Поверхневий апарат клітини.

План

1. Клітинні мембрани. Будова плазматичної мембрани.

2. Хімічний склад мембран.

3. Функції плазмолеми.

4. Поверхневий апарат клітини.

 

Клітинні мембрани. Будова плазматичної мембрани.

Усі клітини сформовані системою мембран (від лат. мембрана — шкірка, плів­ка), які забезпечують взаємодію клітин між собою та з навколишнім середовищем.

Клітини еукаріот оточені плазматичною мембраною. Внутрішнє середовище еукаріотичної клітини поділено на окремі функціо­нальні ділянки — компартменти. Вважають, що такий поділ зумовлений потребою у системі допоміжних мембран, оскільки однієї цитоплазматичної мембрани недостатньо для розміщення всіх клі­тинних структур, пов'язаних з мембранами (ферментів, рибосом, піг­ментів).

У біологічних мембранах відбуваються процеси, пов'язані зі сприйманням і передачею інформації, що надходить із довкілля, формуванням і передачею збудження, перетворенням енергії, яви­щами імунітету та іншими проявами життєдіяльності клітин, орга­нів й організму в цілому.

Плазматична мем­брана обмежує цитоплазму і захищає її від впливів навколишнього середовища, бере участь у процесах обміну з довкіллям. Вона утво­рює вирости, вгини, зморшки, мікроворсинки, які набагато збільшують зовнішню та внутрішню поверхні клітини. У плазматичній мембрані розміщені деякі ферменти, потрібні для обміну речовин.

Плазматична мембрана завтовшки 6-10 нм. Вона хвилеподібно рухається, сприяючи пересуванню макромолекул. Її поверхня неод­норідна, відмінні також фізіологічні властивості різних ділянок. Плазматична мембрана визначає розміри клітин, вона міцна та еластична.

Клітинні мембрани:

· відокремлюють клітинний вміст від зов­нішнього середовища;

· регулюють обмін речовин між клітиною і середовищем;

· мають вибіркову проникність: одні речовини пропускають, а інші — ні;

· ділять клітину на відсіки, що призначені для тих або інших процесів;

· на мембранах відбуваються деякі хімічні реакції (світлові ре­акції фотосинтезу в хлоропластах або окислювальне фосфорилювання в мітохондріях);

· на мембранах розташовуються рецепторні ділянки для роз­пізнавання зовнішніх стимулів, що надходять із навколишньо­го середовища або з іншої частини самого організму;

· забезпечують міжклітинні контакти в багатоклітинних ор­ганізмах.

 

Хімічний склад мембран.

За допомогою світлової та електрон­ної мікроскопії у клітинах виявлено різноманітні мембранні струк­тури. Усі вони мають подібний хімічний склад і принцип органі­зації, але залежно від типу мембран та їхніх функцій співвідношення хімічних компонентів і деталі будови можуть відрізнятися.

Мембрани складаються з ліпідів, білків та вуглеводів.

Ліпіди становлять у середньому 40% сухої маси мембран. Серед них переважають фосфоліпіди (до 80%).

Основним функціональним компонентом біологічних мембран є білки. Але тільки утворивши міцні комплекси з ліпідами, вони здатні проявляти активність. Поверхневі білки (близько 30% від загальної кількості мембран­них білків) розміщені на зовнішній та внутрішній поверхнях мемб­ран і зв'язані з останніми електричними силами безпосередньо чи через двовалентні катіони, переважно Са²⁺ та Мg²⁺. Вони легко від­окремлюються від мембран після руйнування клітин. Внутрішні білки (майже 70% загальної кількості мембранних білків) занурені у подвійний шар ліпідів на різну глибину, а в де­яких випадках перетинають мембрану наскрізь. Такі білки зв'язу­ють обидві поверхні мембрани.

Вуглеводи входять до складу мембран не самостійно, а утворю­ють комплекси з білками чи ліпідами.

Нині загальноприйнятою є мо­дель розчинно-мозаїчної будови мембран. Така назва походить від того факту, що близько 30% ліпідів тісно зв'язані з внутрішні­ми білками, а решта — перебуває у рідкому стані, де «плавають» ліпопротеїди. Молекули ліпідів розміщені у вигляді подвійного шару, їхні полярні гідрофільні «головки» обернені до зовнішнього та внутрішнього боків мембран, а гідрофобні неполярні «хвости» — всередину.

Якщо подивитись на мембрану зверху, то вона нагадує мозаїку, утво­рену полярними «головками» ліпідів, поверхневими та внутрішніми біл­ками. Товщина мембран варіює у досить широких межах залежно від їхнього типу. Мембрани клітин еукаріот і прокаріот подібні за будовою.

Між молекулами білків або їхніми частинами часто існують пори (канальці), заповнені водою. Молекули, які входять до складу мем­бран, здатні переміщуватися, завдяки чому мембрани швидко по­новлюються за незначних пошкоджень, утворюються над оголени­ми ділянками цитоплазми, можуть легко зливатися одна з одною, розтягуватися й стискатись, наприклад, під час руху клітин або змі­ни їхньої форми.

 

Функції плазмолеми.

Плазматична мембрана виконує такі функції:

1. Мембранний транспорт.

· пасивний транспорт речовин із зони з більшою концентрацією в зону з меншою концентрацією (на ньо­го не треба витрачати енергію);

· полегшений транспорт речовин із зони з більшою концентра­цією в зону з меншою концентрацією;

· активний транспорт речовин із зони з меншою концентрацією в зону з більшою концентрацією (для цього процесу необхідна енергія).

· ендоцитоз — активний процес транспорту різних речовин че­рез мембрану в клітини;

· фагоцитоз (від грец. фагос — пожирати) — активне захоплення мікроскопічних твердих об'єктів (частинок органічних речовин, дріб­них клітин тощо);

· піноцитоз (від грец. піно - п'ю, вбираю) – захоплення та погли­нання клітиною рідин разом із розчиненими в них сполуками;

· екзоцитоз — активний процес транспорту різних речовин через мембрану з клітин.

2. Бар'єрна функція. Плазмалема є бар'єром, який запобігає над­ходженню в клітину різноманітних хімічних речовин та інших агентів.

3. Рецепторна функція. Клітинна поверхня має великий набір рецепторів, що роблять можливими специфічні реакції з різними агентами. Роль багатьох клітинних рецепторів полягає в пере­дачі сигналів із-зовні всередину клітини. Мембрани забезпечу­ють міжклітинні контакти в багатоклітинних організмах.

 

Поверхневий апарат клітини.

Поверхневий апарат клітин складається з трьох систем:

1) плаз­матичної мембрани;

2) надмембранного комплексу;

3) субмембранного опорно-скорочувального апарату гіалоплазми.

Плазматична мембрана — найбільш постійна, основна, універ­сальна для всіх клітин система поверхневого апарату.

Субмембранна система гіалоплазми — це особлива система, яка являє собою спеціалізовану периферичну частину цитоплазми. Вона посідає проміжне положення між робочим метаболічним апаратом клітини і плазматичною мембраною. Звідси — подвійний характер її структури і функцій: з одного боку, вона бере участь у трансмембранному транспорті і рецепції, а з іншого — є части­ною цитоплазми, і в ній відбуваються характерні для цитоплазми реакції і процеси. У субмембранній системі можна виділити у зв'я­зку з цим дві основні частини:

· периферичну гіалоплазму (частина цитоплазми, прилеглої до плазматичної мембрани);

· опорно-скоротну систему.

Опорно-скоротна система складається з таких основних компо­нентів:

· мікрофібрил;

· мікротрубочок;

· скелетних фібрилярних структур.

Фактично це частина «скелета» клітини, що виконує опорну і рухову функції.

Надмембранні структури поверхневого апарату. Первинною й основною функцією надмембранних структур бу­ло здійснення взаємодії клітин із зовнішнім середо­вищем або з іншими клітинами. Однак у процесі еволюції надмембранні структури набувають найважливішої ролі в реалізації й інших специфічних функцій: тургорної, механічної, локомотор­ної (рухової) та деяких інших функцій.

Надмембранні структури бактерій представлені клітинною стінкою, специфіка організації якої є основою для підрозділу бак­терій на дві нетаксономічні групи (грампозитивні і грамнегативні форми). У грампозитивних бактерій клітинна стінка влаштована більш складно, у зв'язку з чим її функції різноманітніші. Але у всіх бактерій клітинна стінка відіграє роль молекулярного сита, що здійснює вибірковий транспорт, а в бактерій, здатних до руху, бере участь у цьому процесі.

Усе різноманіття надмембранних структур клітин еукаріотів можна розділити на дві категорії:

· власне надмембранний комплекс, або глікокалікс;

· похідні надмембранних структур.

Глікокалікс, перебуваючи у безпосередньому контакті із зовніш­нім середовищем, відіграє важливу роль у рецепторній функції, але крім цього вуглеводний компонент глікокаліксу може викону­вати різноманітні спеціальні функції.

До похідних надмембранних структур належить клітинна стінка рослин.