Плазмолемма рисунок

Содержание
  1. Плазматическая мембрана: какие функции выполняет мембрана клетки растений или бактерий, что лежит в ее основе и из чего состоит
  2. Органеллы клетки
  3. Общее строение мембраны
  4. Жидкостно-мозаичная модель строения
  5. Белки плазматической мембраны
  6. Клеточная мембрана строение и функции
  7. Предназначение диффузионных мембран
  8. Свойства биологических мембран
  9. Что такое супердиффузионные мембраны
  10. Строение клеточной мембраны
  11. Преимущества использования супердиффузионных мембран
  12. Основные свойства плазматической мембраны
  13. Плазматическая мембрана – химический состав, строение и свойства
  14. Химический состав
  15. Основные функции
  16. Другие возможности
  17. Структура цитолеммы
  18. Значение клеточной оболочки
  19. Конспект
  20. Биологические мембраны. Функции плазмалеммы
  21. СТРОЕНИЕ МЕМБРАН
  22. МЕМБРАННЫЙ ТРАНСПОРТ
  23. ЭНДОЦИТОЗ И ЭКЗОЦИТОЗ
  24. РЕЦЕПТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ПЛАЗМАЛЕММЫ
  25. АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ СИСТЕМА
  26. КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА
  27. Вопросы и упражнения

Плазматическая мембрана: какие функции выполняет мембрана клетки растений или бактерий, что лежит в ее основе и из чего состоит

Плазмолемма рисунок

Клетка давно определена как структурная единица всего живого. И это действительно так. Ведь миллиарды этих структур, словно кирпичики, образуют растения и животных, бактерий и микроорганизмов, человека. Каждый орган, ткань, система организма — все выстроено из клеток.

Поэтому очень важно знать все тонкости ее внутреннего строения, химического состава и протекающих биохимических реакций. В данной статье рассмотрим, что представляет собой плазматическая мембрана, функции, которые она выполняет, и строение.

Органеллы клетки

Органеллами называются мельчайшие структурные части, находящие внутри клетки и обеспечивающие ее строение и жизнедеятельность. К ним относится множество разных представителей:

Каждая из перечисленных структур имеет свое сложное строение, сформирована ВМС (высокомолекулярными веществами), выполняет строго определенные функции и принимает участие в комплексе биохимических реакций, обеспечивающих жизнедеятельность всего организма в целом.

Общее строение мембраны

Строение плазматической мембраны изучалось еще с XVIII века. Именно тогда впервые была обнаружена ее способность выборочно пропускать или задерживать вещества. С развитием микроскопии исследование тонкой структуры и строения мембраны стало более возможным, и поэтому на сегодняшний день о ней известно практически все.

Синонимом ее основному названию является плазмалемма. Состав плазматической мембраны представлен тремя основными видами ВМС. Соотношение этих соединений и расположение может варьироваться у клеток разных организмов (растительной, животной или бактериальной).

Жидкостно-мозаичная модель строения

Многие ученые пытались высказывать предположения о том, каким образом располагаются липиды и белки в мембране. Однако только в 1972 г. учеными Сингером и Николсоном была предложена актуальная и сегодня модель, отражающая строение плазматической мембраны.

Она названа жидкостно-мозаичной, и суть ее состоит в следующем: различные типы липидов располагаются в два слоя, ориентируясь гидрофобными концами молекул внутрь, а гидрофильными наружу. При этом вся структура, подобно мозаике, пронизана неодинаковыми типами белковых молекул, а также небольшим количеством гексоз (углеводов).

Вся предполагаемая система находится в постоянной динамике. Белки способны не просто пронизывать билипидный слой насквозь, но и ориентироваться у одной из его сторон, встраиваясь внутрь. Или вообще свободно «гулять» по мембране, меняя местоположение.

Доказательствами в защиту и оправданность этой теории служат данные микроскопического анализа. На черно-белых фотографиях явно видны слои мембраны, верхний и нижний одинаково темные, а средний более светлый. Также проводился ряд опытов, доказывающих, что слои основаны именно липидами и белками.

Белки плазматической мембраны

Если рассматривать процентное соотношение липидов и белков в мембране растительной клетки, то оно будет примерно одинаковое — 40/40%. В животной плазмалемме до 60% приходится на белки, в бактериальной — до 50%.

Плазматическая мембрана состоит из разных видов белков, и функции каждого из них также специфические. Периферические молекулы. Это такие белки, которые ориентированы на поверхности внутренней или наружной частей бислоя липидов. Основные типы взаимодействий между структурой молекулы и слоем следующие:

  • водородные связи;
  • ионные взаимодействия или солевые мостики;
  • электростатическое притяжение.

