Поверхневий апарат клітин, його функції

Клітинна мембрана (плазмолема, плазматична мембрана) - вибірково проникний бар'єр, який регулює обмін між клі­тиною і середовищем. В усіх клітинах мембрана – основний структурний ком­понент.

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

Мембрани складаються з ліпідів, білків та вуглеводів.

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

Основним функціональним компонентом біологічних мембран є білки. Але тільки утворивши міцні комплекси з ліпідами, вони здатні проявляти актив­ність.

Поверхневі білки (близько 30% від загальної кількості мембранних білків). Розміщені на зовнішній та внутрішній поверхнях мембран і зв'язані з останніми електричними силами безпосередньо чи через двовалентні катіони, переважно Са²⁺ та Мg²⁺. Вони легко відокремлюються від мембран після руйнування клітин.

Внутрішні білки (майже 70% загальної кількості мембранних білків) зану­рені у подвійний шар ліпідів на різну глибину, а в деяких випадках перетина­ють мембрану наскрізь. Такі білки зв'язують обидві поверхні мембрани.

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

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

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

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

– білки мають декілька варіантів розташування: а) на поверхні біліпідного шару; б)частково занурені в біліпідний шар; в)повністю пронизують біліпідний шар (рис.)

– на зовнішній поверхні плазматичної мембрани є полісахаридний шар глікокаліксу;

– мембрани клітин виділяють речовину для утворення до­даткового захисту клітинної стінки;

– в окремих клітинах є декілька зовнішніх мембран (аксо­ни нейронів).

Рис. Схема будови клітинної мембрани: 1 – молекула ліпіда; 2 – ліпідний бішар; 3,4,5 – білки; 6 – глікокаликс; 7 – субмембранний шар; 8 – актинові мікрофіламенти; 9 – мікротрубочки; 10 – проміжні філаменти; 11 – вуглеводні частини молекул глікопротеїнів і гликоліпідів

Властивості біологічних мембран:

- напівпроникливість;

- еластичність;

- асиметричність (зовнішня і внутрішня поверхні мембрани відрізняються білковим, вуглеводним та ліпідним складом);

- здатність до самовідновлення – процес "затягування" пошкод­жень мембрани за рахунок рухливості ліпідних молекул, тому, що мембрана напіврідка; якщо пошкодження велике – клітина гине.

Функції мембрани:

– ізоляційна;

– транспортна (мембранні канали і переносники речовин);

– захисна (бере участь у фагоцитозі);

– електрична (створює трансмембранний електричний по­тенціал) – різниця потенціалів між внутрішньою та зовнішньою сторонами мембрани, яка утворюється за раху­нок розділення мембраною іонів;

– з'єднує клітини: а) за рахунок складчастих виростів; б) за рахунок спеціальних білкових тілець-десмосом (м'язи серця, епітеліальні клітини);

– через мембрани з клітини виводяться: іони, продукти жит­тєдіяльності, секрети (слина, травний сік, гормони).

Поверхневий апарат клітини:

- до поверхневого апарату клітини відноситься комплекс білків, вуглеводів, ліпідів, які утворюють поверхневий шар клітини – глікокаликс;

- товщина глікокаликсу - 10-20 нм;

- вуглеводи глікокаликсу утворюють комплекси з білками і ліпідами (відповідно глікопротеїни і гліколіпіди).

Функції глікокаликсу:

- захисна;

- рецепторна;

- транспортна;

- ізоляційна.

Клітинна стінка:

- невід’ємний компонент і продукт життєдіяльності рослинної клітини;

- побудована із полісахаридів: целюлози, геміцелюлози і пектинових речовин;

- макромолекули целюлози за рахунок водневих зв’язків об’єднуються в пучки – мікрофібрили;

- мікрофібрили переплітаються й утворюють каркас клітинної стінки;

- у більшості грибів мікрофібрили складаються із хітину – складного полімера, яких побудований із залишків глюкози, в якій одна гідроксильна група заміщена ацетильованою аміногрупою;

- мікрофібрили занурені в матрикс стінки – водяний пластичний гель, який складається із суміші різних хімічних речовин, серед яких переважають полісахариди;

- на матрикс припадає до 60% сухої речовини клітинної стінки;

- крім полісахаридів до складу клітинної стінки може входити лігнін (до 30%) – полімер фенольної природи, за рахунок якого відбувається здерев’яніння клітин;

- нашарування на клітинній стінці ліпідів у вигляді воску і кутину призводить до утворення щільної гідрофобної кутикули.

