Поступление воды в клетку из внешней среды

Коротко: поступление воды в клетку из внешней среды — это осмос. Вода проходит через полупроницаемую плазматическую мембрану (прежде всего через белки-каналы аквапорины) из области с более низкой концентрацией растворённых веществ (более «разбавленный» раствор) в область с более высокой — до выравнивания водного потенциала. Это пассивный процесс: энергия АТФ не тратится (энергия нужна лишь для поддержания ионных градиентов косвенными путями).

Что определяет направление и скорость

• Осмотическое давление/водный потенциал (ψ): вода движется в сторону более отрицательного ψ (где больше растворено солей, сахаров и т. п.).

• Проницаемость мембраны: число и активность аквапоринов, состояние липидного бислоя.

• Температура и площадь поверхности: выше — быстрее диффузия.

Растворы и поведение клеток

• Гипотонический раствор (снаружи солей меньше, чем внутри): вода входит в клетку.

  • У растительных клеток набухает вакуоль, нарастает тургор; жёсткая клеточная стенка предотвращает разрыв.

  • У животных клеток может наступить лизис (разрыв) из-за отсутствия стенки.

• Изотонический: чистого притока/оттока нет, устанавливается динамическое равновесие.

• Гипертонический (снаружи солей больше): вода выходит из клетки; у растений — плазмолиз, у животных — сморщивание.

Молекулярные детали

• Аквапорины обеспечивают быстрый массовый поток воды; их количество регулируется клеткой (у животных гормонально, у растений — сигналами стресса).

• Ионные насосы и переносчики (например, Na⁺/K⁺-АТФаза) не переносят воду, но создают градиенты, влияющие на осмос.

• Пиноцитоз может «захватывать» внеклетнюю жидкость пузырьками, но для водного баланса клетки это второстепенно по сравнению с осмосом.

Физиологические примеры

• Пресноводные протисты постоянно получают воду осмотически и выводят её с помощью сократительных вакуолей.

• Корневые волоски растений всасывают воду из почвы по осмотическому градиенту; далее по ксилеме вода движется уже другими механизмами (корневое давление, транспирация).

• В тканях животных поддержание изотонии внеклеточной среды предотвращает опасные колебания объёма клеток.

Итог: вода входит в клетку главным образом путём осмоса через полупроницаемую мембрану (аквапорины), двигаясь по градиенту водного потенциала; исход зависит от осмотических свойств внешней среды и наличия/отсутствия клеточной стенки.