Cytologia 3 - Transport przez błony komórkowe - biologia liceum poziom rozszerzony matura

[Muzyka] Witam państwa serdecznie w nowej wersji trzeciego odcinka z działu cytologia Będziemy kontynuować temat błon komórkowych w poprzednim odcinku mówiliśmy sobie ich budowę a dzisiaj zajmiemy się transportem przez błony komórkowe i wiem że temat może się wydawać mało pasjonujący ale zobaczycie że nie będzie tak źle Aby w ogóle zacząć rozmawiać o transporcie przez błony komórkowe musimy sobie najpierw wyjaśnić kilka pojęć a mianowicie Czym jest dyfuzja i czym jest osmoza i o ile tak Z mojego doświadczenia wynika że o ile z tym pierwszym czyli z dyfuzją większość osób nie ma problemu o tyle osmoza mimo że sumarycznie też jest zjawiskiem całkiem nies skomplikowanym to jakoś bywa bardziej problematyczna ale za chwilę wszystko będzie jasne Na czym polega zjawisko dyfuzji Ja dowiedziałam się raz na zawsze w momencie gdy w ostatniej klasie podstawówki nasz młody i seksowny Nauczyciel fizyki postanowił nam je zademonstrować rozpylają sali lekcyjnej swój męski dezodorant takich rzeczy rozumiecie już nigdy się nie zapomina chodziło oczywiście o to że zniewalający zapach rozpylono dezodorantu w jednym miejscu sali szybko było czuć w całym pomieszczeniu a Dzieje się to właśnie w wyniku samorzutnego ruchu cząsteczek i na tym właśnie polega dyfuzja czyli jest to po prostu samorzutny ruch cząsteczek który obserwujemy w gazach w cieczach i on prowadzi do tego że cząsteczki danej substancji prowadzone są czy też rozmieszczanie mniej więcej po całej objętości danego pomieszczenia Czy naczynia w którym się znajdują także mniej więcej stężenie staje się równomierne w każdym miejscu danej przestrzeni podobnie się dzieje w przypadku barwnika wpuszczono do na przykład do wody czy innego roztworu jeżeli wpuścimy kilka kropel jakiegoś barwnika to po jakimś czasie ta woda będzie równomiernie zabarwiona nawet jeżeli nie będziemy tego mieszać i to wynika też właśnie z tego samo ruchu cząsteczek także myślę że Dyfuzja jest zjawiskiem całkowicie całkowicie jasnym natomiast Przechodzimy teraz do osmozy i osmoza jest odmianą dyfuzji czy tam szczególnym przypadkiem dyfuzji i polega na przechodzeniu cząsteczek rozpuszczalnika czyli zwykle w układach biologicznych to jest woda przez błonę półprzepuszczalną którą w układach biologicznych jest zwykle błona komórkowa także możemy powiedzieć tak w biologii że osmoza jest to przechodzenie wody przez błonę komórkową tak upraszczając I jakby odnosząc się do naszych realiów biologicznych w których się zwykle poruszamy i teraz drugi ważny element tego zjawiska to jest to że osmoza zachodzi wtedy gdy jest różnica stężeń substancji rozpuszczonych po obu stronach błony tak jak tutaj widzimy te kropeczki symbolizują substancje rozpuszczone jest ich więcej powiedzmy wewnątrz komórki niż na zewnątrz i dlatego Woda wnika do środka substancje rozpuszczone to mogą być sole cukry Wszystko co daje się rozpuścić takie substancje nazywa się osmotycznie czynnymi właśnie dlatego że jakby wywołują zjawisko osmozy i z tym pojęciem substancji osmotycznie czynnych będziemy się jeszcze spotykać nieraz także warto to zapamiętać No i chodzi o to że woda przechodzi w tym kierunku by te stężenia po obu stronach błony się wyrównały Czyli jeżeli wewnątrz komórki jest wysokie stężenie czegoś wyższe niż w otoczeniu to woda będzie tam napływać żeby je wyrównać jakby w porównaniu z tym co jest na zewnątrz słyszałam też takie porównanie że woda jest bardzo sprawiedliwa Jeżeli gdzieś właśnie jest wyższe stężenie czegoś gdzieś niższe to ona dąży do tego żeby Wszędzie było po równo jakkolwiek to nazwiemy chodzi o to samo czyli znowu tak jak dyfuzji jako takiej było dążenie do tego żeby coś było równomierne stężenie było równomierne w całej objętości na przykład roztworu to tutaj chodzi o to żeby stężenia po obu stronach błony były równe Czyli też jest tak jakby dążenie do wyrównania stężeń okej Mam nadzieję że pojęcia dyfuzji osmozy Są zrozumiałe na ten moment i teraz tak w poprzednim odcinku sobie powiedzieliśmy że błony są półprzepuszczalne Czyli że jedne cząsteczki przez nie przechodzą swobodnie inne nie i teraz ważne jest żebyśmy wiedzieli właśnie co przechodzi przez błony swobodnie samoistnie A co nie więc tak przez błonę komórkową przechodzą bez problemu proste małe pozbawione cząsteczki na przykład woda praktycznie bez ograniczeń gazy oddechowe tak jak tlen dwutlenek węgla drobne cząsteczki takie jak mocznik one przechodzą bezpośrednio przez błonę przez tą warstwę lipidową i ten rodzaj transportu nazywa się dyfuzja prosta to będzie nasz pierwszy rodzaj transportu przez błony dyfuzja prosta Czyli jeżeli mamy wyższe stężenie takich cząsteczek po jednej stronie błony to one sobie będą przechodzić na drugą stronę błony na zasadzie dyfuzji prostej bo Dyfuzja polega na tym równ rozest wszystkiego więc jeżeli jest wyższe stężenie czegoś na zewnątrz komórki No to celem wyrównania tych stężeń jakieś cząsteczki będą wnikać do środka komórki tak na przykład właśnie zachodzi wymiana gazowa między komórkami a otoczeniem Natomiast te większe cząsteczki organiczne takie jak na przykład glukoza aminokwasy one nie przechodzą swobodnie bezpośrednio przez błonę są po prostu za duże juy o których sobie za chwilę powiemy i możecie sobie zapamiętać w ten sposób co przechodzi przez błonę komórkową swobodnie a co Nie to jest takie trochę głupie porównanie czy skojarzenie ale podobno według zasad mnemotechniki im głupsze skojarzenie to tym lepiej można coś zapamiętać dlatego na moim kanale panuje tak niski poziom żartów więc to jest trochę tak jak z maseczkami które jeszcze do niedawna wszyscy musieliśmy nosić że przez taką maseczkę w miarę swobodnie przechodzą na przykład gazy oddechowe możemy oddychać tak jak przez błonę komórkową przechodzi woda no może trudno by się było napić w maseczce ale woda przesiąknie tak jak przechodzi przez błonę komórkową natomiast już gdybyście na przykład spróbowali przez maseczkę wciągnąć nosem cukier podkreślam że cukier nie żaden inny biały proszek No to już wam się taki trik nie uda kryształki cukru są za duże i po prostu nie przechodzą także Podobnie jest właśnie z przechodzeniem substancji przez błonę komórkową i ostatni rodzaj cząsteczek które nie przechodzą przez błony komórkowe to są jony czyli atomy albo cząsteczki obdarzone ładunkiem dodatnim albo ujemnym i one nie przechodzą bezpośrednio przez błonę mimo że większość z nich jest bardzo mała są to nawet właśnie pojedyncze atomy takie jak iony chloru sodu czy potasu ale tutaj możecie sobie zapamiętać że one nie mogą przejść bo zahaczają swoimi plusiki albo minusami w przejściu wiem że to jest już w ogóle idiotyczne ale ale myślę że zadziała jeśli chodzi o zapamiętanie bardzo ważne dla nas że te jony nie przechodzą swobodnie przez błony komórkowe bo na przykład na tej różnicy stężeń jonów po obu stronach błony opiera się w ogóle całe działanie układu nerwowego i generowanie potencjałów elektrycznych w błonach neuronów czyli tych impulsów elektrycznych które odpowiadają za przewodnictwo nerwowe Także to będzie dla nas w przyszłości bardzo ważne jak się będziemy o tym uczyć więc nie zapomnijmy tego okej I teraz tak te większe cząsteczki czyli właśnie na przykład glukoza jakieś większe cząsteczki organiczne i również jony aby przejść przez błonę komórkową potrzebują różnego rodzaju białek kanałowych białek nośnikowych i taki transport nazywa się dyfuzją ułatwioną czyli tam była dyfuzja prosta w przypadku gazów i małych cząsteczek bez pośrednio przez błony a tu jest dyfuzja ułatwiona Czyli drugi rodzaj transportu i nadal to jest dyfuzja Czyli nadal to się odbywa na zasadzie samorzutnego ruchu cząsteczek zgodnie z gradientem stężeń czyli cząsteczki się Przemieszczają z miejsca gzie ich jest więcej do miejsca gdzie ich jest mniej tyle że tutaj Ponieważ są one większe albo obdarzone ładunkiem to wymagają specjalnych białek przenośnikowych kanałów transporterów i te białka nośnikowe to są takie białka które wiążą się z cząsteczkami po jednej stronie błony po czym zmieniają swój kształt i uwalniają te cząsteczki po drugiej stronie błony kanały to są po prostu kanały czyli takie tunele które przechodzą na wylot przez błonę cząsteczki atomy mogą przechodzić przez te kanały z tym że tutaj też te kanały mogą się zamykać to nie są takie jakieś sztywne nieruchome rury przechodzące przez błonę tylko one jak najbardziej mogą działać selektywnie no i różne Białka są jakby specyficzne dla różnych substancji czyli dane białko będzie odpowiadać za transport najczęściej jakieś tylko jednej substancji przez błonę komórkową także możecie się domyślać że tych białek różnych transportowych czy kanałów jest strasznie dużo rodzajów w takiej Błonie komórkowej okej I teraz tak to co mówiliśmy do tej pory żeby tak to uporządkować to był tak zwany transport przez błony bierny i tu mieliśmy tą dyfuzję prostą i dyfuzję ułatwioną czyli to jest taki transport który właśnie zachodzi zgodnie z gradientem stężeń Czyli on nie wymaga nakładu energii on zachodzi samorzutnie że tak powiem z prądem naturalnie na drodze właśnie dyfuzji dążenie do wyrównania stężeń dzieje się dzieje się samo natomiast mamy też transport aktywny i transport aktywny jest wtedy kiedy komórka chce skumulować albo jakieś jakieś organellum komórkowe chcę skumulować w sobie jakieś cząsteczki albo atomy jakąś substancję tak aby mieć ich dużo więcej niż jest w otoczeniu czyli jakby pobiera je siłą pobiera jakby pod prąd wbrew gradientowi stężeń i do tego już jest potrzebna energia w postaci ATP ATP to jest taki uniwersalny nośnik energii w komórce jeszcze wrócimy do tego w dziale metabolizm W każdym razie jeżeli coś wymaga nakładu energii to najczęściej jest to właśnie energia w postaci ATP także takie białko nośnikowe które Transportuje coś wbrew gradientowi stężeń wykorzystuje właśnie to ATP żeby jakby przepchnąć te cząsteczki przez błonę mimo że i tak w środku jest ich już dużo te Białka nośnikowe są często nazywane pompami na przykład pompa sodowo-potasowa w płonie neuronów No i nazywa się to oczywiście przez analogię do prawdziwej pompy która gdy dostarczamy jej energii no to na przykład wyciąg wodę spod ziemi wbrew sile grawitacji i tak samo Te pompy białkowe czy inne białka nośnikowe przenoszą cząsteczki wbrew tej ich naturalnej tendencji do przemieszczania się zgodnie z gradientem czyli właśnie tak jakby pod prąd w miarę uczenia się różnych tematów będziecie kilka razy natrafia na takie sytuacje gdzie komórka celowo coś w sobie gromadzi komórka czy jakieś organellum komórkowe celowo coś sobie gromadzi celowo pompuje na przykład jakieś jony do środka ale teraz nie będę spoilerować Przejdźmy dalej I teraz tak powiedzieliśmy sobie o rodzajach transportu przez błony dyfuzja prosta dyfuzja ułatwiona transport aktywny teraz musimy sobie omówić jeszcze dwie ważne sprawy jedna to jest pojęcie roztworów hipertoniczny izotonicznych i hipotoniczny I co się dzieje z komórką w takich roztworach to wynika właśnie ze zjawiska osmozy o którym mówiliśmy i teraz tak roztwór izotoniczny to jest taki gdzie stężenie substancji rozpuszczonych jest takie samo jak komórki i w takiej sytuacji no nie dzieje się nic dlatego że woda będzie wnikać do komórki wychodzić z niej w takim samym tempie nie będzie tam specjalnie napływać nie będzie z niej specjalnie wypływać No bo nie będzie dążyć do wyrównania stężeń bo te stężenia i tak są takie same także w roztworze izotonicznym nic się za bardzo nie dzieje ale jeżeli mamy roztwór hipertoniczny czyli takie gdzie stężenie substancji rozpuszczonych na zewnątrz w sensie w tym roztworze jest wyż niż w komórce No to woda będzie wypływać z tej komórki bo dąży do tego wyrównania stężeń czyli tak jakby chce rozcieńczyć ten roztwór który jest na zewnątrz no i to w przypadku komórek zwierzęcych tutaj to jest erytrocyt tak to jest przykład komórki zwierzęcej tu jest przykład komórki roślinnej bo ma ścianę komórkową więc komórka zwierzęca będzie tracić wodę obkurczać się natomiast w komórce roślinnej dojdzie do zjawiska tak zwanej plazmolizy czyli cytoplazma wraz z błoną komórkową nazy protoplast ten protoplast się kurczy i ta błona komórkowa odkleja się od tej ściany komórkowej tak bardzo charakterystycznie wygląda pod mikroskopem czasami się to robi w szkole doświadczenie bo jest łatwe i efektowne także To się będzie działo w roztworze hipertonicznym utrata wody plazmoliza w przypadku komórki roślinnej Natomiast w roztworze hipotonicznym czyli takim gdzie stężenie substancji rozpuszczonej jest niższe niż w komórce No to woda będzie na odwrót będzie napływać do komórki żeby rozcieńczyć z kolei to stężenie które jest w niej No i w wyniku tego komórka zwierzęca może wręcz pęknąć jeżeli się napełni za mocno wodą natomiast komórka roślinna po prostu napęcznieje ale ponieważ ma ścianę komórkową No to tutaj specjalnie nic gorszego się nie stanie i teraz ostatnia sprawa w temacie transportu przez błony to jest pobieranie substancji do komórki usuwanie z komórki poprzez pęcherzyki błonowe Czyli chodzi o zjawisko endocytozy i tutaj mamy fagocytozę i pinocytoza i Mamy również egzocytoza endocytoza to jest pobieranie cząsteczek czy jakichś elementów z otoczenia A egzocytoza to jest ich usuwanie poza komórkę no i po kolej fagocytoza to jest pochłanianie w całości dużych stałych cząsteczek to mogą być wręcz całe komórki fagocytoza jest wtedy kiedy komórka otacza błoną komórkową właśnie jakiś większy element pokarmowy zamyka ją w pęcherzyku po czym trawi jego zawartość za pomocą enzymów trawiennych zawartych w lizosomach o lizosomach sobie powiemy jeszcze w odpowiednim momencie to są takie małe pęcherzyki zawierające enzymy trawienne one podpływają do tego pęcherzyka z tym pobranym pokarmem wlewają swoje enzymy trawienne zachodzi trawienie w tym pęcherzyku no i ewentualnie jakieś niestrawione resztki są usuwane są wywalanie poza komórkę właśnie na drodze egzocytozy ale warto podkreślić że egzocytoza to nie jest tylko usuwanie niest resztek ale to jest w ogóle wydzielanie poza komórkę czegokolwiek za pośrednictwem Właśnie takich pęcherzyków na przykład jeżeli jakaś komórka produkuje dajmy na to hormony jest to komórka jakiegoś gruczołu hormonalnego to na drodze egzocytozy będą te hormony wydzielane na zewnątrz czy też jakieś enzymy trawienne czy cokolwiek także na drodze fagocytozy na przykład odżywiają się jednokomórkowce ale też niektóre komórki naszego układu odpornościowego tak zwane komórki żerne na przykład makrofagi mają zdolność pożeranie bakterii bezpośrednio na drodze fagocytozy ale poza tym mamy jeszcze tą pinocytozy wspomnianą i to jest pochłanianie drobnych rozpuszczonych cząstek czyli na przykład rozpuszczonych cukrów Czy białek w wodzie i tutaj Różnica jest taka że jakby ten cały pęcherzyk bo tutaj też powstaje taki pęcherzyk z wpuklenia się błony on jakby zostaje strawiony cały razem z zawartością ponieważ to są jakby proste cząsteczki pokarmowe tutaj nie ma jakiś niestrawionych reszk bo tu się wszystko rozkłada do zera więc po prostu całość zostaje strawiona w ten sposób się też odżywiają niektóre jednokomórkowce również komórki naszego jelita wchłaniają niektóre substancje pokarmowe w ten sposób gąbki się odżywiają na drodze pinocytozy więc to jest ten drugi rodzaj endocytozy i podsumujmy to sobie uporządkujemy na koniec czyli transport przez pęcherzyki to może być endocytoza Czyli do środka pobieranie czegoś może być C wydzielanie na zewnątrz różnych substancji niestrawionych cząsteczek i tak dalej I w ocy wyróżniamy fagocytozę i pinocy fagocytoza pobieranie tych dużych cząsteczek pokarmowych i trawienie ich pinocytoza tych drobnych rozpuszczonych już prostych takich cząstek pokarmowych i różnica międ focz I pinocy jeżeli chcecie to sobie jakoś inaczej zapamiętać jest mniej więcej jak między zjedzeniem burgera a wypiciem pozostawiam wam to do osobistej refleksji ja wam dzisiaj Dziękuję za uwagę i zapraszam do następnego odcinka