Физиология на клетката

Клетките са основните градивни елементи на всички живи същества. Човешкото тяло се състои от трилиони клетки. Те осигуряват структурата на тялото, метаболизма и специализираните функции. В клетките се намира наследственият материал на организма. Функциите на клетката се изучават от общата физиология. Предметът и са функциите на клетъчната мембрана, на редица органели и специфични молекули. Най-голям интерес, обаче представлява клетъчната мембрана и в частност мембранния транспорт.

Клетъчната мембрана, наречена още плазмалема или плазмена мембрана, представлява най-външния слой на клетката, който разделя цитозола от извънклетъчната течност. Като екстрацелуларна течност (ЕЦТ) се означава извънклетъчната течност, а вътреклетъчната - интрацелуларна (ИЦТ). Тя определя механизмите за обмен между тези две пространства. Мембраната е изградена от двоен фосфолипиден слой, холестерол и белтъци, които могат да бъдат интегрални и периферни.

Основното и най-важното свойство на клетъчната мембрана е избирателната пропускливост. Поради структурата и тя е практически непропусклива за водоразтворими вещества с висока молекулна маса. По тази причина за преноса на такива молекули са се развили специализирани механизми за транспорт, включващи различни транспортни белтъци. Транспортните процеси, които се осъществяват през клетъчната мембрана, се делят на две групи в зависимост от това дали се изразходва енергия – активен и пасивен транспорт. Активният транспорт се осъществява с разход на енергия, докато пасивният – без. Пример за пасивен транспорт е простата дифузия, осмозата и улеснената дифузия. Тези процеси се осъществяват по концентрационния градиент на пренасяното вещество. Този вид транспорт е възможен за липоразтворими вещества или вещества, за които клетъчната мембрана притежава интегрални белтъци, пори или канали.

Активният транспорт протича с разход на енергия, чрез разграждане на АТФ (аденозин трифосфат – универсален енергоносител). Той се осъществява срещу концентрационния градиент на пренасяното вещество. Активният транспорт се разделя на първично и вторично активен, в зависимост от това дали енергията се използва директно за преноса на дадено вещество. Типичен пример за първично активен транспорт е натриево-калиевата помпа. При вторично активния транспорт става едновременно пренасяне на две или повече вещества. Едното осигурява необходимата за транспорта си енергия чрез концентрационния си градиент, а другото се впряга в него. В зависимост от посоката вторичният транспорт се разделя на симпорт и антипорт.

Водата е важна част от всички клетки в организма. Тя преминава през клетъчната мембрана винаги пасивно, чрез осмоза. Преносът на вода зависи от промените в осмотичната концентрация. Той е свързан с промяна на обема на клетките.

В организма обаче има нужда от пренос на вещества с големи молекули, който не може да се осъществи чрез активен или пасивен транспорт. Такива вещества се пренасят заедно с части от мембраната – чрез едноцитоза или чрез екзоцитоза.

В човешкия организъм клетките имат нужда от комуникация по между си. Това се осъществява чрез специални молекули, наречени лиганди или сигнални молекули. Те достигат до прицелната клетка по тъканната течност или по кръвния ток. По мембраната на прицелната клетка има рецептори за тях. Образува се лиганд-рецепторен комплекс, който бива последван от цяла каскада от биохимични реакции. В активирането на каскадата могат да се включат и някои втори последници, G-протеини, ефекторни ензими. Типовете на междуклетъчна сигнализация най-общо са три: автокринна, паракринна и дистантна (ендокринна).