Вода, движение в клетке

ЦПМ является основным барьером, обеспечивающим избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов Осуществляется это с помощью разных механизмов мембранного транспорта. Молекулы воды, некоторых газов (таких, как О2, Н2, N2) и углеводородов, концентрации которых во внешней среде выше, чем в клетке, проходят через ЦПМ внутрь клетки посредством пассивной диффузии. Движущей силой этого процесса служит градиент концентрации вещества по обе стороны мембраны. Основным соединением, поступающим в клетку и покидающим ее таким путем, является вода. Движение воды через мембрану, подчиняющееся законам пассивной диффузии, привело к выводу о существовании в мембране пор. Эти поры пока что не удалось увидеть в электронный микроскоп, но некоторые данные о них были получены косвенными методами. Расчетным путем установлено, что поры должны быть очень мелкими и занимать небольшую часть поверхности ЦПМ. Высказывается предположение, что они не являются стабильными структурными образованиями, а возникают в результате временных перестроек молекулярной организации мембраны. [c.43]

Анабиоз имеет место и при замораживании клеток, когда свободная вода внутри клетки превращается в лед, И в этом случае физиологические процессы максимально замедляются или даже прекращаются, так как биохимические реакции в твердой фазе льда идти не могут из-за отсутствия свободного движения молекул. При замораживании клеток, особенно медленном, образуются крупные кристаллы льда внутри клетки, которые могут вызвать повреждения клеточных структурных элементов. Следовательно, клетки надо обезвоживать или замораживать так, чтобы не допустить необратимые изменения в них, в противном случае наступает летальное состояние — смерть, а не анабиоз. Зависимость жизненных процессов от воды иллюстрируется рис. 7. Если биополимеры и мембраны клеток необратимо теряют свои главные свойства — обмен веществ, способность к воспроизводству, способность к саморегуляции, тогда даже в присутствии воды жизнь прекращается и наступает летальное состояние. [c.26]

Эта методика особенно удобна при изучении диффузии с ограничениями, когда небольшая модификация соотношения (7.3) позволяет определить не только 3>, яо я получить информацию о размерах области, ограниченной стенками или барьерами, в которой происходит движение молекул [81]. Так, при исследовании дрожжей [81] было найдено, что коэффициент самодиффузии воды в клетках составляет величину 3x2-10" см -с , а диаметр клетки а — около 4,1-10 см. Были проведены также измерения образцов яблок, сердцевины табачных стеблей и других аналогичных систем [81]. [c.153]

В случае высших растений элементы из почвенного раствора попадают в корень растения. Часть элементов, усвояемых растением, движется по корню либо через, либо между клетками, пока не достигнет специальных проводящих клеток сосудистой системы. По крайней мере один переход через клеточную мембрану происходит при этом движении. Клетки сосудистой системы обычно цилиндрической формы и соединены с другими такими же клетками, в результате чего образуется сеть сосудов, проходящая через все растение. Обычно в большинстве условий роста растения через эту сосудистую систему обеспечивается ток воды от корней к листьям. [c.62]

Осмотическое движение воды из клетки в клетку [c.103]

Помимо условий освещения, состояние устьиц зависит от содержания воды в клетках мезофилла, осмотического давления клеточного сока, температуры и ряда других условий. Иными словами, движение устьиц регулируется не одним каким-либо фактором, а сложным их сочетанием, причем у различных растений ведущая роль принадлежит то одному, то другому из этих факторов. В связи с этим изменение условий инсоляции, температуры, увлажнения и т. д. вызывает у различных форм растений разные изменения в состоянии устьиц. В ха- рактере этой зависимости ска- [c.345]

Дальнейшее рассмотрение водного режима на основе представления о полностью вакуолизированной клетке в настоящее время не может быть оправдано. Однако надо отметить, что именно этот подход позволил установить много общих важных принципов. Более того, при описании многих аспектов движения воды из клетки и в клетку водный потенциал и относительные значения Р и я внутри вакуоли и вне клетки оказываются важными экспериментально определимыми параметрами (см. гл. VI), поскольку вакуоль можно рассматривать и как источник и как сток для воды и растворенных в ней веществ. Показатели, связанные с вакуолярной моделью, сохраняют поэтому особое значение и тогда, когда требуется разобраться в характеристиках воды, находящейся вне вакуоли, и классифицировать их более глубоко. В связи с этим кажется странным, что до сих пор было проведено очень мало прямых определений Р (даже после, того, как уравнение (V. 3) получило широкое распространение). [c.154]