Сами периферические белки — растворимые в воде соединения, поэтому их отделить от плазмалеммы без повреждений несложно. Какие вещества относятся к этим структурам? Самое распространенное и многочисленное — фибриллярный белок спектрин. Его в массе всех мембранных белков может быть до 75% у отдельных клеточных плазмалемм.

Зачем они нужны и как зависит от них плазматическая мембрана? Функции следующие:

  • формирование цитоскелета клетки;
  • поддержание постоянной формы;
  • ограничение излишней подвижности интегральных белков;
  • координация и осуществление транспорта ионов через плазмолемму;
  • могут соединяться с олигосахаридными цепями и участвовать в рецепторной передаче сигналов от мембраны и к ней.

Полуинтегральные белки. Такими молекулами называются те, что погружены в липидный бислой полностью или наполовину, на различную глубину. Примерами могут служить бактериородопсин, цитохромоксидаза и другие. Их называют также «заякоренными» белками, то есть будто прикрепленными внутри слоя.

С чем они могут контактировать и за счет чего укореняются и удерживаются? Чаще всего благодаря специальным молекулам, которыми могут быть миристиновые или пальмитиновые кислоты, изопрены или стерины. Так, например, в плазмалемме животных встречаются полуинтегральные белки, связанные с холестерином.

У растений и бактерий таких пока не обнаружено. Интегральные белки. Одни из самых важных в плазмолемме. Представляют собой структуры, формирующие что-то вроде каналов, пронизывающих оба липидных слоя насквозь.

Именно по этим путям осуществляются поступления многих молекул внутрь клетки, таких, которые липиды не пропускают. Поэтому основная роль интегральных структур — формирование ионных каналов для транспорта.

Существует два типа пронизывания липидного слоя:

  • монотопное — один раз;
  • политопное — в нескольких местах.

Источник: https://obraz-ola.ru/prochee/kakie-funktsii-plazmaticheskoj-membrany.html

Клеточная мембрана строение и функции

Плазмолемма рисунок

Характеристики функций кратко перечислены в таблице:

Функция мембраныОписание
Барьерная рольПлазмолемма выполняет защитную функцию, предохраняя содержимое клетки от воздействия чужеродных агентов. Благодаря особой организации белков, липидов, углеводов, обеспечивается полупроницаемость плазмолеммы.
Рецепторная функцияЧерез клеточную мембрану происходит активация биологически активных веществ в процессе связывания с рецепторами. Так, иммунные реакции опосредуются через распознавание чужеродных агентов рецепторным аппаратом клеток, локализованным на клеточной мембране.
Транспортная функцияНаличие пор в плазмолемме позволяет регулировать поступление веществ внутрь клетки. Процесс переноса протекает пассивно (без затрат энергии) для соединений с низкой молекулярной массой. Активный перенос связан с затратами энергии, высвобождающейся при расщеплении аденозинтрифосфота (АТФ). Данный способ имеет место для переноса органических соединений.
Участие в процессах пищеваренияНа клеточной мембране происходит осаждение веществ (сорбция). Рецепторы связываются субстратом, перемещая его внутрь клетки. Образуется пузырек, свободно лежащий внутри клетки. Сливаясь, такие пузырьки формируют лизосомы с гидролитическими ферментами.
Ферментативная функцияЭнзимы, необходимые составляющие внутриклеточного пищеварения. Реакции, требующие участия катализаторов, протекают с участием ферментов.

Предназначение диффузионных мембран

Основное предназначение супердиффузионных мембран для кровли является обеспечение защиты от проникновения внутренней и наружной влаги внутрь теплоизоляционного слоя. Источниками этой влаги могут быть внутренние испарения и атмосферные осадки.

Кроме этого, расположенная в кровельном покрытии диффузионная мембрана обеспечивает эффективные условия отвода уже накопившейся в силу тех или иных причин влаги.

 Супердиффузионную мембрану можно с полной уверенностью назвать одной из важнейших составляющих теплоизоляционного контура, так как она косвенным образом способствует снижению потерь тепловой энергии.

Бережливый хозяин собственного дома, знающий толк в экономии, никогда не будет раздумывать о необходимости или отсутствии таковой при принятии решения о покупке и последующей установке диффузионной мембраны. Тем более, что стоимость этого материала на современном рынке строительных материалом можно с уверенностью назвать чисто символической. 

Свойства биологических мембран

1. Способность к самосборке после разрушающих воздействий. Это свойство определяется физико-химическими особенностями фосфолипидных молекул, которые в водном растворе собираются вместе так, что гидрофильные концы молекул разворачиваются наружу, а гидрофобные — внутрь. В уже готовые фосфолипидные слои могут встраиваться

белки

Способность к самосборке имеет
важное значение на клеточном уровне

2. Полупроницаемость (избирательность в пропускании ионов и молекул). Обеспечивает поддержание постоянства ионного и молекулярного

состава в клетке.

3. Текучесть
мембран
. Мембраны не являются жесткими структурами, они постоянно флюктуируют за счет вращательных и колебательных движений молекул липидов и белков. Это обеспечивает большую скорость протекания ферментативных

и других химических процессов в мембранах.

4. Фрагменты
мембран не имеют свободных концов
,
так как замыкаются в пузырьки.

Что такое супердиффузионные мембраны

Диффузионная мембрана – это специальный материал, имеющий двух-, трех- или даже четырехслойную структуру, основу которого составляет нетканый холст. Диффузионные мембраны применяют для защиты утепляющего слоя от проникновения в его толщу испарений. Также, диффузионные мембраны являются превосходной защитой от воды и ветра.

 При создании крыши, в полном объеме соответствующей всем современным требованиям, каждый застройщик обязательно столкнется с таким понятием, как «кровельный пирог».

Для того чтобы крыша выполняла все возложенные на нее функции в течение всего срока эксплуатации, кроме основного кровельного покрытия, необходимо использовать некоторые дополнительные материалы, к числу которых относятся супердиффузионные мембраны. Супердиффузионные мембраны можно использовать при создании кровельного пирога в любой климатической зоне нашей страны.

Роль этого дополнительного слоя чрезвычайно важна, так именно его присутствие позволяет снизить силу неблагоприятных воздействий, вызванных экстремальными погодными условиями, а также нивелировать недочеты и ошибки, возникшие в ходе неправильного монтажа кровли. 

Строение клеточной мембраны

Клеточная мембрана содержит углеводы, которые покрывают ее, в виде гликокаликса. Это надмембранная структура, которая выполняет барьерную функцию. Белки, расположенные здесь, находятся в свободном состоянии. Несвязанные протеины участвуют в ферментативных реакциях, обеспечивая внеклеточное расщепление веществ.

Белки цитоплазматической мембраны представлены гликопротеинами. По химическому составу выделяют протеины, включенные в липидный слой полностью (на всем протяжении), – интегральные белки. Также периферические, не достигающие одной из поверхностей плазмолеммы.

Первые функционируют как рецепторы, связываясь с нейромедиаторами, гормонами и другими веществами. Вставочные белки необходимы для построения ионных каналов, через которые осуществляется транспорт ионов, гидрофильных субстратов. Вторые являются ферментами, катализирующими внутриклеточные реакции.

Преимущества использования супердиффузионных мембран

Хозяин частного дома, решивший использовать в конструкции кровельного пирога супердиффузионные мембраны, в сравнении с домовладельцами, использующими традиционные технологии, получит ряд неоспоримых преимуществ, среди которых основными можно назвать следующие:

  • Использование супердиффузионных мембран позволяет одной пленке заменить две, такие как гидро- и ветрозащита. Наличие мембраны допускает возведение конструкции без наличия вентиляционного зазора.
  • Укладка супердиффузионных мембран разрешается непосредственно на поверхность любого покрытия, что позволяет укладывать теплоизоляцию более толстым слоем, в сравнении с традиционными технологиями. Как результат, владелец дома получает усиленную теплоизоляцию. 
  • Использование супердиффузионных мембран позволяет продлить срок эксплуатации утепляющего материала и деревянных конструкций кровли. При этом, деревянные элементы крыши могут быть установлены без предварительной обработки специальными химическими составами. 
  • Применение супердиффузионных мембран в ходе создания кровельного пирога значительно сокращает время проведения монтажных работ и связанных с ними затрат. 

Основные свойства плазматической мембраны

Липидный бислой препятствует проникновению воды. Липиды – гидрофобные соединения, представленные в клетке фосфолипидами. Фосфатная группа обращена наружу и состоит из двух слоев: наружного, направленного во внеклеточную среду, и внутреннего, отграничивающего внутриклеточное содержимое.

Водорастворимые участки носят название гидрофильных головок. Участки с жирной кислотой направлены внутрь клетки, в виде гидрофобных хвостов. Гидрофобная часть взаимодействует с соседними липидами, что обеспечивает прикрепление их друг к другу. Двойной слой обладает избирательной проницаемостью на разных участках.

Так, в середине мембрана непроницаема для глюкозы и мочевины, здесь свободно проходят гидрофобные вещества: диоксид углерода, кислород, алкоголь

Важное значение имеет холестерол, содержание последнего определяет вязкость плазмолеммы

Adblock
detector

Источник: https://mr-build.ru/newteplo/naruznaa-membrana.html

Плазматическая мембрана – химический состав, строение и свойства

Плазмолемма рисунок

Впервые строение и функции плазматической мембраны начали изучать в 1925 году. Тогда специалисты смогли впервые выделить оболочки эритроцитов. Они назвали их «тени», вычислили общую площадь.

После этого ученые с помощью ацетона выделили все жиры (липиды). Это было необходимо для определения их количества на каждую единицу площади эритроцитов.

Вывод, сделанный после исследований и экспериментов, был правильным, но ученые допустили несколько грубейших ошибок:

  • ацетон не помогает выделить абсолютно все жиры из цитоплазматической мембраны;
  • площадь цитолеммы была определена неправильно, поскольку мембраны были сухими.

Несмотря на эти нарушения, случайным образом результат оказался верным, что позволило открыть двойной слой или бислой. Далее исследования специалистов продолжились. Они обратили внимание на натяжение выделенных пленок.

Мембраны не могли быть такими жесткими, поэтому появилась теория, что они содержат белки, позволяющие сохранять упругость и эластичность.

В 1935 году американские ученые пришли к выводу, что схема строения плазматической мембраны напоминает сандвич, то есть имеется липидный бислой, с двух сторон окруженный белковыми прослойками.

В 1950-х годах теория была подтверждена во время первых микроскопических исследований. В 1960 году Дж. Робертсон сформулировал теорию строения биологической мембраны, которая утверждала, что все оболочки в клетках состоят из трех слоев. Однако теория сандвича или бутерброда была опровергнута, поскольку появились другие факты.

Первым из них стали сведения о глобулярности мембраны. Помимо этого, специалисты определили, что во время микроскопического исследования структура пленки во многом зависит от способа ее фиксации. Следующим открытием, опровергающим теорию сандвича, было изучение сперматозоида, во время которого появилось подтверждение, что даже в одной клетке структура мембраны на разных участках отличается.

Последним опровержением стало выявление белков непосредственно внутри мембраны, тогда как теория бутерброда предполагала их нахождение за ее пределами. Подобные выводы в 1972 году использовал Сингер и Николсон, создавая мозаичную модель строения цитолеммы. На ней было отчетливо видно, что внутри пленки имеется большое количество белков, но молекулы встречаются и за пределами бислоя.

Химический состав

Плазмалемма или клеточная мембрана представляет собой молекулярную эластическую структуру, состоящую из большого количества липидов, а также белков.

Она позволяет отделить клетку от других жидкостей в организме, предотвратить ее повреждение, принимает участие в метаболических процессах.

Помимо этого, цитолемма помогает разделить камеры клетки для обеспечения ее нормального функционирования.

Химический состав плазматический мембраны в основном представлен фосфолипидами, но присутствуют и другие молекулы. Этот вид липидов относится к сложным, поэтому специалисты долгое время не могли точно определить состав цитолеммы. Каждый фосфолипид имеет гидрофильную часть и гидрофобную. Первая представляет собой голову молекулы и обращена наружу, вторая — хвост и обращена внутрь.

У большинства живых организмов на планете химический состав мембраны очень похож, как и ее структура. Однако существуют исключения. У некоторых организмов она образована глицерином и другими спиртами. Белки внутри биологической оболочки могут быть разными. Наиболее часто встречаются следующие:

  1. Интегральные протеины пронизывают пленку насквозь, поэтому могут быть внутри и снаружи клетки. Их количество в составе наибольшее.
  2. Полуинтегральные белки могут быть погружены одной частью во внешний или внутренний слой, выполняют функцию соединения мембраны с цитоскелетом.
  3. Поверхностные располагаются на пленке или ее внутреннем слое, не погружаются в него.

Наиболее важными считаются интегральные, ведь они могут выполнять роль транспортных включений и рецепторов. Иногда такие протеины выступают в роли ионных каналов, поддерживают постоянство внешней и внутренней среды.

В первые годы изучения цитолеммы специалисты не разделяли протеины на разные группы, считая их одинаково необходимыми и выполняющими одни и те же функции. Однако сегодня, благодаря развитию технологий и появлению современных микроскопов, можно с уверенностью сказать, что строение мембраны довольно сложное, даже у простых растительных клеток.

Основные функции

Основным свойством плазматической мембраны является элементарное поддержание постоянства внутренней среды клетки и обеспечение ее бесперебойного функционирования. Помимо этого, она выполняет и другие функции:

  1. Барьерная. Обеспечивает активные обменные процессы и безопасное контактирование с внешней средой. Некоторые оболочки защищают клетку от опасных компонентов, которые могут ее повредить или уничтожить. Дополнительно барьер обеспечивает избирательную проницаемость, то есть попадание за пленку каких-либо атомов будет зависеть от их размера и толщины цитолеммы. Благодаря этому, возможно сохранение целостности наружной ткани, поверхности самой пленки.
  2. Транспортная. Имеет важное значение, ведь благодаря ей осуществляется транспорт разных веществ в клетку и выделяются продукты распада из нее. Помимо этого, способность переносить конкретные компоненты осуществляет поддержание оптимального кислотно-щелочного равновесия, а также ионного состава. Последнее важно для обработки некоторых ферментов. Транспорт может быть пассивным и активным. Первый не требует затрат энергии, происходит медленно, второй сопровождается значительными энергетическими потерями, но протекает быстро.
  3. Энергетическая. Также играет важную роль. Структурные особенности клетки не имеют значения, поскольку в каждой плазмалемме имеются белки, отвечающие за перенос энергии и входящие в состав специальных систем для обеспечения этого процесса. При снижении их концентрации происходит нарушение метаболизма, провоцирующее другие отрицательные изменения.
  4. Рецепторная. Во многом зависит от количества интегральных белков в оболочке. Если их недостаточно, клетка не в состоянии воспринимать сигналы, теряется способность узнавания того или иного импульса, а также главная особенность — реакция, возникающая в ответ на изменения на поверхности мембраны.

В отличие от других способностей оболочки, рецепторная играет определяющую роль.

Многие гормоны, циркулирующие в крови человека, животного и других организмов, способны воздействовать только на те частицы, в которых имеются специальные белки, выполняющие рецепторную функцию.

Если в плазмолемме их нет, все процессы нарушаются. Дополнительно такие протеины могут участвовать в проведении нервного импульса, связываясь с нейромедиаторами.

Другие возможности

Помимо основных функций цитоплазматической мембраны, имеются дополнительные, которые изучены не так подробно, но играют важную роль. Матричная обеспечивает взаимодействие всех протеинов для более эффективного метаболизма в клетке и оболочке. Это позволяет построить новую пленку в случае ее повреждения.

Механическая функция также важна. Она позволяет обеспечить автономность клетки и всех ее структур разного типа, поддержать связь между разными единицами тканей и предотвратить их разрыв. Клеточные стенки играют определяющую роль в обеспечении механической защиты. У животных эту работу выполняет межклеточное вещество.

Ферментативная функция осуществляется не в каждой цитолемме, поскольку некоторые клетки лишены специальных веществ. Однако в эпителиальных единицах тонкого кишечника человека и других млекопитающих содержится довольно большое количество пищеварительных ферментов, принимающих непосредственное участие в процессе переработки пищи.

Генерация и проведение потенциалов играет важную роль. Благодаря наличию цитолеммы, в клетке постоянно поддерживается определенное количество ионов калия и натрия.

Первых в клетке гораздо больше, чем снаружи, вторых больше за пределами единицы и меньше внутри.

Если изучить характеристику этих ионов в сравнительной таблице, можно увидеть, что они выполняют важнейшие функции, а при изменении концентрации наблюдается расстройство метаболических процессов.

Маркировка клетки также осуществляется с участием цитоплазматической мембраны. На каждой из них во время микроскопического исследования можно увидеть антигены, выполняющие роль ярлыков или антенн.

Благодаря этому, клетки с одинаковой маркировкой могут узнавать друг друга и действовать сообща при возникновении такой необходимости.

Именно антенны позволяют клеткам иммунной системы распознавать чужеродные антигены и действовать против них для обеспечения защиты организма.

Благодаря дополнительным возможностям плазмоллемы, возможно существование всех клеток внутри одного организма и их постоянное взаимодействие.

Структура цитолеммы

Почти все клеточные оболочки состоят из жиров нескольких классов. Чаще всего встречается холестерол, глико- и фосфолипиды. Последние состоят не только из липидов, но также имеют углеводное включение в виде «хвоста». Холестерол выполняет роль твердого жира, поскольку придает мембране жесткость, а также заполняет пространство между другими липидами.

Существуют более жесткие оболочки и эластичные, мягкие, в которых количество холестерола снижено. Помимо этого, вещество служит барьером, препятствуя переходу из клетки в клетку полярных молекул. Состав и ориентация протеинов в каждой мембране отличается, но специалисты определили, что без них пленка существовать не может.

В структуру плазмалеммы также входят аннулярные жиры, располагающиеся в непосредственной близости от протеинов и выделяющиеся вместе с ними из клетки. Без этих липидов протеины оболочки не могут выполнять свои функции. В большинстве случаев плазматическая мембрана асимметрична, то есть в разных ее частях количество липидов и протеинов отличается.

Каждая оболочка имеет органеллы. Они представляют собой участки цитоплазмы, связанные между собой. Наиболее часто встречаются следующие органеллы:

  • комплекс Гольджи;
  • вакуоли;
  • эндоплазматическая сеть;
  • лизосомы.

Разные клетки обладают индивидуальным составом органелл, но некоторые из них присутствуют в подавляющем большинстве единиц ткани. Благодаря своей структуре, мембраны способны к избирательной проницаемости.

Некоторые вещества проходят через них свободно, другие — нет. Процесс регулируется самой оболочкой. Он может быть пассивным и активным.

В первом случае в реакцию вступают интегральные белки, во втором требуются значительные энергетические затраты.

Значение клеточной оболочки

Если внимательно изучить строение и функции плазматической оболочки, можно понять ее роль и значение в нормальном функционировании всего организма. После получения точных сведений о работе мембраны ученые смогли подтвердить ее необходимость и первостепенную роль в организме.

Все органы животных и человека состоят из клеток, поэтому палазмалемма имеет наиболее важное значение для всего организма. При ее повреждении клетка неспособна нормально существовать, нарушается целая цепь процессов. Именно поэтому специалисты и сегодня изучают цитоплазматическую мембрану, ее функции и процессы, в которых она принимает участие.

Источник: https://nauka.club/biologiya/plazmaticheskaya-membrana.html

Конспект

Плазмолемма рисунок

Конспект урока по биологии «Биологические мембраны. Функции плазмалеммы» (углубленное изучение) в 10 классе (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Основные темы: Плазмалемма. Цитоплазма. Цитозоль. Мембранный транспорт. Облегчённый транспорт. Пермеазы. Активный транспорт. Экзоцитоз. Эндоцитоз. Нейромедиаторы. цАМФ. .

Биологические мембраны.
Функции плазмалеммы

Обязательным компонентом любой клетки является плазматическая мембрана, или плазмалемма (от греч. lemma — оболочка), отделяющая её от внешней среды. Всё содержимое клетки, за исключением ядра, носит название цитоплазмы. Она включает вязкую жидкость — цитозоль (или гиалоплазму), мембранные и немембранные компоненты.

К мембранным компонентам клетки относят такие органеллы, как плазмалемма, ядро, органеллы, составляющие вакуолярную (эндо–мембранную) систему (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли), а также митохондрии и пластиды. К немембранным компонентам относят хромосомы, рибосомы, клеточный центр и центриоли, реснички и жгутики, микрофиламенты, а также клеточные включения — временные образования в форме капель, гранул или кристаллов.

СТРОЕНИЕ МЕМБРАН

Для того чтобы понять функционирование каждой мембранной органеллы, необходимо познакомиться с принципиальным строением биологической мембраны. В её основе лежит двойной слой липидов.

В наибольшем количестве в мембранах присутствуют фосфолипиды. Это водонерастворимые органические молекулы, имеющие полярные головки и длинные неполярные углеводородные хвосты, представленные цепями жирных кислот.

В их головках содержится отрицательно заряженный остаток фосфорной кислоты.

В двойном слое хвосты липидных молекул обращены друг к другу, а полярные головки остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности.

К заряженным головкам благодаря электростатическим взаимодействиям присоединяются белки, называемые периферическими мембранными белками.

Другие белковые молекулы могут быть погружены в слой липидов за счёт гидрофобного взаимодействия с их неполярными хвостами. Часть белков пронизывает мембрану насквозь (рис. 18).

Многие погружённые белки мембран — ферменты. В плоскости мембраны они располагаются в определённом порядке, таким образом, чтобы продукт реакции, катализируемой первым ферментом, переходил ко второму и т. д.

, как по конвейеру, до конечного продукта биохимической цепи реакций. Периферические белки не позволяют молекулам ферментов изменить своё расположение в мембране и тем самым «разорвать конвейер».

Трансмембранные, или пронизывающие, белки обеспечивают переход через мембрану воды, ионов и мелких полярных молекул.

МЕМБРАННЫЙ ТРАНСПОРТ

Свои функции все биологические мембраны выполняют благодаря избирательной проницаемости, т. е.

способности отграничивать ту или иную систему от среды и пропускать только то, что необходимо для жизнедеятельности этой системы.

Избирательная проницаемость плазмалеммы чрезвычайно важна для саморегуляции клетки, поддержания постоянства её состава, т. е. физико–химического гомеостаза (от греч. homoios — подобный и stasis — состояние).

