Структура еукаріотичної клітини: поверхневий апарат
Тема №2. Структура еукаріотичної клітини. Поверхневий апарат.
Будова клітини:
І. Поверхневий апарат:
Плазматична мембрана (плазмалема)
Надмембранні і підмембранні структури.
ІІ. Цитоплазма:
Гіалоплазма (цитозоль) - колоїдний розчин.
Органели - постійні структури
Включення - непостійні структури
ІІІ. Ядро
Незважаючи на багатоманітність форм, організація клітин усіх цих організмів підпорядкована єдиним закономірностям (мал. 43). Внутрішній уміст кожної клітини оточує поверхневий апарат, до складу якого входить клітинна мембрана. Клітини еукаріотів - грибів, рослин і тварин - обов’язково мають ядро. Внутрішнє середовище клітини між клітинною мембраною та ядром - це цитоплазма. У ній розташовані постійні клітинні структури органели. Кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини. Непостійні структури - включення - це запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин.
Мал. Моделі внутрішньої будови еукаріотичних клітин: А. Рослинної. Б. Тваринної.
Завдання. Розгляньте малюнок і пригадайте, які органели клітин тварин і рослин вам відомі з попередніх курсів біології та які їхні функції.
Поверхневий апарат:
І. Плазматична мембрана (плазмолема) - має рідинно-мозаїчну структуру:
Фосфоліпіди (2 шари) + холестерол ( 30% зв'язані з білками)
Білки (поверхневі і внутрішні ) - основні функціональні компоненти
Вуглеводи - тільки в комплексі з білками і ліпідами
Молекули здатні до переміщень → відновлення!!!
До поверхневого апарату належать плазматична мембрана, надмембранні та підмембранні структури. До складу плазматичної мембрани(її ще називають плазмалемою) входять насамперед ліпіди, білки та вуглеводи (мал. 44). Молекули ліпідів розташовані у два шари: їхні гідрофільні «голівки» (ортофосфатні групи) обернені до зовнішнього та внутрішнього боку мембрани. Гідрофобні «хвости», що складаються з ланцюжків жирних кислот, обернені всередину (мал.II). Білки є головним функціональним компонентом клітинних мембран. Одні з молекул білків розташовані або на зовнішній, або на внутрішній поверхні мембран, тому їх називають поверхневими. Інші молекули білків перетинають подвійний шар ліпідів. Вуглеводи входять до складу мембран виключно у вигляді комплексних сполук із молекулами білків або ліпідів.Така модель будови біологічних мембран дістала назву рідинно-мозаїчної (мал. III). Назва пояснюється тим, що приблизно 30 % ліпідів мембран міцно пов’язані з внутрішніми білками в єдині комплексні сполуки, тоді як решта ліпідів перебувають у рідкому стані. Тому білково-ліпідні комплекси наче «вкраплені» у рідку ліпідну масу, нагадуючи мозаїку. Молекули, які входять до складу мембран, здатні до переміщень. Завдяки цьому мембрани швидко поновлюються за незначних пошкоджень. Плазматичні мембрани можуть розтягуватися та стискатися, наприклад під час змін форми або руху клітин, утворювати вирости, зморшки, мікроворсинки, які набагато збільшують поверхню клітини.
Мал. Будова плазматичної мембрани:
І. Фото, зроблене за допомогою електронного мікроскопа. II. Схема розташування в мембрані білків (1) і ліпідів (2). III. Рідинно-мозаїчна модель будови плазматичної мембрани
функції:
Структурна - утворює поверхню клітини і органел
Бар'єрна - відмежовує клітину від середовища, є напівпрониклою (обмежує проникнення певних речовин)
Ферментативна - білки-ферменти каталізують реакції
Сигнальна - білки передають сигнали до клітини
Транспортна:
а)Пасивний транспорт (без витрат енергії)
дифузія
полегшена дифузія → білками-переносчиками
осмос - рух розчинника (Н2О)
Мал. Полегшена дифузія.
Пасивне транспортування відбувається без затрат енергії шляхом простої дифузії, осмосу та полегшеної дифузії. Проста дифузія - рух молекул або йонів за градієнтом концентрації, тобто з ділянок з високою концентрацією в ділянки з низькою концентрацією (наприклад, газообмін у легенях і тканинах). Полегшена дифузія - дифузія, яка здійснюється за допомогою спеціальних білків-переносників, як правило, в одному напрямку (наприклад, надходження глюкози в еритроцити). Дифузію води крізь напівпроникну мембрану називають осмосом. Вода переходить від ділянки з низькою концентрацією солей до ділянки з вищою концентрацією.
б)Активний транспорт (з витратами енергії)
Калій-натрієвий насос (помпа) - К+ (в клітині), Nа+ (поза клітиною)
Цитози - у мембранні упаковці:
ендоцитоз - поглинання: фаго-(тверді частки) і піноцитоз (рідина)
екзоцитоз - виділення
Мал. Схематичне зображення цитозу: 1 - фагоцитоз; 2 - піноцитоз
Натрій-калієвий насос - це процес переміщення низькомолекулярних сполук (амінокислот, глюкози) крізь мембрану за рахунок різної концентрації йонів і K+ всередині клітини і Na+ (ззовні).
В мембранній упаковці речовини транспортуються в клітину (ендоцитоз) або з клітини (екзоцитоз). Розрізняють два види ендоцитозу: фагоцитоз і піноцитоз. Фагоцитоз (від грец. фагос - пожирати, цитос - клітина) - це захоплення і поглинання клітиною великих часточок або цілих клітин. Ендоцитоз рідини та розчинених в ній речовин називається піноцитозом (від грец. піно - пити і клітина). Шляхом ендоцитозу відбуваються процеси всмоктування речовин епітеліальними клітинами слизової оболонки тонкого кишечнику і реасорбації речовин у канальцях нирок. Екзоцитоз - це процес виведення з клітини різноманітних речовин крізь мембрану. Шляхом екзоцитозу вивільняються гормони, жирові краплини, медіатори в синапсах під час збудження та ін.
ІІ. Надмембранні комплекси:
1.Глікокалікс - тонкий шар глікопротеїдів і гліколіпідів.
у тварин → забезпечує зв'язок між клітинами
2. Клітинна стінка - товстий шар полісахаридів → занурені у матрикс( білки, пектини, мін.солі)
у рослин з целюлози
у грибів з хітину
у бактерій з муреїну
Мал. Клітинна оболонка рослинної клітини:
1 - фото, зроблене за допомогою сканувального мікроскопа; 2 - схема будови
Глікокалікс- надмембранний комплекс тваринних клітин, утворений молекулами глікопротеїдів та гліколіпідів. Основними функціями є зв’язок між клітинами, сприйняття подразників, а також участь у позаклітинному пристінковому травленні завдяки наявності в ньому ферментів. Оскільки шар дуже тоненький, він не виконує опорної функції, притаманної клітинним стінкам. Особливе значення глікокаліксу проявляється у фагоцитозі, до якого здатні тваринні клітини.
Клітинна стінка - надмембранна структура, що оточує клітини прокаріотів, грибів і рослин. На відміну від мембран клітинна стінка не в змозі контролювати транспортування молекул до клітини із зовнішнього середовища. У прокаріотичних клітин клітинна стінка складається з муреїну, у рослинних клітин - з целюлози, а у грибів - з хітину. Особливу роль виконує ця структура у рослин. Її целюлозні волокна утворюють каркас, проміжки якого можуть бути заповнені пектиновими речовинами, лігніном. Залежно від типу тканин рослин і функцій до складу стінки можуть входити й неорганічні сполуки (наприклад, силіцій(ІV) оксид, солі Кальцію). Рослинні стінки виконують цілий ряд функцій: забезпечують транспортування речовин, надають форму клітині, визначають напрямок її росту, протидіють внутрішньому тиску, захищають від несприятливих чинників середовища тощо.
ІІІ. Підмембранні комплекси - забезпечують форму клітини
1. Цитоскелет:
мікротрубочки - з білка тубуліну
мікронитки - з білка актину
2. Пелікула - ущільнення зовнішнього шару цитоплази (у одноктітинних тварин)
Міжклітинні контакти:
Десмосоми- з’єднання клітин за допомогою елементів цитоскелета.
Щільні - клітини зшиваються спеціальними білками.
Синапси - контакти нервових клітин.
Щілинні - є білкові канальці.
Плазмодесми - цитоплазматичні містки між клітинами (у рослин).
Десмосоми - це з’єднання двох клітин, що відбувається за допомогою елементів цитоскелета. Найпоширеніші вони у тих частинах тіла, які зазнають постійного механічного стресу, зокрема у гладких м’язах, міокарді, де формують вставні диски. Щільні контакти - контакти, в яких мембрани клітин максимально зближуються і зшиваються спеціальними білками. Вони ізолюють клітини та запобігають дифузії у цих ділянках. Синапси - комунікаційні контакти нервових клітин, які передають інформацію з нейронів на нейрони або з нейронів на м’язи. Щілинні контакти (нексуси) - комунікаційні контакти, що характеризуються наявністю білкових каналів. Забезпечують передачу електричних імпульсів та поживних речовин. Плазмодесми - контакти у вигляді цитоплазматичних містків між клітинами. Основною функцією плазмодесм є забезпечення взаємодії і транспортування речовин між клітинами, що ізольовані жорсткими клітинними оболонками. У рослинному організмі майже всі клітини з’єднані таким чином.
РЕЗУЛЬТАТ
Оцінка
Завдання для самоконтролю
1-6
1. Що таке клітинна мембрана? 2. Назвіть функції клітинної мембрани. 3. Що таке мембранне транспортування? 4. Які є механізми транспортування речовин крізь мембрани? 5. Що таке надмембранні структури клітини? 6. Назвіть надмембранні структури.
7-9
7. Як функції клітинної мембрани пов'язані з її будовою? 8. Як відбувається транспортування речовин крізь клітинну мембрану? 9. Яке значення надмембранних структур клітини?
10-12
10. Яка роль клітинних мембран у адаптації клітин до умов існування?
Д/З: т/з №1, 2, опрацювати матеріал сайту або § 13, 17 п.2 (Соболь), § 10 (Остапченко)
