Клетка отдает воду когда
С кем ты хочешь подружиться? Выбери героя, который будет помогать тебе учиться, узнавать новое и соблюдать питьевой режим!
Как вода путешествует по нашему телу
Когда ты выпил стакан воды, что происходит с ней дальше? Кажется, что она так быстро покидает организм! На самом деле, за это время она успевает совершить продолжительное путешествие и сделать очень много полезных дел. Каких? Давай разберёмся.
Изо рта вода попадает в желудок. Она помогает ему переваривать пищу, растворяя её, и забирает с собой питательные вещества, которые нужны организму.
Следующий пункт — кишечник. Через его стенки вода всасывается в организм и попадает в кровеносные сосуды, которые и служат для неё «транспортом». Перемещаясь по всему телу вместе с кровью, вода доставляет питательные вещества ко всем клеткам и органам. Клетки нуждаются в этих веществах так же, как мы — в пище. Когда мы хотим есть, нам сложнее сосредоточиться на учёбе и быть активными из-за чувства голода. Так же и с клетками: когда им не хватает питательных веществ, они голодают, и мы чувствуем себя хуже.
Вода помогает каждому процессу, который происходит в нашем организме. Например, мы даже не могли бы сгибать руки и ноги, если бы не вода! Наши кости свободно двигаются в суставах благодаря особенной структуре, которая вырабатывается в организме и не даёт внутренним органам и тканям тереться друг о друга. Как ты, наверное, уже догадался, без воды эта структура не образуется.
Вода питает клетки органов. Но это — не единственное её задание! Прежде чем покинуть организм, она забирает с собой растворимые отходы жизнедеятельности клеток. Что это такое? Каждый живой организм в процессе работы избавляется от ненужного, будь то человек, животное или клетка. Когда мы поедим, часть пищи усваивается организмом, а часть — выводится из него. Так же происходит и в клетке. Вода, циркулируя в организме, забирает у клеток то, что осталось в результате их жизнедеятельности.
Когда вода выполнила всю свою работу, она покидает наше тело. Большая её часть — примерно 1 литр каждый день — выводится через почки и мочевой пузырь. Примерно пол-литра воды мы выдыхаем вместе с воздухом, а ещё часть выходит через кожу, когда мы потеем, и через кишечник.
Теперь ты узнал, какие важные задания выполняет вода в нашем организме, чтобы мы были здоровы и чувствовали себя бодро. Старайся соблюдать питьевой режим, и клетки твоего организма никогда не будут голодать!
Источник
Межклеточный обмен водой и похудание
Обмен водой между клетками и кровеносными сосудами управляется с помощью двух основных механизмов: осмос и активная работа клеточных мембран. Активность мембран клетки контролируется самой клеткой, кроме того, на нее оказывают влияние некоторые медикаменты. Осмос — это простой пассивный химический процесс, направленный на то, чтобы уравновесить осмотическое давление крови изнутри и снаружи клеточной мембраны.
Eсли в кровь поступает больше воды, то больше воды доставляется в клетки, и они тогда могут работать с максимальной эффективностью», легче доставлять питательные вещества в клетку и выводить токсические вещества из клетки. Обильное питье воды также помогает работе мозга, ведь мозг, как мы уже говорили, более чем на 80% состоит из воды!
Приводя в действие кальциевонатриевые «насосы» (а именно кальций и натрий регулируют процесс выработки энергии внутри клеток), вода способствует образованию «гидроэлектричества». Часть его расходуется на текущие нужды, а оставшееся количество преобразуется в энергетические запасы для экстренных случаев.
Если человек не получает достаточного количества воды, клетки не только не вырабатывают новую энергию, они отдают и то, что успели накопить. В конце концов, это приводит к тому, что клетки начинают зависеть от внешних поступлений энергии, а попросту говоря — от пищи. Естественно, возникает соблазн накопить эту энергию впрок, и организм начинает запасать жир. Одновременно с этим начинается быстрое расщепление белка и крахмала — ведь они легче усваиваются организмом, чем жир. Таким образом запускается механизм развития ожирения.
Накопление жира — это не что иное, как борьба организма с обезвоживанием. Вспомните верблюда, который запасает жир в горбах исключительно для того, чтобы во время долгого путешествия по безводной пустыне иметь резервный источник воды.
Но ведь мы с вами не верблюды! А жизнь вокруг нас вряд ли напоминает пустыню. Мы имеем доступ к воде, но сами ограничиваем ее потребление. В результате каждый четвертый в России и каждый второй в США страдает от «запасов», которые обезвоженный организм накопил в борьбе с обезвоживанием.
При обезвоживании процент содержания жидкости внутри клеток может снизиться на 66%, а межклеточной жидкости — на 26%. Оно и понятно — за поддержание всех жизненных систем межклеточный обмен ответствен гораздо больше, чем внутриклеточный. Разница в процентном содержании внутри и вне клеток как раз и есть тот фактор, благодаря которому становится возможным проникновение воды с растворенными в ней ионами необходимых микроэлементов внутрь клеток. В возрастной период с 20 до 70 лет соотношение воды внутри клеток и вне их снижается с 1,1 до 0,8.
Эти значительные потери внутриклеточной жидкости, естественно, отрицательно сказываются на функционировании самих клеток. Уже одно это должно заставить нас пить воду еще до того, как в организме произойдет сбой на том или ином участке. Для того чтобы все клетки работали полноценно, лучше заранее обезопасить свой организм от потери воды и насытить водой каждую его клеточку.
Источник
Про жировые клетки, которые заполняются водой.
Про жировые клетки, которые заполняются водой.
● Вкратце о главном.
Лайл рассказывает по какой причине процесс потери жира происходит волнообразно. Почему соблюдая все диетические правила вес держится на месте, а затем вес повышается но в зеркале вид более стройный.
Еще во время моей учебы в колледже, один мой профессор высказал идею, что после того, как жировые клетки освобождаются от хранящихся в них триглицеридов, они временно заполняются водой (скорее всего потому что, глицерин притягивает воду; выходя из жировых клеток, жир распадается на глицерин и жирные кислоты – триглецериды).
И при этом ни весы ни обмерная лента, не фиксируют каких либо изменений веса или объемов. Но спустя несколько дней, вода покидает адипоциды, жировые клетки сокращаются в своих размерах (сжимаются, но не пропадают (не подвергаются апоптозу), они остаются ждать лучшего момента, чтобы вновь наполнится жиром, когда для этого придет время; да, как бы это было не печально, но наше тело с готовностью растит новые жировые клетки, если в них есть потребность (что происходит при длительном переедании, и когда все уже имеющиеся жировые клетки в теле переполнены), но в последствии, при похудении эти клетки не уничтожаются, а просто сокращаются в размерах).
Т.е. с одной стороны жир «сжигается», жировые клетки от триглицеридов освобождены, но заполнившая адипоциды вода, маскирует этот процесс, что создает иллюзию, как будто ничего не происходит.
Я почти 20 лет искал в исследованиях подтверждения этой идее, но выглядело это все так, что или профессор подчерпнул эту информацию из каких нибудь старых исследований 50х годов или же, он просто взял эту идею буквально из воздуха.
Но недавно, мне попалась на глаза статья, где ученые предположили, что при резкой потере большого кол-ва висцерального жира может наблюдаться эффект задержки воды в тех областях, где он ранее располагался.
И похоже, что это именно оно, то самое доказательство высказанной идеи. (Laaksonen DE, Nuutinen J, Lahtinen T, Rissanen A, Niskanen LK. Changes in abdominal subcutaneous fat water content with rapid weight loss and long-term weight maintenance in abdominally obese men and women. Int J Obes Relat Metab Disord. 2003 Jun;27(6):677-83) (помимо этого на диете фиксируется обратимая задержка воды почками, что может проявляться в виде отеков, особенно у женщин.
Также, люди которые отслеживают состав тела на диете при помощи весов с биоимпендансным анализатором, отмечают резкое уменьшение воды в теле как раз перед подобными внезапными падением веса.
Данная ситуация характерна в равной мере как для мужчин, так и для женщин, но у женщины в силу их гендерной принадлежности, существует своя дополнительная специфика, в виде изменений в водном балансе в течение месяца из-за менструального цикла (кол-во воды задерживаемой в женском теле в период всего их месячного цикла может быть достаточно большим).
И это конечно же может сильно влиять на предполагаемые ожидания потери жира на диете (т.е. из-за таких задержек воды, стрелка на весах может не только не показывать меньшие значения, но и наоборот вес может расти, хотя конечно же в этой ситуации дело совсем не в увеличении или отсутствии изменений кол-ва жира в теле).
Именно по этой причине, для некоторых особенно эмоциональных представительниц прекрасного пола, попытки ежедневных измерений динамики сокращения жира в теле или потери веса, могу оказаться деструктивными для психики (а порой и бесполезными).
И им скорее всего лучше выбирать стратегию при которой измерения производятся, например один раз в месяц, в идеале в один и тот же определенный день цикла, и далее отслеживать изменения от месяца к месяцу.
Другой вариант заключается в том, чтобы делать измерения на еженедельной основе, но опять же конкретные выводы о динамике процесса, делать исходя из сравнений показаний полученных в предыдущем месяце. Т.е. первая неделя цикла текущего месяца будет сравниваться с первой неделей цикла месяца предыдущего, вторая неделя месяца текущего, также сравнивается с неделей месяца предыдущего и так далее.
А вот чего делать не стоит, так это сравнивать например какой то день, например первой недели текущего месяца, с таким же днем второй/третьей или четвертой недели прошлого месяца, потому что тело в разные периоды времени может задерживать разное кол-во воды, что в итоге не даст возможности сделать какие либо адекватные выводы о текущей динамике процесса похудения.
Источник
Поступление воды и ионов в растительную клетку. Диффузия
» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>
Поступление воды и ионов в растительную клетку
При температуре выше абсолютного нуля все молекулы находятся в постоянном движении. Диффузия – это процесс, ведущий к равномерному распределению молекул газов или растворенного вещества и растворителя благодаря их постоянному движению. Диффузия всегда направлена от большей концентрации вещества к меньшей. Количество вещества J, диффундирующего в единицу времени через воображаемое поперечное сечение, зависит от величины градиента dc/dx (градиент – мера изменения какого-либо параметра с расстоянием или временем) и от природы диффундирующего вещества, влияющего на коэффициент диффузии D. Это 1-й закон диффузии Фика, который описывается следующим уравнением:
так как суммарный поток направлен в сторону области меньшей концентрации, в уравнении стоит знак минус.
Скорость диффузии уменьшается с увеличением ее продолжительности. Проходимое путем диффузии расстояние пропорционально не времени, как при равномерном движении, а ее квадратному корню. Это 2-й закон диффузии Фика:
где dc/dt – изменение концентрации вещества во времени.
Диффузия воды через полупроницаемую мембрану называется осмосом. Полупроницаемая мембрана – это мембрана хорошо проницаемая для воды и непроницаемая или плохо проницаемая для растворенных в воде веществ. Осмотическая ячейка – это пространство, окруженное полупроницаемой мембраной и заполненное каким-либо водным раствором. Все клеточные мембраны, в том числе плазмалемма и тонопласт, являются полупроницаемыми мембранами. Вода проходит в клетку через водные поры в плазмалемме, образованные специальными белками аквапоринами.
Внутри осмотической ячейки раствор развивает осмотическое давление :
где с – концентрация раствора в молях,
Т – абсолютная температура,
R – газовая постоянная 0,082 л * атм/град * моль,
i – изотонический коэффициент, равный 1 + (n-1), где – степень электролитической диссоциации,
n – число ионов, на которые распадается молекула электролита.
Благодаря осмотическому притоку воды в клетку там возникает гидростатическое давление, называемое тургорным. Это давление прижимает цитоплазму к клеточной стенке и растягивает ее. Клеточная стенка имеет ограниченную эластичность и оказывает равное противодавление. Эластическое растяжение ткани благодаря тургорному давлению ее клеток придает твердость не одревесневшим частям растений. Завядающие побеги становятся дряблыми, так как при потере воды тургорное давление падает. Тургорное давление противодействует притоку воды в клетку. Давление, с которым вода осмотически притекает в клетку, равно таким образом, разности между осмотическим давлением и тургорным давлением P. Эту величину называют сосущей силой S: S = – P. Вода поступает в клетку из внешнего раствора, если его потенциальное осмотическое давление меньше сосущей силы клетки и, наоборот, вода выходит из клетки в раствор с более высоким потенциальным осмотическим давлением.
При термодинамической трактовке сосущая сила заменяется водным потенциалом w. Водный потенциал можно определить как работу, необходимую для того, чтобы поднять потенциал связанной воды до потенциала чистой, то есть свободной воды. Термин водный потенциал не совсем точен. Правильнее, но менее употребителен термин разность потенциалов воды, поскольку он определяется разностью между химическими потенциалами воды в системе w (например, вакуоле) и чистой воды ow при атмосферном давлении. Абсолютные значения w и ow неизвестны, но их разность можно определить. Она всегда отрицательна. Потенциал воды в растворе, растении, почве и атмосфере меньше 0. Потенциал чистой воды равен 0.
Можно также заменить и P на потенциалы, а именно на осмотический потенциал (отрицательный) и потенциал давления р (как правило, положительный). В таком случае осмотическое уравнение превращается в уравнение потенциала воды:
Величину осмотического потенциала можно определить плазмолитическим методом. Плазмолиз – это процесс, обусловленный потерей воды клеткой. Он проявляется в отходе протопласта от клеточной стенки. В отдельных местах цитоплазма может в течение более или менее продолжительного времени сохранять связь с клеточной стенкой, образуя так называемые нити Гехта. Наблюдаются различные формы плазмолиза: выпуклый плазмолиз при небольшой вязкости цитоплазмы и вогнутый плазмолиз при высокой вязкости цитоплазмы (рис. 2.4). При переносе плазмолизированных тканей в гипотонический раствор или чистую воду вода поступает в клетку и происходит деплазмолиз. Количество воды в клетке увеличивается, объем вакуоли возрастает и она прижимает цитоплазму к клеточной стенке. Плазмолитический метод основан на подборе изоосмотического (изотонического) раствора, то есть имеющего осмотический потенциал равный осмотическому потенциалу клетки. Раствор, при котором начался плазмолиз, имеет осмотический потенциал примерно равный осмотическому потенциалу клетки. Зная концентрацию наружного раствора в молях, можно вычислить осмотический потенциал клетки.
Рис. 2.4. Формы плазмолиза. 1 – последовательные этапы плазмолиза в клетках листа мха, 2 – выпуклая форма плазмолиза (колпачковый плазмолиз) в клетке эпидермиса чешуи лука с окрашенной антоцианом вакуолью: а – ядро, б – цитоплазма, в – вакуоль (по Д. А. Сабинину – цит. по С. И. Лебедеву).
Иногда при сильном завядании протопласт не отстает от клеточной стенки как при плазмолизе, а сжимается и тянет ее за собой. При этом клеточная стенка прогибается. Это явление называют циторризом. Развивается натяжение или отрицательное давление стенки и потенциал тургорного давления приобретает отрицательное значение. В этом случае величина водного потенциала определяется уже не разностью, а суммой осмотического потенциала и потенциала давления: –w = – + p.
Величина осмотического потенциала позволяет судить о способности растения поглощать воду из почвы и удерживать ее, несмотря на иссушающее действие атмосферы. Осмотический потенциал колеблется у разных растений в пределах от -5 до -200 бар. У водных растений осмотический потенциал около -1 бара. У большинства растений средней полосы осмотический потенциал колеблется от -5 до -30 бар, растения степей и пустынь имеют более отрицательный осмотический потенциал. Осмотический потенциал различен и у разных жизненных форм. У деревьев он более отрицателен, чем у кустарников и травянистых растений, соответственно. У светолюбивых растений осмотический потенциал более отрицателен, чем у теневыносливых растений.
Поступление воды в клетку обусловлено не только осмотическим давлением, но и силой набухания. Набуханием называют поглощение жидкости или пара высокомолекулярным веществом (набухающим телом), сопровождаемое увеличением объема. Явление набухания обусловлено коллоидальными и капиллярными эффектами. В протоплазме преобладает набухание на коллоидальной основе (гидратация коллоидов), а в клеточной стенке наблюдаются оба эффекта: капиллярный – накопление воды между микрофибриллами и в межмицеллярных пространствах и коллоидальный – гидратация полисахаридов, особенно гемицеллюлоз.
У некоторых частей растений поглощение воды происходит исключительно путем набухания, например, у семян. Вода диффундирует в набухающее тело. Благодаря большому сродству набухающего тела к воде при набухании может возникать давление набухания в несколько сотен атмосфер. Силу набухания обозначают термином матричный потенциал .
Таким образом, для клетки характерны следующие уравнения водного потенциала:
Вода в клетку может поступать также в процессе пиноцитоза, когда часть плазмалеммы под влиянием различных причин, чаще всего в результате адсорбции на плазмалемме крупных молекул и вирусных частиц, прогибается внутрь клетки, внешние края такой инвагинации смыкаются и виде пузырька – везикулы с адсорбированной частицей и внешним раствором проходит внутрь цитоплазмы.
2.5. Поступление ионов в клетку
Все неорганические питательные вещества поглощаются в форме ионов, содержащихся в водных растворах. Поглощение ионов клеткой начинается с их взаимодействия с клеточной стенкой. Ионы могут частично локализоваться в межмицеллярных и межфибриллярных промежутках клеточной стенки, частично связываться и фиксироваться в клеточной стенке электрическими зарядами.
Поступившие ионы легко вымываются. Объем клетки, доступный для свободной диффузии ионов, получил название свободного пространства. Свободное пространство включает межклетники, клеточные стенки и промежутки, которые могут возникать между клеточной стенкой и плазмалеммой. Иногда его называют кажущееся свободное пространство (КСП). Термин “кажущееся” означает, что его объем зависит от объекта и природы растворенного вещества. КСП занимает в растительных тканях 5-10 % объема. Свободное пространство всего растения получило название апопласт, в отличие от симпласта – совокупности протопластов всех клеток.
Поглощение и выделение веществ в КСП – физико-химический пассивный процесс, не зависимый от температуры и ингибиторов энергетического и белкового обменов. Клеточная стенка обладает свойствами ионообменника, так как в ней адсорбированы ионы Н + и НCO – 3, обменивающиеся в эквивалентных количествах на ионы внешнего раствора. В клеточную стенку входят амфотерные белковые соединения, заряд которых меняется при изменение рН. Поэтому адсорбция ионов зависит от величины рН. Из-за преобладания отрицательных фиксированных зарядов в клеточной стенке происходит первичное концентрирование катионов (особенно двух- и трехвалентных).
Для того, чтобы проникнуть в цитоплазму и включиться в обмен веществ, ионы должны пройти через плазмалемму. Транспорт ионов через мембрану может быть пассивным и активным. Пассивное поглощение не требует затрат энергии и осуществляется путем диффузии по градиенту концентрации вещества, для которого плазмалемма проницаема. Пассивное передвижение ионов определяется не только химическим потенциалом , как это имеет место при диффузии незаряженных частиц, но и электрическим потенциалом . Оба потенциала объединяют в виде электрохимического потенциала
Любая разность электрических потенциалов, которая возникает на мембранах, вызывает соответствующее перемещение ионов.
Электрический потенциал на мембране – трансмембранный потенциал может возникнуть по следующим причинам:
- если поступление ионов идет по градиенту концентрации, но благодаря разной проницаемости мембраны с большей скоростью поступают катионы, чем анионы. В силу этого на мембране возникает разность электрических потенциалов, что приводит к диффузии противоположно заряженного иона;
- при наличии на внутренней стороне мембраны белков, фиксирующих определенные ионы. За счет фиксированных зарядов создается дополнительная возможность поступления ионов противоположного заряда;
- в результате активного транспорта либо катиона, либо аниона, в этом случае противоположно заряженный ион может передвигаться пассивно по градиенту электрического потенциала.
Активный транспорт – это транспорт, идущий против электрохимического градиента с затратой энергии, выделяющейся в процессе метаболизма. В определенных пределах с повышением температуры скорость активного поглощения веществ возрастает. В отсутствие кислорода, в атмосфере азота поступление ионов резко тормозится. Под влиянием дыхательных ядов, таких как цианистый калий, окись углерода, и ингибиторов дыхания, таких как 2,4-динитрофенол, азид натрия, транспорт ионов ингибируется. С другой стороны, увеличение содержания АТФ усиливает процесс поглощения.
Опыты, проведенные на искусственных липидных мембранах, показали, что перенос ионов может происходить под влиянием некоторых антибиотиков – ионофоров, вырабатываемых бактериями и грибами. В одних случаях катион входит во внутреннюю полость молекулы ионофора. Образованный комплекс диффундирует через мембрану во много раз быстрее по сравнению со свободным ионом. Ионофоры другого типа взаимодействуют с мембранами, образуя в них поры.
Активный транспорт ионов через мембрану осуществляется с помощью переносчиков. Ион реагирует со своим переносчиком на поверхности плазмалеммы. Комплекс переносчика с ионом подвижен в самой мембране и передвигается к ее внутренней стороне. Здесь комплекс распадается и ион освобождается во внутреннюю среду, а переносчик передвигается к внешней стороне мембраны. Подтверждением наличия переносчиков служит тот факт, что при увеличении концентрации солей в окружающем растворе скорость поступления солей сначала возрастает, а затем остается постоянной. Это объясняется ограниченным числом переносчиков. Переносчики специфичны, то есть участвуют в переносе только определенных ионов и, тем самым, обеспечивают избирательность поступления.
Транспорт с участием переносчиков может идти по градиенту электрохимического потенциала. Это пассивный транспорт, но благодаря переносчикам он идет с большей скоростью, чем обычная диффузия и этот процесс носит название облегченной диффузии.
Активный транспорт ионов идет с потреблением энергии, аккумулированной в АТФ. Для использования энергии АТФ должна быть гидролизована: АТФ + НОН АДФ + Фн. Этот процесс катализируется ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФазой). АТФаза обнаружена в мембранах различных клеток. Транспортные АТФазы являются высокомолекулярными липопротеидами с мол. массой 200 – 700 кД. Для растений большое значение имеет Н + -АТФаза (водородный насос или водородная помпа), которая осуществляет перенос протонов через мембраны, используя энергию гидролиза АТФ. Н + -АТФаза – это одиночный полипептид с массой несколько большей 100 кД. Его содержание в плазмалемме растительных клеток достигает 15 % от общего количества белка. Перенос ионов водорода сопровождается переносом катионов в обратном направлении. Такой процесс называется антипорт. Вместе с протоном могут двигаться анионы – симпорт. Освобождаемая при распаде АТФ энергия используется для изменения конфигурации самой АТФазы, благодаря чему участок фермента, связывающий определенный ион, поворачивается и оказывается по другую сторону мембраны. Также выделены низкомолекулярные транспортные белки пермеазы (10 – 45 кД), лишенные ферментативной активности.
Пройдя через плазмалемму, ионы поступают в цитоплазму, где включаются в метаболизм клетки. Внутриклеточный транспорт ионов осуществляется благодаря движению цитоплазмы и по каналам эндоплазматического ретикулума. Ионы попадают в вакуоль, если цитоплазма и органеллы уже насыщены ими. Для того, чтобы попасть в вакуоль, ионы должны преодолеть еще один барьер – тонопласт. Транспорт ионов через тонопласт совершается также с помощью переносчиков и требует затраты энергии. Переносчики, расположенные в тонопласте, имеют меньшее сродство к ионам и действуют при более высоких концентрациях ионов по сравнению с переносчиками плазмалеммы. В тонопласте была идентифицирована особая Н + -АТФаза. Она не тормозится диэтилстильбестролом – ингибитором Н + -АТФазы плазмплеммы.
Источник
