Що таке цитоплазматична мембрана | Зовнішня цитоплазматична мембрана, її будова та функції

Будова прокаріотичної клітини. Функції органел.

Клітина прокаріот має поряд важливих особливостей, що стосуються як її ультраструктурної, так і хімічної організації(Рис.1). Структури, розташовані зовні від ЦПМ (клітинна стінка, капсула, слизовий чохол, джгутики, ворсинки) називають зазвичай поверхневими структурами. Терміном "клітинна оболонка" часто позначають усі шари, що розташовуються з зовнішньої сторонивід ЦПМ (клітинна стінка, капсула, слизовий чохол). ЦПМ разом із цитоплазмою називається протопластом. Розглянемо спочатку будову, хімічний склад та функції поверхневих клітинних структур.

Обов'язкові (основні органели)

Цитоплазматична мембрана

Вміст клітини відокремлюється від клітинної стінки цитоплазматичної мембраною (ЦПМ) – обов'язковим структурним елементом будь-якої клітини, порушення цілісності якого призводить до втрати клітиною життєздатності. Перед ЦПМ припадає 8-15% сухої речовини клітин.

ЦПМ – білково-ліпідний комплекс, у якому білки становлять 50–75%, ліпіди – від 15 до 45%. Крім того, у складі мембран виявлено невелику кількість вуглеводів. Як правило, ліпіди та білки становлять 95% та більше речовинимембран. Головним ліпідним компонентом бактеріальних мембран є фосфоліпіди – похідні 3-фосфогліцерину. Хоча у прокаріотів знайдено безліч різних фосфоліпідів, набір їх значно родо- і навіть видоспецифічний. Широко представлені у бактеріальних мембранах різні гліколіпіди. Стерини відсутні у переважній більшості прокаріотів, за винятком представників групи мікоплазм та деяких бактерій. Так, у ЦПМ Acholeplasmaміститься 10–30% холестерину, що поглинається із зовнішнього середовища, від загального змістумембранних ліпідів. З інших груп ліпідів у мембранах прокаріотів виявлені каротиноїди, хінони, вуглеводні.

Структура мембран.Мембранні ліпіди всіх еубактерій та частини архебактерій утворюють бислои, у яких гідрофільні "голови" молекул звернені назовні, а гідрофобні "хвости" занурені в товщу мембрани (рис.2). Вуглеводневі ланцюги, прилеглі до гідрофільних "голов", досить жорстко фіксовані, а більш віддалені частини "хвостів" мають достатню гнучкість.

Рис.2Модель будови елементарної біологічної мембрани: 1 - молекули ліпідів: а -гідрофільна "голова"; б -гідрофобний "хвіст"; 2 - молекули білків: в -інтегральна; г -периферична; д -поверхнева.

1. захисна

2. транспортна

3. участь у енергетичному обміні

4. участь у фотосинтезі

5. участь у розподілі генетичного матеріалу

Функції 3-5 характерні лише для прокаріотів

Функції ЦПМ прокаріотів.ЦПМ прокаріотів виконує різноманітні функції, що в основному забезпечуються локалізованими в ній відповідними ферментними білками. Спочатку була постульована бар'єрна функція клітинної мембрани, що отримала пізніше експериментальне підтвердження. За допомогою спеціальних переносників, званих транслоказами, через мембрану здійснюється вибіркове перенесення різних органічних та неорганічних молекул та іонів. У ній локалізовані ферменти, що каталізують кінцеві етапи синтезу мембранних ліпідів, компонентів клітинної стінки та деяких інших речовин.

Загальновизнана роль ЦПМ прокаріотів у перетвореннях клітинної енергії. У бактерій, джерелом енергії для яких служать процеси дихання або фотосинтезу, в ЦПМ певним чином розташовані переносники ланцюга електронного транспорту, функціонування яких призводить до генерування електрохімічної енергії (Dm H +), яка потім використовується в клітині по різних каналах, у тому числі і для утворення хімічної енергії (АТФ) ЦПМ одна із компонентів апарату генерування Dm H + . У мембрані розташовані також ферментні комплекси, що забезпечують перетворення: Dm H + ® АТФ. ЦПМ бере участь у реплікації та подальшому поділі хромосоми прокаріотної клітини.

У Останнім часомвиявляється ще одна функціональна грань клітинних мембран - їхня інтегруюча роль в організмі, що цілком поєднується з давно встановленою роз'єднувальною (бар'єрною) функцією. Клітина – єдине ціле. У забезпеченні цього принципу клітинної організації важлива рольналежить мембранам. Показано перенесення електрохімічної енергії та електронів уздовж мембран. Останні розглядаються так само як можливі шляхитранспорту жиророзчинних субстратів та молекулярного кисню.

ЦПМ є основним бар'єром, що забезпечує вибіркове надходження в клітину і вихід з неї різноманітних речовин та іонів. молекули транспортуються тільки механізмом пасивної дифузії.)Здійснюється це з використанням різних механізмів мембранного транспорту. Виділяють 4 типи транспортних систем, за участю яких відбувається проникнення молекул у бактеріальну клітину: пасивну дифузію, полегшену дифузію, активний транспорт та перенесення хімічно модифікованих молекул.

