βοικεια εξειδικευμζνων διαμεμβρανικϊν πρωτεϊνϊν που ονομάηονται πρωτεϊνικοί μεταφορείσ. Οι πρωτεϊνικοί μεταφορείσ βοθκοφν ςτθν μεταφορά με τον εξισ τρόπο: 1. Πρόςδεςθ μορίου ςτον πρωτεϊνικό μεταφορζα από τθν πλευρά τθσ μεμβράνθσ όπου θ ςυγκζντρωςθ είναι μεγαλφτερθ. 2. Σα μόρια διζρχονται δια μζςω του πρωτεϊνικοφ μεταφορζα ο οποίοσ αλλάηει προςωρινά ςχιμα χωρίσ τθν κατανάλωςθ ενζργειασ. 3. Σα μόρια ελευκερϊνονται από τθν άλλθ πλευρά τθσ μεμβράνθσ όπου θ ςυγκζντρωςθ είναι μικρότερθ. Ζνα παράδειγμα υποβοθκοφμενθσ διάχυςθσ αποτελεί θ μεταφορά τθσ γλυκόηθσ. Η γλυκόηθ είναι μια από τισ ςθμαντικότερεσ ουςίεσ ςτον οργανιςμό μασ αφου χρθςιμοποιείται ςτθν κυτταρικι αναπνοι για παραγωγι ενζργειασ (κεφάλαιο 8). Η γλυκόηθ όταν περάςει μζςα ςτα κφτταρα φωςφωρυλιϊνεται (πρόςκεςθ φωςφορικισ ομάδασ) για να μθν μπορεί να ξαναβγεί από το κφτταρο.
6 Ωςμωςη Ώςμωςη είναι θ κίνθςθ των μορίων νεροφ από περιοχζσ ςτισ οποίεσ θ ςυγκζντρωςθ των διαλυμζνων ουςιϊν (ωςμωτική ςυγκζντρωςη) είναι μικρι προσ περιοχζσ όπου θ ςυγκζντρωςθ των διαλυμζνων ουςιϊν είναι μεγάλθ. το ςϊμα μασ υπάρχουν παρα πολλζσ ουςίεσ και οι περιςςότερεσ είναι διαλυμζνεσ ςτο νερό. Για να καταλάβουμε καλφτερα τθν ϊςμωςθ κα ςασ δϊςω ζνα παράδειγμα. το ςϊμα μασ υπάρχει αλάτι εντόσ και εκτόσ των κυττάρων. ε περίπτωςθ όπου θ ςυγκζντρωςθ δεν είναι ίδια τότε το αλάτι κα κινθκεί απο τισ ψθλζσ ςυγκεντρϊςεισ προσ τισ χαμθλζσ ςυγκεντρϊςεισ (διάχυςθ που είδαμε πιο πριν). Σι γίνεται όμωσ εαν το αλάτι δεν μπορεί να διαπεράςει τθν κυτταρικι μεμβράνθ; Εδϊ ζρχεται θ ϊςμωςθ. Σα μόρια του νεροφ κα διαπεράςουν τθν κυτταρικι μεμβράνθ και κα κινθκοφν ςτθν πλευρά τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ όπου οι διαλυμζνεσ ουςίεσ είναι περιςςότερεσ με ςκοπό να εξιςϊςουν τθν ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ των δφο πλευρϊν. Ψθλι ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ είναι όταν υπάρχουν λίγα μόρια δυαλυμζνθσ ουςίασ ενϊ χαμθλι ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ είναι όταν υπάρχουν πολλα μόρια τθσ διαλυμζνθσ ουςίασ. Με πιο απλά λόγια το νερό πθγαίνει από το αραιό διάλυμα ςτο πυκνό διάλυμα με ςκοπό να τα αραιϊςει το ίδιο. Εάν δφο διαλφματα ζχουν άνιςεσ ςυγκεντρϊςεισ διαλυμζνων ουςιϊν, κα ζχουν κατ ανάγκθ και άνιςεσ ωςμωτικζσ ςυγκεντρϊςεισ. ε αυτι τθν περίπτωςθ ωσ: Τπερτονικό διάλυμα χαρακτθρίηεται το διάλυμα με τθ μεγαλφτερθ ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ. Τποτονικό διάλυμα χαρακτθρίηεται το διάλυμα με τθ μικρότερθ ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ. Ιςοτονικά διαλφματα είναι μεταξφ τουσ τα διαλφματα των οποίων οι ωςμωτικζσ ςυγκεντρϊςεισ είναι ίςεσ. το ανκρϊπινο ςϊμα είναι ςωςτό και υγιζσ να διατθροφμε ζνα ιςοτονικό περιβάλλον. Οτιδιποτε εκτόσ από ιςοτονικό μπορεί να καταςτρζψει αρκετά κφτταρα του ςϊματοσ μασ και να μασ προκαλζςει ανεπικφμθτεσ ςυνζπειεσ. Φαντάηομαι ζχετε ακοφςει για τα ιςοτονικά ποτά (π.χ. lucozade, isostar κ.α.). τόχοσ τουσ αυτουσ είναι να διατθροφν το ςϊμα μασ ςε ζνα ιςότονο περιβάλλον (φυςικά δεν ςθμαίνει ότι το επιτυγχάνουν). το ςϊμα μασ διαλυμα 0.9% χλωριοφχου νατρίου είναι ιςότονο περιβάλλον και γι αυτο ονομάηεται φυςιολογικόσ ορρόσ. Όταν λοιπον τα κφτταρα μασ είναι ςε ιςοτονικό περιβάλλον δεν παρατθριτε καμία αλλαγι. Σί γίνεται όμωσ ςτα κφτταρα μασ εαν δεν είναι ςε ιςοτονικό περιβάλλον;
7 υρρίκνωςη ηωικοφ κυττάρου ςυμβαίνει όταν αυτό τοποκετθκεί ςε υπερτονικό περιβάλλον και οφείλεται ςτθν ζξοδο νεροφ από το εςωτερικό του κυττάρου προσ το περιβάλλον όπου θ ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ είναι μεγαλφτερθ. Λφςη ηωικοφ κυττάρου είναι θ διόγκωςθ μζχρι διαρριξεωσ που ςυμβαίνει όταν αυτό τοποκετθκεί ςε υποτονικό περιβάλλον και οφείλεται ςτθν είςοδο του νεροφ ςτο εςωτερικό του κυττάρου από το περιβάλλον του όπου θ ωςμωτικι πίεςθ είναι μικρότερθ. Κάτι ανάλογο ςυμβαίνει και ςτα φυτικά κφτταρα. Πλαςμόλυςη φυτικοφ κυττάρου είναι θ αποκόλλθςθ τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ από το κυτταρικό τοίχωμα, με παράλλθλθ ςυρρίκνωςθ του κυτταροπλάςματοσ, που ςυμβαίνει όταν αυτά τοποκετθκοφν ςε υπερτονικό περιβάλλον και οφείλεται ςτθν ζξοδο νεροφ από το εςωτερικό του κυττάρου προσ το περιβάλλον όπου θ ωςμωτικι ςυγκζντρωςθ είναι μεγαλφτερθ. παργή είναι θ διόγκωςθ των φυτικϊν κυττάρων που ςυμβαίνει όταν τα φυτικά κφτταρα τοποκετθκοφν ςε υποτονικό περιβάλλον και οφείλεται ςτθν είςοδο του νεροφ ςτο εςωτερικό του κυττάρου από το περιβάλλον του όπου θ ωςμωτικι πίεςθ είναι μικρότερθ. Σο φυτικό κφτταρο όμωσ δεν κα υποςτεί λφςθ γιατί το κυτταρικό τοίχωμα το αποτρζπει. Πολλζσ αςκιςεισ αναφζρονται ςτο αποςταγμζνο νερό. Σο αποςταγμζνο νερό παράγεται με τθν μζκοδο τθσ απόςταξθσ και γι άυτο δεν περιζχει κακόλου άλατα. Ζνα ηωικό ι φυτικό κφτταρο το οποίο κα τοποκετθκεί ςε αποςταγμζνο νερό κα βρεκεί ςε υποτονικό περιβάλλον. Αρα κα υποςτεί λφςθ ι ςπαργι αντίςτοιχα.
8 Η ςπαργι των φυτικϊν κυττάρων είναι πολφ ςθμαντικι για τα ποϊδη φυτά (φυτά χωρίσ ξυλϊδθ βλαςτό), γιατί αποτελεί το ςθμαντικότερο παράγοντα ςτιριξισ τουσ, πάνω από τθν επιφάνεια του εδάφουσ. Οριςμζνοι μονοκφτταροι οργανιςμοί που ηουν ςε υποτονικό περιβάλλον ζχουν δθμιουργιςει μθχανιςμοφσ που τουσ βοθκοφν ςτθν επιβίωςθ τουσ. υςταλτικό (ςφιγμϊδεσ) κενοτόπιο είναι ζνασ ειδικόσ μθχανιςμόσ προςαρμογισ ςτο υποτονικό περιβάλλον που αποβάλλει τθν περίςςεια του νεροφ που ειςζρχεται ςτα κφτταρα τουσ λόγω ϊςμωςθσ αποτρζποντασ τθ λφςθ τουσ. υςταλτικά κενοτόπια παρατθροφνται ςε μονοκφτταρουσ οργανιςμοφσ που ηουν ςε καλάςςιο περιβάλλον πχ. ςτα παραμικια και τισ αμοιβάδεσ (μονοκφτταρα πρωτόηωα).
9 ΕΝΟΣΗΣΑ 4: ΚΤΣΣΑΡΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΗ 4.6 ΕΝΕΡΓΗΣΙΚΗ ΜΕΣΑΦΟΡΑ Κάποιεσ φορζσ τα κφτταρα μεταφζρουν ουςίεσ με κατανάλωςθ ενζργειασ. Όταν ςπαταλείται ενζργεια ςυνικωσ τα κφτταρα κάνουν το αντίςτροφο τθσ διάχυςθσ. Δθλαδι μεταφζρουν ουςίεσ από χαμθλζσ ςυγκεντρϊςεισ ςε ψθλζσ ςυγκεντρϊςεισ. Η μεταφορά αυτθ γίνεται μζςω διαμεμβρανικϊν πρωτεϊνϊν που υφίςτανται προςωρινζσ αλλαγζσ ςτθν δομι τουσ. Σθν ενζργεια οι διαμεμβρανικζσ πρωτεϊνεσ τθν παίρνουν από το μόριο τθσ ATP. Σο μόριο τθσ ATP αποτελείται από 3 φωςφορικζσ ομάδεσ. Όταν κζλει να δϊςει ενζργεια ςε ζνα μόριο τότε το φωςφωρυλιϊνει.αυτο ςθμαίνει οτι του προςκζτθ μια φωςφορικι ομάδα. Άρα το ΑΣΡ από 3 φωςφορικζσ ομάδεσ που είχε, τϊρα ζχει μόνο δφο και γιάυτο ονομάηεται ADP. Η ενεργητική μεταφορά ορίηεται ωσ θ διακίνθςθ ουςιϊν, διαμζςου τθσ μεμβράνθσ, από περιοχζσ όπου θ ςυγκζντρωςι τουσ είναι μικρι προσ περιοχζσ όπου θ ςυγκζντρωςι τουσ είναι μεγάλθ, δθλαδι αντίκετα από τθν κλίςθ ςυγκζντρωςισ τουσ. Ο πιο ςυνθκιςμζνοσ μθχανιςμόσ ενεργθτικισ μεταφοράσ ουςιϊν είναι μζςω των αντλίων. Αντλίεσ είναι διαμεμβρανικζσ πρωτεΐνεσ που εξειδικεφονται ςτθ μεταφορά ςυγκεκριμζνου μορίου ι ιόντοσ με ταυτόχρονθ κατανάλωςθ ενζργειασ και διακζτουν υποδοχείσ αναγνϊριςθσ του μορίου που διακινοφν. Οι πιο γνωςτζσ αντλίεσ είναι θ αντλία Να + - Κ + και θ αντλία Η +. Η αντλία Να + - Κ + εξιδικεφεται ςτθν μεταφορά νατρίου και καλίου. Η απαιτοφμενθ ενζργεια προζρχεται από τθν ATP. Για κάκε τρια ιόντα νατρίου που αντλοφνται εκτόσ κυττάρου, δφο μόρια καλίου ειςζρχονται ςτο κφτταρο. Πιο ςυγκεκριμζνα 3 μόρια Να + προςδζνονται ςτθν αντλία από το εςωτερικό του κυττάρου. Η ΑΣΡ φωςφορυλιϊνει (πρόςκεςθ φωςφωρικισ ομάδασ) τθν αντλία θ οποία αλλάηει ςχιμα. Ζτςι τα 3 Να + ελευκερϊνονται από τθν ζξω πλευρά του κυττάρου. Σότε βρίςκει ευκαιρία το Κ + να προςδεκεί ςτθν αντλία. Όταν θ αντλία αποφωςφωρολυωκεί (απομάκρυνςθ τθσ φωςφορικισ ομάδασ) τότε επανακτά το αρχικό τθσ ςχιμα. Ζτςι τα Κ + ελευκερϊνονται ςτο εςωτερικό του κυττάρου. Η λειτουργία αυτθσ τθσ αντλίασ είναι πολφ ςθμαντικι ςτουσ νευρϊνεσ και ςτθ δθμιουργία δυναμικοφ.
10 Η αντλία Η + βρίςκεται ςτισ μεμβράνεσ μιτοχονδίων και χλωροπλαςτϊν. Είναι υπζυκυνθ για μεταφορά πρωτονίων από τθν μια πλευρά τθσ μεμβράνθσ ςτθν άλλθ. Η απαιτοφμενθ ενζργεια προζρχετε από τθν ATP. Η αντλία αυτθ είναι ςθμαντικι ςτθν χθμειωςμωτικι ςφνκεςθ τθσ ATP για τθν οποία διαδικαςία κα μιλιςουμε ςε επόμενα κεφάλαια. Ενεργητική πρόςληψη και αποβολή ουςιϊν από το κφτταρο Κάποιεσ ουςίεσ που πρζπει να προςβλθκοφν ι να αποβλθκοφν από το κφτταρο είναι μεγάλεσ ςε μζγεκοσ και θ πακθτικι ι ενεργθτικι μεταφορά μζςω τθσ κυτταρικισ μεμβράνθσ είναι αδφνατθ. Γι αυτο το λόγο τα κφτταρα χρθςιμοποιοφν δφο άλλουσ μθχανιςμοφσ που ονομάηονται ενδοκυττάρωςη και εξωκυττάρωςη. Ενδοκυτάρρωςθ Ενδοκυττάρωςη είναι θ ενςωμάτωςθ μζρουσ του εξωτερικοφ περιβάλλοντοσ του κυττάρου, ςτο κυτταρόπλαςμα, με μθχανιςμό που βαςίηεται ςτθ δθμιουργία κυτταροπλαςματικϊν προεκβολϊν (ψευδοποδίων), με ταυτόχρονθ κατανάλωςθ ενζργειασ. Όταν με ενδοκυττάρωςθ ενςωματϊνεται μζςα ςτο κφτταρο ςτερεά ουςία τότε θ διαδικαςία ονομάηεται φαγοκυττάρωςθ. Η φαγοκυττάρωςη ορίηεται ωσ θ ενδοκυττάρωςθ ςτθν οποία γίνεται πρόςλθψθ ςτερεισ ουςίασ. Η φαγοκυττάρωςθ γίνεται για παράδειγμα ςτθν αμοιβάδα (προςλθψθ τροφισ) και τα λευκά αιμοςφαίρια (άμυνα ανκρϊπινου οργανιςμοφ). Ο μθχανιςμόσ τθσ φαγοκυττάρωςθσ περιλαμβάνει κάποια ςτάδια: 1. Η ουςία που κα προςλθφκεί περικλείεται ςτο εςωτερικό μιασ εγκόλπωςθσ που δθμιουργείται από ψευδοπόδια. 2. Σα άκρα των ψευδοποδίων ςυνενϊνονται εγκλωβίηοντασ τθν ουςία. 3. Η κυτταρικι μεμβράνθ περιςφίγγεται και αποκόπτει ζνα μζροσ τθσ, που περιζχει τθν ουςία, με αποτζλεςμα τθ δθμιουργία ενόσ κυςτιδίου ςτο κυτταρόπλαςμα. 4. Με το τζλοσ του τρίτου ςταδίου, το κυςτίδιο ενϊνεται με ζνα λυςόςωμα που περιζχει υδρολυτικά ζνηυμα δθμιουργϊντασ ζτςι ζνα πεπτικό κενοτόπιο. Μζςα ςτο πεπτικό κενοτόπιο πραγματοποιείται διάςπαςθ τθσ ςτερεάσ ουςίασ λόγω τθσ καταλυτικισ
11 Πινοκυττάρωςη είναι θ ενδοκυττάρωςθ ςτθν οποία γίνεται πρόςλθψθ υγρισ ουςίασ. πχ. κρζψθ ωαρίων από τα κφτταρα του ωοκυλακίου. Η πινοκυττάρωςθ ακολουκεί ακριβϊσ τα ίδια ςτάδια που ακολουκεί και θ φαγοκυττάρωςθ. Εξωκυτάρρωςθ Εξωκυττάρωςη είναι θ απζκκριςθ από το κφτταρο μακρομορίων, αχριςτων και τοξικϊν ουςιϊν ι μακρομορίων με ταυτόχρονθ κατανάλωςθ ενζργειασ. πχ. καταςκευι κυτταρικοφ τοιχϊματοσ ςτα φυτικά κφτταρα, ζκκριςθ ορμονϊν ςτο αίμα. Η εξωκυττάρωςθ ζχει παρόμοια βιματα με τθν ενδοκυττάρωςθ αλλα αντίςτροφα. Οι ουςίεσ που κα αποβλθκοφν εγκλφονται ςε κυςτίδιο το οποίο προςεγγίηει και ενϊνεται με τθν κυτταρικι μεμβράνθ. Η ςυνζνωςθ γίνεται εφκολα αφου το κυςτίδιο είναι φτιαγμζνο με τα ίδια υλικά που είναι φτιαγμζνθ θ κυτταρικι μεμβράνθ. Οι ουςίεσ απελευκερϊνονται ςτο εξωτερικό περιβάλλον του κυττάρου.