Размер шрифта
Цвета сайта
Изображения

Обычная версия сайта

Барьерную функцию в клеточной мембране выполняют


Какую функцию выполняет клеточная мембрана — её свойства и функции

Клеточная мембрана — молекулярная структура, которая состоит из липидов и белков. Главные её свойства и функции:

  • отделение содержимого любой клетки от внешней среды, гарантируя её целостность;
  • управление и налаживание обменом между средой и клеткой;
  • внутриклеточные мембраны разбивают клетку на специальные отсеки: органеллы или компартменты.

Слово «мембрана» на латыни означает «пленка». Если говорить о клеточной мембране, то это совокупность двух пленок, которые обладают различными свойствами.

Биологическая мембрана включает в себя три вида белков:

  1. Периферические – расположены на поверхности пленки;
  2. Интегральные – целиком пронизывают мембрану;
  3. Полуинтегральные – одним концом проникают внутрь билипидного слоя.
Какие функции выполняет клеточная мембрана

1. Клеточная стенка — прочная оболочка клетки, которая находится снаружи от цитоплазматической мембраны. Она выполняет защитные, транспортные и структурные функции. Присутствует у многих растений, бактерий, грибов и архей.

2. Обеспечивает барьерную функцию, то есть избирательный, регулируемый, активный и пассивный обмен веществ с внешней средой.

3. Способна передавать и сохранять информации, а также принимает участие в процессе размножения.

4. Выполняет транспортную функцию, которая может через мембрану транспортировать вещества в клетку и из клетки.

5. Клеточная мембрана имеет одностороннюю проводимость. Благодаря этому, молекулы воды могут без задержек проходить через клеточную мембрану, а молекулы прочих веществ проникают выборочно.

6. С помощью клеточной мембраны происходит получение воды, кислорода и питательных веществ, а через неё удаляются продукты клеточного обмена.

7. Выполняет клеточный обмен через мембраны, и может исполнять их с помощью 3 главных типов реакций: пиноцитоз, фагоцитоз, экзоцитоз.

8. Мембрана обеспечивает специфику межклеточных контактов.

9. В мембране присутствуют многочисленные рецепторы, которые способны воспринимать химические сигналы — медиаторы, гормоны и множество других биологических активных веществ. Так она в силах изменить метаболическую активность клетки.

10. Основные свойства и функции клеточной мембраны:

  • Матричная
  • Барьерная
  • Транспортная
  • Энергетическая
  • Механическая
  • Ферментативная
  • Рецепторная
  • Защитная
  • Маркировочная
  • Биопотенциальная

Какую функцию выполняет в клетке плазматическая мембрана?
  1. Отграничивает содержимое клетки;
  2. Осуществляет поступление веществ в клетку;
  3. Обеспечивает удаление ряда веществ из клетки.
Структура мембраны клетки

Клеточные мембраны включают липиды 3 классов:

  • Гликолипиды;
  • Фосфолипиды;
  • Холестерол.

В основном мембрана клетки состоит из белков и липидов, и имеет толщину не более 11 нм. От 40 до 90% всех липидов составляют фосфолипиды. Также важно отметить гликолипиды, которые являются одним из основных компонентов мембраны.

Структура клеточной мембраны трехслойна. В центре располагается однородный жидкий билипидный слой, а белки закрывают его с двух сторон (как мозаику), отчасти проникая в толщу. Также белки необходимы для мембраны, чтобы пропускать внутрь клеток и транспортировать из них наружу особые вещества, которые не могут проникнуть через жировой слой. Например, ионы натрия и калия.

  • Это интересно — Сильные, слабые кислоты и основания. Свойства
Строение клетки — видео

pristor.ru

ПОИСК

    Оба процесса совпадают во времени. Это свидетельствует о значительных изменениях в структуре цитоплазматической мембраны, следствием чего является изменение ее барьерных функций. Наблюдаемые изменения в мембранном аппарате микробной клетки обусловлены сильным кооперативным взаимодействием между катионным полимером и фосфолипидами цитоплазматической мембраны. Иммобилизация фосфолипидов на полиэлектролите [c.166]     Если судить по количеству выделившихся электролитов, то становится очевидным, что массовый поток молекул атразина, аметрина и атратона в корневые клетки не вызывает нарушения целостности поверхностных мембран. Однако электропроводность растворов является довольно грубым суммарным показателем и свидетельствует только о том, что мембраны не разрушены и продолжают выполнять свою барьерную функцию, препятствуя неконтролируемому массовому выходу вещества из клетки. Более детальный анализ показал, что мембраны не остаются совершенно нечувствительны к воздействию атразина, о чем свидетельствует увеличение их проницаемости для калия. Можно предположить, что это является следствием адсорбции атразина на поверхности мембран. Предполагается, что выход калия является диффузионным процессом. Увеличение выхода калия не означает разрушения мембраны и увеличения ее проницаемости для других ионов и молекул, а свидетельствует только о некоторой структурной перестройке, часто обратимой. [c.108]

    В биологических мембранах (мембраны эритроцитов, митохондрий, саркоплазматического и эндоплазматического ретикулума, лизосом) вследствие перекисного окисления липидов индуцируется проницаемость для различных ионов, неэлектролитов и макромолекул. Этот эффект потери мембранами барьерных функций лежит в основе патогенеза многих заболеваний. [c.66]

    Очень существенным является то обстоятельство, что молекулы фосфолипидов имеют два хвоста. Такая молекула в пространстве имеет форму, близкую к цилиндру (рис. 1.3). Из молекул фосфолипидов в водной среде происходит самосборка бислойной мембраны. Присутствие молекул с одним хвостом (лизолецитин), имеющих в пространстве форму, близкую к конусу, разрушает клеточные мембраны (рис. 1.4). Фосфолипидные молекулы, лишенные одного из хвостов, образуют поры в бислойной мембране, нарушается барьерная функция мембран. [c.16]

    Мембраны. Электронный микроскоп показывает, что цитоплазма пронизана многочисленными мембранами, имеющими на срезе вид двойных темных линий, заключающих светлое промежуточное пространство. Снаружи клетка ограничена такой типичной элементарной, мембраной—плазмалеммой, которая в живой клетке обладает свойством полупроницаемости и выполняет барьерную функцию, Все клеточные органеллы ограничены такой элементарной мембраной. Ядра, пластиды, митохондрии отделены от основной плазмы оболочками, состоящими из двух (в случае плас ид и большего числа) мембран. [c.21]

    Ядерные мембраны содержат белки, липиды, РНК и ДНК. Функции мембран барьерная, транспортная и организаторская (например, в пространственной организации хроматина). [c.48]

    Плоские липидные мембраны, наряду с липосомами, широко используются в качестве моделей для изучения электрических свойств мембраны, их проницаемости и других научных исследований. С помощью модельных мембран изучают ряд функций биологических мембран, а том числе, барьерную (например, селективность проницаемости - хорошую проницаемость для воды и плохую для ионов). Можно моделировать биологический транспорт, вводя в модельную мембрану молекулы-переносчики. [c.30]

    Бимолекулярный слой фосфолипидов составляет основу любой клеточной мембраны. Непрерывность его определяет барьерные и механические свойства клетки. В процессе жизнедеятельности непрерывность бислоя может нарушаться с образованием структурных дефектов типа сквозных гидрофильных пор. Вполне естественно ожидать при этом изменения всех функций клеточной мембраны, включая проницаемость и стабильность. Ранее эти проблемы обсуждались раздельно, однако создание модели липидной поры позволяет рассмотреть их с единых позиций. Важен тот факт, что липидные поры, помимо проницаемости, оказались причастными к стрессовым воздействиям внешних сил на уровне клеточных мембран. [c.48]

    Функции биологических мембран. Лабильная структура мембран позволяет выполнять им различные функции барьерные, транспортные, осмотические, электрические, структурные, энергетические, биосинтетические, секреторные, пищеварительные, рецепторно-регуляторные и некоторые другие. Первичным назначением клеточной мембраны было отделение внутренней среды от внешней. Затем в процессе эволюции возникло большое количество специализированных внутриклеточных отсеков (компартментов), что позволило клетке и органоидам удерживать в небольших объемах необходимые Ферменты и метаболиты, создавать гетерогенную физико- [c.15]

    Функции ЦПМ прокариот. ЦПМ прокариот выполняет разнообразные функции, в основном обеспечиваемые локализованными в ней соответствующими ферментными белками. Первоначально была постулирована барьерная функция клеточной мембраны, получившая позднее экспериментальное подтверждение. С помощью специальных переносчиков, называемых транслоказами, через мембрану осуществляется избирательный перенос различных органических и неорганических молекул и ионов. В ней локализованы ферменты, катализирующие конечные этапы синтеза мембранных липидов, компонентов клеточной стенки и некоторых других веществ. [c.49]

    Полимиксины обладают ярковыраженным бактерицидным действием против большинства грамотрицательных актерий, превосходя в этом отношении многие другие антибиотики. Мишеиью действия полимиксинов является плазматическая мембрана бактерий. Показано, что полимиксины связываются с фосфатными группами кардиолипина, фосфатидилэтаноламина или других кислых липидов, нарушая барьерные функции мембраны. [c.288]

    Клеточные мембраны у всех организмов проявляют полифун-кциональные свойства осморегуляция, барьерные функции с селективной проницаемостью за счет пор, насосов, рецепторов, транспорт веществ (в том числе активный с затратой энергии), участие в создании мембранного потенциала, в превращении энергии при фотосинтезе и окислительном фосфорилировании [c.101]

    Согласно полученным в последнее время данным, мембранные структуры клеток служат важной критической мишенью при действии оптического излучения — как УФ-, так и видимого диапазонов. Мембраны выполняют в клетке в первую очередь барьерную функцию, основанную на их низкой проницаемости для полярных молекул и ионов. Оптическое излучение при определенных дозах вызывает увеличение проницаемости мембран для различных веществ, и прежде всего для ионов. Фотоиндуцированное изменение ионной проницаемости клеточных мембран обнаружено у самых разнообразных биологических объектов — от микроорганизмов до клеток растительных и животных организмов. [c.452]

    Фотодинамические эффекты наблюдаются и при облучении биологических систем видимым светом без добавленных сенсибилизаторов. Недавно такой эффект подробно исследован на дрожжевых клетках. На основании изучения спектра действия фотоинактивации клеток, обнаружившего близкое сходство со спектром поглощения порфирина, выделенного из плазматических мембран дрожжей, сделано заключение, что этот пигмент выполняет роль эндогенного фотосенсибилизатора. Показано также, что основным инициатором фотодеструктивных реакций, приводящих к нарушению барьерной функции плазматических мембран, является фотогенерируемый порфирином. Как установлено в экспериментах с изолированными плазматическими мембранами, фотосенсибилизированное изменение их проницаемости обусловлено главным образом процессом перекисного фотоокисления липидов. На основании зарегистрированного методом ЭПР ограничения подвижности спинового зонда (5-доксилпальмитат) сделан вывод о том, что перекисное фотоокисление липидов сопровождается увеличением вязкости мембраны. [c.456]

    Какую роль играет регуляция пропицаемости щелевых контактов потенциалом или величиной pH в нормальном функционировании клеточных ансамблей, не известно. В одном случае однако, смысл контроля с участием попов Са кажется понятным. Нри гибели или повреждении клетки ее мембрана утрачивает барьерную функцию. Такие ионы, как Са или Na, входят в клетку, а важные метаболиты выходят из нее. Если бы такая клетка оставалась связанной со своими здоровыми соседями, то их внутренняя среда тоже подвергалась бы опасности. Однако повышение концентрации Са в поврежденной клетке приводит к закрытию каналов щелевых контактов, что эффективно изолирует ее и таким образом предотвращает распространение повреждения. [c.485]

    Изучение физико-химических свойств мембран удобно проводить на моделях монослоев, которые получаются при нанесении липидов на поверхность воды. Повышение давления и уплотнение монослоя приводят к тому, что подвижность углеводородных цепочек уменьшается, их взаимодействие друг с другом растет, а полярные головки фиксируются на поверхности раздела фаз. В пределе происходит такое уплотнение монослоя, где плошадь поперечного сечения молекулы липида не зависит от длины углеводородной цепи. Монослой представляет собой лишь половину липидного бислоя мембраны, и более удобной моделью служат различные искусственные бислойные липидные мембраны (БЛМ). Плоские ламеллярные структуры, могут сливаться, образуя замкнутые везикулярные частицы (липосомы), в которых липидные бислои отделяют внутреннюю водную фазу от наружного раствора. В везикулярные частицы можно встраивать белковые молекулы и другие компоненты биологических мембран для изучения механизмов их функционирования в биомембранах. Плоские БЛМ используются для изучения барьерных функций, электромеханических характеристик, а также межмолекулярных взаимодействий в мембранах. Электростатические взаимодействия осуществляются между заряженными группами либо в пределах одного полуслоя (латеральные), либо между разными слоями (трансмембранные). Дисперсионные вандерваальсовы взаимодействия между поверхностями мембран обнаруживаются на расстояниях до 1000 А. Это значительно превышает расстояния, где проявляется [c.131]

    Одновременно с функциональной перестройкой внутриклеточных мембран изменяются свойства плазмолеммы. При гипертермии увеличивается теплоустойчивость цитоплазматической мембраны, однако ее барьерная функция существенно не страдает. Не изменяется заметно утечка из клеток аминокислот, сахаров и ионов (Ып et al., 1985). По нашим наблюдениям, нефизиологические концентрации соли в среде и частичное обезвоживание корней проростков осмотиком повышает теплоустойчивость эпителиальных клеток. В то же время уменьшается общее поглощение ими кислорода и активируетоя его альтернативный путь восстановления плазмолеммой, что сопровождается увеличением скорости хемилюминесцентной реакции на ее поверхности. Активные формы кислорода (0 , HgOg - участники хемилюминесцентной реакции) генерируют редокс-цепи плазмолеммы, окисляя эндогенный пиридинну-клеотид и выбрасывая во внешнюю среду протоны. [c.32]

    Растворам (61—72) было уделено значительное внимание при получении смешанных мембран двух типов мембран, в которых оба полимера остаются в конечном продукте, и тех, в которых один полимер играет вспомогательную роль в образовании взаимопроникающей полимерной сетки и выделяется выщелачиванием перед использованием (табл. 5.10). Некоторые менее совместимые компоненты могут выполнять функцию ускорителей гелеобразования. Введение, например, мультиполимера найлона 6,6 6,10 6 в растворы найлона 6,6 в 90%-й муравьиной кислоте переводит раствор в гель на начальной стадии удаления растворителя. Это обусловливает получение высокопористых мембран без барьерного слоя. Полное удаление растворителя из растворов гомополимера найлона 6,6 приводит к образованию мембран с барьерным слоем и низкой пористостью. Этот особый смешанный раствор — единственный случай, известный автору, в котором растворяющая система, не содержащая нерастворяющего порообразователя, может быть полностью высушена для получения асимметричной мембраны с барьерным слоем и высокой пористостью. Полное испарение таких растворов обычно приводит к образованию плотных мембран или мембран с барьерным слоем и низкой пористостью. В этом случае межмолекулярные водородные связи способствуют образо- [c.223]

    Некоторые криобиологи (Дж. Моррис, Дж. МакГраф, 1984) считают, что в процессе сильного обезвоживания клеток или ли-посом от мембран могут отшнуровываться небольшие липидные везикулы, и, таким образом, свободная энергия деформации мембраны понижается. При этом площадь мембран также уменьшается. При экспонировании первоначально обезвоженных клеток в изотонической среде нарушается барьерно-транспортная функция клеточных мембран, так как восстановление объема в этом случае приводит к значительному растяжению потерявшей часть материала мембраны. [c.41]

www.chem21.info

Барьерную (разграничительную) функцию;

2) функцию распознавания других клеток и компонентов межклеточного вещества;

3)рецепторную функцию, включая взаимодействие с сигнальными молекулами (гормоны, медиаторы и т.п.);

4)транспортную функцию;

5)функцию движения клетки посредством образования псевдо-, фило- и ламеллоподий).

Поверхностный аппарат клетки состоит из плазмолеммы (плазматической мембраны), надмембранного и подмембранного комплексов.

Плазмолемма (плазматическая мембрана).Образована в основном белками и липидами в количественном соотношении примерно 1:1 (у прокариот в плазматической мембране преобладают белки). Первая так называемая «бутербродная» модель организации плазмолеммы предложена в 1935 году Дж. Даниэли и Г. Дэвсоном (рис. 4). Согласно этой умозрительной по происхождению модели, основу плазмолеммы составляет двойной слой липидных молекул (билипидный слой). Последние обращены друг к другу гидрофобными участками («хвостами»), а внутрь и наружу - гидрофильными «головками» молекул. Эти внутренняя и наружная поверхности билипидного слоя покрыты слоями белковых молекул.

Рис. 4. «Бутербродная» модель мембраны, предложенная Дж. Даниэли и Т. Дэвсоном 1 – поверхностный аппарат; 2 – цитоплазматический аппарат; 3 – ядерный аппарат.

Ультраструктурные исследования с помощью электронного микроскопа в середине 50-х годов подтвердили модель Даниэли и Дэвсона: в клетках была выявлена трёхслойная мембрана толщиной 7,5 - 11 нм, состоящая из среднего светлого слоя и двух периферических тёмных (электронно-плотных) слоёв. Светлый слой соответствовал гидрофобной части билипидного слоя, а тёмный слой - сплошным поверхностным слоям белка и гидрофильным головкам липидных молекул.

Многочисленные электронно-микроскопические исследования конца 50-х и начала 60-х годов ХХ века свидетельствовали в пользу универсальности трёхслойной организации биологических мембран, что нашло отражение в «теории унитарной биологической мембраны» Дж. Робертсона. Однако к концу 60-х годов накопилось достаточное количество фактов, необъяснимых с позиций «бутербродной модели», что повлекло разработку новых моделей мембран, в том числе таких, которые основывались на существовании гидрофобно-гидрофильных взаимодействий между липидными и белковыми молекулами. Среди них - модель «липопротеинового коврика» и жидкостно-мозаичная модель С.Зингера и Г.Николсона (рис. 5). Согласно последней, в состав мембраны входят белки двух разновидно-

Рис. 5. Схема строения плазмолеммы: 1 – молекула липида; 2 – липидный бислой (билипидный слой); 3 – интегральные белки; 4 – полуинтегральные белки; 5 - периферические белки; 6 – гликокаликс; 7 - субмембранный слой; 8 – актиновые микрофиламенты; 9 – микротрубочки; 10 – промежуточные филаменты; 11 – углеводные части молекул гликопротеинов и гликолипидов

стей: периферические и интегральные. Периферические белки связаны электростатическими взаимодействиями с полярными головками липидных молекул, но никогда не образуют сплошного слоя. Основную роль в организации мембраны играют глобулярные белки, которые погружены в мембрану частично (полуинтегральные белки).Эти белки перемещаются в жидкой липидной фазе, обеспечивая динамичность и лабильность всей системы мембраны. К настоящему времени модель Зингера-Николсона получила многочисленные обоснования и стала наиболее распространённой.

Мембранные липиды. Основные физико-химические свойства мембраны обеспечиваетбилипидный слой (липидный бислой), который представлен главным образом фосфолипидами, состоящими из гидрофильной (полярной) головки и гидрофобного (неполярного) хвоста. Гидрофобные цепи обращены внутрь, а гидрофильные головки - наружу. Наиболее распространённые из фосфолипидов - фосфоглицериды и сфинголипиды, в т.ч. гликолипиды. Последние сосредоточены преимущественно в наружном монослое и связаны с олигосахаридными цепями, выступающими за пределы наружной поверхности плазмолеммы, придавая ей асимметричность. Гликолипидам отводится важная роль в рецепторной функции плазмолеммы. В состав большинства мембран входит также стероидный липид холестерол (холестерин). Количество холестерола варьирует, и этим в значительной мере определяется жидкостность мембраны: чем больше холестерола, тем выше жидкостность. Степень жидкостности мембраны зависит также от соотношения насыщенных и ненасыщенных остатков жирных кислот в липидных молекулах: чем больше в мембране остатков ненасыщенных жирных кислот, тем выше степень её жидкостности. Пос­ледняя оказывает влияние на активность мембранных ферментов.

Мембранные белки. В отличие от липидов, во многом определяющих барьерные свойства мембран, белки обеспечивают выполнение важнейших клеточных функций: регулируемого транспорта веществ, рецепции, структурной организации, регуляции метаболизма и др. Белковые молекулы мозаично распределены в липидном бислое и могут перемещаться в его толще. Перемещение молекул белков контролируется, скорее всего, клеткой. В механизмах перемещения принимают участие микрофиламенты, прикреплённые к некоторым интегральным белкам.