- вміст геміцелюлози в клітинній стінці може змінюватися, залежно від фізіологічного стану клітини;

- пектини – гідрофільні речовини, які набухають у воді, утворюючи слиз, який склеює клітини;

- в клітинних стінках окремих рослин (хвощі, діатомові водорості, злакові) можуть відкладатися мінеральні солі

Функції клітинної стінки:

-

захисна;

- ізоляційна;

- транспортна;

- рецепторна;

- видільна;

- забезпечує взаємозв’язок з іншими клітинами.

Через клітинні стінки рослин відбувається транспорт води і певних сполук. Проникність стінок рослинних клітин можна проілюструвати на прикладі явищ плазмолізу і деплазмолізу. Наприклад, якщо клітину вмістити у розчин з концентрацією солей, вищою, ніж у цитоплазмі, то вода виходитиме з неї. Це спричиняє явище плазмолізу (від грец. плазма -виліплення, утворення та лізіс — розчинення) - відшарування пристінкового шару цитоплазми від клітинної стінки.

Якщо ж клітину вмістити у розчин солей з концентрацією нижчою, ніж у її цитоплазмі, то спостерігається зворотний процес: вода надходитиме в клітину, внаслідок чого зростає внутрішньоклітинний тиск. Це явище називають деплазмолізом (від лат. де - префікс, що означає відміну).

У різних груп грибів структура і хімічний склад клітинної стінки можуть розрізнятись. Як і у рослин, її основу складають різноманітні полісахариди (целюлоза, хітин тощо). До складу клітинних стінок деяких грибів можуть входити темні пігменти (меланіни), амінокислоти, фосфати та інші сполуки.
У прокаріотів структура клітинної стінки досить складна. У більшості бактерій вона складається з високомолекулярної сполуки - муреїну, який надає їй міцності. До складу клітинної стінки бактерій також входять білки, сполуки ліпідів з полісахаридами тощо.

Залежно від будови і властивостей надмембранних комплексів бактерій поділяють на грампозитивних і грамнегативних. У грамнегативних бактерій структура надмембранних комплексів складніша завдяки шару полісахаридів і додатковій зовнішній мембрані. Тому на них не діють певні антибіотики (наприклад, пеніцилін, актиноміцин).

Клітинна стінка бактерій має антигенні властивості, що дає можливість певним групам лейкоцитів «впізнавати» хвороботворні бактерії і виробляти до них антитіла.

До підмембранних комплексів клітин належать різноманітні структури білкової природи: мікронит-ки і мікротрубочки, які складають цитоскелет, тобто виконують опорну функцію. Елементи цитоскелета також сприяють закріпленню у певному положенні органе л і їхньому переміщенню в клітині.

Мікронитки - тонкі (діаметром 4-7 нм) ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків (актину, міозину та ін.). Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини. Пучки мікрониток одним кінцем прикріплюються до однієї структури (наприклад, плазматичної мембрани), а другим — до іншої (певної органели, молекули біополімерів).

Мікротрубочки — циліндричні структури діаметром 10-25 нм. Вони беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, у внутрішньоклітинному транспорті речовин, входять до складу війок, джгутиків тощо.

У клітинах багатьох одноклітинних тварин (інфузорії, евглени тощо) до підмембранних комплексів належить пелікула (від лат. пелліс — шкіра). Вона надає міцності поверхневому апарату, забезпечуючи відносну сталість форми клітини. Пелікула складається з плазматичної мембрани і структур, які розташовані під нею в зміненому ущільненому зовнішньому шарі цитоплазми. У різних організмів товщина і структура пелікули можуть відрізнятись. Найскладніша її будова в інфузорій.

Поиск по сайту: