Участие в транспорте веществ через мембрану

Г Л А В А III. ФИЗИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Структура клетки

Клетка – – наименьшая единица «живого» (элемент органа -ткани), состоящий из системы органелл. способный к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию ( рис.3.1 ). Различают прокариотические (безъядерные) и эукариотические (ядросодержащие) клетки.

Рис.3.1. Структура эукариотической клетки

Растительная и животная клетки практически не отличаются друг от друга по составу клеточных органелл и их функций, если не считать, что источниками энергии в растительных клетках служат хлоропласты, а в животных клетках - митохондрии. Вместе с тем химическому состав растительных клеток и их органелл отличается от аналогичного клеток представителей фауны. Краткое описание функций органелл клетки млекопитающих представлено в табл.1

Таблица. 1

Основные клеточные органеллы и их функция в клетках млекопитающих

Органеллы	Основные функции
Плазматическая (клеточная) мембрана	Барьерная, транспортная, рецепторная, формирование биопотенциала.
Ядро (оболочка, хроматин, ядрышко, нуклеоплазма)	Хранение генетической информации и передача её при клеточном делении. Генетический контроль всех клеточных процессов на основе контроля синтеза белка. Сборка клеточных рибосом (в ядрышке)
Цитоплазма:
Цитозоль (внутренняя среда клетки)	Обеспечение взаимодействия всех клеточных структур друг с другом; Осуществление внутриклеточных транспортных процессов Обмен веществ Место депонирования гликогена, жира и пигментов Кислороднезависимое образование АТФ
Митохондрии	Главная «электростанция» клетки где происходит кислородзависимое образование основного количества АТФ
Рибосомы (активны при образовании полисом)	Синтез белков и пептидов в цитоплазме
Эндоплазматическая сеть гранулярная	Обеспечивает синтез белков на полисомах, их модификацию и транспорт в аппарат Гольджи
Эндоплазматическая сеть агранулярная	Обеспечивает синтез липидов, гликогена, детоксикацию эндогенных и экзогенных веществ, модификацию синтезированных белков
Комплекс Гольджи	Сортировка белков с помощью рецепторов, их упаковка в пузырьки (везикулы), которые секретируются из клетки или образуют первичные лизосомы, образование мембран для других клеточных органелл
Лизосомы	Отвечают за внутриклеточное «пищеварение»
Пероксисомы	Защищают клетки от перекиси водорода, образовавшегося в процессе клеточного метаболизма
Клеточный центр	Формирует веретено деления в делящихся клетках
Цитоскелет	Опорно-двигательный аппарат клетки, Обеспечивает форму клетки, её подвижность и перемещение компонентов клетки

 

 

Современные представления о строении и функции ядра клетки. Клеточное ядро является не однородным по структуре образованием. Оно состоит их ядерной двухмембранной оболочки, ядрышек, хроматина и ядерного сока (рис.3.2).

 

 

Различают следующие основные функции ядра клетки:

1.С охранение наследственной информации. Это происходит благодаря деятельности специальных ферментов, ликвидирующих мутации генов, возникающих спонтанно в процессе жизни клетки.

2. П ередача наследственной информации. Она осуществляется благодаря способности ДНК к удвоению (репликации) при делении клетки.

3 Участие в генетическом контроле клеточных процессов на основе контроля синтеза белка. В результате экспрессии (стимуляции) генов запускается процесс синтеза белков, при котором происходит перенос генетической информации из ядра в цитоплазму, где осуществляется сборка (трансляция) белковой молекулы на особых клеточных органеллах – рибосомах. В качестве переносчика такой информации выступают так называемые информационные РНК (иРНК), которые образуются в клеточном ядре в процессе транскрипции, (переписывания) кода соответствующего гена. В ядрышке синтезируются рибосомные и транспортные РНК (соответственно рРНК и тРНК), которые принимают непосредственное участие в процессах трансляции.

Современные представления о цитоплазме. Цитоплазма это особое клеточное образование, состоящая из 1) клеточного сока (цитозоля); 2) органелл; 3) включений. Под цитозолем понимают белково-электролитный водный раствор, в котором находятся все органеллы и цитоплазматические включения клетки. Он принимает участие не только во внутриклеточном перемещении белков, электролитов и органелл, но и является местом образования макрорэргических соединений без участия кислорода. Органеллы цитоплазмы делятся на мембранные и немембранные. К мембранный органеллам относят: плазматическую мембрану, митохондрии, гладкую и шероховатую эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, лизосомы. Мембраны не только защищают цитоплазму клетки от воздействия внешней среды, но и создают условия для упорядочения метаболических процессов, протекающих в клетке, образуя в ней своеобразные компартменты (отсеки), где протекают определённые метаболические процессы, например, внутриклеточное переваривание белков происходит в лизосомах. Многие ферменты фиксированы к мембранам в определённой последовательности, что делает возможным быструю и эффективную (подобно конвейеру на заводе) переработку различных веществ. К немембранным органеллам относят: свободные рибосомы и полирибосомы, микротрубочки, центриоли, реснички. гутики и фибриллярные (нитевидные) структуры. Включения цитоплазмы представляют собой отложения определённых органических вещества, например гликогена в клетках печени и жира в адипоцитах.

Современные представления о плазматической (клеточной) мембране. Среди всех клеточных органелл мембрана клетки занимает особе значение, поскольку от неё зависит не только жизнь клетки, но функционирование особых, возбудимых тканей (например, нервная и мышечная ткани). Состав компонентов мембран возбудимых и невозбудимых клеток в целом одинаков: липиды, белки и связанная вода. При этом липиды составляют 30-70 % массы мембраны. Для мембраны характерны полярные липиды, имеющие полярные головки с углеводородными хвостиками, и образующие бимолекулярный слой по типу «хвост к хвосту» (рис.3.3.).

Внутренний слой мембраны

Бислой липидов

Наружный слой мембраны

Рис. 3.3. Схема строения клеточной мембраны (по А.В. Коробкову и С.А. Чесноковой, 1987 с дополнениями)

 

Полярные головки имеют электрический заряд и гидрофильны, т.е.растворимы в воде. Углеводородные хвостики не заряжены и гидрофобны (т.е. нерастворимы в воде). В состав клеточной мембраны входят ещё и углеводы (2-10% от её массы) и связанная вода (~30% от массы). Углеводы образуют комплексы с мембранными белками (гликопротеиды) и липидами (гликолипиды). Липидный бислой клеточной мембраны выполняет барьерную и транспортную функции, образует «липидную рубашку» для мембранных белков (без неё их функции не возможны) и создаёт ёмкостные свойства мембраны.

Мембранные белки делятся на: 1. поверхностные и слабо связанные с мембраной белки; 2. частично погруженные в мембрану белки; 3. интегральные белки, пронизывающие мембрану. К функциям белков клеточной мембраны относят:

участие в транспорте веществ через мембрану

Участие в рецепции