1) Прямая (простая) диффузия
- Сущность: пассивное перемещение молекул по градиенту концентрации через липидный слой (малые неполярные молекулы, газообразные: O2, CO2, некоторые липофильные вещества).
- Закон (плотность потока): $J=-D\frac{dC}{dx}$ (закон Фика).
- Последствия нарушения: если уменьшится проницаемость мембраны для таких молекул, клетка теряет способность быстро обмениваться газами и липофильными сигналами.
- Животная клетка: гипоксия, снижение энергетического обмена, нарушение дыхания тканей.
- Растительная клетка: замедление фотосинтетического обмена газами, снижение роста.
2) Облегчённая диффузия (каналы и переносчики)
- Сущность: пассивный перенос через белковые каналы или переносчики по градиенту концентрации (ионы через ионные каналы, глюкоза через GLUT и пр.).
- Характер: селективность, быстрое насыщение (переносчики имеют максимум).
- Последствия нарушения: блокада каналов/переносчиков нарушит ионный баланс и транспорт питательных веществ.
- Животная клетка: нарушение возбуждения нейронов и мышц, нарушение поддержания объёма и потенциала мембраны.
- Растительная клетка: нарушение поступления сахаров, ионов для осморегуляции — потеря тургора, замедление роста.
3) Активный транспорт
- Сущность: перенос против градиента, требующий энергии (прямая — АТФазы, например Na+/K+-АТФаза; косвенная/вторичный — симпортеры/антипортеры, использующие электрохимический градиент).
- Пример: Na+/K+-ATPase поддерживает мембранный потенциал; в растениях ключевая роль у H+-ATPase (протонный насос), создающего протонный градиент для вторичного транспорта. Нернстовский потенциал: $E=\frac{RT}{zF}\ln \frac{[\text{out}]}{[\text{in}]}$.
- Последствия нарушения: потеря энергозависимого градиента ведёт к краху многих процессов.
- Животная клетка: накопление Na+, отёк клетки, нарушение потенциала мембраны → паралич, смерть клеток; нарушения транспорта питательных веществ.
- Растительная клетка: падение протонного градиента → невозможность вторичного транспорта ионов/сахаров, потеря осмотического баланса и тургора, остановка роста и синтеза клеточной стенки.
4) Эндоцитоз (фаго-, пино-, рецептор-опосредованный)
- Сущность: поглощение крупных частиц, макромолекул или рецептор-зависимая выборочная эндоцитозом в везикулах; использует актин/клатрин и энергию.
- Последствия нарушения: снижение поступления питательных макромолекул и рецепторной регуляции.
- Животная клетка: ухудшение питания (особенно иммунных клеток), блокада сигналов (рециркуляция рецепторов), снижение способности удалять патогены.
- Растительная клетка: эндоцитоз важен для ремоделирования мембраны и захвата некоторых веществ; нарушение замедлит поглощение фитоорудий/регуляцию рецепторов, влияет на развитие.
5) Экзоцитоз
- Сущность: выведение везикулярного содержимого (секреция белков, гормонов, выбросing мембранных компонентов), слияние везикулы с плазматической мембраной; энергоёмкий.
- Последствия нарушения: нарушение секреции и доставки компонентов мембраны/клеточной стенки.
- Животная клетка: блокада нейромедиаторного выделения, гормональной секреции, иммунного ответа, накопление белков в клетке → стресс/апоптоз.
- Растительная клетка: нарушение доставки компонентов для образования и ремонта клеточной стенки, секретируемых ферментов и полисахаридов → замедленный рост, дефекты стенки.
Краткая сводка о влиянии нарушения одного механизма: многие процессы взаимосвязаны — например, нарушение активного транспорта (протоно/натриевых насосов) быстро приведёт к краху осмотического и электрофизиологического гомеостаза, что в короткий срок делает клетку нефункциональной и может привести к гибели; нарушения в везикулярном транспорте (экзо/эндоцитозе) в первую очередь нарушают межклеточное общение и секрецию, что особенно критично для нейронов и растущих растительных тканей.