1. Hva er forskjellen mellom skjellene til dyre- og planteceller?
En plantecelle er i tillegg til cellemembranen også dekket med en cellevegg av fiber, som gir den styrke.
2. Hva er soppcellen dekket med?
Soppceller, i tillegg til cellemembranen, er dekket hardt skall- en cellevegg, som består av 80-90% polysakkarider (i de fleste er det kitin).
Spørsmål
1. Hva er funksjonene til cellens ytre membran?
Cellemembranen skiller det indre innholdet i cellen fra det ytre miljøet. Den beskytter cytoplasma og kjerne mot skade, gir kommunikasjon mellom celler, passerer selektivt inne i cellen nødvendige stoffer og fjerner metabolske produkter fra cellen.
2. På hvilke måter kan ulike stoffer komme inn i cellen?
Spesielle proteiner danner de tynneste kanalene som kalium, natrium, kalsiumioner og noen andre ioner med liten diameter kan passere inn i eller ut av cellen. Imidlertid kan større partikler ikke passere gjennom membrankanalene. Molekyler av næringsstoffer - proteiner, karbohydrater, lipider - kommer inn i cellen ved hjelp av fagocytose eller pinocytose.
3. Hvordan er pinocytose forskjellig fra fagocytose?
Pinocytose skiller seg fra fagocytose bare ved at invaginasjonen av den ytre membranen i dette tilfellet ikke fanger faste partikler, men flytende dråper med stoffer oppløst i den.
4. Hvorfor planteceller ingen fagocytose?
Siden planteceller er dekket med et tett fiberlag over den ytre cellemembranen, kan de ikke fange opp stoffer ved fagocytose.
Oppgaver
1. Planlegg avsnittet ditt.
1. Generell visning om strukturen til cellen.
2. Funksjoner av cellemembranen.
3. Strukturen til cellemembranen.
4. Metoder for å transportere stoffer gjennom cellemembranen.
2. Etter å ha analysert teksten i avsnittet og figurene 22 og 23, etablere forholdet mellom strukturen og funksjonene til cellemembranen.
Grunnlaget for plasmalemmaet er et lag av lipider, som har to rader med molekyler. De dynamiske egenskapene til membranen skyldes mobiliteten til dens molekylære organisasjon. Proteiner og lipider er sammenkoblet i membranen inkonsekvent og danner en mobil, fleksibel, midlertidig koblet til en enkelt struktur som er i stand til å strukturelle tilpasninger. Når dette enkelt endres, for eksempel den relative plasseringen av komponentene i membranen. På grunn av dette kan membranene endre sin konfigurasjon, det vil si at de har fluiditet. Dette gir mulighet for fago- og pinocytose.
Lipider er uløselige i vann, så de skaper en barriere i cellen som hindrer bevegelse av vann og vannløselige stoffer fra et rom til et annet.
Proteinmolekyler gjør imidlertid membranen permeabel for ulike stoffer gjennom spesialiserte strukturer kalt porer.
Alle celler er atskilt fra miljøet med en plasmamembran. Cellemembraner er ikke ugjennomtrengelige barrierer. Celler er i stand til å regulere mengden og typen stoffer som passerer gjennom membranene, og ofte bevegelsesretningen.
Transport over membraner er viktig fordi det gir:
- passende pH-verdi og ionekonsentrasjon
- leveranse næringsstoffer
- avhending av giftig avfall
- sekresjon av ulike nyttige stoffer
- opprettelse av ioniske gradienter som er nødvendige for nerve- og muskelaktivitet.
Reguleringen av metabolisme over membraner avhenger av de fysiske og kjemiske egenskapene til membranene og ionene eller molekylene som passerer gjennom dem.
Vann er hovedstoffet som kommer inn og ut av celler.
Bevegelsen av vann både i levende systemer og i livløs natur adlyder lovene for volumetrisk strømning og diffusjon.
Diffusjon er et kjent fenomen. Hvis noen dråper parfyme drysses i det ene hjørnet av rommet, vil lukten gradvis fylle hele rommet, selv om luften i det er stille. Dette er fordi stoffet beveger seg fra et område med høyere konsentrasjon til et område med lavere konsentrasjon. Med andre ord er diffusjon spredningen av et stoff som et resultat av bevegelsen av deres ioner eller molekyler, som har en tendens til å utjevne konsentrasjonen deres i systemet.
 |
Tegn på diffusjon: hvert molekyl beveger seg uavhengig av de andre; disse bevegelsene er kaotiske. Diffusjon er en langsom prosess. Men det kan akselereres som et resultat av plasmastrøm, metabolsk aktivitet. Vanligvis syntetiseres stoffer i en del av cellen og konsumeres i en annen. At. det etableres en konsentrasjonsgradient, og stoffer kan diffundere langs gradienten fra dannelsessted til forbrukssted. Organiske molekyler er vanligvis polare. Derfor kan de ikke fritt diffundere gjennom lipidbarrieren til cellemembraner. Imidlertid passerer karbondioksid, oksygen og andre lipidløselige stoffer fritt gjennom membranene. Vann og noen små ioner passerer i begge retninger. |
Cellemembran.
Cellen er omgitt på alle sider av en tettsittende membran som tilpasser seg enhver endring i formen med tilsynelatende lett plastisitet. Denne membranen kalles plasmamembranen, eller plasmalemma (gresk plasma - form; lemma - skall).
Generelle egenskaper ved cellemembraner:
- Ulike typer membraner er forskjellige i tykkelse, men i de fleste tilfeller er tykkelsen på membranene 5 - 10 nm; for eksempel er tykkelsen på plasmamembranen 7,5 nm.
- Membraner er lipoproteinstrukturer (lipid + protein). Karbohydratkomponenter (glykosylgrupper) er festet til noen lipid- og proteinmolekyler på de ytre overflatene. Typisk er andelen karbohydrat i membranen fra 2 til 10%.
- Lipider danner et dobbeltlag. Dette er fordi molekylene deres har polare hoder og ikke-polare haler.
- Membranproteiner utfører ulike funksjoner: transport av stoffer, enzymatisk aktivitet, elektronoverføring, energiomdannelse, reseptoraktivitet.
- På overflaten av glykoproteiner er glykosylgrupper - forgrenede oligosakkaridkjeder som ligner antenner. Disse glykosylgruppene er assosiert med en gjenkjennelsesmekanisme.
- De to sidene av membranen kan avvike fra hverandre både i sammensetning og egenskaper.
Funksjoner av cellemembraner:
- begrensning av mobilinnhold fra miljøet
- regulering metabolske prosesser ved celle-miljøgrensen
- overføring av hormonelle og eksterne signaler som styrer cellevekst og differensiering
- deltakelse i prosessen med celledeling.
Endocytose og eksocytose.
Endocytose og eksocytose er to aktive prosesser der ulike materialer transporteres over membranen, enten inn i celler (endocytose) eller ut av celler (eksocytose).
Under endocytose danner plasmamembranen invaginasjoner eller utvekster, som deretter, snøring av, blir til vesikler eller vakuoler. Det er to typer endocytose:
1. Fagocytose - absorpsjon av faste partikler. Spesialiserte celler som utfører fagocytose kalles fagocytter.
2. Pinocytose - absorpsjon av flytende materiale (løsning, kolloidal løsning, suspensjon). Svært små vesikler (mikropinocytose) dannes ofte.
Eksocytose er den omvendte prosessen med endocytose. Hormoner, polysakkarider, proteiner, fettdråper og andre celleprodukter skilles ut på denne måten. De er innelukket i membranbundne vesikler og nærmer seg plasmalemmaet. Begge membranene smelter sammen og innholdet i vesikkelen slippes ut i miljøet rundt cellen.
Typer penetrering av stoffer inn i cellen gjennom membraner.
Molekyler passerer gjennom membraner ved tre forskjellige prosesser: enkel diffusjon, forenklet diffusjon og aktiv transport.
 |
Enkel diffusjon er et eksempel på passiv transport. Retningen bestemmes bare av forskjellen i konsentrasjonene av stoffet på begge sider av membranen (konsentrasjonsgradient). Ved enkel diffusjon trenger ikke-polare (hydrofobe) lipidløselige stoffer og små uladede molekyler (for eksempel vann) inn i cellen.
De fleste stoffene som cellene trenger, transporteres gjennom membranen ved hjelp av transportproteiner (bærerproteiner) nedsenket i den. Alle transportproteiner ser ut til å danne en kontinuerlig proteinpassasje over membranen.
Det er to hovedformer for bærerassistert transport: tilrettelagt diffusjon og aktiv transport.
Tilrettelagt diffusjon skyldes en konsentrasjonsgradient, og molekylene beveger seg langs denne gradienten. Imidlertid, hvis molekylet er ladet, påvirkes transporten av både konsentrasjonsgradienten og den generelle elektriske gradienten over membranen (membranpotensial).
Aktiv transport er bevegelse av oppløste stoffer mot en konsentrasjon eller elektrokjemisk gradient ved å bruke energien til ATP. Energi er nødvendig fordi materie må bevege seg mot sin naturlige tendens til å diffundere i motsatt retning.
Na-K pumpe.
Et av de viktigste og best studerte aktive transportsystemene i dyreceller er Na-K-pumpen. De fleste dyreceller opprettholder forskjellige konsentrasjonsgradienter av natrium- og kaliumioner på forskjellige sider av plasmamembranen: inne i cellen, lav konsentrasjon natriumioner og en høy konsentrasjon av kaliumioner. Energien som trengs for å betjene Na-K-pumpen tilføres av ATP-molekyler produsert under respirasjon. Betydningen av dette systemet for hele organismen er bevist av det faktum at i et hvilende dyr brukes mer enn en tredjedel av ATP for å sikre driften av denne pumpen.
 |
Na-K pumpedriftsmodell.
MEN. Natriumionet i cytoplasmaet kombineres med et transportproteinmolekyl. |
Prøv å se for deg huden vår som et volleyballnett, og kosmetiske molekyler som en volleyball. Tror du kremen, som annonsert, vil være i stand til å trenge gjennom finmaskene og produsere den lovede fantastiske effekten? Hvilken type moderne metoder og teknologier er i stand til å levere et kompleks av fantastiske komponenter til de dype lagene av huden, utenom den epidermale barrieren? Er det verdt det å bruke penger på dyre luksuskosmetikk, eller er alle løfter ikke annet enn et svindeltriks? Og hvor dypt kan en vanlig krem trenge inn i huden?
For å forstå om skjønnhetsprodukter og ingrediensene deres fungerer, må du huske det grunnleggende. Nemlig hvordan huden er ordnet, hvilke lag den består av, hva er egenskapene til cellene.
Hvordan er huden vår strukturert?
Huden er det største organet i menneskekroppen. Består av tre lag:
Epidermis (0,1-2,0 mm).
Dermis (0,5-5,0 mm).
Hypodermis eller subkutant fett(2,0-100 mm og mer).
Det første laget av huden er epidermis, som vi vanligvis refererer til som huden. Dette laget er det mest interessante for kosmetologer. Det er her komponentene i kremer fungerer. Videre penetrere bare legemidler som administreres i form av injeksjoner.
Epidermis og epidermal barriere: en barriere for næringsstoffer eller en pålitelig alliert?
Epidermis består på sin side av 5 lag - basal, spiny, granulær, kåt. Stratum corneum er foret med 15-20 rader med corneocytter - døde kåte celler, der ikke mer enn 10% vann, ingen kjerne, og hele volumet er fylt med et sterkt keratinprotein.
Corneocytter er sterke trofaste venner, holder på hverandre ved hjelp av proteinbroer, og lipidlaget holder disse cellene sammen sterkere enn sement - murstein i murverk.
Corneocytter danner en epidermal barriere som, som et skilpaddeskall, beskytter huden mot ytre påvirkninger både nyttig og skadelig. Det er imidlertid et smutthull! For å komme inn, til de levende cellene i epidermis og dermis, må stoffene i kosmetikk bevege seg langs fettlaget! Som, husker vi, består av fett og er permeabel bare for fett og stoffer som er løselige i disse fettene.
Barrieren til stratum corneum er ugjennomtrengelig (mer presist, svakt permeabel) for vann og vannløselige stoffer. Vann kan ikke trenge inn fra utsiden, men det klarer heller ikke å komme ut. Dette er hvordan huden vår forhindrer dehydrering.
Det er ikke alt!
I tillegg til at stoffer må være løselige i fett, må molekylene deres være små. Corneocyttceller er lokalisert i en avstand målt i milliondeler av en millimeter. Bare et lite molekyl kan sive mellom dem.
Det viser seg at et godt, fungerende kosmetisk produkt er et der nyttige komponenter er a) fettløselige; b) kan overvinne (men ikke ødelegge!) den epidermale barrieren
Det ville vært flott om fettløselige stoffer og mikromolekyler ble pakket i rør og krukker!
Er det fornuftig å bruke penger på anti-aldring eller fuktighetskrem med verdifullt kollagen?
Til å begynne med, la oss avklare hvor kollagen og elastin produseres og hvorfor huden trenger dem.
I det nedre laget av epidermis - basallaget som grenser til dermis - blir nye epidermale celler født. De går opp, på veien blir de gradvis gamle, blir tøffere. Når de når overflaten vil bindingene mellom dem svekkes, de gamle cellene vil begynne å eksfoliere. Slik fornyes huden vår.
Hvis celledeling avtar eller de ikke eksfolierer i tide (dette kalles hyperkeratose), vil huden falme, miste sin skjønnhet. I det første tilfellet vil retinoider, derivater av vitamin A, hjelpe (de vil fremskynde regenereringsmekanismen). I den andre - eksfolierende preparater (peeling).
La oss gå tilbake til elastin og kollagen og finne ut hvordan de er nyttige
Vi blir fortalt at kollagen og elastin hjelper huden med å holde seg fast og ungdommelig uten rynker. Hva menes?
Kollagen og elastin er de to hovedproteinene i dermis, bestående av aminosyrer og vridd til tråder. Kollagenfibre er i form av spiraler (fjærer) og danner et utseende av en ramme som gjør huden sterk. Og tynne elastinfibre hjelper den å strekke seg og gå tilbake til sin opprinnelige tilstand igjen.
Jo bedre kollagen- og elastinfibre, jo mer elastisk er huden.
Kollagenfibre er nødvendige for normal regenerering, fordi. hjelpe nye celler til å stige raskere fra de basale til de overfladiske lagene i huden. En annen funksjon av kollagen er å absorbere og holde på fuktighet i cellene. Ett molekyl av kollagen er i stand til å holde vann i et volum 30 ganger størrelsen på selve molekylet!
Hvis kollagenfjærene er svekket og ikke klarer å holde på fuktigheten, vil huden synke eller strekke seg på grunn av tyngdekraften. Flews, nasolabiale folder, rynker og tørrhet er ytre manifestasjoner av negative indre endringer.
I tillegg til kollagen og elastinfibre, inneholder dermis fibroblastceller og glykosaminoglykaner. Hva gjør de?
Glykosaminoglykan som er kjent for oss alle - hyaluronsyre, som fyller de intercellulære rom og danner et nettverk der fuktighet holdes - en gel oppnås. Fjærer av kollagen og elastin ser ut til å flyte i et basseng fylt med gel-lignende hyaluronsyre.
Så kollagen og elastinfibre danner en sterk elastisk ramme, den vandige gelen av hyaluronsyre er ansvarlig for fylden i huden.
Hva gjør fibroblaster?
Fibroblaster er hovedcellene i dermis og finnes i det intercellulære stoffet, mellom kollagen og elastinfibre. Disse cellene produserer kollagen, elastin og hyaluronsyre, ødelegge og syntetisere dem igjen og igjen.
Jo eldre personen er, jo mer passiv oppfører fibroblastene seg - og følgelig fornyes kollagen- og elastinmolekylene langsommere. Mer presist er det bare syntesen av nye molekyler som bremser ned, men ødeleggelsesprosessene fortsetter i samme tempo. Et lager av skadede fibre dukker opp i dermis; huden mister sin elastisitet og blir tørrere.
Fibroblaster er fabrikken for kollagen og elastin. Når "fabrikken" ikke fungerer bra, begynner huden å eldes.
Er det mulig å akselerere syntesen eller gjøre opp for mangelen på kollagen og elastinproteiner?
Dette er problemet som kosmetologer har prøvd å løse i årevis! Nå bruker de det på flere måter:
- Den dyreste og samtidig mest effektive løsningen er injeksjonsprosedyrer. I salongen vil du bli tilbudt mesoterapi – introduksjon av cocktailer med hyaluronsyre og kollagen under huden.
- RF-løft (Thermolifting) gir gode resultater - et varmt tiltak basert på oppvarming av huden med radiofrekvent stråling (Radio Frequency) til en dybde på 2-4 mm. Oppvarming stimulerer aktiviteten til fibroblaster, kollagenstrukturen blir sterkere, huden glattes og forynges.
- Metoden er enklere og billigere - bruk av kremer med kollagen, elastin og hyaluronsyre.
Er det en motsetning her?
Hvordan og hvilke aktive stoffer som kan forårsake regenerative prosesser i huden vil trenge inn i de dypere lagene?
Som du husker, i veien for enhver kosmetikk, med kollagen, elastin eller "hyaluron", er det en epidermal barriere. Du husker også at fettløselige stoffer kan omgå barrieren og inn liten mengde- vannløselig, men bare med det minste molekylet.
La oss starte med deilig - kollagen og elastin
Kollagen og elastin er proteiner, de løses ikke opp i vann eller fett. I tillegg er molekylene deres så store at de ikke kan klemme seg mellom keratinskjell! Konklusjon - kosmetisk kollagen (og elastin også) trenger absolutt ikke gjennom noe sted, forblir på overflaten av huden og danner en pustende film.
Avanserte kosmetikkbrukere har sannsynligvis hørt om hydrolysert kollagen og hydrolysert elastin. Denne formen er lett gjenkjennelig av ordet hydrolysert i sammensetningen av det kosmetiske produktet. For å oppnå kollagenhydrolysat brukes enzymer (enzymer), for elastinhydrolysat brukes alkalier. Pluss tilleggsfaktorer varme og trykk.
Under slike forhold brytes et sterkt protein ned til komponenter - aminosyrer og peptider, som - og dette er sant! - sive inn i huden. Imidlertid er ikke alt så glatt med individuelle aminosyrer, fordi de:
- er ikke et komplett protein
- ikke har egenskapene til det opprinnelige stoffet;
- ute av stand til å tvinge fibroblaster til å syntetisere sitt eget kollagen (eller elastin).
Selv når de klemmes inn i huden, vil "ikke-native" proteiner ikke oppføre seg som sine egne, "native". Det vil si at de rett og slett er ubrukelige i kampen mot hudens aldring og rynker. Hva kollagenkrem er nøyaktig nyttig for er evnen til å gjenopprette den ødelagte epidermale barrieren og jevne ut overfladiske rynker.
Alle andre løfter er en svindel, en markedsføringsgimmick med halv lønn.
Hvorfor trenger du hyaluronsyre i kremer?
Hyaluronsyre er løselig i vann, så det er vennlig med resten av ingrediensene i kosmetikk. Det er to typer - høy og lav molekylvekt.
Hyaluronsyre med høy molekylvekt er kompleks i sammensetning, med et stort molekyl. Hyaluronsyre av animalsk opprinnelse tilsettes kosmetikk. Størrelsen på molekylet gjør at det trekker til seg fuktighet i store mengder (superfuktighetskrem!), men hindrer det i å trenge inn i huden på egen hånd.
Injeksjoner brukes til å levere syre med høy molekylvekt. Dette er de samme fyllstoffene som kosmetologer fyller rynker med.
Lavmolekylær syre - modifisert. Molekylene er små, så den ligger ikke på overflaten av epidermis, men faller lenger og arbeider i dybden.
For å endre "hyaluron":
- bryte molekylene ved hydrolyse i fraksjoner;
- syntetisert i laboratorier.
Kremer, serum, masker er beriket med dette produktet.
Et annet produkt er natriumhyaluronat. For å oppnå det renses molekylene til det opprinnelige stoffet ved å fjerne fett, proteiner og noen syrer. Utgangen er et stoff med et lite molekyl.
Hyaluronsyre med lav molekylvekt kan uavhengig komme dit den skal. Høy molekylvekt må påføres eksternt eller injiseres.
Utspekulerte produsenter prøver å ikke bruke det fabelaktig dyre lavmolekylære "hyaluronet". Ja, og de er grådige med høy molekylvekt, noen ganger legger de til 0,01 % - akkurat nok til å kunne nevne stoffet på etiketten.
Ikke-invasive metoder for å introdusere aktive stoffer i huden
Så vi nærmer oss finalen og har allerede funnet ut at kremen vil virke bare på overflaten av huden, uten engang å trenge dypt inn i epidermis. Aktive stoffer vil nå dermis enten med et mikromolekyl eller i form av intradermale (intradermale) injeksjoner.
Et alternativ er ikke-injeksjon maskinvare og lasermetoder, som lar deg klare deg uten nåler og samtidig "drive" hyaluronsyre inn i de dype lagene av huden.
Et eksempel er laser biorevitalisering. Teknologien er basert på å behandle en syre med høy molekylvekt som påføres huden og konvertere den fra en polymer på tusenvis av enheter til korte kjeder på opptil 10 enheter. I denne formen trenger den "ødelagte" syren dypt inn i epidermis, og når den beveger seg mot dermis, blir kjedene "sydd sammen" av en laser.
Fordelene med laser biorevitalisering er ikke-invasivitet, komfort for pasienten, ingen bivirkninger og rehabiliteringsperiode. Ulempen er lav effektivitet (ikke mer enn 10%). Derfor, for å oppnå ønsket resultat begge metodene - injeksjon og laser biorevitalisering - må kombineres.
Injeksjonsmetoder er de mest fornuftige. Dette er en garanti for at stoffet gikk til adressen (inn i dermis) og vil fungere.
Å legge ut annonser er gratis og registrering er ikke nødvendig. Men det er forhåndsmoderering av annonser.
Mekanismen for penetrering av kosmetikk inn i huden
Dessuten inkluderer sammensetningen av kosmetikk mange ekstra ingredienser: emulgatorer, fortykningsmidler, geleringsmidler, stabilisatorer og konserveringsmidler. Hver av dem utfører sin egen funksjon, påvirker generell handling produkt. I dette tilfellet er det ekstremt viktig å bestemme egenskapene til alle komponenter og aktive elementer for å utelukke deres inkompatibilitet.
Hvor ofte hører vi at et eller annet kosmetisk produkt er rikt på aktive ingredienser som penetrerer huden perfekt. Men vi tror ikke engang at hovedoppgaven til slike ingredienser ikke bare er å passere gjennom epidermis, men å handle på et visst lag av den. Dette gjelder også overflaten av huden, det såkalte stratum corneum, som ikke alle stoffer trenger å trenge inn i. Derfor, for å bestemme effektiviteten av stoffet, er det nødvendig å ta hensyn til dets fulle sammensetning, og ikke individuelle elementer.
Essensen av de aktive komponentene er at de må komme til et bestemt sted, selv om det er overflaten av stratum corneum. Derfor er det nødvendig å gi kreditt til midlene som leverer dem der, med andre ord til bærerne, som inkluderer liposomer. For eksempel, innkapslet retinol, som trenger inn i huden, irriterer den mindre enn dens frie motstykke. Dessuten inkluderer sammensetningen av kosmetikk mange tilleggsingredienser: emulgatorer, fortykningsmidler, geleringsmidler, stabilisatorer og konserveringsmidler. Hver av dem utfører sin egen funksjon som påvirker den generelle effekten av produktet. I dette tilfellet er det ekstremt viktig å bestemme egenskapene til alle komponenter og aktive elementer for å utelukke deres inkompatibilitet.
Det er ingen tvil om at bestanddelene i kosmetiske produkter trenger inn i huden. Problemet er hvordan man kan bestemme hvor dypt de kan eller bør gå for å jobbe på et bestemt område av huden, og/eller om de forblir kosmetiske, og ikke medisiner. Ikke mindre enn viktig spørsmål det handler også om hvordan man kan bevare integriteten til de aktive ingrediensene før de når destinasjonen. Kjemikere-kosmetologer har blitt møtt med spørsmålet mer enn en gang: hvor stor prosentandel av slike stoffer oppnår målet sitt?
Bruken av tyrosin (melanin)-hemmere mot hyperpigmentering er et godt eksempel på hvor viktig konseptet med substanspenetrering er for å bestemme effektiviteten til et produkt. Spesielt må den aktive komponenten overvinne lipidbarrieren i stratum corneum i huden, den cellulære strukturen til epidermis, trenge inn i melanocytter og først deretter inn i melanosomer. Samtidig må stoffet beholde sine kjemiske egenskaper og integritet for å forårsake den ønskede reaksjonen, noe som vil føre til undertrykkelse av omdannelsen av tyrosin til melanin. Og selv dette er ikke en veldig vanskelig oppgave. Ta for eksempel solkremer, som derimot må holde seg på overflaten av huden for å gjøre jobben sin.
Det følger av dette at effektiviteten til et kosmetisk produkt er virkningen ikke bare av dets aktive komponenter, men også av alle andre stoffer som utgjør sammensetningen. Samtidig skal hver av ingrediensene bidra til at de aktive stoffene når destinasjonen uten å miste effektiviteten.
For å bestemme graden av effektiviteten til produktet, bør du svare på følgende spørsmål:
Hvordan trenger produktene inn?
Hvor viktig er penetrasjon for et kosmetisk produkt?
- Er penetrasjon av de aktive ingrediensene i et kosmetisk produkt viktig for behandling av spesifikke hudtyper eller tilstander?
For å gi et fullstendig svar på dem, bør man ta hensyn til hvorfor, hvordan og hvilke parametere som påvirker penetrasjonen av kosmetiske preparater.
Hva er produktpenetrasjon?
Produktpenetrasjon refererer til bevegelse av stoffer eller kjemikalier gjennom huden. Stratum corneum danner en barriere, på grunn av hvilken huden anses å være en semi-ugjennomtrengelig membran. Dette tyder på at mikroorganismer ikke kan trenge gjennom den intakte epidermis, i motsetning til forskjellige kjemikalier. Huden gir selektivt en molekylær passasje. Til tross for dette absorberes en betydelig mengde kjemikalier når den påføres lokalt i form av kosmetikk eller lotioner av huden (innen 60%). De fleste midler som trenger inn i huden må overvinne den ekstracellulære lipidmatrisen, siden lipider danner en nesten kontinuerlig barriere i stratum corneum. Funksjonene avhenger av alder, anatomi og til og med årstiden. Ved tørr hud eller i løpet av visse sykdommer blir hornlaget så tynt at de aktive ingrediensene trenger mye lettere og raskere inn.
For mange kjøpere bestemmes effektiviteten til et produkt av penetrasjonsevnen til ingrediensene. Faktisk avhenger det direkte av en rekke faktorer, inkludert kvantiteten og kvaliteten av aktive ingredienser i sammensetningen av kosmetikk, bærestoffer som leverer aktive ingredienser til målet, volumet av sistnevnte som er nødvendig for deres optimal funksjon og oppnåelse av ønsket resultat. Den aktive ingrediensen anses som effektiv når den når rett sted i riktig konsentrasjon, mens effekten på andre områder er minimal.
For kosmetikk er det like viktig at ingrediensene deres ikke trenger inn i dermis, og derfra inn i blodet gjennom kapillærsystemet. Å få produktet gjennom huden inn i sirkulasjonssystemet overfører det fra kategorien kosmetikk til medisiner.
Det er to typer levering av ingredienser - dermal og transepidermal. I det første tilfellet virker stoffet i stratum corneum, levende epidermis eller dermis. I den andre - utenfor dermis, påvirker ofte sirkulasjonssystemet. Vanligvis, kosmetiske produkter er begrenset til dermal levering, mens transepidermal levering er karakteristisk for legemidler. Derfor bør kosmetikk trenge gjennom huden, ikke gjennom den. Derfor et av hovedpunktene i utviklingen lignende stoffer er å forhindre transepidermal penetrasjon av komponentene og deres aktiv handling i et bestemt lag av huden.
På dette øyeblikket forskere jobber med to hovedoppgaver. Den første er at den aktive komponenten er garantert å nå rett sted uten å miste egenskapene. Den andre sørger for opprettelsen av en mekanisme som gjør at den samme komponenten vil miste sin innflytelse hvis og når den forlater sin virkesone.
Kosmetiske kjemikere står imidlertid ofte overfor avgjørelsen følgende spørsmål:
– hvor mye stoff er igjen på huden?
- hvor mye av det går til et gitt sted?
– hvor mye produkt kan passere gjennom huden og nå sirkulasjonssystemet?
– hva er det optimale forholdet mellom egenskapene til et kosmetisk produkt?
Det bør ikke glemmes at det kan være feil å bestemme effektiviteten til et produkt ved dets evne til å penetrere. For eksempel må hudlysende produkter penetrere epidermis og nå basallaget for å hemme tyrosinase-enzymet som trengs for å produsere melanin. Samtidig kan slike preparater bare forbli på overflaten av stratum corneum, og den lysende effekten oppnås gjennom akkumulering av pigment. I begge tilfeller er kosmetikk effektive, men deres penetrasjonsevner er forskjellige.
Ta for eksempel absorbere ultrafiolette stråler. De må forbli på overflaten av huden for å beskytte den. Når disse stoffene trenger inn i huden, blir de mindre effektive. Samtidig må antioksidanter og andre kjemiske forbindelser med antialdringsegenskaper komme inn i epidermis eller til og med dermis. Dermed avhenger resultatet av deres handling direkte av om de treffer målet eller ikke.
Fuktighetskremer fungerer også annerledes. De som har okklusive egenskaper forblir på overflaten av huden. Andre må trenge inn i overflatelagene for å holde på fuktigheten der. Av dette følger det at behovet for penetrering av kosmetikk og dets produktivitet bestemmes av funksjonene til ingrediensene.
Prinsipper for stoffpenetrering
Det er to hovedkanaler for penetrasjon - ekstracellulær og intercellulær. Ved lokal bruk av kosmetikk er det absorberende organet huden, der mange målpunkter er isolert. Blant dem: sebaceous porer, kanaler svettekjertler, stratum corneum, levende epidermis, dermoepidermal overgang.
Penetrasjonshastigheten av aktive ingredienser avhenger av størrelsen på molekylene, bæreren, generell tilstand hud. Barrierefunksjonen til epidermis avhenger i stor grad av om stratum corneum er skadet eller ikke. Fjerning eller endring som følge av peeling, peeling, påføring av alfahydroksysyrer eller et preparat som inneholder retinol (vitamin A), tørr hud, dermatologiske sykdommer(eksem eller psoriasis) fremmer større penetrasjon av det kosmetiske produktet.
I tillegg påvirkes passasjen av stratum corneum av størrelsen på molekylene deres og tendensen til metabolsk interaksjon med hudbiokjemi, cellereseptorer. Hvis penetrasjonshastigheten er lav, vil konsentrasjonen av produktet øke. Dette forenkles av det faktum at stratum corneum fungerer som et reservoar. Dermed vil vevene som ligger under det være under påvirkning av det aktive stoffet i en viss tid. På grunn av dette er stratum corneum både en naturlig barriere av huden og et slags reservoar som lar deg forlenge effekten av et kosmetisk produkt etter at det er påført huden. Det bør imidlertid tas i betraktning at ulike sykdommer kan endre hastigheten på lokal absorpsjon. For eksempel, diabetes endrer strukturen i huden, påvirker dens egenskaper. Dessuten passerer huden på forskjellige deler av kroppen kjemikalier forskjellig. Spesielt ansikt og hårete delen hodet absorberer medikamenter 5 eller til og med 10 ganger bedre.
Metoder for penetrering av aktive ingredienser
Stratum corneum, med sine svært sammenkoblede celler, er en stor barriere for produktpenetrasjon. En annen barriere er basalmembranen eller dermoepidermal overgang. Det er ikke overraskende at spørsmålet oppstår, hvis en av hovedfunksjonene til huden er å beskytte kroppen mot introduksjon av fremmede stoffer, hvordan klarer ingrediensene i kosmetikk å overvinne denne barrieren. Svaret er enkelt - huden absorberer dem ved hjelp av talgporer, kanalen til svettekjertler, intercellulære kanaler. I tillegg trenger de fleste aktuelle kosmetikk ikke inn i epidermallaget på grunn av en eller flere av følgende årsaker:
Molekylstørrelse (for stor);
beholde eller binde et stoff til overflaten av huden gjennom andre ingredienser som utgjør produktet;
fordampning (hvis stoffet er flyktig);
adhesjon (adhesjon) med cellene i stratum corneum, som forsvinner i prosessen med peeling eller peeling.
Hvordan trenger komponentene i kosmetikk inn:
Gjennom epidermale celler eller cellesement;
gjennom dannelsen av et reservoar, når stoffet akkumuleres i stratum corneum (eller subkutant fettvev), og deretter sakte frigjøres og absorberes i vevene;
i prosessen med naturlig metabolisme i huden;
gå inn i dermis og forbli der;
passere inn i dermis, absorberes i blodsirkulasjonssystemet til kapillærene (dette ligner virkningen av legemidler, levende eksempler er introduksjonen av nikotin og østrogen).
Det er selvsagt viktig å forstå hvorfor og hvordan aktive stoffer trenger inn, men man bør også ta hensyn til forholdene som kan påvirke disse prosessene.
Faktorer som påvirker produktpenetrasjon
Hovedtilstanden som påvirker hastigheten og kvaliteten på absorpsjon av et stoff i huden er sunn tilstand stratum corneum. For det andre er hydrering. hud. Ikke overraskende er den vanligste metoden for å forbedre penetrasjonen av kosmetikk okklusjon (fanging av væske i stratum corneum), som forhindrer fordampning av fuktighet fra overflaten av huden, som bare bidrar til hydrering. Dette er hvordan ansiktsmasker fungerer. Miljø med en relativ fuktighet på 80% fører også til betydelig hydrering av epidermis. Det skal bemerkes at huden absorberer vann godt, men kan ikke alltid holde det inne riktig mengde. Som et resultat av overdreven fuktighet blir stratum corneum mykere (som f.eks. langvarig bruk bad), er barrierefunksjonen svekket, noe som fører til dehydrering og øker tapet av fuktighet.
En av hovedmåtene for penetrering av kjemikalier inn i stratum corneum er gjennom lipidholdige intercellulære rom. Derfor påvirker lipidsammensetningen av dette laget av huden også penetrasjonen av aktive ingredienser. Gitt muligheten til å blande olje med olje, kjemiske ingredienser med bærere på oljebasert vil trenge bedre inn enn vannkollegene. Fortsatt lipofil (oljebasert) kjemikalier vanskeligere til kontinuerlig penetrasjon på grunn av at de nedre lagene av epidermis er forskjellige flott innhold vann enn stratum corneum, så anses som lipofobe. Som du vet, blandes olje og vann praktisk talt ikke. Derfor spiller bærerne som produktingrediensene er smeltet sammen med for enklere påføring og konsentrasjonskontroll også en viktig rolle i å bestemme penetrasjonshastigheten.
I noen tilfeller er kjemisk absorpsjon ikke begrenset av hudens barrierefunksjon, men av egenskapene til selve bæreren. For eksempel er produkter der aktive stoffer må forbli på overflaten av epidermis (solkremer og fuktighetskremer) mer effektive hvis de er oljebaserte. På den annen side passerer hydrofil (på vannbasert) aktive substanser i det intercellulære rommet som inneholder lipider krever enten en serie kosmetiske manipulasjoner rettet mot å fukte stratum corneum, eller involvering av liposomer som bærere.
De viktigste vanskelighetene forbundet med penetrasjon aktive stoffer- hvor raskt ingrediensene beveger seg og dybden de når. Det er utviklet flere metoder for å kontrollere disse parameterne. De involverer bruk av spesielle bærere (liposomer), naturlige innkapslingsmaterialer og andre systemer. I alle fall, uansett hvilken teknikk produsenten velger, er hovedoppgaven hans å sikre penetrering av aktive stoffer til det nødvendige området med maksimal mulig effekt og uten bivirkninger i form av irritasjon eller hudabsorbering.
Produkttesting
Det finnes ulike testmetoder for å bestemme effekten aktiv ingrediens i huden og dens plassering etter lokal applikasjon. Slike tester utføres både i laboratoriet og under naturlige forhold, ofte ved bruk av komplekse dataprogrammer. For laboratorietester dyrkes huden i glassrør hvor cellene formerer seg omtrent 20 eller flere ganger. Ofte brukes hudprøver fra pasienter som har gjennomgått plastisk eller annen operasjon, hvor en del av epidermis ble fjernet. Slike tester har store fordeler når det gjelder tid, kostnader og etiske hensyn – spesielt hvis de kan være giftige.
Under naturlige forhold testes kosmetikk på dyr og mennesker. Testresultatene avviker i mer spesifikke data, så nær virkeligheten som mulig, noe som er spesielt verdifullt når den systemiske effekten av produktet er i tvil, med andre ord hvordan stoffet kan påvirke kroppen som helhet. Metodene som brukes avhenger av hva forskerne prøver å bevise. For eksempel, for å bestemme nivået av fuktighetsgivende og gjenoppbyggende egenskaper til et produkt for tørr hud, rekrutterer eksperter frivillige som må bruke vanlige såpeholdige preparater på huden i flere dager uten ekstra fuktighet. Etter det testes tørrheten av epidermis. Forskerne gir deretter fuktighetsgivende produkter til en gruppe forsøkspersoner og placebo til en annen. Ved visse intervaller kontrolleres nivået av hudhydrering blant alle grupper for å bestemme graden av metning av huden med fuktighet.
Under testing av solkrempreparater er hovedoppgaven med testene å bevare de aktive stoffene på overflaten av stratum corneum, sikre deres maksimale effektivitet og forhindre toksiske bivirkninger. I dette tilfellet brukes skraping med tape, blod- og urinprøver. Som et resultat av slike tester ble det funnet noen stoffer i blodplasma og urin. Unntaket var mineralbaserte solkremer.
Når man tester produkter som skal forbli på overflaten av huden eller i stratum corneum, bruker forskerne først stoffet, og tar deretter hudprøver med teip eller med en skrapetest. Hastigheten av produktpenetrering og cellulære endringer ved forskjellige penetrasjonsnivåer blir deretter studert ved hjelp av datamodeller. Etter samme prinsipp studeres den systemiske effekten av produkter. Dataprogrammer tillate ikke bare å forstå hvor dypt midlet trenger inn, men også hvilke endringer i cellestrukturen det kan forårsake. Spesiell oppmerksomhet vær oppmerksom på hva som er konsekvensene av penetrering av produktet i hud, blod, urin og annet biologiske væsker. Noen stoffer kan være tilstede i kroppen i så lave konsentrasjoner at de kun kan påvises med svært sensitivt utstyr.
Gitt hudens funksjoner, trenger produkter (spesielt spesifikke komponenter som utgjør sammensetningen deres) under passende forhold gjennom absorpsjon, absorpsjon. Men ikke alltid inntrengningen av produktet bestemmer effektiviteten. I noen tilfeller kan det være uønsket eller til og med skadelig.
Fremskritt innen kosmetisk kjemi har gjort det mulig å forstå bedre
6.3. Mekanismer for innføring av næringsstoffer i cellen
Hovedhindringen for transport av stoffer inn i cellen er den cytoplasmatiske membranen (CPM), som har selektiv permeabilitet. CPM regulerer ikke bare inntreden av stoffer i cellen, men også utgangen av vann, ulike metabolske produkter og ioner, som sikrer normal funksjon av cellen.
Det er flere mekanismer for transport av næringsstoffer inn i cellen: enkel diffusjon, forenklet diffusjon og aktiv transport.
enkel diffusjon - penetrering av molekyler av et stoff inn i en celle uten hjelp av noen bærere. Drivkraften til denne prosessen er konsentrasjonsgradienten til stoffet, dvs. forskjeller i konsentrasjonen på begge sider av CPM - i eksternt miljø og i et bur. Vannmolekyler, noen gasser (molekylært oksygen, nitrogen, hydrogen), noen ioner, hvis konsentrasjon i det ytre miljøet er høyere enn i cellen, beveger seg gjennom CPM ved passiv diffusjon. Passiv overføring fortsetter til konsentrasjonen av stoffer på begge sider av den cytoplasmatiske membranen er utjevnet. Det innkommende vannet presser cytoplasma og CPM mot celleveggen og det skapes et indre trykk i cellen på celleveggen, kalt turgor. Enkel diffusjon skjer uten forbruk av energi. Hastigheten på en slik prosess er ubetydelig.
De aller fleste stoffer kan trenge inn i cellen bare med deltakelse av bærere - spesifikke proteiner kalt gjennomsyrer og lokalisert på den cytoplasmatiske membranen. Permeaser fanger opp løste molekyler og fører dem til den indre overflaten av cellen. Ved hjelp av bærerproteiner transporteres oppløste stoffer ved tilrettelagt diffusjon og aktiv transport.
Tilrettelagt diffusjon oppstår langs en konsentrasjonsgradient ved hjelp av bærerproteiner. Som passiv diffusjon fortsetter den uten energiforbruk. Hastigheten avhenger av konsentrasjonen av stoffer i løsningen. Det antas at frigjøring av metabolske produkter fra cellen også utføres ved tilrettelagt diffusjon. Gjennom tilrettelagt diffusjon kommer monosakkarider og aminosyrer inn i cellen.
aktiv transport - løste stoffer transporteres uavhengig av konsentrasjonsgradienten. Denne typen transport av stoffer krever energi (ATP). Med aktiv transport når hastigheten for inntreden av stoffer inn i cellen et maksimum selv ved lav konsentrasjon i næringsmediet. De fleste stoffer trenger inn i cellen til mikroorganismer som et resultat av aktiv transport.
Prokaryoter og eukaryoter er forskjellige i sine transportmekanismer. Hos prokaryoter utføres det selektive inntaket av næringsstoffer hovedsakelig ved aktiv transport, og hos eukaryoter, ved tilrettelagt diffusjon, og sjeldnere ved aktiv transport. Frigjøring av produkter fra cellen utføres oftest ved tilrettelagt diffusjon.
6.4. Ernæringsbehov og ernæringstyper av mikroorganismer
En rekke stoffer som mikroorganismer trenger og forbruker for syntese av grunnleggende organiske stoffer i cellen, vekst, reproduksjon og for energi kalles næringsstoffer og miljø som inneholder næringsstoffer kalles næringsmedium.
Mikroorganismenes behov for næringsstoffer er varierte, men uansett behov skal næringsmediet inneholde alle nødvendige elementer som er tilgjengelige i cellene til mikroorganismer, og forholdet mellom organogene elementer bør tilnærmet tilsvare dette forholdet i cellen.
Kildene til hydrogen og oksygen er vann, molekylært hydrogen og oksygen, samt kjemikalier som inneholder disse elementene. Kilder til makronæringsstoffer er mineralsalter (kaliumfosfat, magnesiumsulfat, jernklorid, etc.).
Kilder til karbon og nitrogen kan være både organiske og uorganiske forbindelser.
I henhold til den aksepterte klassifiseringen av mikroorganismer påtype mat de er delt inn i grupper avhengig av karbonkilde, energikilde og elektronkilde (naturen til det oksiderte substratet).
Avhengig av karbonkilde mikroorganismer er delt inn i:
* autotrofer(selvmatende), som bruker karbon fra uorganiske forbindelser (karbondioksid og karbonater);
* heterotrofer(fôr på bekostning av andre) - bruk karbon fra organiske forbindelser.
Avhengig av energikilde skille:
* fototrofer - mikroorganismer som bruker energien fra sollys som energikilde;
* kjemotrofer - energimateriale for disse mikroorganismene er en rekke organiske og uorganiske stoffer.
Avhengig av elektronkilde (naturen til det oksiderte
substratmikroorganismer er delt inn i:
* litotrofer - oksiderer uorganiske stoffer og oppnår derved energi;
* oraganotrofer - De får energi ved å oksidere organisk materiale.
Blant mikroorganismer, de vanligste mikroorganismene som har følgende typer ernæring:
Fotolitoautotrofi - en type ernæring som er karakteristisk for mikrober som bruker energien til lys og energien til oksidasjon av uorganiske forbindelser for å syntetisere cellestoffer fra karbondioksid.
Fotoorganoheterotrofi - denne typen ernæring av mikroorganismer, når i tillegg til lysenergi, energien til oksidasjon av organiske forbindelser brukes til å oppnå energien som er nødvendig for syntese av cellestoffer fra karbondioksid.
Kjemolitoautotrofi - type ernæring der mikroorganismer får energi fra oksidasjon av uorganiske forbindelser, og uorganiske forbindelser er kilden til karbon.
fotoautotrofer → fotolitoautotrofer
fotoorganoautotrofer
fototrofer fotoheterotrofer → fotolitoheterotrofer
fotoorganoheterotrofer
mikroorganismer
Kjemoorganoheterotrofi - type ernæring av mikroorganismer som henter energi og karbon fra organiske forbindelser. Mikroorganismer som finnes i matvarer har akkurat denne typen næring.
Utover karbon vesentlig element næringsmediet er nitrogen. Autotrofer bruker vanligvis nitrogen fra mineralforbindelser, og heterotrofer, i tillegg til uorganiske nitrogenforbindelser, bruker ammoniumsalter av organiske syrer, aminosyrer, peptoner og andre forbindelser. Noen heterotrofer assimilerer atmosfærisk nitrogen (nitrogenfiksere).
Det er mikroorganismer som selv ikke er i stand til å syntetisere et eller annet organisk stoff (for eksempel aminosyrer, vitaminer). Slike mikroorganismer kalles auxotrofe for dette stoffet . Stoffer som tilsettes for å akselerere vekst og metabolske prosesser kalles vekststoffer.
Spørsmål til selvransakelse
1. Hvilke måter å mate levende vesener kjenner du til?
2. Hva er "ekstracellulær fordøyelse"?
3. Hva er mekanismene for at næringsstoffer kommer inn i cellen?
4. Hva er forskjellen mellom enkel diffusjon og tilrettelagt diffusjon?
5. PÅ Hva er den vesentlige forskjellen mellom passiv og tilrettelagt diffusjon fra aktiv transport?
6. Hva er rollen til permeaser i transporten av oppløste stoffer inn i cellen?
7. Hva er mekanismen for at vann og gasser kommer inn i cellen?
8. Hvordan kommer enkle sukkerarter og aminosyrer inn i cellen?
9. Hvordan skiller prokaryoter og eukaryoter seg i mekanismene for transport av stoffer?
10. Hva er "organiske grunnstoffer"?
11. Hva er makronæringsstoffer?
12 . Hva er næringsbehovet til mikroorganismer?
13 . Hvordan klassifiseres mikroorganismer avhengig av karbonkilde og energi?
14. Hva er "kjemoorganoheterotrofer"?
16 . Hva slags mat kjenner du til?
17 . Hva er nitrogenfikserende mikroorganismer?
18. Hva er "auxotrofe mikroorganismer"?
Litteratur
Churbanova I.N. Mikrobiologi. - M.: Videregående skole, 1987.
Mudretsova-Wiss K.A. Mikrobiologi. - M.: Økonomi, 1985. - 255 s.
Mishustin E.N., Emtsev V.T. Mikrobiologi. - M.: Agropromizdat, 1987, 350-tallet.
Verbina N.M., Kaptereva Yu.V. Mikrobiologi av matproduksjon.- M.: Agropromizdat, 1988.- 256 s.