По расположению относительно билипидного слоя мембранные белки разделяются на интегральныеи периферические. Периферические белки локализованы вне билипидного слоя и непрочно связаны с поверхностью мембраны. Интегральные белки прочно связаны с липидами и в отличие от легко экстрагируемых периферических белков не выделяются из мембраны без разрушения билипидного слоя. Интегральные белки, погружённые в мембрану полностью, называются собственно интегральными белками. Те из них, которые пронизывают мембрану насквозь, получили название трансмембранных белков. Полуинтегральные белки характеризуются частичным погружением в билипидный слой. Взаимодействия между молекулами белков и липидов различной природы (ионные, гидрофобные, дипольные, дисперсионные и др.) обеспечивают устойчивость плазматической мембраны. Молекулы мембранных белков могут связываться с молекулами олигосахаридов, образуя гликопротеины, которые располагаются также и за пределами наружной поверхности плазмолеммы. Другая часть белков (липопротеины) имеет боковые липидные цепи. Молекулы олигосахаридов могут соединяться с липидами, образуя гликолипиды. Углеводные части гликопротеинов и гликолипидов, придающие поверхности клетки отрицательный заряд,образуют основу гликокаликса. Пос­ледний в виде рыхлого слоя умеренной электронной плотности покрывает наружную поверхность плазмолеммы. Углеводные участки гликокаликса обеспечивают распознавание соседних клеток и межклеточного вещества, а также адгезивные взаимодействия с ними. В состав гликокаликса входят также ферменты, рецепторы гормонов и рецепторы гистосовместимости. Мембранные рецепторы представляют собой преимущественно гликопротеины, обладающие способностью высокоспецифической связи с лигандами. Мембранные рецепторы могут регулировать поступление некоторых молекул в клетку, регулировать проницаемость плазмолеммы, превращать внешние сигналы во внутриклеточные, а также связывать молекулы межклеточного матрикса с цитоскелетом. Некоторые авторы относят к гликокаликсу также полуинтегральные белки, функциональные участки которых находятся в надмембранной зоне. Слой гликокаликса представляет собой надмембранный комплекс поверхностного аппарата клетки.

Подмембранный комплекс образован периферическим (кортикальным) слоем цитоплазмы и содержащимися в нём элементами цитоскелета клетки, включающего актиновые микрофиламенты, а также расположенные более глубоко промежуточные филаменты и микротрубочки. Сокращения сети микрофиламентов, связанных с белками плазмолеммы, способствуют как формированию псевдоподий и выростов цитоплазмы, так и перемещению клетки в пространстве.

Особого внимания заслуживает транспортная функция поверхностного аппарата клетки, которая обеспечивает непрерывность взаимосвязанных потоков вещества, энергии и информации в клетке.

Различаютпассивныйиактивный транспортвеществ.Пассивный транспорт включает процессы, не требующие затрат энергии,например, простую и облегчённую диффузию. Перенос мелких молекул (O2, h3O, CO2 и др.) осуществляется механизмами простой диффузии, скорость кото-

рой пропорциональна градиенту концентрации транспортируемых молекул по обе стороны плазмолеммы. Небольшие по размеру молекулы водорастворимых веществ, а также ионы транспортируются посредством механизмов облегченной диффузии, включающих также осмотические процессы, по градиенту концентрации через каналы и ионные поры. Последние образуются трансмембранными белками, претерпевающими обратимые изменения конформации, которые могут функционировать в механизмах как пассивного, так и активного транспорта.

Активный транспорт происходит с затратой энергии и обеспечивает перенос молекул (ионов) с помощью белков-переносчиков против градиента концентрации (электрохимического градиента). В качестве примера активного транспорта можно привести натриево-калиевый насос, включающий белок-переносчик Na+ и К+, а также АТФазу. Он осуществляет вывод ионов Na+ из цитоплазмы за пределы клетки и перенос ионов К+ внутрь клетки. Активный транспорт обеспечивает также поступление в клетку глюкозы.

Транспорт в мембранной упаковке включает эндоцитоз (перенос веществ в клетку) и экзоцитоз (перенос веществ из клетки). Эндоцитоз заключается в образовании при контакте с клеткой какого-либо пригодного для поглощения субстрата эндоцитозного пузырька, который отшнуровывается от плазмолеммы и поступает в клетку, сливаясь затем с лизосомой.

Разновидностями эндоцитоза являются фагоцитоз и пиноцитоз (рис. 6). При фагоцитозе пузырёк формируется путём обволакивания короткими отростками клетки фагоцитируемой частицы диаметром ≥ 1 мкм. В этом процессе участвуют, кроме поверхностного аппарата клетки, также поверхностный (подмембранный) слой цитоплазмы. Формирование пиноцитозного пузырька вокруг частицы или капельки жидкости размером менее 0,2 - 0,3 мкм (макропиноцитоз) или менее 100 нм (микропиноцитоз) происходит без перемещения периферического слоя цитоплазмы (рис. 7). В процессе микропиноцитоза, не требующем затрат энергии и осуществляемом плазмолеммой, не участвует подмембранный слой цитоплазмы. При значительном понижении температуры процесс микропиноцитоза прекращается из-за уменьшения жидкостности (увеличения вязкости) плазмолеммы.

Особой разновидностью эндоцитоза является эндоцитоз, опосредованный рецепторами (рецепторно-опосредованный эндоцитоз), впервые открытый в начале 80-х гг. ХХ века. Он протекает за считанные секун- ды или минуты и обеспечивает поступление в клетку разнообразных сое- динений (материнские иммуноглобулины, гормоны белковой природы,

липопротеины, железосодержащие белки и т.п.), для каждого из которых

Рис. 6. Фагоцитоз: 1 – прилипание инородной частицы к цитолемме фагоцитирующей клетки; 2 - псевдоподии; 3 – втягивание инородной частицы в цитоплазму; 4 – лизосомы; 5 – пищеварительная вакуоль; 6 – митохондрии; 7 – цитоплазматическая сеть

Рис. 7. Пиноцитоз У основания щёточной каёмки (1) эпителия кишечника мыши образуются пиноцитозные микропузырьки (2): они втягиваются в клетки, а затем отрываются вместе со своим содержимым. Образующиеся в результате этого вакуоли (3) мигрируют в цитоплазму клетки (микрофото, электронный микроскоп, х 6500)

имеются специфические рецепторы. Рецепторами служат гликопротеины, обладающие свойством собираться в кластеры в определённых участках плазмолеммы - ямках. Рецепторы временно связываются либо непосредственно с молекулами поглощаемого вещества, либо с так называемыми лигандами - молекулами, локализующимися на поверхности фагоцитируемого объекта. После поглощения вещества комплексы «рецептор-лиганд» расщепляются, а рецепторы могут возвращаться в плазматическую мембрану. Типичным примером рецепторно-опосредованного фагоцитоза может служить поглощение бактерии лейкоцитом: если поверхность бактерии покрыта антителами (опсонинами), то образуются их временные связи с рецепторами к иммуноглобулинам (антителам), содержащимися в плазмолемме лейкоцита, что обусловливает резкое возрастание скорости фагоцитоза.

Обратный эндоцитозу процесс назван экзоцитозом. Экзоцитозные пузырьки приближаются к плазмолемме и сливаются с ней своей мембраной (последняя встраивается в плазмолемму). После этого содержимое пузырька (синтезированные и транспортируемые через цитоплазму вещества, конечные продукты обмена веществ) выделяется за пределы клетки.

Перенос веществ через цитоплазму клетки, при котором эндоцитозный пузырёк без каких-либо существенных изменений становится у противоположного полюса клетки экзоцитозным пузырьком, называется трансцитозом. Очень активно протекает он, например, в клетках, образующих стенки капилляров (эндотелиоцитах).

Сходное с плазмолеммой (плазматической мембраной) строение име­ютмембраны цитоплазматического и ядерного аппаратов клетки, тол­щина которых колеблется в пределах 5-10 нм, но чаще всего оказывается меньше таковой плазматической мембраны. Они образуют мембранные органоиды и разделяют клетку на отсеки (компартменты), предназначенные для определённых метаболических путей.

Широкое распространение мембранных структур в клетке и универсальность их строения послужили основанием для введения понятия«элементарная биологическая мембрана». Элементарной биологической мембране принадлежит важнейшая роль в структурной организации клетки.

Биологические мембраны выполняют в клетке следующие основные функции:

1)барьерную, обеспечивая селективный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществ; 2)матричную, определяя взаимное расположение и ориентацию мембранных белков, что обеспечивает их оптимальное взаимодействие (например, оптимальное взаимодействие мембранных ферментов); 3)формообразующую (для мембранных органоидов); 4)механическую, обеспечивая прочность и автономность клеточных структур; 5)энергетическую (синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий); 6) функцию генерации и проведения биопотенциалов и многие другие функции. На огромную роль мембран в жизненных процессах клеток указывает и общая площадь всех биологических мембран: в организме человека она, например, достигает десятков тысяч квадратных метров.

Дата добавления: 2018-09-25; просмотров: 291; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

5.Клеточная мембрана, ее структурная организация, функции клеточной мембраны.

Плазматическая мембрана отделяет клетку и ее содержимое от окружающей среды. В настоящее время принята мозаичная модель строения клеточной мембраны. Согласно этой модели мембрана образована двумя слоями липидов, а белковые молекулы пронизывают толщу мембраны. Гидрофобные «хвосты» липидов, состоящие из остатков молекул жирных кислот, обращены внутрь двойного слоя. Снаружи располагаются гидрофильные «головки», состоящие из остатка молекулы спирта глицерина. Липиды являются основой мембраны, обеспечивают ее устойчивость и прочность, т.е. выполняют структурную (строительную) функцию. Эта функция возможна благодаря гидрофобности липидов.

Основная функция плазматической мембраны транспортная. Она обеспечивает поступление питательных веществ в клетку и выведение из нее продуктов обмена. Помимо этой функции, плазматическая мембрана выполняет следующие функции: барьерную, отграничивающую и рецепторную функции. Благодаря свойству избирательной проницаемости она регулирует химический состав внутренней среды клетки. В плазмалемме размещены молекулы рецепторов, которые избирательно распознают определенные биологически активные вещества. Наличие рецепторов в оболочке дает клеткам способность воспринимать сигналы извне, чтобы целесообразно реагировать на изменения в окружающей среде

6. Цитоплазма клетки, ее составные части и назначение

В цитоплазме различают основное вещество, органеллы и включения. Основное вещество цитоплазмы заполняет пространство между плазмалеммой, ядерной оболочкой и другими внутриклеточными структурами. Белковый состав гиалоплазмы разнообразен. Важнейшие из белков представлены ферментами гликолиза, обмена сахаров, азотистых оснований, аминокислот и липидов. Ряд белков гиалоплазмы служит субъединицами, из которых происходит сбор таких структур, как микротрубочки.

Основное вещество цитоплазмы образует истинную внутреннюю среду клетки, которая объединяет все внутриклеточные структуры и обеспечивает взаимодействие друг с другом. Выполнение матриксом объединяющей, а также каркасной функции может быть связана с помощью сверхмощного электронного микроскопа микротрабекулярной сети, образованной тонкими фибриллами. Также функционально цитоплазматический матрикс является местом осуществления внутриклеточного обмена. Через гиалоплазму осуществляется значительный объем внутриклеточных перемещений веществ и структур. Гиалоплазму следует рассматривать как сложную коллоидную систему, способную переходить из жидкого состояния в гелеобразное.

7. Органеллы общего назначения. Их структура и функции.

Органеллы общего назначения делят на мембранные и немембранные. Мембранные в свою очередь делятся на одномембранные и двумембранные. К одномембранным относят:

Эндоплазматический ретикулум (ЭПР). Представляет собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство - полости ЭПР.. Различают два вида ЭПР: шероховатый, содержащий на своей поверхности рибосомы и гладкий, мембраны которого рибосом не несут. Функции: разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая, тем самым пространственное отграничение друг от друга множества параллельно идущих различных реакций. Осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкий ЭПР) и обеспечивает синтез белка (шероховатый ЭПР), накапливает в каналах и полостях, а затем транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза.

Аппарат Гольджи. Органоид, обычно расположенный около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра). Представляет собой стопку уплощенных цистерн с расширенными краями, состоит из 4-6 цистерн. Число стопок Гольджи в клетке колеблется от одной до нескольких сотен. Важнейшая функция комплекса Гольджи - выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках. Здесь происходит синтез сложных углеводов из про-стых сахаров, созревание белков, образование лизосом.

Лизосомы. Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, представляющие собой пузырьки диа-метром 0,2-0,8 мкм, содержащие до 60 гидролитических ферментов,. Образование лизосом происходит в аппарате Гольджи,. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида. Различают: первичные вторичные лизосомы - лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозными или фагоцитозными вакуолями; в них происходит переваривание и лизис поступивших в клетку веществ (поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями): Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки. Этот процесс называют автолизом. Обычно это происходит при некоторых процессах дифференцировки Вакуоли — крупные мембранные пузырьки или полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком. Вакуоли образуются в клетках растений и грибов из пузыревидных расширений эндоплазматического ретикулума или из пузырьков комплекса Гольджи. В меристематических клетках растений вначале возникает много мелких вакуолей. Увеличиваясь, они сливаются в центральную вакуоль, которая занимает до 70—90% объема клетки и может быть пронизана тяжами цитоплазмы Функции вакуолей. Вакуоли играют главную роль в поглощении воды растительными клетками. Вода путем осмоса через ее мембрану поступает в вакуоль, клеточный сок которой является более концентрированным, чем цитоплазма, и оказывает давление на цитоплазму, а следовательно, и на оболочку клетки. В результате в клетке развивается тургорное давление, В запасающих тканях растений вместо одной центральной часто бывает несколько вакуолей, в которых скапливаются запасные питательные вещества (жиры, белки). Сократительные (пульсирующие) вакуоли служат для осмотической регуляции, прежде всего, у пресноводных простейших, Сократительные вакуоли поглощают избыток воды и затем выводят ее наружу путем сокращений.

К двумембранным органоидам относятся

Пластиды - характерные органеллы клеток автотрофных эукариотических организмов. Их окраска, форма и размеры весьма разнообразны. Различают хло-ропласты, хромопласты и лейкопласты. Все типы пластид генетически родственны друг другу, и одни их виды могут превращаться в другие: Хлоропласты имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием основного пигмента — хлорофилла. Хлоропласты ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембрана отграничивает жидкую внутреннюю гомогенную среду хлоропласта — строму (матрикс). В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна) а также ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа. Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы —тилакоиды. Именно в мембранах тилакоидов локализованы светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света. Хлоропласты в клетке осуществляют процесс фотосинтеза. Лейкопласты — мелкие бесцветные пластиды различной формы Лейкопласты в основном встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света (корней, корневищ, клубней, семян). Они осуществляют вторичный синтез и накопление запасных питательных веществ — крахмала, реже жиров и белков. Хромопласты отличаются от других пластид своеобразной формой и окраской (оранжевые, желтые, красные). Хромопласты лишены хлорофилла и поэтому не способны к фотосинтезу Митохондрии - неотъемлемые компоненты всех эукариотических клеток. толщиной 0,5 мкм и длиной до 7—10 мкм. Митохондрии ограничены двумя мембранами — наружной и внутренне. Наружная мембрана отделяет ее от гиалоплазмы. Внутренняя мембрана образует множество впячиваний внутрь митохондрий — так называемых крист. На мембране крист или внутри нее располагаются ферменты, которые участвуют в кислородном дыхании Ограниченное ею внутреннее содержимое митохондрии {матрикс) по составу близко к цитоплазме. Матрикс содержит различные белки, в том числе ферменты, ДНК (кольцевая молекула), все типы РНК, аминокислоты, рибосомы, ряд витаминов. ДНК обеспечивает некоторую генетическую автономность митохондрий, хотя в целом их работа координируется ДНК ядра. Митохондрии являются энергетической станцией клетки.

Немембранные органеллы:

Клеточный центр. В клетках большинства животных, а также некоторых грибов, водорослей, мхов и папоротников имеются центриоли. Расположены они обычно в центре клетки, что и определило их название . Центриоли представляют собой полые цилиндры длиной не более 0,5 мкм. Они располагаются парами перпендикулярно одна к другой. Каждая центриоль построена из девяти триплетов микротрубочек Основная функция центриолей — организация микротрубочек веретена деления клетки.

Рибосомы — это мельчайшие сферические гранулы, являющиеся местом синтеза белка из аминокислот. Они обнаружены в клетках всех организмов. Рибосомы представлены в клетке огромным числом: за клеточный цикл их образуется около 10 млн. штук. В состав рибосом входит множество молекул различных белков и несколько молекул РНК. Полная работающая рибосома состоит из двух неравных субъединиц. При объединении в рибосому малая субъединица ложится одним концом на один из выступов большой субъединицы. В состав малой субъединицы входит одна молекула РНК, в состав большой — три

Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является наличие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета, тесно связанные с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме. Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами, определяет форму клетки, участвует в ее движениях, в делении и перемещениях самой клетки, во внутриклеточном транспорте органоидов и отдельных соединений.

8.Органеллы специального назначения. Их структура и функции. Органеллы специального назначения присутствуют в клетках, специализированных к выполнению определенной функции, но в незначительном количестве могут встречаться и в других типах клеток. К ним относят, например, микроворсинки всасывающей поверхности эпителиальной клетки кишечника, реснички эпителия трахеи и бронхов, синаптические пузырьки, транспортирующие переносчиков нервного возбуждения с одной нервной клетки на другую или клетку рабочего органа, миофибриллы, от которых зависит сокращение мышцы.

9.Химический состав клетки, ее физико-химическое состояние и осмотические свойства протоплазмы клетки. Из известных в настоящее время науке 105 химических элементов, свыше 70 входят в состав организмов. Допустимо предположить, что нет таких элементов в природе, которые в каком-то количестве не входят в состав тех или иных организмов. Около 40 химических элементов, которые принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической активностью, называются биогенными. Элементный анализ протоплазмы растений и животных показывает, что в среднем она содержит: O около 70% общей массы, С около 18% и Н около 10%. Затем следуют Ca, N, K, и Si, входящие в состав живых организмов в десятых долях процента, а также P, Mg, S, Cl, Na, Al и Fe, составляющие сотые доли процента. Названные элементы вместе с О, Н и С составляют 99,99 % массы живого организма. Эти элементы называются макроэлементами.

В несколько меньшем количестве встречаются Mn, B, Cu, Zi, Ba, Li, I, Co, Cr. Они составляют тысячные, десятитысячные и стотысячные доли процента по отношению к массе тела и получили название микроэлементы. Помимо них имеются еще и ультрамикроэлементы: Hg, Au, Ra и др., составляющие миллионы доли процентов. Важность того или иного элемента определяется не только количеством. Многие микро- и ультрамикроэлементы оказались необходимыми.

studfiles.net

§ 18. Клеточные мембраны. Транспортировки веществ через мембраны. Поверхностный аппарат клетки, его функции.

Клеточные мембраны.

Биологические мембраны - это тонкие смежные структуры молекулярных размеров, расположенные на поверхности клеток и субклеточных частей, а также канальцев и пузырьков, пронизывающих протоплазму. Функция биологических мембран - регулирование транспортировки ионов, сахаров, аминокислот и других продуктов обмена веществ.

В основе любой мембраны лежит двойной слой фосфолипидов.

Однако билипидный слой - это еще не готова мембрана, а лишь ее основа. С билипидного слоем должны связаться белки, называемые мембранными белками. Именно мембранные белки определяют многие свойства мембран. Входят в состав мембран и углеводы, образуют комплексы с белками или липидами. Мембрана состоит из слоя билипидив, в котором плавают (или закреплены) белковые молекулы, образуя в нем своеобразную мозаику.

Строение мембраны соответствует ее функциям: транспортной, барьерной и рецепторной.

1) Барьерная функция. Мембрана является барьером, который предотвращает поступление в клетки различных химических веществ и других агентов.

2) Рецепторные функции. Поверхность мембраны имеет большой набор рецепторов, делающих возможными специфические реакции с различными агентами.

3) Транспортная функция. Через мембрану идет транспорт ионов и веществ.

Покрывая клетку и отделяя ее от окружающей среды, биологические мембраны обеспечивают целостность клеток и органелл. Она поддерживает неравномерное распределение ионов калия, натрия, хлора и других ионов между протоплазмой и окружающей средой.

Особенно важной мембраной в клетке является плазмалемма - поверхностная мембрана. Она выполняет барьерную, транспортную, рецепторную, сигнальную функции.

Транспортировки веществ через мембраны.

Существуют два активных процесса: экзоцитоз и эндоцитоз.

Из клетки вещества выводятся с помощью экзоцитоза - слияние внутриклеточных пузырьков с плазматической мембраной. В клетку вещества могут попадать посредством эндоцитоза. В процессе эндоцитоза плазматическая мембрана образует вогнутости и вырасти, которые потом, отслаивая, превращаются в пузырьки или вакуоли.

Различают два типа эндоцитоза:

- Пиноцитоз - поглощение жидкости и растворенных веществ с помощью небольших пузырьков;

- Фагоцитоз - поглощение крупных частиц, таких как микроорганизмы или остатки клеток.

В случае фагоцитоза образуются большие пузыри, которые называются вакуолями.

Молекулы проходят через мембраны благодаря процессам: простой диффузии, облегченной диффузии, активному транспортировке.

Простая диффузия - это пример пассивного транспортировки, проходит из зоны с большей концентрацией молекул в зону с меньшей концентрацией. Путем простой диффузии в клетку проникают неполярные (гидрофобные) вещества, растворимые в липидах, и мелкие незаряженные молекулы (например, вода). Однако большинство веществ переносится через мембрану с помощью погруженных в нее транспортных белков. Различают две формы обращения: облегченная диффузия и активное транспортировки.

Облегченная диффузия обусловлена ​​градиентом концентрации, и молекулы движутся согласно этому градиента. Однако молекула заряжена, то на ее транспортировку влияет как градиент концентрации, так и мембранный потенциал.

Активное транспортировки - это перенос растворенных веществ против градиента концентрации с использованием энергии АТФ. Энергия необходима потому, что вещество должно двигаться, вопреки своему естественному стремлению двигаться по диффузией, в противоположном направлении. Примером может служить натрий-калиевый насос. По законам диффузии ионы Nа постоянно движутся внутрь клетки, а ионы К + - из клетки. Нарушение необходимой концентрации этих ионов влечет за-гибель клетки.

Поверхностный аппарат клетки.

Разновидность клеток прокариот и эукариот состоит из частей: поверхностного аппарата, цитоплазмы, ядерного аппарата.

Поверхностный аппарат клетки выполняет три функции, универсальные для всех видов клеток: барьерную, транспортную, рецепторную. Он может осуществлять и ряд специфических функций (например, механическая тургорного функция клеточной стенки в растительных клетках). Поверхностный аппарат клеток состоит из систем: плазматической мембраны, надмембранный комплекса и субмембранного (т.е. пидмембранного) опорно-сократительного аппарата.

Плазматическая мембрана, или плазмалемма, - это основная, универсальная для всех клеток система поверхностного аппарата. Под ней расположена субмембранна система, которая участвует в трансмембранному транспортировке и рецепции и является частью цитоплазмы.

Надмембранная структура поверхностного аппарата осуществляют взаимодействие клеток с внешней средой или с другими клетками. У клеток животных надмембранный комплекс, или гликокаликс, играет важную роль в рецепторной функции клеток. Гликокаликс состоит из углеводов, он сравнительно тонкий и эластичный.

К производным надмембранным структурам принадлежит клеточная стенка. Ее должны клетки растений, грибов и бактерий. Клеточная стенка растений содержит целлюлозу, грибов - хитин, бактерий - муреин. Она достаточно жесткая, не сжимается. Через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ. Явление плазмолиза и деплазмолиза в клетках растений.

Плазмолиз - это отделение цитоплазмы от оболочки при погружении клетки в гипертонический, т.е. концентрированные извне, раствор. Если животные клетки погрузить в гипертонический раствор, то они сжимаются. Иногда плазмолизованые клетки остаются живыми. Если погрузить такие клетки в воду, в которой концентрация солей ниже, чем в клетке, происходит деплазмолиз.

Деплазмолиз - это возвращение цитоплазмы клеток растений из состояния плазмолиза в исходное состояние.

4

studfiles.net

Функции плазматической мембраны в клетке

Плазматическая мембрана – липидный бислой со встроенными в его толщу белками, ионными каналами и рецепторными молекулами. Это механический барьер, который отделяет цитоплазму клетки от околоклеточного пространства, одновременно являясь единственной связью с наружной средой. А потому плазмолемма является одной из важнейших структур клетки, а ее функции позволяют ей существовать и взаимодействовать с другими клеточными группами.

Общее представление о функциях цитолеммы

Плазматическая мембрана в том виде, в котором она присутствует в животной клетке, характерна для множества организмов из разных царств. Бактерии и простейшие, чьи организмы представлены одной-единственной клеткой, имеют цитоплазматическую мембрану. А животные, грибы и растения как многоклеточные организмы не утратили ее в процессе эволюции. Однако у разных царств живых организмов цитолемма несколько различается, хотя функции ее все равно одинаковы. Их можно разделить на три группы: на разграничительные, транспортные и коммуникативные.

К группе разграничительных функций относится механическая защита клетки, поддержание ее формы, ограждение от внеклеточной среды. Транспортную группу функций мембрана играет за счет наличия специфических белков, ионных каналов и переносчиков определенных веществ. К коммуникативным функциям цитолеммы стоит отнести рецепторную. На поверхности мембраны существует совокупность рецепторных комплексов, посредством которых клетка участвует в механизмах гуморальной передачи информации. Однако важно еще и то, что плазмолемма окружает не только клетку, но и некоторые ее мембранные органеллы. В них она играет такую же роль, как в случае с целой клеткой.

Барьерные функции плазматической мембраны множественные. Она защищает внутреннюю среду клетки со сложившейся концентрацией химических веществ от ее изменения. В растворах происходит процесс диффузии, то есть самостоятельного уравнивания концентрации между средами с разным содержанием в них определенных веществ. Плазмолемма как раз блокирует диффузию путем недопущения тока жидкости и ионов в любых направлениях. Таким образом, мембрана ограничивает цитоплазму с определенной концентрацией электролитов от околоклеточной среды.

Второе проявление барьерной функции плазматической мембраны – это защита от сильных кислых и сильных щелочных сред. Плазмолемма построена таким образом, что гидрофобные концы липидных молекул обращены наружу. Потому она зачастую разграничивает внутриклеточную и внеклеточную среды с разными показателями рН. Это необходимо для клеточной жизнедеятельности.

Барьерная функция мембран органелл

Барьерные функции плазматической мембраны различны и потому, что зависят от места ее расположения. В частности кариолемма, то есть липидный бислой ядра, защищает его от механических повреждений и разделяет ядерную среду от цитоплазматической. Причем считается, что кариолемма неразрывно связана с мембраной эндоплазматической сети. Потому вся система рассматривается едино как хранилище наследственной информации, белок синтезирующая система и кластер посттрансляционной модификации белковых молекул. Мембрана эндоплазматических сетей необходима для поддержания формы транспортных внутриклеточных каналов, по которым перемещаются белковые, липидные и углеводные молекулы.

Митохондриальная мембрана защищает митохондрии, а пластидная – хлоропласты. Лизосомальная мембрана также играет роль барьера: внутри лизосомы агрессивная среда рН и активные формы кислорода, способные повредить структуры внутри клетки, если они туда проникнут. Мембрана же является универсальным барьером, одновременно разрешающим лизосомам «переваривать» твердые частицы и ограничивающим место действия ферментов.

Механическая функция плазмолеммы

Механические функции плазматической мембраны также неоднородны. Во-первых, плазмолемма поддерживает клеточную форму. Во-вторых, она ограничивает деформируемость клетки, однако не препятствует изменению формы и текучести. При этом укрепление мембраны также возможно. Это происходит за счет образования клеточной стенки протистами, бактериями, растениями и грибами. У животных, в том числе у человеческого вида, клеточная стенка наиболее простая и представлена лишь гликокаликсом.

У бактерий она гликопротеидная, у растений – целлюлозная, у грибов – хитиновая. Диатомовые водоросли и вовсе встраивают в свою клеточную стенку кремнезем (оксид кремния), что значительно увеличивает прочность и механическую стойкость клетки. Причем каждому организму клеточная стенка нужна именно для этого. А сама плазмолемма имеет намного меньшую прочность, чем слой протеогликанов, целлюлозы или хитина. В том, что цитолемма играет механическую роль, сомневаться не приходится.

Также механические функции плазматической мембраны позволяют митохондриям, хлоропластам, лизосомам, ядру и эндоплазматической сети функционировать внутри клетки и защищаться от подпороговых повреждений. Это характерно для любой клетки, имеющей данные мембранные органеллы. Более того, плазматическая мембрана имеет цитоплазматические выросты, посредством которых создаются межклеточные контакты. Это пример реализации механической функции плазматической мембраны. Защитная роль мембраны обеспечивается еще и за счет естественной резистентности и текучести липидного бислоя.

Коммуникативная функция цитоплазматической мембраны

К числу коммуникативных функций стоит отнести транспорт и рецепцию. Эти оба качества характерны именно для плазматической мембраны и кариолеммы. Мембрана органелл не всегда имеет рецепторы или пронизана транспортными каналами, а у кариолеммы и цитолеммы эти образования имеются. Именно посредством их осуществляется реализация данных коммуникативных функций.

Транспорт реализуется двумя возможными механизмами: с затратой энергии, то есть активным путем, и без затрат, простой диффузией. Однако клетка может транспортировать вещества и путем фагоцитоза или пиноцитоза. Это реализуется путем захвата облака жидкости или твердой частицы выпячиваниями цитоплазмы. Тогда клетка как будто руками захватывает частицу или каплю жидкости, втягивая ее внутрь и образуя вокруг нее цитоплазматический слой.

