1. Как се различават мембраните на животинските и растителните клетки?
В допълнение към клетъчната мембрана, растителната клетка е покрита и с клетъчна стена, изградена от влакна, което й придава здравина.
2. С какво е покрита гъбната клетка?
В допълнение към клетъчната мембрана, гъбичните клетки са покрити твърда черупка- клетъчна стена, която се състои от 80-90% полизахариди (в повечето случаи е хитин).
Въпроси
1. Какви са функциите на външната мембрана на клетката?
Клетъчната мембрана отделя вътрешното съдържание на клетката от външната среда. Той предпазва цитоплазмата и ядрото от увреждане, осигурява комуникацията между клетките и селективно позволява на клетките да навлизат в клетката. необходими веществаи премахва метаболитните продукти от клетката.
2. По какви начини различните вещества могат да проникнат в клетката?
Специалните протеини образуват най-фините канали, през които калиеви, натриеви, калциеви йони и някои други йони с малък диаметър могат да преминат в или извън клетката. По-големите частици обаче не могат да преминат през мембранните канали. Молекулите на хранителните вещества - протеини, въглехидрати, липиди - влизат в клетката чрез фагоцитоза или пиноцитоза.
3. Как се различава пиноцитозата от фагоцитозата?
Пиноцитозата се различава от фагоцитозата само по това, че в този случай инвагинацията на външната мембрана улавя не твърди частици, а капчици течност с вещества, разтворени в нея.
4. Защо растителни клеткиняма фагоцитоза?
Тъй като растителните клетки са покрити с плътен слой влакна върху външната клетъчна мембрана, те не могат да улавят вещества чрез фагоцитоза.
Задачи
1. Очертайте абзаца си.
1. Общ прегледза структурата на клетката.
2. Функции на клетъчната мембрана.
3. Устройството на клетъчната мембрана.
4. Методи за транспортиране на вещества през клетъчната мембрана.
2. След като анализирате текста на параграфа и фигури 22 и 23, установете връзката между структурата и функциите на клетъчната мембрана.
Основата на плазмалемата е слой от липиди, който има два реда молекули. Динамичните свойства на мембраната се определят от подвижността на нейната молекулярна организация. Протеините и липидите не са постоянно свързани помежду си в мембраната и образуват подвижна, гъвкава, временно свързана структура, способна да структурни корекции. В този случай, например, относителните позиции на компонентите на мембраната лесно се променят. Благодарение на това мембраните могат да променят конфигурацията си, т.е. те имат течливост. Това осигурява възможност за фаго- и пиноцитоза.
Липидите са неразтворими във вода, така че създават бариера в клетката, която предотвратява движението на вода и водоразтворими вещества от едно отделение в друго.
Протеиновите молекули обаче правят мембраната пропусклива за различни вещества чрез специализирани структури, наречени пори.
Всички клетки са отделени от околната среда с плазмена мембрана. Клетъчните мембрани не са непроницаеми бариери. Клетките са в състояние да регулират количеството и вида на веществата, преминаващи през мембраните, а често и посоката на движение.
Транспортът през мембраните е жизненоважен, защото... осигурява:
- съответната pH стойност и концентрация на йони
- доставка хранителни вещества
- отстраняване на токсични отпадъци
- секреция на различни полезни вещества
- създаване на йонни градиенти, необходими за нервната и мускулната дейност.
Регулирането на метаболизма през мембраните зависи от физичните и химичните свойства на мембраните и йоните или молекулите, преминаващи през тях.
Водата е основното вещество, което влиза и излиза от клетките.
Движението на водата както в живите системи, така и в неживата природа се подчинява на законите на обемния поток и дифузия.
Дифузията е познато явление на всички. Ако капнете няколко капки парфюм в един ъгъл на стаята, миризмата постепенно ще изпълни цялата стая, дори ако въздухът в нея е неподвижен. Това се случва, защото материята се движи от зона с по-висока концентрация към област с по-ниска концентрация. С други думи, дифузията е разпространението на веществото в резултат на движението на неговите йони или молекули, които се стремят да изравнят концентрацията си в системата.
 |
Признаци на дифузия: всяка молекула се движи независимо от другите; тези движения са хаотични. Дифузията е бавен процес. Но може да се ускори в резултат на плазмения поток и метаболитната активност. Обикновено веществата се синтезират в една част на клетката и се консумират в друга. Че. установява се концентрационен градиент и веществата могат да дифундират по градиента от мястото на образуване до мястото на консумация. Органичните молекули обикновено са полярни. Следователно те не могат да дифундират свободно през липидната бариера на клетъчните мембрани. Въпреки това въглеродният диоксид, кислородът и други липидоразтворими вещества преминават през мембраните свободно. Водата и някои малки йони преминават и в двете посоки. |
Клетъчната мембрана.
Клетката е заобиколена от всички страни от плътно прилягаща мембрана, която се адаптира към всяка промяна във формата си с видима лека пластичност. Тази мембрана се нарича плазмена мембрана или плазмалема (на гръцки plasma - форма; lemma - черупка).
Общи характеристики на клетъчните мембрани:
- Различните видове мембрани се различават по своята дебелина, но в повечето случаи дебелината на мембраната е 5 - 10 nm; например дебелината на плазмената мембрана е 7,5 nm.
- Мембраните са липопротеинови структури (липид + протеин). Някои липидни и протеинови молекули имат въглехидратни компоненти (гликозилни групи), прикрепени към външните им повърхности. Обикновено делът на въглехидратите в мембраната е от 2 до 10%.
- Липидите образуват двоен слой. Това се обяснява с факта, че техните молекули имат полярни глави и неполярни опашки.
- Мембранните протеини изпълняват различни функции: транспорт на вещества, ензимна активност, пренос на електрони, преобразуване на енергия, рецепторна активност.
- По повърхностите на гликопротеините има гликозилови групи - разклонени олигозахаридни вериги, които приличат на антени. Тези гликозилови групи са свързани с механизма на разпознаване.
- Двете страни на мембраната могат да се различават една от друга както по състав, така и по свойства.
Функции на клетъчните мембрани:
- ограничаване на клетъчното съдържание от околната среда
- регулиране метаболитни процесина границата клетка-среда
- предаване на хормонални и външни сигнали, които контролират клетъчния растеж и диференциация
- участие в процеса на клетъчно делене.
Ендоцитоза и екзоцитоза.
Ендоцитозата и екзоцитозата са два активни процеса, чрез които различни материали се транспортират през мембраната или в клетките (ендоцитоза), или извън клетките (екзоцитоза).
По време на ендоцитозата плазмената мембрана образува инвагинации или израстъци, които след това, когато се завъртят, се превръщат във везикули или вакуоли. Има два вида ендоцитоза:
1. Фагоцитоза - поглъщане на твърди частици. Специализирани клетки, които извършват фагоцитоза, се наричат фагоцити.
2. Пиноцитоза - абсорбция на течен материал (разтвор, колоиден разтвор, суспензия). Това често води до образуването на много малки мехурчета (микропиноцитоза).
Екзоцитозата е обратният процес на ендоцитозата. По този начин се отстраняват хормони, полизахариди, протеини, мастни капки и други клетъчни продукти. Те са затворени в затворени с мембрана везикули и се приближават до плазмалемата. И двете мембрани се сливат и съдържанието на везикулата се освобождава в околната среда около клетката.
Видове проникване на вещества в клетките през мембраните.
Молекулите преминават през мембраните чрез три различни процеса: проста дифузия, улеснена дифузия и активен транспорт.
 |
Простата дифузия е пример за пасивен транспорт. Посоката му се определя само от разликата в концентрациите на веществото от двете страни на мембраната (концентрационен градиент). Чрез проста дифузия в клетката проникват неполярни (хидрофобни) вещества, липидоразтворими вещества и малки незаредени молекули (например вода).
Повечето от веществата, необходими на клетките, се транспортират през мембраната с помощта на транспортни протеини (протеини носители), потопени в нея. Всички транспортни протеини изглежда образуват непрекъснато протеиново преминаване през мембраната.
Има две основни форми на транспорт от превозвачите: улеснена дифузия и активен транспорт.
Улеснената дифузия се причинява от градиент на концентрация и молекулите се движат според този градиент. Въпреки това, ако молекулата е заредена, тогава нейният транспорт се влияе както от концентрационния градиент, така и от общия електрически градиент през мембраната (мембранен потенциал).
Активният транспорт е транспортът на разтворените вещества срещу градиент на концентрация или електрохимичен градиент, използвайки енергията на АТФ. Енергията е необходима, защото материята трябва да се движи срещу естествената си тенденция да дифундира в обратна посока.
Na-K помпа.
Една от най-важните и най-добре проучени активни транспортни системи в животинските клетки е Na-K помпата. Повечето животински клетки поддържат различни градиенти на концентрация на натриеви и калиеви йони от различните страни на плазмената мембрана: клетката поддържа ниска концентрациянатриеви йони и висока концентрация на калиеви йони. Енергията, необходима за работата на Na-K помпата, се доставя от ATP молекули, произведени по време на дишането. Значението на тази система за целия организъм се доказва от факта, че в почиващо животно повече от една трета от АТФ се изразходва за осигуряване на работата на тази помпа.
 |
Модел на работа на помпата Na-K.
А.Натриевият йон в цитоплазмата се свързва с транспортна протеинова молекула. |
Опитайте се да си представите нашата кожа под формата на волейболна мрежа, а молекулите на козметичен продукт под формата на волейболна топка. Мислите ли, че кремът, както се твърди в рекламата, ще успее да проникне през фината мрежа и да предизвика обещания чудотворен ефект? Който съвременни методии технологиите са способни да доставят комплекс от прекрасни компоненти до дълбоките слоеве на кожата, заобикаляйки епидермалната бариера? Струва ли си да харчите пари за скъпа луксозна козметика или всички обещания не са нищо повече от измамен трик? И колко дълбоко може да проникне обикновен крем в кожата?
За да разберете дали козметичните продукти и техните съставки работят, трябва да запомните основите. А именно как е устроена кожата, от какви слоеве се състои, какви са характеристиките на нейните клетки.
Как е устроена кожата ни?
Кожата е най-големият орган в човешкото тяло. Състои се от три слоя:
Епидермис (0,1-2,0 mm).
Дерма (0,5-5,0 mm).
Хиподерма или подкожна мазнина(2,0-100 mm или повече).
Първият слой на кожата е епидермисът, който обикновено наричаме кожа. Този слой е най-интересен за козметолозите. Тук работят компонентите на кремовете. Само лекарствата, които се прилагат инжекционно, проникват по-нататък.
Епидермисът и епидермалната бариера: пречка за полезните вещества или надежден съюзник?
Епидермисът от своя страна се състои от 5 слоя - базален, шиповиден, гранулиран, рогов. Роговият слой е облицован с 15-20 реда корнеоцити - мъртви рогови клетки, в които има не повече от 10% вода, няма ядро и целият обем е изпълнен със силен протеин, кератин.
Корнеоцитите са силни, като верни приятели, се държат една за друга с помощта на протеинови мостове, а липидният слой държи тези клетки заедно по-здраво от цимент - тухли в зидарията.
Корнеоцитите образуват епидермалната бариера, която като черупка на костенурка предпазва кожата от външни влияния- както полезни, така и вредни. Има обаче вратичка! За да проникнат вътре, до живите клетки на епидермиса и дермата, козметичните вещества трябва да се движат по мастния слой! Който, да припомним, се състои от мазнини и е пропусклив само за мазнини и вещества, разтворими в тези мазнини.
Бариерата на роговия слой е непропусклива (по-точно слабо пропусклива) за вода и водоразтворими вещества. Водата не може да проникне отвън, но и не може да излезе. Ето как кожата ни предотвратява дехидратацията.
Това не е всичко!
В допълнение към факта, че веществата трябва да бъдат разтворими в мазнини, техните молекули трябва да бъдат малки. Корнеоцитните клетки са разположени на разстояние, измерено в милионни части от милиметъра. Само малка молекула може да влезе между тях.
Оказва се, че добър, действащ козметичен продукт е този, в който полезните компоненти са а) мастноразтворими; б) може да преодолее (но не и да разруши!) епидермалната бариера
Би било чудесно, ако мастноразтворимите вещества и микромолекули са опаковани в туби и буркани!
Има ли смисъл да харчите пари за крем против стареене или хидратиращ крем с ценен колаген?
Първо, нека изясним къде се произвеждат колагенът и еластинът и защо кожата има нужда от тях.
В долния слой на епидермиса - базалния слой, граничещ с дермата - се зараждат нови епидермални клетки. Те вървят нагоре, постепенно остаряват по пътя, стават по-твърди. Когато достигнат повърхността, връзките между тях ще отслабнат и старите клетки ще започнат да се отделят. Така кожата ни се обновява.
Ако деленето на клетките се забави или те не се ексфолират навреме (това се нарича хиперкератоза), кожата ще стане матова и ще загуби своята красота. В първия случай ретиноидите, производни на витамин А, ще помогнат (те ще ускорят механизма на регенерация). Във втория – ексфолиращи препарати (пилинги).
Да се върнем на еластина и колагена и да разберем защо са полезни
Казват ни, че колагенът и еластинът помагат на кожата да остане стегната и млада, без бръчки. какво се има предвид
Колагенът и еластинът са двата основни протеина на дермата, състоящи се от аминокиселини и усукани на нишки. Колагеновите влакна са оформени като спирали (пружини) и образуват своеобразна рамка, която прави кожата здрава. А тънките еластинови влакна му помагат да се разтегне и да се върне в първоначалното си състояние.
Колкото по-добри са колагеновите и еластиновите влакна, толкова по-еластична е кожата.
Колагеновите влакна са необходими за нормалната регенерация, тъй като... помагат на новите клетки да се издигнат по-бързо от базалните до повърхностните слоеве на кожата. Друга функция на колагена е да абсорбира и задържа влагата в клетките. Една молекула колаген може да побере вода в обем 30 пъти по-голям от размера на самата молекула!
Ако колагеновите пружини отслабнат и не могат да задържат влагата, кожата ще увисне или ще се разтегне поради гравитацията. Челюстите, назолабиалните гънки, бръчките и сухотата са външни прояви на негативни вътрешни промени.
Освен колагенови и еластинови влакна, дермата съдържа фибробластни клетки и гликозаминогликанови вещества. Какво правят?
Познатият на всички нас гликозаминогликан е хиалуронова киселина, която запълва междуклетъчните пространства и образува мрежа, в която се задържа влагата - получава се гел. Извори от колаген и еластин сякаш плуват в басейн, пълен с гелообразна хиалуронова киселина.
И така, колагеновите и еластиновите влакна образуват здрава еластична рамка, а водният гел от хиалуронова киселина е отговорен за пълнотата на кожата.
Какво правят фибробластите?
Фибробластите принадлежат към основните клетки на дермата и се съдържат в междуклетъчното вещество, между колагеновите и еластиновите влакна. Тези клетки произвеждат колаген, еластин и Хиалуронова киселина, като ги разрушава и синтезира отново и отново.
Колкото по-възрастен е човек, толкова по-пасивни са фибробластите - и съответно по-бавно се обновяват молекулите на колагена и еластина. По-точно, забавя се само синтезът на нови молекули, но процесите на разрушаване протичат със същото темпо. В дермата се появява склад от повредени влакна; кожата губи своята еластичност и става по-суха.
Фибробластите са фабрика за колаген и еластин. Когато „фабриката” не работи добре, кожата започва да старее.
Възможно ли е да се ускори синтеза или да се компенсира липсата на протеини колаген и еластин?
Това е проблем, който козметолозите се опитват да разрешат от много години! Сега те използват няколко метода:
- Най-скъпото и в същото време най-ефективно решение са инжекционните процедури. Салонът ще Ви предложи мезотерапия - инжектиране на коктейли с хиалуронова киселина и колаген под кожата.
- Добри резултати дава RF лифтинг (термолифтинг) - гореща мярка, базирана на нагряване на кожата с радиочестотно лъчение (радиочестота) на дълбочина 2-4 mm. Затоплянето стимулира дейността на фибробластите, колагеновата рамка става по-здрава, кожата се изглажда и подмладява.
- По-прост и евтин метод е използването на кремове с колаген, еластин и хиалуронова киселина.
Има ли противоречие тук?
Как и какви активни вещества, които могат да предизвикат регенеративни процеси в кожата, ще проникнат в по-дълбоките слоеве?
Както си спомняте, пред всяка козметика, съдържаща колаген, еластин или хиалуронова киселина, има епидермална бариера. Също така помните, че мастноразтворимите вещества могат да заобиколят бариерата в малка сума– водоразтворим, но само с най-малка молекула.
Да започнем с вкусното – колаген и еластин
Колагенът и еластинът са протеини, те не се разтварят нито във вода, нито в мазнини. Още повече, че техните молекули са толкова големи, че не могат да се притиснат между кератиновите люспи! Извод - козметичният колаген (и еластинът също) не проникват абсолютно никъде, те остават на повърхността на кожата, образувайки дишащ филм.
Напредналите потребители на козметика вероятно са чували за хидролизирания колаген и хидролизирания еластин. Тази форма се разпознава лесно по думата хидролизиран в състава на козметичния продукт. За получаване на колагенов хидролизат се използват ензими, а за еластинов хидролизат се използват основи. Плюс допълнителни фактори - топлинаи натиск.
При такива условия един силен протеин се разпада на своите компоненти - аминокиселини и пептиди, които - и това е вярно! – проникват в кожата. Въпреки това, не всичко е толкова гладко с отделните аминокиселини, защото те:
- не са пълен протеин;
- нямат свойствата на оригиналното вещество;
- не са в състояние да принудят фибробластите да синтезират свой собствен колаген (или еластин).
По този начин, дори ако се притиснат вътре в кожата, „неместните“ протеини няма да се държат като своите собствени, „местни“. Тоест, те са просто безполезни в борбата срещу стареенето на кожата и бръчките. Това, с което определено е полезен кремът с колаген, е способността му да възстановява нарушената епидермална бариера и да изглажда повърхностните бръчки.
Всички други обещания са измама, маркетингов трик на стойност половин заплата.
Защо се нуждаете от хиалуронова киселина в кремове?
Хиалуроновата киселина е водоразтворима, така че работи добре с други съставки в козметиката. Има два вида - високо- и нискомолекулни.
Хиалуроновата киселина с високо молекулно тегло е сложна по състав, с огромна молекула. В козметиката се добавя хиалуронова киселина от животински произход. Размерът на молекулата й позволява да привлича влага в големи количества (супер-овлажнител!), но не й позволява да проникне сама в кожата.
За доставяне на киселина с високо молекулно тегло се използват инжекции. Това са същите пълнители, които козметолозите използват за запълване на бръчки.
Киселина с ниско молекулно тегло – модифицирана. Молекулите му са малки, така че той не ляга на повърхността на епидермиса, а пада по-навътре и действа в дълбочина.
За модифициране на „хиалуроновата киселина“:
- разбива молекулите си на фракции чрез хидролиза;
- синтезирани в лаборатории.
Кремове, серуми и маски са обогатени с този продукт.
Друг продукт е натриевият хиалуронат. За да се получи, молекулите на изходното вещество се пречистват, като се отстраняват мазнините, протеините и някои киселини. Резултатът е вещество с малка молекула.
Хиалуроновата киселина с ниско молекулно тегло може независимо да стигне там, където трябва. Високомолекулните трябва да се използват външно или да се прилагат чрез инжектиране.
Хитрите производители се опитват да не използват невероятно скъпа нискомолекулна "хиалуронова киселина". И са лакоми с високо молекулно тегло, понякога добавят 0,01% - колкото да може да се упомене веществото на етикета.
Неинвазивни методи за въвеждане на активни вещества в кожата
И така, наближаваме финала и вече разбрахме, че кремът ще действа само върху повърхността на кожата, без дори да прониква дълбоко в епидермиса. Активните вещества ще достигнат до дермата или с микромолекула, или под формата на интрадермални (интрадермални) инжекции.
Алтернатива е хардуер без инжектиране и лазерни методи, които ви позволяват да правите без игли и в същото време „вкарвате“ хиалуроновата киселина в дълбоките слоеве на кожата.
Пример за това е лазерната биоревитализация. Технологията се основава на обработката на киселина с високо молекулно тегло, нанесена върху кожата, и превръщането й от полимер с дължина хиляди единици в къси вериги с дължина до 10 единици. В тази форма „унищожената“ киселина прониква дълбоко в епидермиса и докато се придвижва към дермата, веригите се „омрежват“ с лазер.
Предимствата на лазерната биоревитализация са неинвазивност, комфорт за пациента, липса на нежелани реакции и рехабилитационен период. Недостатък - ниска ефективност (не повече от 10%). Следователно, за да се постигне желан резултати двата метода - инжекционната и лазерната биоревитализация - трябва да се комбинират.
Методите на инжектиране са най-разумни. Това е гаранция, че веществото е отишло на правилното място (дермата) и ще действа.
Публикуването на обяви е безплатно и не е необходима регистрация. Но има предварително модериране на рекламите.
Механизъм на проникване на козметиката в кожата
Освен това козметиката съдържа много допълнителни съставки: емулгатори, сгъстители, желиращи агенти, стабилизатори и консерванти. Всеки от тях изпълнява своя функция, засягайки общо действиепродукт. В този случай е изключително важно да се определят свойствата на всички компоненти и активни елементи, за да се елиминира тяхната несъвместимост.
Колко често чуваме, че този или онзи козметичен продукт е богат на активни съставки, които проникват перфектно в кожата. Но дори не се замисляме, че основната задача на такива съставки е не просто да преминат през епидермиса, а да повлияят на определен слой от него. Това важи и за повърхността на кожата, т. нар. рогов слой, в който не е необходимо да проникват всички вещества. Следователно, за да се определи ефективността на лекарството, е необходимо да се вземе предвид целият му състав, а не отделни елементи.
Същността на активните компоненти е, че те трябва да стигнат до определено място, дори ако това е повърхността на роговия слой. Следователно е необходимо да се отдаде почит на средствата, които ги доставят там, с други думи, на носителите, които включват липозоми. Например, капсулираният ретинол, прониквайки в кожата, я дразни по-малко от свободния си аналог. Освен това козметиката съдържа много допълнителни съставки: емулгатори, сгъстители, желиращи агенти, стабилизатори и консерванти. Всеки от тях изпълнява собствена функция, влияеща върху цялостния ефект на продукта. В този случай е изключително важно да се определят свойствата на всички компоненти и активни елементи, за да се елиминира тяхната несъвместимост.
Няма съмнение, че съставките на козметичните продукти проникват в кожата. Проблемът е как да се определи колко дълбоко могат или трябва да стигнат те, за да имат ефект върху определен участък от кожата и/или дали остават козметични, а не лекарства. Не по-малко важен въпроссъщо е как да се запази целостта на активните съставки, преди да достигнат местоназначението си. Козметичните химици често са се сблъсквали с въпроса: какъв процент от тези вещества постигат целта си?
Използването на инхибитори на тирозин (меланин) срещу хиперпигментация е отличен пример за това колко важна е концепцията за проникване на веществата при определяне на ефективността на даден продукт. По-специално, активният компонент трябва да преодолее липидната бариера на роговия слой на кожата, клетъчната структура на епидермиса, да проникне в меланоцитите и едва след това в меланозомите. В същото време веществото трябва да запази своите химични качества и цялост, за да предизвика желаната реакция, която ще доведе до потискане на превръщането на тирозин в меланин. И дори това не е много трудна задача. Вземете например слънцезащитни продукти, които от друга страна трябва да останат на повърхността на кожата, за да си свършат работата.
От това следва, че ефективността на козметичния продукт е ефектът не само на неговите активни компоненти, но и на всички други вещества, включени в неговия състав. Освен това всяка от съставките трябва да гарантира, че активните вещества достигат до местоназначението си, без да губят своята ефективност.
За да определите ефективността на даден продукт, трябва да отговорите на следните въпроси:
Как проникват продуктите?
- Колко важно е проникването за един козметичен продукт?
- Важно ли е проникването на активните компоненти на един козметичен продукт за лечение на специфични типове кожа или състояния?
За да дадете пълен отговор на тях, трябва да имате предвид защо, как и какви параметри влияят върху проникването на козметичните продукти.
Какво е проникване на продукта?
Проникването на продукта се отнася до движението на вещества или химикали през кожата. Роговият слой образува бариера, поради което кожата се счита за полупропусклива мембрана. Това предполага, че микроорганизмите не могат да проникнат през непокътнатия епидермис, за разлика от различни химикали. Кожата селективно осигурява молекулярен проход. Въпреки това значително количество химикали, когато се прилагат локално под формата на козметика или лосиони, се абсорбират от кожата (от порядъка на 60%). Повечето агенти, които проникват през кожата, трябва да преодолеят междуклетъчната липидна матрица, тъй като липидите образуват почти непрекъсната бариера в роговия слой. Характеристиките му зависят от възрастта, анатомията и дори сезона. При суха кожа или по време на определени заболявания роговият слой става толкова тънък, че активните компоненти проникват много по-лесно и бързо.
За много потребители ефективността на продукта се определя от възможностите за проникване на неговите съставки. В действителност тя пряко зависи от редица фактори, включително количеството и качеството на активните съставки в козметиката, носителите на веществата, които доставят активните съставки до целта им, количеството на последните, необходимо за оптималното им функциониране и постигане на желания резултат. Активният компонент се счита за ефективен, когато достигне желаното място в подходяща концентрация, докато ефектът му върху други области е минимален.
За козметичните продукти също толкова важно е съставките им да не проникват в дермата, а оттам в кръвта през капилярната система. Навлизането на даден продукт през кожата в кръвоносната система го прехвърля от категорията на козметиката към лекарствата.
Има два вида доставяне на съставките – дермално и трансепидермално. В първия случай веществото действа в роговия слой, живия епидермис или дермата. Във втория - извън дермата, често засяга кръвоносната система. обикновено, козметични продуктиса ограничени до дермално доставяне, докато трансепидермалното доставяне е характерно за лекарствата. Така козметиката трябва да прониква в кожата, а не през нея. Следователно, един от ключовите моменти в разработката подобни лекарствае да се предотврати трансепидермалното проникване на компонентите и техните активно действиев определен слой кожа.
На този моментУчените работят върху две основни задачи. Първият е да се гарантира, че активният компонент достига желаното място, без да губи свойствата си. Вторият включва създаване на механизъм, чрез който същият компонент ще загуби влиянието си, ако и когато напусне зоната си на влияние.
В същото време козметичните химици често са изправени пред решението следните въпроси:
– какъв обем от веществото остава върху кожата?
– каква част от него пристига на дадено място?
– колко продукт може да премине през кожата и да достигне кръвоносна система?
– какво е оптималното съотношение на характеристиките на един козметичен продукт?
Трябва също така да помним, че определянето на ефективността на даден продукт чрез неговите способности за проникване може да бъде погрешно. Например, продуктите за изсветляване на кожата трябва да проникнат в епидермиса, достигайки до основния слой, за да инхибират ензима тирозиназа, необходим за производството на меланин. В същото време такива лекарства могат да останат само на повърхността на роговия слой, а изсветляващият ефект се постига чрез натрупване на пигмент. И в двата случая козметиката е ефективна, но способността й за проникване е различна.
Вземете например абсорбери ултравиолетови лъчи. Те трябва да останат на повърхността на кожата, за да я предпазят. След като тези вещества проникнат в кожата, те стават по-малко ефективни. В същото време антиоксидантите и други химични съединения със свойства против стареене трябва да достигнат епидермиса или дори дермата. По този начин резултатът от тяхното действие зависи пряко от това дали са уцелили целта или не.
Овлажнителите също работят по различен начин. Тези, които имат оклузивни качества, остават на повърхността на кожата. Други трябва да проникнат в повърхностните му слоеве, за да задържат влагата там. От това следва, че необходимостта от навлизане на козметиката и нейната продуктивност се определят от функциите на нейните съставки.
Принципи на проникване на веществото
Има два основни канала на проникване - извънклетъчен и междуклетъчен. При локално приложение на козметика абсорбиращият орган е кожата, която има много таргетни точки на действие. Сред тях: мастни пори, канали потни жлези, рогов слой, жив епидермис, дермоепидермално съединение.
Скоростта на проникване на активните компоненти зависи от размера на молекулите, носителя, общо състояниекожата. Бариерната функция на епидермиса до голяма степен зависи от това дали роговият слой е увреден или не. Неговото отстраняване или модифициране в резултат на пилинг, ексфолиация, прилагане на алфа хидрокси киселини или препарат, съдържащ ретинол (витамин А), суха кожа, дерматологични заболявания(екзема или псориазис) подпомагат по-доброто проникване на козметичния продукт.
В допълнение, преминаването на роговия слой се влияе от размера на техните молекули и склонността към метаболитно взаимодействие с биохимията на кожата и клетъчните рецептори. Ако степента на проникване е ниска, концентрацията на продукта ще се увеличи. Това се улеснява от факта, че роговият слой действа като резервоар. Така тъканите, разположени отдолу, ще бъдат под въздействието на активното вещество за определено време. Благодарение на това роговият слой е както естествена кожна бариера, така и вид резервоар, който ви позволява да удължите ефекта на козметичния продукт след нанасянето му върху кожата. Въпреки това си струва да се има предвид, че различни видове заболявания могат да променят скоростта на локална абсорбция. напр. диабетпроменя структурата на кожата и засяга нейните свойства. Освен това кожата на различните части на тялото позволява на химикалите да преминават по различен начин. По-специално лицето и окосмена частглавата абсорбира лекарствата 5 или дори 10 пъти по-добре.
Методи за проникване на активни компоненти
Роговият слой със своите плътно свързани помежду си клетки е сериозна пречка за проникването на продукта. Друга бариера е базалната мембрана или дермоепидермалното съединение. Не е изненадващо, че възниква въпросът, ако една от основните функции на кожата е да предпазва тялото от навлизане на чужди вещества, тогава как съставките на козметиката успяват да преодолеят тази бариера. Отговорът е прост - кожата ги абсорбира с помощта на мастните пори, каналите на потните жлези и междуклетъчните канали. В допълнение, повечето козметични продукти, предназначени за локално приложение, не проникват в епидермалния слой поради една или повече от причините, посочени по-долу:
Молекулен размер (твърде голям);
задържане или свързване на вещество към повърхността на кожата чрез други съставки, включени в продукта;
изпаряване (ако веществото е летливо);
адхезия (адхезия) към клетките на роговия слой, която изчезва по време на процеса на пилинг или ексфолиация.
Как проникват компонентите на козметиката:
Чрез епидермални клетки или клетъчен цимент;
чрез образуване на резервоар, когато веществото се натрупва в роговия слой (или подкожната мастна тъкан) и след това бавно се освобождава и абсорбира в тъканта;
в процеса на естествения метаболизъм в кожата;
преминават в дермата и остават там;
преминават в дермата, абсорбират се в кръвоносната система от капилярите (това наподобява ефекта на лекарствата, ярки примери са въвеждането на никотин и естроген).
Разбира се, разбирането защо и как активните вещества проникват е важно, но трябва да се имат предвид и условията, които могат да повлияят на тези процеси.
Фактори, влияещи върху проникването на продукта
Основното условие, което влияе върху скоростта и качеството на усвояване на веществото от кожата, е здравословно състояниероговия слой. На второ място е хидратацията. кожата. Не е изненадващо, че най-разпространеният метод за подобряване на козметичното проникване е оклузията (улавяне на течност в роговия слой), което предотвратява изпаряването на влагата от повърхността на кожата, което само допринася за нейната хидратация. На този принцип работят маските за лице. Заобикаляща средас относителна влажност 80% също води до значителна хидратация на епидермиса. Трябва да се отбележи, че кожата абсорбира добре водата, но не винаги може да я задържи. точното количество. В резултат на прекомерна влага роговият слой става по-мек (както например с продължителна употребабани), неговата бариерна функция е отслабена, което води до дехидратация и увеличава загубата на влага.
Един от основните начини, по които химикалите проникват в роговия слой, е през междуклетъчните пространства, съдържащи липиди. Следователно липидният състав на този слой кожа също влияе върху проникването на активните компоненти. Като се има предвид смесимостта масло-масло, химически съставки с носители на маслена основаще проникнат по-добре от техните аналози във вода. Все още липофилен (на маслена основа) химикалинепрекъснатото проникване е по-трудно поради факта, че долните слоеве на епидермиса са различни високо съдържаниевода, отколкото роговия слой, поради което се считат за липофобични. Както знаете, маслото и водата практически не се смесват. Следователно, носителите, в които се комбинират съставките на продукта за по-лесно нанасяне и контрол на концентрацията, също играят важна роля при определяне на скоростта на проникване.
В някои случаи химическата абсорбция е ограничена не от бариерната функция на кожата, а от свойствата на самия носител. Например, продукти, които изискват активните съставки да останат на повърхността на епидермиса (слънцезащитни продукти и овлажнители), са по-ефективни, ако са на маслена основа. От друга страна, преминаването на хидрофилни (на на водна основа) активни вещества в междуклетъчното пространство, съдържащо липиди, изисква или серия от козметични манипулации, насочени към овлажняване на роговия слой, или използването на липозоми като носители.
Основни трудности, свързани с проникването активни вещества– с каква скорост се движат съставките и до каква дълбочина достигат. Разработени са няколко метода за контрол на тези параметри. Те включват използването на специални носители (липозоми), естествени капсулиращи материали и други системи. Във всеки случай, без значение каква техника избира производителят, основната му задача е да осигури проникването на активните вещества в необходимата зона с максимална възможен ефекти без нежелани реакции като дразнене или абсорбиране на кожата.
Тестване на продукта
Има различни тестови методи за определяне на ефекта активен компонентв кожата и нейното местоположение след локално приложение. Такива тестове се извършват както в лаборатория, така и в естествени условия, като често се използват сложни компютърни програми. За лабораторни тестове кожата се култивира в стъклени епруветки, където клетките се размножават около 20 пъти или повече. Често се използват кожни проби от пациенти, които са претърпели пластична или друга операция, по време на която е отстранена част от епидермиса. Такива тестове имат големи предимствапо отношение на време, цена и етични съображения - особено ако може да са токсични.
В естествени условия козметиката се тества върху животни и хора. Резултатите от тестовете се отличават с по-конкретни данни, които са възможно най-близки до реалността, което е особено ценно, когато системният ефект на продукта е под съмнение, с други думи, как лекарството може да повлияе на организма като цяло. Използваните техники зависят от това, което учените се опитват да докажат. Например, за да се установи нивото на овлажняващи и възстановителни свойства на продукт за суха кожа, експертите набират доброволци, които ще трябва да използват редовно препарати, съдържащи сапун, върху кожата си в продължение на няколко дни без допълнително овлажняване. След това се тества сухотата на епидермиса. След това изследователите дават овлажняващи продукти на една група субекти и плацебо на друга. На определени интервали се проверява нивото на хидратация на кожата сред всички групи, за да се определи скоростта, с която тя се насища с влага.
При тестване на слънцезащитни препарати основната задача на тестовете е да запазят активните вещества върху повърхността на роговия слой, като гарантират максималната им ефективност и предотвратяват токсични странични ефекти. В този случай се използва изстъргване с лейкопласт, изследвания на кръв и урина. В резултат на такива тестове някои вещества са открити в кръвната плазма и урината. Изключение правят слънцезащитните продукти на минерална основа.
Когато тестват продукти, които трябва да останат на повърхността на кожата или в роговия слой, учените първо прилагат лекарството и след това вземат проби от кожата с помощта на лента или тест с убождане. Скоростта на проникване на продукта и клетъчните промени при различни нива на проникване след това се изследват с помощта на компютърни модели. Системният ефект на продуктите се изследва по същия принцип. Компютърни програмидават възможност не само да се разбере колко дълбоко прониква продуктът, но и какви промени в клетъчната структура може да причини. Специално вниманиеобръщат внимание на последствията от проникване на продукта в кожата, изследват се кръв, урина и др биологични течности. Някои вещества могат да присъстват в тялото в толкова ниски концентрации, че могат да бъдат открити само с много чувствително оборудване.
Като се имат предвид функциите на кожата, продуктите (по-специално специфичните компоненти, които ги съставляват) при подходящи условия проникват чрез абсорбция. Но проникването на продукта не винаги определя неговата ефективност. В някои случаи може да е нежелателно или дори вредно.
Напредъкът в козметичната химия доведе до по-добро разбиране
6.3. Механизми на навлизане на хранителни вещества в клетката
Основната пречка за транспортирането на вещества в клетката е цитоплазмената мембрана (ЦПМ), която има селективна пропускливост. CPM регулира не само притока на вещества в клетката, но и изхода от нея на вода, различни метаболитни продукти и йони, което осигурява нормалното функциониране на клетката.
Има няколко механизма за транспортиране на хранителни вещества в клетката: проста дифузия, улеснена дифузия и активен транспорт.
Проста дифузия - проникване на молекули на веществото в клетката без помощта на каквито и да било носители. Движещата сила зад този процес е концентрационният градиент на веществото, т.е. разликите в неговата концентрация от двете страни на CPM - в външна средаи в клетка. Молекулите вода, някои газове (молекулен кислород, азот, водород), някои йони, чиято концентрация във външната среда е по-висока, отколкото в клетката, се движат през CPM чрез пасивна дифузия. Пасивният трансфер се извършва, докато концентрацията на вещества от двете страни на цитоплазмената мембрана се изравни. Постъпилата вода притиска цитоплазмата и цитоплазмата към клетъчната стена и в клетката се създава вътрешно налягане върху клетъчната стена, т.нар. тургор.Простата дифузия се извършва без консумация на енергия. Скоростта на такъв процес е незначителна.
По-голямата част от веществата могат да проникнат в клетката само с участието на носители - специфични протеини, наречени проникваи локализирани върху цитоплазмената мембрана. Пермеазите улавят молекулите на разтвореното вещество и ги транспортират до вътрешната повърхност на клетката. С помощта на протеини-носители разтворените вещества се транспортират чрез улеснена дифузия и активен транспорт.
Улеснена дифузия протича по концентрационен градиент с помощта на протеини-носители. Подобно на пасивната дифузия, това се случва без консумация на енергия. Скоростта му зависи от концентрацията на веществата в разтвора. Предполага се, че чрез улеснена дифузия метаболитните продукти също излизат от клетката. Монозахаридите и аминокиселините проникват в клетката чрез улеснена дифузия.
Активен транспорт - разтворените вещества се транспортират независимо от концентрационния градиент. Този вид транспорт на вещества изисква енергия (АТФ). При активен транспорт скоростта на навлизане на вещества в клетката достига максимум дори при ниски концентрации в хранителната среда. Повечето вещества навлизат в клетката на микроорганизмите в резултат на активен транспорт.
Прокариотите и еукариотите се различават по своите транспортни механизми. При прокариотите селективното доставяне на хранителни вещества се осъществява предимно чрез активен транспорт, а при еукариотите - чрез улеснена дифузия и по-рядко чрез активен транспорт. Освобождаването на продукти от клетката най-често се осъществява чрез улеснена дифузия.
6.4. Хранителни нужди и видове хранене на микроорганизмите
Различните вещества, от които се нуждаят микроорганизмите и които се изразходват за синтеза на основните органични вещества на клетката, растежа, размножаването и за производството на енергия, се наричат хранителни вещества исреда, съдържаща хранителни вещества, се нарича хранителна среда.
Хранителните нужди на микроорганизмите са разнообразни, но независимо от нуждите, хранителната среда трябва да съдържа всички необходими елементи, които присъстват в клетките на микроорганизмите, а съотношението на органогенните елементи трябва приблизително да съответства на това съотношение в клетката.
Източници на водород и кислород са вода, молекулярен водород и кислород, както и химикали, съдържащи тези елементи. Източници на макроелементи са минералните соли (калиев фосфат, магнезиев сулфат, железен хлорид и др.).
Източници на въглерод и азот могат да бъдат както органични, така и неорганични съединения.
В съответствие с приетата класификация на микроорганизмите отвид храна те са разделени на групи в зависимост от източника на въглерод, източник на енергия и източник на електрони (естеството на окисления субстрат).
Зависи от източник на въглерод микроорганизмите се делят на:
* автотрофи(самоподхранващи се), които използват въглерод от неорганични съединения (въглероден диоксид и карбонати);
* хетеротрофи(хранят се за сметка на другите) - използват въглерод от органични съединения.
Зависи от източник на енергия различавам:
* фототрофи - микроорганизми, които използват слънчевата светлина като източник на енергия;
* хемотрофи -Енергийният материал за тези микроорганизми е разнообразие от органични и неорганични вещества.
Зависи от източник на електрони (естеството на окисляващия се
субстратните микроорганизми се делят на:
* литотрофи -окисляват неорганичните вещества и по този начин получават енергия;
* ораганотрофи -получават енергия чрез окисляване на органични вещества.
Сред микроорганизмите най-често срещаните микроорганизми имат следните видове хранене:
Фотолитоавтротрофия -вид хранене, характерно за микробите, които използват светлинна енергия и енергията на окисление на неорганични съединения, за да синтезират клетъчни вещества от въглероден диоксид.
Фотоорганохетеротрофия -Този вид хранене на микроорганизми, когато в допълнение към светлинната енергия се използва енергията на окисление на органични съединения за получаване на енергията, необходима за синтеза на клетъчни вещества от въглероден диоксид.
Хемолитоавтотрофия - вид хранене, при което микроорганизмите получават енергия чрез окисление на неорганични съединения, а източникът на въглерод са неорганични съединения.
фотоавтотрофи → фотолитоавтотрофи
фотоорганоавтотрофи
фототрофи фотохетеротрофи→ фотолитохетеротрофи
фотоорганохетеротрофи
микроорганизми
Хемоорганохетеротрофия -вид хранене на микроорганизми, които получават енергия и въглерод от органични съединения. Микроорганизмите, намиращи се в хранителните продукти, имат точно такъв тип хранене.
Освен въглерод най-важният елементхранителната среда е азот. Автотрофите обикновено използват азот от минерални съединения, докато хетеротрофите, в допълнение към неорганичните азотни съединения, използват амониеви соли на органични киселини, аминокиселини, пептони и други съединения. Някои хетеротрофи усвояват атмосферния азот (азотфиксатори).
Има микроорганизми, които сами по себе си не са способни да синтезират това или онова органично вещество (например аминокиселини, витамини). Такива микроорганизми се наричат ауксотрофенза това вещество . Наричат се вещества, които се добавят за ускоряване на растежа и метаболитните процеси растежни вещества.
Въпроси за самопроверка
1. Какви методи за хранене на живи същества познавате?
2. Какво е „извънклетъчно храносмилане“?
3. Какви механизми съществуват за навлизане на хранителни вещества в клетката?
4. Как простата дифузия се различава от улеснената дифузия?
5. IN Каква е съществената разлика между пасивната и улеснена дифузия и активния транспорт?
6. Каква е ролята на пермеазите при транспортирането на разтворени вещества в клетката?
7. Какъв е механизмът за навлизане на вода и газове в клетката?
8. Как простите захари и аминокиселините навлизат в клетката?
9. Как прокариотите и еукариотите се различават по механизмите си за транспортиране на вещества?
10. Какво представляват „органогенните елементи“?
11. Какво представляват макроелементите?
12 . Какви са нуждите на микроорганизмите от хранителни вещества?
13 . Как се класифицират микроорганизмите в зависимост от източниците на въглерод и енергия?
14. Какво представляват „хемоорганохетеротрофите“?
16 . Какви видове хранене познавате?
17 . Какво представляват „азотфиксиращите микроорганизми“?
18. Какво представляват „ауксотрофните микроорганизми“?
Литература
Чурбанова I.N. микробиология. - М.: Висше училище, 1987.
Мудрецова-Вис К.А. микробиология. - М.: Икономика, 1985.- 255 с.
Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. микробиология. - М.: Агропромиздат, 1987, 350 с.
Вербина Н.М., Каптерева Ю.В. Микробиология на производството на храни - М.: Агропромиздат, 1988. - 256 с.