Молекули води, деяких газів (наприклад O 2 , H 2 , N 2) і вуглеводнів, концентрації яких у зовнішньому середовищі вищі, ніж у клітині, проходять через ЦПМ всередину клітини пасивної дифузії. Рухаючою силоюцього процесу служить градієнт концентрації речовини з обох боків мембрани. Основним з'єднанням, що надходить у клітину і залишає її таким шляхом, є вода. Рух води через мембрану, що підкоряється законам пасивної дифузії, привело до висновку про існування в мембрані пір. Ці пори поки не вдалося побачити в електронному мікроскопі, але деякі дані про них були отримані непрямими методами. Розрахунковим шляхом встановлено, що пори повинні бути дуже дрібними та займати невелику частину поверхні ЦПМ. Висловлюється припущення, що вони не є стабільними структурними утвореннями, А виникають внаслідок тимчасових перебудов молекулярної організації мембрани.

Більшість (якщо не всі) гідрофільних речовин надходить у клітину за рахунок функціонування систем, до складу яких входять спеціальні переносники (транслокази, або пермеази), оскільки швидкість фізичної дифузії цих речовин через гідрофобний шар мембрани дуже невелика. Переносники - речовини білкової природи, локалізовані в мембрані і що характеризуються високою субстратною специфічністю,-зв'язуючись із субстратом, піддаються конформаційним змінам і внаслідок цього набувають здатності до переміщення субстрату з одного боку ЦПМ на іншу.

Відомий механізм транспорту, який отримав назву полегшеної дифузії, що вимагає переносу речовин через мембрану участі транслоказ. Перенесення речовин у разі відбувається по градієнту їх концентрації і вимагає енергетичних витрат. Цей механізм транспорту не отримав широкого поширенняу прокаріотів. Основним механізмом вибіркового перенесення речовин через ЦПМ прокаріотів є активний транспорт, що дозволяє "накачувати" в клітину молекули та іони проти їх концентраційних та електричних градієнтів. Цей процес, так само як і полегшена дифузія, протікає за участю локалізованих ЦПМ переносників білкової природи з високою специфічністю до субстрату, але на відміну від полегшеної дифузії для руху проти електрохімічного градієнта вимагає витрат метаболічної енергії. Транспорт такого роду повинен бути тому пов'язаний з реакціями, що продукують енергію у хімічній або електрохімічній формі.

У всіх описаних вище шляхах перенесення речовин через ЦПМ вони надходять у клітину хімічно незміненому вигляді. У прокаріотів відомі системи транспорту, за допомогою яких здійснюється надходження в клітину ряду цукрів, при цьому процес їхнього перенесення через мембрану супроводжується хімічною модифікацією молекул. Так відбувається, наприклад, надходження у клітини багатьох прокаріотів молекул глюкози, в процесі якого вони фосфорилюються.

Клітинна стінка

Клітинна стінка - важливий і обов'язковий структурний елемент переважної більшості прокаріотних клітин, що розташовується під капсулою або слизовим чохлом або безпосередньо контактує з навколишнім середовищем (у клітин, що не містять цих шарів клітинної оболонки). На клітинну стінку припадає від 5 до 50% сухих речовин клітини. Клітинна стінка служить механічним бар'єром між протопластом і зовнішнім середовищемі надає клітинам певну, властиву їм форму. Концентрація солей у клітині, як правило, набагато вища, ніж у навколишньому середовищі, і тому між ними існує велика різниця в осмотичному тиску. Клітинна стінка суто механічно захищає клітину від проникнення до неї надлишку води.По будову і хімічному складу клітинна стінка прокаріотів різко відрізняється від такої еукаріотних організмів. До її складу входять специфічні полімерні комплекси, які не містяться в інших клітинних структурах. Хімічний складта будова клітинної стінки постійні для певного виду та є важливою діагностичною ознакою. Залежно від будови клітинної стінки прокаріоти, що належать до еубактерій, поділяються на дві великі групи. Було виявлено, що якщо фіксовані клітини еубактерій обробити спочатку кристалічним фіолетовим, а потім йодом, утворюється забарвлений комплекс. При подальшій обробці спиртом залежно від будови клітинної стінки доля комплексу різна: у про грампозитивних видів цей комплекс утримується клітиною, і останні залишаються забарвленими, у грамнегативних видів, навпаки, пофарбований комплекс вимивається з клітин, і вони знебарвлюються. У деяких еубактерій позитивна реакціяпри фарбуванні описаним вище способом властива тільки клітинам, що знаходяться у стадії активного росту. З'ясовано, що забарвлений комплекс утворюється на протопласті, але його утримування клітиною або вимивання з неї при подальшому обробленні спиртом визначаються особливостями будови клітинної стінки.

Клітинні стінки грампозитивних і грамнегативних еубактерій різко різняться як за хімічним складом, так і ультраструктурою (рис. 3).

До складу клітинної стінки еубактерій входять сім різних груп хімічних речовин, причому пептидоглікан присутній тільки в клітинній стінці. У грампозитивних еубактерій він становить основну масу речовини клітинної стінки (від 40 до 90%), у грамнегативних - вміст пептидоглікану значно менше (1-10%). Клітинна стінка ціанобактерій, подібна до такої грамнегативних еубактерій, містить від 20 до 50% цього гетерополімеру.

Під електронним мікроскопом клітинна стінка грампозитивних еубактерій виглядає як гомогенний електронно-щільний шар, товщина якого коливається для різних видіввід 20 до 80 нм. У грамнегативних еубактерій виявлено багатошарову клітинну стінку. Внутрішній електронно-щільний шар завтовшки близько 2-3 нм складається з пептидоглікану. Зовні до нього прилягає, як правило, хвилястий шар (8-10 нм), що має характерну будову: дві електронно-щільні смуги розділені електронно-прозорим проміжком. Такий вид уражає елементарних мембран. Тому триконтурний зовнішній компонент клітинної стінки грамнегативних еубактерій отримав назву зовнішньої мембрани.

бактерій щільно прилягає до ЦПМ, на відміну від клітинної стінки грамнегативних видів, компоненти якої (пептидоглікановий шар та зовнішня мембрана) розділені електронно-прозорим проміжком та чітко відокремлені аналогічним чином від ЦПМ. Простір між цитоплазматичною: і зовнішньою мембранами отримав назву периплазматичного. Воно, як можна бачити з будови клітинних стін обох груп еубактерій, характерне лише для грамнегативних форм.

1. захисна

2. надання форми клітини

3. антигенна

Цитоплазма

Вміст клітини, оточений ЦПМ, називається цитоплазмою. Фракція цитоплазми, що має гомогенну консистенцію та містить набір розчинних РНК, ферментних білків, продуктів та субстратів метаболічних реакцій, отримала назву цитозолю. Інша частина цитоплазми представлена ​​різноманітними структурними елементами: внутрішньоцитоплазматичними мембранами (якщо вони є), генетичним апаратом, рибосомами та включеннями різною хімічної природита функціонального призначення.

Рибосоми – місце синтезу білка – рибонуклеопротеїнові частки розміром 15-20 нм. Їхня кількість у клітині залежить від інтенсивності процесів білкового синтезу і коливається від 5000 до 90 000. Загальна масарибосом може становити приблизно 1/4 клітинної маси, а кількість рибосомальної РНК (рРНК) – 80-85% усієї бактеріальної РНК. Відношення рРНК/білок у рибосомах Е. coliстановить 2:1, в інших прокаріотів воно може бути дещо зрушене в бік переважання білка. Рибосоми прокаріотів мають константу седиментації 705, чому отримали назву 70S-частинок. Вони побудовані з двох неоднакових субчастинок: 305- та 50S-субодиниць.

Синтез білка здійснюється агрегатами, що складаються з рибосом, молекул інформаційної та транспортних РНКта званими полірибосомами, або полісомами. Останні можуть перебувати в цитоплазмі або бути пов'язаними з мембранними структурами.

Генетичний апарат та реплікація хромосоми

У прокаріотів ДНК являє собою більш менш компактне утворення, що займає певну область в цитоплазмі і не відокремлене від неї мембраною, як це має місце у еукаріотів. Щоб підкреслити структурні відмінності в генетичному апараті прокаріотних та еукаріотних клітин, запропоновано у перших його називати нуклеоїдом на відміну від ядра у других.

При електронно-мікроскопічному спостереженні видно, що нуклеоїд прокаріот, незважаючи на відсутність ядерної мембрани, досить чітко відмежований від цитоплазми, займає в ній, як правило, центральну область і заповнений нитками ДНК діаметром близько 2 нм.

Вся генетична інформаціяпрокаріот міститься в одній молекулі ДНК, що має форму ковалентно замкнутого кільця і ​​отримала назву бактеріальної хромосоми (У прокаріотній клітині ДНК може знаходитися і поза бактеріальною хромосомою - в плазмідах, але останні не є обов'язковими клітинними компонентами.) Довжина молекули в розгорнутому вигляді може складати мм, т. е. майже 1000 разів перевищувати довжину бактеріальної клітини. Довгий часвважали, що у розподілі ниток ДНК бактеріальної хромосоми не простежується жодної закономірності. Однак якщо виходити з того, що молекула ДНК утворює безладний клубок, важко пояснити процес реплікації і подальший розподіл хромосом, що утворилися, по дочірніх клітинах. Спеціальні дослідження показали, що хромосоми прокаріотів є високоупорядкованою структурою, що має константу седиментації 1300-2000S для вільної і 3200-7000S для пов'язаної з мембраною форми. У тому й іншому випадку частина ДНК у цій структурі представлена ​​системою з 20-100 незалежно суперспіралізованих петель. У забезпеченні суперспіралізованої організації хромосом беруть участь молекули РНК.

Хромосоми більшості прокаріотів мають молекулярну масуне більше 1-3x10 9 Так. У групі мікоплазм генетичний матеріал представлений молекулами, що мають найменшу для клітинних організмів кількість ДНК (0,4-0,8x109), а найбільший змістДНК виявлено у нитчастих ціанобактерій (8,5x109). Хоча кожна прокаріотна клітина містить 1 хромосому, часто в культурі, що експоненціально росте, кількість ДНК на клітину може досягати маси 3, 4, 8 і більше хромосом. Нерідко в клітинах при дії на них певних факторів (температури, pH середовища, іонізуючого випромінювання, солей важких металів, деяких антибіотиків та ін) відбувається утворення безлічі копій хромосоми. При усуненні впливу цих факторів, а також після переходу в стаціонарну фазу в клітинах, як правило, можна знайти по одній копії хромосоми.

ДНК прокаріотів побудована так само, як і еукаріотів. Молекула ДНК має безліч негативних зарядів, оскільки кожен фосфатний залишок містить іонізовану гідроксильну групу. У еукаріотів негативні заряди нейтралізуються утворенням комплексу ДНК з основними білками - гістонами. У клітинах переважної більшості прокаріотів не виявлено гістонів, тому нейтралізація зарядів здійснюється взаємодією ДНК з поліамінами (сперміном і спермідином), а також з іонами Mg 2+ . Останнім часом у деяких архебактерій та ціанобактерій виявлено гістони та гістоноподібні білки, пов'язані з ДНК. Зміст пар основ А+Т та Г+Ц у молекулі ДНК є постійним для даного виду організму і є важливою діагностичною ознакою. У прокаріотів молярна частка ГЦ в ДНК коливається в дуже широких межах: від 23 до 75%.

Мал. 5 Механізм розподілу бактеріальних хромосом: А -бактеріальна клітина містить частково репліковану хромосому, прикріплену до мембрани у точці (або точках) реплікації; Б -реплікацію хромосоми завершено. У бактеріальної клітинидві дочірні хромосоми, кожна з яких прикріплена до ЦПМ. Показано синтез клітинної стінки та ЦПМ; В -синтез мембрани і клітинної стінки, що триває, призводить до поділу дочірніх хромосом. Показано початок поділу клітини шляхом утворення поперечної перегородки: 1 - ДНК; 2 - прикріплення хромосоми до ЦПМ: 3 - ЦПМ; 4 - клітинна стінка: 5 - синтезована ділянка ЦПМ; 6 - новий матеріалклітинної стінки

Розподіл молекули ДНК (реплікація) відбувається за напівконсервативним механізмом і в нормі завжди передує поділу клітини. За допомогою електронного мікроскопа встановлено, що реплікація ДНК починається у точці прикріплення кільцевої хромосоми до ЦПМ, де локалізовано ферментативний апарат, відповідальний за реплікацію. Часто можна виявити, що контакт ДНК із ЦПМ здійснюється за допомогою мезосом. Реплікація, яка почалася в точці прикріплення, йде потім у двох протилежних напрямках, утворюючи характерні кільцевої хромосоми проміжні структури (рис.4). Дочірні хромосоми, що виникають, залишаються прикріпленими до мембрани. Реплікація молекул ДНК відбувається паралельно із синтезом мембрани в області контакту ДНК із ЦПМ. Це призводить до поділу (сегрегації) дочірніх молекул ДНК та оформлення відокремлених хромосом (рис.5).

Модель будови бактеріальної хромосоми повинна пояснювати також проходження у клітині процесів транскрипції та трансляції. Згідно з існуючими уявленнями суперспіралізовані петлі відповідають неактивним в даний часдільницям ДНК і знаходяться в центрі нуклеоїду. По його периферії розташовуються деспіралізовані ділянки, на яких відбувається синтез інформаційної РНК (іРНК), при цьому, оскільки у бактерій процеси транскрипції та трансляції йдуть одночасно, та сама молекула іРНК може бути одночасно пов'язана з ДНК і рибосомами (рис.6).

©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторства, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2016-08-20

Цитоплазматична клітинна мембрана складається з трьох шарів:

Зовнішнього – білкового;

Середнього – бімолекулярного шару ліпідів;

Внутрішнього – білкового.

Товщина мембрани 75-10 нм. Бімолекулярний шар ліпідів є матриксом мембрани. Ліпідні молекули обох шарів взаємодіють з білковими молекулами, зануреними в них. Від 60 до 75% ліпідів мембрани становлять фосфоліпіди, 15-30% холестерин. Білки представлені переважно глікопротеїнами. Розрізняють інтегральні білки, що пронизують всю мембрану, та периферичні, що знаходяться на зовнішній або внутрішній поверхні.

Інтегральні білкиутворюють іонні канали, що забезпечують обмін певних іонів між поза-і внутрішньоклітинною рідиною. Вони також є ферментами, які здійснюють протиградієнтне перенесення іонів через мембрану.

Периферичними білкамиє хеморецептори зовнішньої поверхні мембрани, які можуть взаємодіяти із різними фізіологічно активними речовинами.

Функції мембран:

1. Забезпечує цілісність клітини як структурної одиниці тканини.

Здійснює обмін іонів між цитоплазмою та позаклітинною рідиною.

Забезпечує активний транспорт іонів та інших речовин у клітину та з неї.

Здійснює сприйняття та переробку інформації, що надходить до клітини у вигляді хімічних та електричних сигналів.

Механізми збудливості клітин. Історія дослідження біоелектричних явищ.

В основному інформація, що передається в організмі, має вигляд електричних сигналів (наприклад, нервові імпульси). Вперше наявність тваринної електрики встановив дослідник природи (фізіолог) Л. Гальвані в 1786р. З метою дослідження атмосферної електрики він підвішував нервово-м'язові препарати лапок жаб на мідному гачку. Коли ці лапки стосувалися залізних поручнів балкона, відбувалося скорочення м'язів. Це свідчило про дію якоїсь електрики на нерв нервово-м'язового препарату. Гальвані вважав, що це обумовлено наявністю електрики у живих тканинах. Проте, А. Вольта встановив, що джерелом електрики є місце контакту двох різнорідних металів – міді та заліза. У фізіології першим класичним досвідом Гальванівважається дотик до нерва нервово-м'язового препарату біметалічним пінцетом, зробленим із міді та заліза. Щоб довести свою правоту, Гальвані зробив другий досвід. Він накидав кінець нерва, що іннервує нервово-м'язовий препарат, на розріз його м'яза. Внаслідок цього виникало її скорочення. Однак цей досвід не переконав сучасників Гальвані. Тому інший італієць Маттеучі зробив наступний експеримент. Він накладав нерв одного нервово-м'язового препарату жаби на м'яз другого, що скорочувалася під дією подразнюючого струму. В результаті перший препарат теж починав скорочуватися. Це свідчило про передачу електрики (потенціал дії) від одного м'яза до іншого. Наявність різниці потенціалів між пошкодженим і неушкодженим ділянками м'яза вперше точно встановив у XIX столітті за допомогою струнного гальванометра (амперметра) Маттеучі. негативний заряд, а поверхня м'яза – позитивна.

Основу Плазмалеми, як і інших мембран у клітинах (наприклад, мітохондрій, пластид і т. д.), становить шар ліпідів, що має два ряди молекул (рис. 1). Оскільки молекули ліпідів полярні (один полюс у них гідрофілен, тобто притягується водою, а інший гідрофобен, тобто відштовхується від води), то і розташовуються вони в певному порядку. Гідрофільні кінці молекул одного шару спрямовані убік водного середовища- у цитоплазму клітини, а іншого шару - назовні від клітини - у бік міжклітинної речовини (у багатоклітинних) або водного середовища (у одноклітинних).

Мал. 1. Будова клітинної мембрани відповідно до рідинно-Мозаїчна модель. Білки та глікопротеїни занурені у подвійнийшар ліпідних молекул, звернених своїми гідрофільнимикінцями (кружки) назовні, а гідрофобними ( хвилясті лінії) - углиб мембрани

Виділяють периферичні білки (вони розташовані лише по внутрішній або зовнішній поверхні мембрани), інтегральні (вони міцно вбудовані в мембрану, занурені в неї, здатні змінювати своє положення залежно від стану клітини). Функції мембранних білків: рецепторна, структурна(Підтримують форму клітини), ферментативна, адгезивна, антигенна, транспортна.

Молекули білків мозаїчно вбудовані в бімолекулярний шар ліпідів. Із зовнішнього боку тваринної клітинидо ліпідів і молекул білків плазмалеми приєднуються молекули полісахаридів, утворюючи гліколіпіди та глікопротеїни.

Ця сукупність формує шар глікоколіксу. З ним пов'язана рецепторна функція плазмалеми (див. нижче); також у ньому можуть накопичуватися різні речовини, що використовуються клітиною. Крім того, глікоколікс посилює механічну стійкість плазмалеми.

У клітинах рослин та грибів є ще клітинна стінка, що грає опорну та захисну роль. У рослин вона складається з целюлози, а у грибів – з хітину.

Схема будови елементарної мембрани рідинно-мозаїчна: жири складають рідкокристалічний каркас, а білки мозаїчно вбудовані в нього і можуть змінювати своє становище.

Найважливіша функція мембрани: сприяє компартментації - підрозділення вмісту клітини на окремі осередки, що відрізняються деталями хімічного або ферментного складу. Цим досягається висока впорядкованість внутрішнього вмісту будь-якої еукаріотичної клітини. Компартментація сприяє просторовому поділу процесів, що протікають у кліткуке. Окремий компартмент (комірка) представлений якоюсь мембранною органелою (наприклад, лізосомою) або її частиною (христами, відмежованими внутрішньою мембраноюмітохондрій).

Інші функції:

1) бар'єрна (відмежування внутрішнього вмісту клітини);

2) структурна (надання певної формиклітинам у совідповідності з виконуваними функціями);

3) захисна (за рахунок виборчої проникності, рецепціїта антигенності мембрани);

4) регуляторна (регуляція виборчої проникності для різних речовин(пасивний транспорт без витрати енергії за законами дифузії або осмосу та активний транспорт з витратою енергії шляхом піноцитозу, ендо- та екзоцитозу, роботи натрій-калієвого насоса, фагоцитозу)). Шляхом фагоцитозу поглинаються цілі клітини чи великі частки (наприклад, згадайте харчування у амеб чи фагоцитоз захисними клітинами крові бактерій). При піноцитозі відбувається поглинання дрібних частинокабо крапельок рідкої речовини. Загальним для обох процесів є те, що поглинаються речовини оточуються зовнішньою мембраною, що вп'ячується, з утворенням вакуолі, яка потім переміщається в глиб цитоплазми клітини. Екзоцитоз є процесом (будучи також активним транспортом), протилежний за напрямом фагоцитозу та піноцитозу (рис.13). З його допомогою можуть виводитись неперетравлені залишки їжі у найпростіших або утворені в секреторній клітині біологічно активні речовини.

5) адгезивна функція (всі клітини пов'язані між собою за допомогою специфічних контактів (щільних та нещільних));

6) рецепторна (за рахунок роботи периферичних білків мембрани). Існують неспецифічні рецептори, які сприймають кілька подразників (наприклад, холодові та теплові терморецептори), та специфічні, які сприймають лише один подразник (рецептори світлосприймаючої системи ока);

7) електрогенна (зміна електричного потенціалуповерхні клітини за рахунок перерозподілу іонів калію та натрію ( мембранний потенціал нервових клітинстановить 90 мВ));

8) антигенна: пов'язана з глікопротеїнами та полісахаридами мембрани. На поверхні кожної клітини є білкові молекули, які специфічні лише даного виду клітин. З їх допомогою імунна система здатна розрізняти свої та чужі клітини. Обмін речовин між клітиною та навколишнім середовищем здійснюється різними способами- пасивними та активними.

Кожен організм людини або тварини складається з мільярдів клітин. Клітина є складним механізмом, що виконує певні функції. З субодиниць складаються всі органи та тканини.

Система має цитоплазматичну мембрану, цитоплазму, ядро, а також ряд органел. Ядро розмежовано з органелами внутрішньою плівкою. Все разом забезпечує життя тканин, а також дозволяє здійснювати метаболізм.

Важливу роль функціонуванні грає цитоплазматична плазма лема чи мембрана.

Сама назва зовнішня цитоплазматична мембранапоходить від латин membrana або інакше шкірка. Це розмежувач простору між клітинними організмами.

Гіпотезу будівлі висунули вже 1935 р. У 1959 р. У. Робертсон дійшов висновку, що мембранні оболонки влаштовані за принципом.

Внаслідок великої кількостінакопиченої інформації, порожнина набула рідко-мозаїчної моделі конструкції. Нині вона вважається визнаною всіма. Саме зовнішня цитоплазматична мембрана утворює зовнішню оболонкуодиниць.

Будова

Що таке плазма лема?

Є тоненькою плівочкою, що розмежовує прокаріоти з внутрішнім середовищем. Розглянути її можна лише у мікроскоп. У будову цитоплазматичної мембрани входить би шар, який є основою.

Бі шар - це подвійний прошарок, що складається з білків та ліпідів. Також є холестерол і гліколіпіди, що мають амфіпатричність.

Що це означає?

Жировий організм має біполярну голівку та гідрофільний хвостик. Перша обумовлена ​​острахом води, а другий її поглинанням. Група фосфатів має зовнішній напрямок від плівки, другі спрямовані один на одного.

Таким чином відбувається формування біполярного ліпідного шару. Ліпіди мають високу активність, можуть переміщатися у своєму моношарі, рідко переходити в інші області.

Полімери поділяються на:

• зовнішні,
• інтегральні,
• пронизують плазму лему.

Перші знаходяться лише на поверхневій частині пазухи. Тримаються за рахунок електростатики із біполярними головками ліпідних елементів. Утримують живильні ферменти. Інтегральні всередині, вони вбудовані в структуру оболонки, з'єднання змінюють своє місце розташування за рахунок руху еукаріотів. Служать своєрідним конвеєром, збудовані так, що ними йдуть субстрати, продукти реакції. Білкові сполуки пронизують макропорожнину мають властивості утворення пір для надходження поживних елементів в організм.

Ядро

У будь-якій одиниці є ядро, це її основа. Цитоплазматична мембрана також має органелу, будову якого буде описано далі.

Ядерна структура включає плівку, сік, місце збирання рибосом та хроматин. Оболонка розділена під ядерним простором, воно оточене рідиною.

Функції органели поділяються на дві основні:

1. замикання структури в органелі,
2. регулювання роботи ядра та рідкого вмісту.

Ядро складається з пір, кожна обумовлюється наявністю важких порових поєднань. Їх обсяг може говорити про активну рухової здатностіеукаріотів. Наприклад, висока активність незрілих містить Велика кількістьпорових областей. Ядерним соком є ​​білки.

Полімери представляють сполуку матриксу та нуклеоплазми. Рідина міститься всередині ядерної плівки, що забезпечує працездатність генетичного вмісту організмів. Білковий елемент виконує захист та міцність субодиниць.

У самому ядерці дозрівають рибосомальні РНК. Самі гени РНК перебувають у певної області кількох хромосом. Вони відбувається формування маленьких організаторів. Усередині створюються самі ядерця. Зони в мітозних хромосомах представлені звуженнями, назва вторинні перетяжки. При дослідженні електронікою розрізняють фази фіброзного та грануляційного походження.

Розвиток ядра

Інше позначення фібрилярний, походить з білкових та величезних полімерів-попередніх версій р-РНК. Надалі вони утворюють менші за розміром елементи зрілого р-РНК. Коли фібрила дозріває, вона стає зернистою структурою або рибонуклеопротеїновою гранулою.

Хроматин, що входить в будову, має фарбуючі властивості. Є в нуклеоплазмі ядра, служить формою інтерфази життєдіяльності хромосом. Склад хроматину, це нитки ДНК та полімери. Разом вони становлять комплекс нуклеопротеїдів.

Гістони виконують функції організації простору у структурі ДНК-молекули. Додатково хромосоми включають органічні речовиниферменти, що містять полісахариди, частинки металів Хроматин ділиться на:

1. еухроматин,
2. гетерохроматін.

Перший обумовлений низькою густиною, тому вважати генетичні дані з таких еукаріотів неможливо.

Другий варіант має компактні властивості.

Структура

Сама конституція оболонки неоднорідна. За рахунок постійних рухівна ній з'являються нарости, опуклості. Усередині це обумовлено рухами макромолекул та їх виходом до іншого шару.

Надходження самих речовин відбувається двома шляхами:

1. фагоцитозом,
2. піноцитоз.

Фагоцитоз виявляється у вп'ячуванні твердих частинок. Піноцитоз називають опуклості. Шляхом випинання, краю областей стуляються захопивши рідину між еукаріотами.

Піноцитоз здійснює механізм проникнення сполук усередину оболонки. Діаметр вакуолі становить від 0,01 до 1,3 мкм. Далі вакуоля починає занурення в цитоплазмовий шар і від шнурівки. Зв'язок між бульбашками грає роль транспортування корисних частинок, розщепленні ферментів.

Цикл травлення

Все коло травної функції поділяється на такі етапи:

1. попадання компонентів в організм,
2. розпад ферментів,
3. потрапляння до цитоплазми,
4. виведення.

Перша фаза має на увазі надходження речовин у тіло людини. Далі вони починаються розпадатися з допомогою лізосом. Розділені частинки проникають у цитоплазмове поле. Неперетравлені залишки просто виходять назовні природним способом. Згодом пазуха стає щільною, починається перетворення на зернисті гранули.

Функції мембрани

Отже, які функції вона виконує?

Головними будуть:

1. захисна,
2. переносна,
3. механічна,
4. матрична,
5. перенесення енергії,
6. рецепторна.

Захист виражається в бар'єрі між субодиницею та зовнішнім середовищем. Плівка є регулятором обміну між ними. В результаті останній може бути активним або пасивним. Відбувається вибірковість необхідних речовин.

При транспортній функції через оболонку передаються з'єднання одного механізму до іншого. Саме цей фактор впливає на доставку корисних сполук, виведення продуктів метаболізму та розпаду, секреторні компоненти. Виробляються градієнти іонного характеру, завдяки чому йде підтримка ph та рівень концентрації іонів.

Останні дві місії стосуються допоміжних. Робота на матричному рівні спрямована на правильне розташуваннябілкового ланцюжка всередині порожнини, їхнє грамотне функціонування. За рахунок механічної фази клітка забезпечена в автономному режимі.

Перенесення енергії відбувається внаслідок фотосинтезу в зелених пластидах, дихальних процесів у клітинах усередині порожнини. У роботі беруть участь також білки. За рахунок знаходження в мембрані білки забезпечують макроклітину здатністю сприймати сигнали. Імпульси переходять від однієї клітини-мішені до інших.

До особливих властивостей мембрани відносять генерацію, здійснення біопотенціалу, розпізнавання клітин, тобто маркування.

Зовнішня цитоплазматична мембрана, що оточує цитоплазму кожної клітини, визначає її величину та забезпечує збереження суттєвих відмінностей між клітинним вмістом та навколишнім середовищем. Мембрана служить високовиборчим фільтром, який підтримує різницю концентрацій іонів по обидві сторони мембрани і дозволяє поживним речовинам проникати всередину клітини, а продуктам виділення виходити назовні.

Всі біологічні мембрани є ансамблами ліпідних і білкових молекул, що утримуються разом за допомогою нековалентних взаємодій. Ліпідні та білкові молекули утворюють безперервний подвійний шар.

Ліпідний бішар - це основна структура мембрани, яка створює відносно непроникний бар'єр для більшості водорозчинних молекул.

Білкові молекули хіба що «розчинені» в ліпідному бислое. За допомогою білків виконуються різноманітні функції мембрани: одні з них забезпечують транспорт певних молекул всередину клітини або з неї, інші є ферментами та каталізують асоційовані з мембраною реакції, а треті здійснюють структурний зв'язокцитоскелета з позаклітинним матриксом або служать рецепторами для отримання та перетворення хімічних сигналів з довкілля.

Важлива властивість біологічних мембран- плинність. Усе клітинні мембраниявляють собою рухливі текучі структури: більша частинаскладових молекул ліпідів і білків здатна досить швидко переміщатися в площині мембрани. Інша властивість мембран - їх асиметрія: обидва їх шари розрізняються за ліпідним і білковим складамщо відображає функціональні відмінності їх поверхонь.

Функції зовнішньої цитоплазматичної мембрани:

· Бар'єрна - забезпечує регульований, вибірковий, пасивний та активний обмін речовин з навколишнім середовищем. Виборча проникність забезпечує відокремлення клітини та клітинних компартментів від навколишнього середовища та постачання їх необхідними речовинами.

· Транспортна - через мембрану відбувається транспорт речовин у клітину та з клітини. Транспорт через мембрани забезпечує: доставку поживних речовин, видалення кінцевих продуктівобміну, секрецію різних речовин, створення іонних градієнтів, підтримання у клітині відповідного pH та іонної концентрації, які потрібні для роботи клітинних ферментів.

Частинки, з якоїсь причини не здатні перетнути фосфоліпідний бішар (наприклад, через гідрофільні властивості, оскільки мембрана всередині гідрофобна і не пропускає гідрофільні речовини, або через великі розміри), але необхідні для клітини, можуть проникнути крізь мембрану через спеціальні білки-переносники (транспортери) та білки-канали або шляхом ендоцитозу.

При пасивному транспорті речовини перетинають ліпідний бислой без витрат енергії шляхом дифузії. Варіантом цього механізму є полегшена дифузія, за якої речовині допомагає пройти через мембрану будь-яка специфічна молекула. Ця молекула може мати канал, що пропускає речовини тільки одного типу.

Активний транспорт потребує витрат енергії, оскільки відбувається проти градієнта концентрації. На мембрані існують спеціальні білки-насоси, у тому числі АТФаза, яка активно вкачують у клітину іони калію (K+) та викачують із неї іони натрію (Na+).

· матрична - забезпечує певне взаєморозташування та орієнтацію мембранних білків, їх оптимальну взаємодію;

· Механічна - забезпечує автономність клітини, її внутрішньоклітинних структур, а також з'єднання з іншими клітинами (у тканинах). Велику рольна забезпечення механічної функції мають клітинні стінки, а у тварин – міжклітинна речовина.

· енергетична - при фотосинтезі в хлоропластах та клітинному диханніу мітохондріях у їх мембранах діють системи перенесення енергії, у яких також беруть участь білки;

рецепторна - деякі білки, що сидять у мембрані, є рецепторами (молекулами, за допомогою яких клітина сприймає ті чи інші сигнали).

Наприклад, гормони, що циркулюють у крові, діють тільки на такі клітини-мішені, які мають відповідні цим гормонам рецептори. Нейромедіатори (хімічні речовини, що забезпечують проведення нервових імпульсів) теж зв'язуються з особливими рецепторними білками клітин-мішеней.

· Ферментативна - мембранні білки нерідко є ферментами. Наприклад, плазматичні мембраниЕпітеліальні клітини кишечника містять травні ферменти.

· Здійснення генерації та проведення біопотенціалів.

За допомогою мембрани в клітині підтримується постійна концентрація іонів: концентрація іону К+ усередині клітини значно вища, ніж зовні, а концентрація Na+ значно нижча, що дуже важливо, оскільки це забезпечує підтримку різниці потенціалів на мембрані та генерацію нервового імпульсу.

· маркування клітини – на мембрані є антигени, що діють як маркери – «ярлики», що дозволяють пізнати клітину. Це глікопротеїни (тобто білки з приєднаними до них розгалуженими олігосахаридними бічними ланцюгами), що відіграють роль «антен». Через незліченну безліч конфігурації бічних ланцюгів можна створити для кожного типу клітин свій спеціальний маркер. За допомогою маркерів клітини можуть розпізнавати інші клітини і діяти відповідно до них, наприклад, при формуванні органів і тканин. Це ж дозволяє імунної системирозпізнавати чужорідні антигени.