После воздействия электрического импульса, приводящего к образованию в мембране пор, проницаемых для ионов и сахарозы, клетки, как правило, набухают за время от нескольких секунд до нескольких минут. После электропорации в связи с появлением в мембране сквозных пор, концентрации солей и сахарозы в клетке и в среде быстро выравниваются. Однако мембрана клетки остается непроницаемой для макромолекул цитоплазмы, которые поддерживают в клетке избыточное осмотическое давление. Благодаря этому происходит движение воды в клетку, сопровождаемое набуханием. Таким образом, набухание клеток после электропорации имеет коллоидно-осмотическую природу. [c.38]

Что дало применение метода ЯМР. Прежде всего был сделан вывод, не согласующийся с представлением об особой упорядоченности всей воды в клетках. Основой для этого было установление обратной зависимости коэффициента самодиффузии воды О) в растворах белков и тканях растений от времени наблюдения, т. е. от длины пробега молекул. Такая зависимость может объясняться лишь влиянием барьеров , ограничивающих диффузию воды (макромолекулы, мембраны, органеллы и др.). При сокращении времени наблюдения (т. е. при уменьшении среднего смещения молекул) количество барьеров на пути движения уменьшается, вследствие чего О увеличивается. Было высказано предположение, что при наиболее коротких [c.36]

Концентрация и осмотическое давление различных жидкостей в организме поддерживаются на постоянном уровне действием специальных осморегуляторов. Осмотическое давлегше растворов является следствием теплового движения молекул растворенного вещества, стремящегося занять возможно больший объем. Плазма крови, лимфа, слезная и спинномозговая жидкость имеют постоянное осмотическое давление (гипертонический раствор) в результате разности осмотических давлений внутри эритроцитов и окружающей та плазмы осуществляется движение воды из эритроцитов, идущее до выравнивания осмотических давлений. Эритроциты при этом, лишаясь части водьт, сморщиваются (плазмолиз). Если вводится раствор с малым осмотическим давлением (гипотонический раствор), жидкость проникает внутрь клетки эритроцит разбухает, клеточная оболочка может нарушиться, а клетка погибнуть (гемолиз). Чтобы избежать указанных осмотических сдвигов необходимо изотонизировать раствор до уровня осмотического давления биологических жидкостей оргатшзма. Такие растворы называются изотоническими. [c.635]

Совершенно очевидно, что движение воды в растении по градиенту ее активности (или водного потенциала) нельзя отождествлять с осмотическим движением (что сплошь и рядом делается), так как понятие активности воды гораздо шире (см. главу II, о четырех составляющих водного потенциала). Изменения активности воды в клетках определяются многими факторами температурой, давлением (прежде всего тургорным), числом и энергией водородных связей в воде, всеми случаями [c.45]

До сих пор, говоря о гидравлической проводимости, мы не обращали особого внимания на направление движения воды в клетку или из клетки. Но современные данные свидетельствуют [c.66]

Значения и Гд Д я чистой воды при 25 °С порядка 3000 и 2700 мс соответственно. В исследованиях биологических систем обнаружено укорочение воды до 100—1 ООО мс, а Tg — еще более короткое (10—200 мс). Существует много предположений, объясняющих такое сокращение времени релаксации, которые в целом сводятся к тому, что такое укорочение в живых системах показывает снижение свободы движения, по крайней мере, некоторой части молекул воды в клетке. Снижение значений и Tg означает уменьшение скорости движения усредненной молекулы воды в системе. Так, значения времени релаксации воды показали сложность эффектов которые появляются во всех других компонентах живых систем. Свойства воды стали макроскопическим отражением множества тонких изменений клеточной физиологии. Вода —зонд, который может быть использован для обогащения наших знаний о трансформированных и нормальных клетках. Изменения свойства воды отражают существенные изменения молекулярной структуры мембран, цитоскелета и клеточных органелл. Таким образом, состояние воды является интегральным показателем тонких механизмов трансформации клеток, который легко можно определять по параметрам ЯМР. [c.275]

Полезно отметить, что осмотическое давление — главная сила, обеспечивающая движение воды в растениях и ее подъем от корней до вершины. Клетки листьев, теряя воду, осмотически всасывают ее из клеток стебля, а последние — из клеток корня, берущих воду из почвы. [c.138]

Фототаксис, т. е. движение к свету или от него, свойствен прежде всего фототрофным бактериям. Способность перемещаться по силовым линиям магнитного поля Земли или магнита — магнитотаксис — обнаружен у разных бактерий, обитающих в пресной и морской воде. В клетках этих бактерий найдены непрозрачные частицы определенной геометрической формы — магнитосомы, заполненные железом в форме магнетита (Рсз04) и выполняющие функцию магнитной стрелки. На долю магнетита может приходиться до 4% сухого вещества бактерий. В северном полушарии такие магниточувствительные бактерии плывут в направлении северного полюса Земли, в южном — в направлении южного. У ряда бактерий обнаружен вискозитаксис — способность реагировать на изменение вязкости раствора и перемешаться в направлении ее увеличения или уменьшения. [c.44]

Эксперименталъно осмотическое давление определяют путем измерения того давления, которое нужно приложить к раствору, чтобы не происходило движения растворителя через полупроницаемую мембрану. Полупроницаемость мембраны может быть обусловлена тем, что ее поры слишком малы, чтобы через них могли проходить молекулы растворенного вещества. Измерения осмотического давления применяются при изз че-нии макромолекул (стр. 606). Осмос играет очень важную роль в движении воды в клетках растений и животных. [c.205]

Рис. 11. Гребное движение жгутика одноклеточного жгутиконосца Monas sp. (стрелка указывает направление движения клетки в воде) а — возвратное движение жгутика, б — активный удар

Группа 2. Аэробные, подвижные спиралевидные или изогнутые грамотрицательные бактерии. Прокариоты, входящие в эту группу, имеют жесткую клеточную стенку, так что клетка свою форму не меняет. Движение осуществляется с помощью одного или множества полярно расположенных жгутиков. Хемоорганогетеротрофы, существенно различающиеся потребностями в питательных веществах. Некоторые виды могут расти на простой синтетической среде, для роста других необходимы сложные среды. К роду Spirillum относятся в основном сапрофиты, обитающие в стоячих и загрязненных водах, на гниющих растительных и животных остатках. Ряд свободноживущих форм — обитатели морских вод. Есть среди них и паразиты. Некоторые виды патогенны. [c.164]

Причину непрерывного двин ения воды у наземных растений нужно искать, по-видимому, не только и даже не столько в действии внешних факторов, в том числе в присасывающем действии транспирации (хотя эти факторы в совокупности с целым рядом других факторов действительно играют весьма важную роль), сколько во внутренней потребности такого движения. Выше (во введении) мы частично уже касались этого вопроса. Согласно одному из основных положений общей биологии, активное проявление л изнедеятельности возможно только в водной среде, которая к тому же непременно должна быть проточной, т. е. постоянно циркулировать по организму. Живой организм, стало быть, подобен не изолированному водоему со стоячей водой, а проточному водоему, в котором вода все время обменивается. Циркулируя по организму, вода доставляет клеткам субстраты и метаболиты, необходимые для их функционирования, и одновременно удаляет продукты их жизнедеятельности, в том числе токсические отбросы. Именно благодаря такой циркуляции осуществляются взаимосвязи между отдельными частями клеток, между отдельными клетками в пределах ткани, между различными тканями в пределах органа, наконец, между различными органами, и тем самым обеспечивается общая взаимосвязь физиологических процессов, поддержание гомеостаза и функционирование организма как единого целого. Это объединяющая, транспортная функция воды имеет первостепенное значение для жизнедеятельности любого живого организма, в том числе и наземного растения. [c.117]

В последние несколько лет было вновь уточнено наличие полимерных комплексов, т. е. системы цитоскелета и цитофиламентов в цитоплазме, подтверждено, что цитоплазма клеток не является разведенным раствором небольших молекул. Большое количество этих полимеров или систем цитоскелета, так же как их широкая распространенность в разнообразных типах клеток млекопитающих, позволяет предполагать, что они выполняют основную роль в функционировании клеток. Действительно, такие системы не стабильны и изменяются в зависимости от состояния клеток, их роста и дифференцировки. В свою очередь, эти полимеры и большие молекулы должны влиять на движение воды и небольших молекул в цитоплазме. Действительно, состояние воды в клетках млекопитающих зависит от изменений [c.301]

Вопрос об участии лшвых клеток древесины в движении воды в растении и связанные с этим явления изучены еще недостаточно. На основании ряда работ считали, что живые клетки древесины и древесной паренхимы имеют способность проталкивать через себя воду, засасывать ее, например, нижним концом и выделять верхним в сосуды, т. е. при этом как бы происходит пульсация воды в клетках, Предполагали, что такое передвижение воды с участием живых клеток идет в заболони — внешнем слое древесины, который прилегает к камбию. Однако дальнейшие исследования этого не подтвердили. Кроме того, считали, что существуют особые клапаны, которые также способствуют перемещению воды в растении. Исследования Е. Ф. Вотчала, изучавшего передвижение воды по стволу дерева, находившегося в горизонтальном положении, этого не, подтвердили. [c.139]

Вводные пояснения. Движение устьиц обусловлено особенностями их анатомического строения. Устьица состоят из двух замыкающих клеток полулунной или бобовидной формы, внутренние стенки которых утолщены, а наружные — тонкие. При насыщении замыкающих клеток водой нарул ные стенки сильно растягиваются, кривизна замыкающих клеток увеличивается и устьич-ная щель открывается. В случае потери воды замыкающие клетки выпрямляются и устьичиые щели закрываются. В основе динамики тургора замыкающих клеток лежит изменение их осмотического давления. [c.58]

Следовательно, водный потенциал это п есть сила, которая вызывает поступление воды в клетку при даинь условиях, по величние оп равен сосущей силе, но противоположен ей но знаку. В этой связи панравлеппе движения воды определяется нарастанием сосущей силы или увеличением отрицательного водного потенциала. [c.52]

До сих пор мы предполагали, что коллоид не является электролитом, а это действительно верно для растворов макромолекул в неполярных растворителях. Однако в водных растворах многие макромолекулы, и прежде всего различные биоколлоиды, как правило, находятся в виде ионов. Если же раствор, кроме того, содержит обычные электролиты, то картина еще более усложняется. Здесь осмотическое равновесие сочетается с электростатическими взаимодействиями. Макроионы, которые не проходят через поры мембраны, частично удерживают около себя противоионы и нарушают их равномерное распределение возникает так называемый мембранный потенциал (играющий важную роль в процессах обмена живой клетки). Электростатически обусловленная повышенная концентрация ионов с одной стороны мембраны является причиной более высокого осмотического давления. Добавка электролита экранирует мембранный потенциал (эффект сжатия противоионной атмосферы), а тепловое движение понижает неравномерное распределение ионов, и осмотическое давление понижается. Предельный случай полностью подавленного мембранного потенциала (равномерное распределение всех ионов около мембраны) соответствует осмотическому давлению раствора неэлектролита той же концентрации. Теорию этого эффекта предложил Доннан (1911г.). Допустим, что слева от мембраны находится раствор полиэлектролита N31 с концентрацией с , а справа — раствор обычного электролита, например ЫаС1, с концентрацией с . Мембрана свободно пропускает молекулы растворителя (воды), ионы Ыа+ и С1 , но не пропускает ионы Для простоты вслед за Доннаном примем, что объемы растворов, находящихся с обеих сторон мембраны, одинаковы. Это делает вывод наглядным, не лишая его общности. Предположим также, что оба электролита полностью диссоциированы. Когда в системе установится равновесие, в ту часть раствора, где находится ЫаК, перейдет х молей ЫаС1, так что концентрация N3+ в нем повысится до - + х, концентрация К останется, как и прежде, равной с , а концентрация С1 , которая вначале была равна нулю, составит х. По другую сторону мембраны концентра- [c.45]

Компенсирующее изменение энтальпии отрицательно и зависит от возможности дисперсионных взаимодействий хозяина и гостя . Энтальпии образования клатратов гидрохинона с аргоном, криптоном, кислородом, азотом, метаном составляют 25,1 26,4 23,0 24,3 30,2 кДж/моль гостя соответственно . Молекулы гости не остаются неподвижными в своих клетках ( lathros — по-гречески клетка) исследования клатратов двухатомных молекул в гидрохиноне привели к заключению, что молекулы НС1, О2, НВг вращаются, а также совершают броуновские колебания в клетках. Несомненно, что в клатратах, содержащих молекулы гостей различных типов (например, молекулы азота и кислорода в гидрохиноне), существует слабое взаимодействие между гостями . Многочисленные клатраты образует вода (клатратные гидраты), причем и в этом случае решетка, типичная для клатратов, отличается от решетки льда. В клатратах гостями заполняются большие и малые полости. Крупные молекулы (этан, этилен, хлороформ) помещаются только в больших полостях, молекулы меньших размеров (метан, аргон) входят в малые и большие полости. Доказано вращательное движение молекул метильной группы ацетона, молекул окиси этилена, гексафторида серы и других в кла-тратных гидратах, где движутся не только молекулы — гости , но и (медленнее) молекулы хозяина , т. е. воды. [c.271]

Питание микроорганизмов осуществляется через поверхность их тела путем диффузии в результате разных концентраций веществ внутри и вне организма. Движение растворенных веществ лод действием осмотического давления происходит в сторону мень-щих концентраций, воды — в сторону больших. Так как поступающие в клетку вещества вовлекаются в биохимические процессы и усваиваются микроорганизмом, равновесия их внутри клетки и. вне ее практически не наступает. Однако проникновение вещества -В клетку не всегда объяснимо осмосом. Цитоплазматическая мембрана обладает избирательной способностью отличать нужные вещества от ненужных и извлекать их из растворов с малой концентрацией, не пропуская вредные для клетки вещества, содержащиеся в среде в значительных концентрациях (до определенных лределов). Так как поверхность клеток на единицу их массы лредставляет громадную величину, то процессы обмена и размножения микроорганизмов происходят с большими скоростями, и этим объясняются интенсивные биоповреждения некоторых материалов, на которых идут такие процессы. Давление в клетке создается поступившими в нее веществами, продуктами обмена и веществами клеточного синтеза. В связи с высоким осмотическим давлением внутри клетки создается постоянный приток в нее воды. Этим можно объяснить способность микроорганизмов развиваться на сравнительно сухих средах. Так, микрогрибы способны повреждать материалы, имеющие влажность 15...20 % и ниже. [c.15]

В тканях растений осмотич. давление составляет 0,5-2 МПа (у растений в пустынях - более 10 МПа). Гидростатич. давление, возникшее яо внутриклеточных структурах в результате осмоса, наз. тургором. Это давление придает прочность и упругость тканям живых организмов. Если клетка отмирает, оболочка теряет св-во полупроницаемос-ти, тургор исчезает (растение вянет). Осмотич. давление-главная причина, обеспечивающая движение воды в растениях и ее подъем от корней до вершины. Клетки листьев, теряя воду, осмотически всасывают ее из клеток стебля, а последний-из клеток корня, берущих, в свою очередь, воду из почвы. Для роста и развития растений важно соотношение между осмотич. давлением почвенного р-ра и клеточного сока. Растение может нормально развиваться лишь тогда, когда осмотич. давление клеточного сока больше осмотич. давления почвенного р-ра. [c.419]

Характерным свойством живого материала является то, что он движется. Степень движения меняется от явного перемещения в потоке цитоплазмы до движения ионов, электролитов, молекул и макромолекул относительно друг друга внутри клетки. В результате обмена веществ биологический материал постоянно изменяется, разрушая и перестраивая функциональную архитектуру клетки. Эта выраженная нестабильность мешает проведению рентгеновского микроанализа, если не найдены пути мгновенного сдерживания активности клетки и удержания ее в этом состоянии до тех пор, пока выполняются исследования. Если бы это было сделано, то окружающая среда, в которой должен производиться рентгеновский микроанализ, полностью была бы лишена жизненных процессов. Типичный одноклеточный организм менее 2 мкм в поперечинке синтезирует много сотен соединений путем тонкого регулируемого процесса, способен воспроизводить сам себя и генетически эволюционировать и видоизменять эти процессы. Если захотелось бы найти быстрый способ разрушения этого уникального тончайшего механизма, то, вероятно, не нашлось бы ничего лучше потока быстрых электронов, который за одну секунду смог бы испарить количество воды, во много раз превышающее вес образца. [c.266]

При просачивании нефти в почву, несмотря на свою большую вязкость, она проникает в грунтовые воды, перемещается в направлении их движения и может распространяться на большие расстояния. Гидрофобная нефть образует тонкукэ пленку на поверхности воды, которая становится непригодной для использования уже в количестве 1 л нефти на 100 л воды. На открытых водных поверхностях с течением времени образуется эмульсионный слой (нефть и вода), который частично препятствует газообмену между водой и воздухом, а это приводит к тому, что все живые организмы, находящиеся под этой пленкой, постепенно погибают. При этом в процессе дыхания в клетках накапливается СО2, что ведет к ацидозу, т. е. подкислению клеточной жидкости. У морских птиц контакт с нефтью приводит к склеиванию оперения, птицы утрачивают способность держаться на воде и быстро гибнут от переохлаждения. Растворимые в воде окисленные компоненты нефти могут обладать еще и прямым токсическим действием. [c.27]

Клетки одинакового строения, выполняющие одну и ту же функцию, образуют ткани. В древесине содержатся ткани трех основных типов механические (опорные), проводящие и запасающие. Механические функции выполняют толстостенные прозенхимные клетки. Проводящую функцию обеспечивают тонкостенные широкополостные элементы. В заболони осуществляется движение воды с растворенными минеральными веществами вверх по стволу (от корней к листьям). Движение соков, содержащих продукты фотосинтеза, вниз по стволу происходит в дубе, откуда питательные вещества поступают по сердцевинным лучам в камбий и заболонь. Запасающую функцию (хранение резервных питательных веществ), очень важную для физиологии дерева, вьшолняют паренхимные клетки. [c.196]

Концентрация и осмотическое давление различных жидкостей в организме поддерживаются на постоянном уровне действием специальных осморегуляторов. Осмотическое давление растворов является следствием теплового движения молекул растворенного вещества, стремящегося занять возможно больший объем. Плазма крови, лимфа, слезная и спинномозговая жидкость имеют постоянное осмотическое давление (гипертонический раствор) в результате разности осмотических давлений внутри эритроцитов и окружающей их плазмы осуществляется движение воды из эритроцитов, идущее до выравнивания осмотических давлений. Эритроциты при этом, лишаясь воды, сморщиваются (плазмолиз). Если вводится раствор с малым осмотическим давлением (гипотонический раствор), жидкость проникает внутрь клетки эритроцит разбухает, клеточная оболочка может нарушиться, а [c.371]

Полинг считал, что клатратные клетки в структуре воды также представляют собой пентагональные додекаэдры [И], однако рентгепоструктурные исследования не подтвердили этих предположений. Данные рентгеноструктурпых изменений жидкой воды скорее согласуются со структурой, предложенной для объяснения свойств воды О. Я. Самойловым [18]. В структуре модели жидкой воды О. Я. Самойлова предполагается, что равновесная взаимная ориентация молекул воды, связанных водородными связями, существующая в структуре льда I, при плавлении частично разрушается. Молекулы воды, обладающие избытком энергии, при этом мигрируют в полости льдоподобной структуры, заполняя в ней около 50% объема всех пустот. Стесненность движения этих молекул в пустотах деформированной льдоподобной структуры отличает его от движения изолированных молекул в газообразном состоянии. Близкие представления развиваются также в работе Грётхейма и Крог-Му [19]. Г. А. Крестов [2] считает, что модель О. Я. Самойлова наиболее близко отражает реальную структуру жидкой воды. [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология