Соединения, необходимые для жизнедеятельности клеток, а также продукты обмена веществ преодолевают плазматическую мембрану за счет диффузии, пассивного или активного транспорта. Диффузия - это процесс, при
котором вещества проникают через мембраны вследствие различной их концентрации по обеим ее сторонам. Этот процесс происходит без затрат энергии как следствие теплового движения молекул.
Выборочное проникновение веществ через мембраны обеспечивает пассивный транспорт. Для него, как и для диффузии, характерно перемещение веществ со стороны, где концентрация выше. Пассивный транспорт обеспечивается при участии подвижных мембранных белков-переносчиков, изменением пространственной структуры белков, которые пересекают мембрану, и через каналы в мембране.
Активный транспорт веществ через биологические мембраны связан с затратами энергии, поскольку не зависит от концентрации веществ, которые должны попасть в клетку или выйти из нее. На этот процесс влияет разница концентраций ионов калия и натрия во внешней среде и внутри клетки. Концентрация ионов калия внутри клетки выше, чем снаружи, а ионов натрия - меньше. Благодаря этому ионы натрия передвигаются в клетку, а калия - из нее. Но концентрация этих ионов в живой клетке и вне ее никогда не выравнивается, поскольку существует особый механизм, который ионы натрия «откачивает» из клетки, а калия - «закачивает» в нее. Этот процесс требует затрат энергии. Его называют калий-натриевым насосом.
Благодаря механизму калий-натриевого насоса энергетически благоприятное (есть такое, что способствует выравниванию концентрации) передвижение ионов натрия в клетку облегчает энергетически неблагоприятное (в сторону высокой концентрации) транспорт низкомолекулярных соединений (сахаров, аминокислот и т.д.).
Существует еще один механизм транспорта веществ через мембраны, который называют цитоз. Цитоз представлен эндоцитоза (транспортировка веществ из окружающей среды в клетку) и екзоцито-зом (транспортировка веществ из клетки в окружающую среду). различают два основных вида эндоцитоза: фаго-и пиноцитоз.
Фагоцитоз - это активное увлечение твердых объектов микроскопических размеров (частиц органических соединений, мелких клеток и т.п.). К фагоцитозу способны лишь определенные типы клеток животных, ведь, в отличие от клеток прокариот, растений и грибов, они лишены плотной клеточной стенки. С помощью фагоцитоза захватывают пищу некоторые одноклеточные (например, амебы, фораминиферы) и специализированные клетки многоклеточных (например, мае клетки гидры) животных.
Макрофаги с помощью фагоцитоза осуществляют защитную функцию. Они захватывают и переваривают инородные частицы и микроорганизмы. Явление фагоцитоза в 1892 p. открыл выдающийся украинский ученый И. И. Мечников.
Процесс фагоцитоза происходит в несколько этапов. Сначала клетка сближается с объектом, который имеет захватить. Во время непосредственного контакта плазматическая мембрана клетки окутывает объект и проталкивает его в цитоплазму. Так образуется пузырек, покрытый мембраной (например, пищеварительная вакуоль). В этот пузырек поступают гидролитические ферменты, которые переваривают захвачен объект, а непереваренные остатки выводятся из клетки.
Пиноцитоз - процесс поглощения клеткой жидкости вместе с растворенными в ней соединениями. Он напоминает фагоцитоз, но происходит в основном за счет впячивания мембраны.