Транспорт через любую биологическую мембрану осуществляется разными путями (рис. 19). Он может происходить как по градиенту концентрации, т. е. от большей концентрации веществ к меньшей, так и против него. Транспорт вещества в сторону меньшей концентрации носит название диффузии (если на его пути нет преград) или переноса (если его путь преграждает барьер).

Неполярные молекулы, такие, как О2, СО2, стероидные гормоны легко диффундируют через двойной слой липидов, непроницаемый для полярных и заряженных молекул. Полярные молекулы воды переносятся через каналы, образованные трансмембранными белками аквапоринами. Некоторые ионы также могут переходить по белковым каналам — порам по градиенту концентрации.

Другое дело, если вещества нерастворимы в жирах и не проходят через поры. Существуют трансмембранные белки пермеазы, которые переносят через мембрану полярные (и заряженные) частицы: крупные ионы, молекулы сахаров, аминокислот и др.

Пермеаза избирательно связывается с водорастворимой молекулой на одной стороне мембраны и меняет свою конформацию таким образом, что переносимое вещество оказывается на другой стороне липидного слоя. Такой перенос, идущий по градиенту концентрации, называют облегчённым транспортом.

Перенос вещества против градиента концентрации идёт с затратой энергии; его называют активным транспортом. В настоящее время хорошо изучен активный транспорт ионов через так называемый натрий-калиевый насос.

Натрий-калиевый насос представляет собой пронизывающий мембрану белок–фермент, расщепляющий АТФ, — натрий-калийзависимую АТФазу. Этот фермент активируется при повышении концентрации ионов натрия внутри клетки или ионов калия в наружной среде.

Во время его работы происходит перенос трёх катионов Na+ из клетки на каждые два катиона К+ в клетку против градиента концентрации. Эта работа сопровождается накоплением на мембране разности электрических потенциалов. При этом расщепляется АТФ, выделяя энергию.

Натрий-калиевый насос работает по принципу перистальтического насоса, функционирование которого основано на попеременном сжатии и расширении эластичных труб (вспомните продвижение пищевого комка по пищеводу).

Более 30% всех молекул АТФ расходуется животной клеткой на перекачивание натрия и калия. От разности потенциалов на двух сторонах плазмалеммы зависит нормальное функционирование клетки и организма в целом.

ЭНДОЦИТОЗ И ЭКЗОЦИТОЗ

Крупные молекулы биополимеров транспортируются внутрь клетки в результате эндоцитоза. Эндоцитоз включает фагоцитоз и пиноцитоз. Эти процессы связаны с активной деятельностью и подвижностью плазмалеммы.

Фагоцитоз (от греч. phagos — пожирать и kytos — клетка) — захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда даже целых клеток и их частей). Это явление впервые описал в 1883 г. выдающийся русский учёный Илья Ильич Мечников. Фагоцитоз распространён очень широко.

Он играет чрезвычайно важную роль во внутриклеточном пищеварении у простейших и низших беспозвоночных. У высших животных и человека фагоциты имеют на плазмалемме множество рецепторов, которые служат для распознавания чужеродных веществ, бактерий и вирусов.

Взаимодействие рецепторов с этими агентами запускает процесс фагоцитоза и их уничтожения (рис. 20).

Пиноцитоз (от греч. pino — пить) — процесс захвата и поглощения капелек жидкости с растворёнными в ней веществами.

Фагоцитоз и пиноцитоз протекают очень сходно, поэтому эти понятия отражают в основном различие в составе объёмов поглощённых веществ.

Общее для них то, что поглощаемые вещества на поверхности клетки окружаются мембраной, образуя вакуоль (фагоцитозный или пиноцитозный пузырёк), которая перемещается внутрь клетки.

Фагоцитоз и пиноцитоз связаны с затратой энергии; прекращение синтеза АТФ клеткой полностью их тормозит.

Плазматическая мембрана принимает участие и в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза.

Так выводятся гормоны, полисахариды, белки, гликопротеиды, протеогликаны и другие соединения, производимые клеткой на экспорт. Они заключаются в пузырьки, ограниченные мембраной, и подходят к плазмалемме.

Обе мембраны сливаются, и содержимое пузырька выводится в среду, окружающую клетку. Экзоцитоз также нуждается в энергии АТФ.

Экзоцитозом осуществляется и выход в синаптическую щель между нервными клетками нейромедиаторов. Эти мелкие молекулы (пептиды, производные аминокислот и др.

), хранящиеся в мембранных пузырьках, высвобождаются при изменении электрического потенциала нервной клетки (при поступлении в неё нервного импульса). Быстро диффундируя через щель, молекулы нейромедиаторов связываются с рецепторами соседней клетки и открывают каналы для поступления в неё ионов Na+.

Это приводит к изменению мембранного потенциала и возникновению электрического сигнала. Одни из важнейших нейромедиаторов — норадреналин и ацетилхолин.

РЕЦЕПТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ПЛАЗМАЛЕММЫ

Эта функция связана с локализацией на плазматической мембране различных белков–рецепторов, связанных со специфическим узнаванием химических или физических факторов. Многие пронизывающие белки представляют собой гликопротеиды — с наружной стороны клетки их молекулы содержат ковалентно присоединённые олиго– или полисахаридные цепочки.

Часть таких гликопротеидов, покрывающих клетку «лесом» молекулярных антенн, играет роль рецепторов гормонов. Когда определённый гормон связывается со «своим» рецептором, он изменяет его конформацию, что приводит к запусканию клеточного ответа.

Так, в плазмалемму клетки, имеющей рецепторы к инсулину, под действием этого гормона встраивается переносчик глюкозы, и глюкоза попадает внутрь по механизму облегчённого транспорта.

Клеточная поверхность обладает большим набором рецепторов, делающих возможными специфические реакции с различными агентами.

Роль клеточных рецепторов заключается в приёме и передаче сигналов внутрь клетки.

АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНАЯ СИСТЕМА

В настоящее время хорошо изучен механизм передачи сигнала клеткам с помощью некоторых гормонов. Попробуем разобраться в этом процессе на примере действия на рецепторы гормона стресса адреналина (рис. 21). Адреналиновый рецептор представляет собой гликопротеид, пронизывающий плазмалемму.

В момент связывания гормона с рецепторной частью этой сложной молекулы происходит активация фермента аденилатциклазы, представляющего собой погружённый в плазмалемму белок. Его активный центр находится на внутренней стороне мембраны.

Функция этого фермента заключается в том, что он катализирует образование циклической аденозинмонофосфорной кислоты (цАМФ), которая, в свою очередь, может регулировать скорость различных внутриклеточных процессов, вызывая активацию или подавление (ингибирование) тех или иных ферментов клеточного метаболизма (обмена веществ).

Рецептор не только передаёт сигнал внутрь клетки, но и многократно усиливает его. Взаимодействия с одной молекулой гормона достаточно, чтобы в клетке синтезировались сотни молекул цАМФ.

При этом в мышечных клетках усиливается расщепление гликогена и подавляется обратная реакция — его синтез. В результате резко увеличивается количество глюкозы, что необходимо для быстрой выработки энергии в ответ на стресс.

При этом учащается сердцебиение и увеличивается поглощение кислорода, необходимого для окисления глюкозы.

Олиго– и полисахаридные цепочки, ковалентно связанные с белками (гликопротеиды) и липидами (гликолипиды), образуют гликокаликс — надмембранный комплекс животных клеток.

В тех тканях, где клетки плотно прилегают друг к другу, например в эпителии или в мышцах, формируются межклеточные контакты.

Так, десмосомы представляют собой площадки диаметром 0,5 мкм на границе соседних клеток, «прошитые» трансмембранными белками (кератиновыми филаментами в эпителиальных клетках) (см. рис. 28).

КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА

У растений и грибов, в отличие от животных, почти все клетки имеют клеточную стенку, лежащую кнаружи от плазмалеммы (рис. 22). Клеточные стенки растений состоят из целлюлозы.

Жёсткий каркас растения, составленный из клеточных стенок, во многих местах пронизан каналами, по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних клеток.

У грибов клеточные стенки образованы линейным полисахаридом хитином.

Большинство бактерий тоже окружены плотной клеточной стенкой, в состав которой входят длинные, параллельно расположенные гетерополисахаридные цепи, связанные между собой поперечными сшивками из коротких полипептидов.

Вопросы и упражнения

  1. Составьте в тетради таблицу «Функции плазмалеммы».
  2. В чём может выражаться участие мембран в передаче информации между клетками?
  3. Как может помочь медицине знание строения биологической мембраны, механизмов её функционирования, понимание её роли в клетке и организме? Какие вы видите перспективы развития мембранологии? Что она может дать для практической деятельности человека?

Это конспект по биологии (углубленное изучение) для 10-класса по теме «Биологические мембраны. Функции плазмалеммы» (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по Биологии.

Источник: https://xn--b1agatbqgjneo2i.xn--p1ai/%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5-%D0%BC%D0%B5%D0%BC%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%8B/

Вылечим любую болезнь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: