10. Осмотичні властивості клітини

Вміст клітини відокремлений від зовнішнього водного розчину речовин напівпроникною мембраною, тобто мембраною, легко проникною для молекул води і погано проникною, або зовсім непроникною для молекул розчинених у ній речовин. Саме цим визначаються осмотичні властивості клітини.

Осмос – одностороння мимовільна дифузія розчинника через напівпроникну мембрану.

Розрізняють два види осмосу:

1. Ендоосмос - це осмос, який проходить усередину клітини

2. Екзоосмос – назовні.

Дифузія – мимовільний процес розповсюдження молекул, атомів, іонів у різних середовищах, що призводить до встановлення рівномірної концентрації речовин по всьому об’єму.

Коли клітини покласти у розчини речовин, осмотичний тиск яких відрізняється від осмотичного тиску всередині клітини, то спостерігається така картина:

1. У ізотонічному розчині (тобто розчині з однаковою концентрацією речовин, з однаковим осмотичним тиском) молекули зовнішнього розчину проникають крізь клітинну мембрану з такою самою швидкістю, як і молекули води, об’єм вмісту клітини змінюватися не буде

2. У гіпертонічному розчині (тобто у розчині, концентрація якого вища, ніж у клітині), може відбуватися дві процеси:

а) молекули розчинної речовини не проникають у клітину, вода виходить з клітини доти, доки не зрівняється осмотичний тиск із зовнішнім осмотичним тиском, причому клітина зморщується (плазмоліз);

б) молекули розчиненої речовини проникають у клітину, але з меншою швидкістю, ніж молекули води, то спочатку відбудеться плазмоліз, але в міру проникання молекул із зовнішнього розчину в клітину об’єм з часом досягне вихідної величини і не буде змінюватися (деплазмоліз)

3. У гіпотонічному розчині (тобто розчині з меншою концентрацією речовин, з меншим осмотичним тиском), молекули води з розчину проникають у клітину (гемоліз)

Проникність клітин для неелектролітів

До цієї групи належать речовини, що мають найрізноманітніші хімічні властивості. Серед них є такі, що проникають в клітину дуже швидко (розчинені у воді гази, деякі спирти та ін.), і такі, які практично у клітину не проникають (інулін, трисахариди та ін.)

Правила проникності Овертона – встановлюють залежність швидкості проходження через клітинну мембрану речовин у залежності від їх хімічної структури.

Згідно з правилами Овернона, швидкість проникання речовин в клітину зростає з подовженням вуглеводного ланцюга в молекулі, із збільшенням числа метилових, етилових і фенольних груп.

Швидкість проникання речовин в клітину зменшується при наявності у молекулі гідроксильних, карбоксильних, або аміно груп

Чим краще речовин розчиняються в жироподібних середовищах, тим вони швидше проникають в клітину.

Проникнення у клітину цукрів

Інсулін підвищує клітинну проникність тільки для тих цукрі, які хоч і повільно, але проникають у клітини і без інсуліну.

1. кількість цукру, що надходить у клітину, не збільшується пропорційно підвищенню концентрації, а прямує до границі;

2. проникають у клітину тільки певні стереоізомери цукрі;

3. коли в середовищі є одночасно два цукри, спостерігається конкуренція між ними за надходження в клітину.

Тобто проникність клітин для цукрів є транспортування цих речовин крізь клітинну мембрану. Це транспортування здійснюється особливими речовинами – переносниками, які містяться у мембрані і мають велике хімічне споріднення з деякими цурками.

Проникність клітин для деяких органічних кислот

Клітини легко проникні для амінокислот, з яких багато може нагромаджуватися у клітині. Транспортування і акумуляція амінокислот у клітині здійснюється процесами обмінної адсорбції або забезпечується роботою спеціальних мембранних переносників.

Жирні кислоти. За Овертоном, проникність клітин у ряду жирних кислот росте із збільшенням у молекулі кількості атомів вуглецю до шести. Збільшення кількості атомів вуглецю вище шести приводить до зниження швидкості проникання їх у клітину.

Мінеральні речовини. Характерною особливістю клітини є різка відмінність її мінерального складу від мінерального складу середовища, в якому вона перебуває. Практично всі мінеральні аніони і катіони проникають у клітини, правда, з різною швидкістю. Також має місце безперервний обмін іонів клітини і середовища і при стаціонарному розподілі. Тобто величина потоку іона всередину клітини дорівнює його потоку у зворотному напрямку.