Активный транспорт, диффузия

Активный транспорт – это пример избирательного поглощения электролитов или питательных веществ. Посредством специфических каналов, представленных белковыми молекулами, состоящими из нескольких субъединиц, вещество или гидратированный ион проникает в цитоплазму. Ионы меняют потенциалы, а питательные вещества встраиваются в метаболические цепи. И все эти функции плазматической мембраны в клетке активно способствуют ее росту и развитию.

Липидорастворимость

Высокодифференцированные клетки, к примеру, нервная, эндокринная или мышечная, используют данные ионные каналы для генерации потенциалов покоя и действия. Он образуется за счет осмотической и электрохимической разницы, а ткани получают способность сокращаться, генерировать или проводить импульс, отвечать на сигналы или передавать их. Это важный механизм обмена информацией между клетками, который лежит в основе нервной регуляции функций всего организма. Эти функции плазматической мембраны животной клетки обеспечивают регуляцию жизнедеятельности, защиты и передвижения всего организма.

Некоторые вещества и вовсе могут проникать сквозь мембрану, однако это характерно только для молекул липофильных жирорастворимых молекул. Они попросту растворяются в бислое мембраны, легко попадая в цитоплазму. Такой механизм транспорта характерен для гормонов стероидов. А гормоны пептидной структуры неспособны проникать через мембрану, хотя также передают информацию клетке. Это достигается благодаря наличию на поверхности плазмолеммы рецепторных (интегральных) молекул. Связанные с ними биохимические механизмы передачи сигнала к ядру вместе с механизмом прямого проникновения липидных веществ через мембрану составляют более простую систему гуморальной регуляции. И все эти функции интегральных белков плазматической мембраны нужны не только одной клетке, а всему организму.

Таблица функций цитоплазматической мембраны

Наиболее наглядный способ выделить функции плазматической мембраны – таблица, в которой указана ее биологическая роль для клетки в целом.

Структура

Функция

Биологическая роль

Цитоплазматическая мембрана в виде липидного бислоя с расположенными кнаружи гидрофобными концами, оснащенная рецепторными комплексами из интегральных и поверхностных белков

Механическая

Поддерживает клеточную форму, защищает от механических подпороговых воздействий, сохраняет клеточную целостность

Транспортная

Осуществляет транспорт капель жидкости, твердых частиц, макромолекул и гидратированных ионов в клетку с затратой или без затрат энергии

Рецепторная

Имеет на своей поверхности рецепторные молекулы, которые служат для передачи информации к ядру

Адгезивная

За счет выпячиваний цитоплазмы соседние клетки образуют контакты между собой

Электрогенная

Обеспечивает условия для генерации потенциала действия и потенциала покоя возбудимых тканей

В данной таблице наглядно показано, какие функции выполняет плазматическая мембрана. Однако эти роли играет только клеточная оболочка, то есть липидный бислой, окружающий всю клетку. Внутри нее есть и органеллы, которые также имеют мембраны. Их роли следует выразить в виде схемы.

Функции плазматической мембраны: схема

В клетке наличием мембран отличаются следующие органеллы: ядро, шероховатый и гладкий эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, митохондрия, хлоропласты, лизосомы. В каждой из данных органелл мембрана играет важнейшую роль. Рассмотреть ее можно на примере табличной схемы.

Органелла и мембрана

Функция

Биологическая роль

Ядро, ядерная мембрана

Механическая

Механические функции плазматической мембраны цитоплазмы ядра позволяют поддерживать его форму, предотвращать появление структурных повреждений

Барьерная

Разделение нуклеоплазмы и цитоплазмы

Транспортная

Имеет транспортные поры для выхода рибосом и информационной РНК из ядра и поступления внутрь питательных веществ, аминокислот и азотистых оснований

Митохондрия, митохондриальная мембрана

Механическая

Поддержание формы митохондрии, препятствие механическим повреждениям

Транспортная

Через мембрану передаются ионы и энергетические субстраты

Электрогенная

Обеспечивает генерацию трансмембранного потенциала, что лежит в основе выработки энергии в клетке

Хлоропласты, мембрана пластид

Механическая

Поддерживает форму пластид, предупреждает их механическое повреждение

Транспортная

Обеспечивает транспорт веществ

Эндоплазматическая сеть, мембрана сети

Механическая и средообразующая

Обеспечивает наличие полости, где протекают процессы синтеза белков и их посттрансляционной модификации

Аппарат Гольджи, мембрана везикул и цистерн

Механическая и средообразующая

Роль см. выше

Лизосомы, лизосомальная мембрана

Механическая

Барьерная

Поддержание формы лизосомы, предотвращение механических повреждений и выхода ферментов в цитоплазму, ограничение ее от литических комплексов

Мембраны животной клетки

Таковы функции плазматической мембраны в клетке, где она играет важную роль для каждой органеллы. Причем ряд функций следует объединить в одну – в защитную. В частности барьерная и механическая функции объединены в защитную. Более того, функции плазматической мембраны в растительной клетке практически идентичны таковым в животной и бактериальной.

Животная клетка является наиболее сложной и высокодифференцированной. Здесь располагается гораздо больше интегральных, полуинтегральных и поверхностных белков. В целом у многоклеточных организмов структура мембраны всегда сложнее, чем у одноклеточных. И то, какие функции выполняет плазматическая мембрана конкретной клетки, определяет, будет ли она отнесена к эпителиальной, соединительной или возбудимой ткани.

fb.ru

Срочно!!! 1 какую функцию выполняет клеточная мембрана ? 2. Для каких клеток характерна - Школьные Знания.com

1.Клеточная мембрана обладает односторонней проводимостью. Так, молекулы воды могут беспрепятственно проходить через клеточную мембрану, а молекулы других веществ проникают избирательно. Через клеточную мембрану клетка по лучает воду, питательные вещества, кислород, через нее уда¬ляются продукты клеточного обмена. Пространство внутри клетки тоже разделено мембранами. Они образуют эндоплазматическую сеть — сеть канальцев, емкостей, полостей, где хранятся вещества, выработанные клеткой. Эндоплазматическая сеть — это своеобразная транспортная система, по которой вещества перемещаются внутри клетки. Благодаря ей поддерживается двусторонняя связь между ядром и цитоплазмой, а также между различными органоидами клетки.2.Клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, архей, грибов и растений. Животные и многие простейшие не имеют клеточной стенки.3.Передача и сохранение информации, участие в процессе размножения (ядро)4.У бактерий нет ядра, у всех остальных есть.Капсула есть только у бактерий. Она предохраняет бактерии от повреждений и высыхания. Создаёт дополнительный осмотический барьер и является источником резервных веществ. Препятствует фагоцетозу бактерий. Контакты между клетками - связывает между собой клетки ткани. Транспорт веществ между клетками - у бактерий его нет. Хромосомы - у бактерий нуклеоид, а у всех остальных хромосомы. У бактерий есть плазмиды, а у остальных его нет. У бактерий нет митохондрий, аппарата Гольджи, пластид, лизосом, пероксисом, вакуолей,  в отличии от остальных. Но есть мезосомы и пили, которых нет ни у растений, ни у животных и ни у грибов.

4.2

77 оценок

77 оценок

Оцени!

znanija.com


Смотрите также

 

2011-2017 © МБУЗ ГКП №  7, г.Челябинск.