Строение клеточной мембраны животной клетки
Содержание:
Функции
Цитоплазма объединяет клеточные органеллы, является субстратом для протекания биохимических реакций и транспорта химических соединений (рис. 3). Коллоидный раствор облегчает взаимодействие между всеми компонентами клетки. Цитоскелет в виде белковых трубочек и нитей выполняет роль опоры.
Рис. 3. Растительная клетка
Функции цитоскелета:
- Создание «механического каркаса», опоры.
- Поддержание формы клетки.
- «Мотор» движения и деления цитоплазмы.
- Транспорт органелл и других компонентов клетки.
- Закрепление органелл в определенном положении.
Таблица 1.
Функции цитоплазмы и значение
| Функция | Значение |
| Тургор | Создает тургорное (внутреннее) давление при осмосе (односторонней диффузии) воды, поступающей в клетку. За счет плотной оболочки клеток растений и грибов тургор выше, чем в животной клетке. |
| Транспорт | Осуществляет транспорт веществ из внешней среды в клетку и обратно. Связывает деятельность органелл. |
| Клеточный гемостаз | Поддерживает постоянство внутренней среды клетки, придает форму, является вместилищем органелл. |
| Запас веществ | Запасает и хранит вещества в виде клеточных включений. |
Цитоплазма осуществляет химическое взаимодействие и транспорт веществ внутри клетки. Еще одна функция — хранение и перемещение молекул АТФ. В цитоплазме запасаются молекулы крахмала, капли липидов.
Деление цитоплазмы
Цитокинез — деление цитоплазмы в клетке после завершения деления ядра. Цитокинез в растительной клетке происходит за счет формирования клеточной перегородки. В животной клетке возникает перетяжка. В результате образуются две дочерние клетки. Цитокинез происходит и в митозе, и в мейозе.
Что такое клеточная мембрана
Поддержание жизнедеятельности клетки и контроль за ее целостностью осуществляет защитная пленка. Изучение мембран, их функционирования необходим для понимания причин возникновения заболеваний и способах лечения. Глубокое изучение клеточных мембран позволит создавать лекарства, снизить смертность и отыскать механизмы борьбы с болезнями внутри организма человека.
Каждая клетка в организме находится в специальной защитной пленке, которая и называется клеточной мембраной. Она выполняет много функций, благодаря которым поддерживается процесс жизнедеятельности клетки.
Что такое двумембранные органоиды
Самостоятельность клетки поддерживают двумембранные органеллы, процесс образования которых обусловлен делением существующих клеточных элементов. В двумембранных присутствует собственный геном, который характеризуется кольцевой формой и напоминает геном клетки бактерий.
Существует теория, что двумембранные органоиды имеют происхождение общее с прокариотами. Вступив в симбиоз с клетками-эукариотами, они «нашли себя» внутри последних. Это объясняет сходство внешней мембраны органелл двумембранной природы с таковой у эукариот, а внутренней – у прокариот. Факт также не противоречит гипотезе, утверждающей, что органоидная мембрана – не что иное, как оболочка пищеварительной вакуоли, имеющей специфическое название – фагосома.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут
Двумембранные органеллы существуют полуавтономно. Способность к делению – их вторая характерная особенность.
Клеточная система предусматривает существование немембранных органоидов. К ним относятся:
- клеточный центр;
- цитоскелет;
- рибосомы.
Виды
Описание внутреннего содержимого эукариотической клетки чаще начинают с ядра. Однако одномембранные компоненты не менее важны.
Аппарат Гольджи
Определение
Аппарат Гольджи — взамосвязанные мембранные цистерны уплощенной формы, за которыми закреплены задачи по гликозированию белков, необходимых для построения мембраны либо прочих нужд организма.
Гликозировние — сортировка и модификация существующих белков.
Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных ближе к краям, и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в животных клетках часто содержится одна большая или несколько соединённых трубками стопок.
Вакуоли
Растительные клетки богаты вакуолями больше, чем животные. В них часто имеется одна большая вакуоль, содержимое которой называют клеточным соком, а для мембраны введен специальный термин — тонопласт. По своему объему она может занимать до 90% пространства клетки.
Вакуоли в животных клетках не занимают более 5% общего объема, а присутствуют иногда вовсе временно.
Содержимое вакуолей всегда имеет конкретный состав. Благодаря своему наполнению, в том числе водой, они поддерживают постоянным тургор клетки, а также обеспечивают ее питательными веществами, микроэлементами.
Существуют следующие разновидности:
- пищеварительные;
- автофагические;
- сократительные.
Благодаря своему химическому содержимому, пищеварительные могут разрушать молекулы органических веществ, а сократительные — выводить наружу клетки ненужные продукты распада.
Лизосомы
Определение
Лизосома — внутриклеточный элемент, имеющий форму пузырька, внутри которого содержатся гидролитические ферменты.
Лизосомы способны к расщеплению белков, жиров, углеводов, как простых, так и сложных. Их особенностью является высокий показатель кислотности внутреннего содержимого. Это обеспечивается ферментом АТФ-синтетазой.
Биология разделяет лизосомы на:
- Первичные — их можно назвать производными комплекса Гольджи (они образовались путем отпочкования от этой структурной единицы).
- Вторичные, имеющие в своей основе первичные, соединились с вакуолями.
Эндоплазматическая сеть
Определение
Эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть) — система мембран, которая образовалась из цистерн, изолированных от гиалоплазмы.
Существуют деление ЭПС на два вида:
- Гладкая — место расположения ферментов, занимающихся синтезом белков.
- Шероховатая — служит местом деятельности рибосом. Для них определена наружная часть, контактирующая с цитоплазмой. Рибосомы синтезируют белки, которые либо остаются в ретикулуме либо используются в построении мембраны.
Выполнять свои функции одномембранные элементы могут благодаря особенностям своего строения.
Основные сведения
Клеточная стенка, если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных, бактериальных и грибных клеток), покрывает клеточную мембрану.
Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») части. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Некоторое исключение составляют археи, у которых мембраны образованы глицерином и терпеноидными спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм.
Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погружённые одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов.
Структура клеточной мембраны
Плазматическая мембрана в основном состоит из смеси белков и липидов. В зависимости от расположения и роли мембраны в организме, липиды могут составлять от 20 до 80 процентов мембраны, а остальная часть приходится на белки. В то время как липиды помогают придать мембране гибкость, белки контролируют и поддерживают химический состав клетки, а также помогают в переносе молекул сквозь мембрану.
Липиды мембран
Фосфолипиды являются основным компонентом плазматических мембран. Они образуют липидный бислой, в котором гидрофильные (притянутые к воде) участки “головы” спонтанно организуются, чтобы противостоять водному цитозолю и внеклеточной жидкости, тогда как гидрофобные (отталкиваемые водой) участки “хвоста” обращены от цитозоля и внеклеточной жидкости. Липидный бислой является полупроницаемым, позволяя только некоторым молекулам диффундировать через мембрану.
Холестерин является еще одним липидным компонентом мембран животных клеток. Молекулы холестерина избирательно диспергированы между мембранными фосфолипидами. Это помогает сохранить жесткость клеточных мембран, предотвращая слишком плотное расположение фосфолипидов. Холестерин отсутствует в мембранах растительных клеток .
Гликолипиды расположены с наружной поверхности клеточных мембран и соединяются с ними углеводной цепью. Они помогают клетке распознавать другие клетки организма.
Белки мембран
Клеточная мембрана содержит два типа ассоциированных белков. Белки периферической мембраны являются внешними и связаны с ней путем взаимодействия с другими белками. Интегральные мембранные белки вводятся в мембрану, и большинство проходит сквозь нее. Части этих трансмембранных белков расположены по обе ее стороны.
Белки плазматической мембраны имеют ряд различных функций. Структурные белки обеспечивают поддержку и форму клеток. Белки рецептора мембраны помогают клеткам контактировать со своей внешней средой с помощью гормонов, нейротрансмиттеров и других сигнальных молекул. Транспортные белки, такие как глобулярные белки, переносят молекулы через клеточные мембраны посредством облегченной диффузии. Гликопротеины имеют прикрепленную к ним углеводную цепь. Они встроены в клеточную мембрану, помогая в обмене и переносе молекул.
Мембраны органелл
Некоторые клеточные органеллы также окружены защитными мембранами. Ядро, эндоплазматический ретикулум, вакуоль, лизосома и аппарат Гольджи являются примерами окруженных мембраной органелл. Митохондрии и хлоропласты покрыты двойной мембраной. Мембраны различных органелл различаются по молекулярному составу и хорошо подходят для выполнения своей роли. Они важны для нескольких жизненно важных функций клеток, включая синтез белка, производство липидов и клеточное дыхание.
Мне нравитсяНе нравится
Строение бледной трепонемы
Трехмерная рендер-модель бактерии T. pallidum. Изображены внешняя и цитоплазматическая мембрана (прозрачный желтый), базальные тела (темно-лиловый), аксиальные фибриллы (светло-лиловый), цитоплазматические нити (оранжевый), серповидная «шапочка» возле закругленного конца цитоплазматической мембраны (зеленый), и коническая структура на полюсе (розовый). Пептидогликановый слой не отображен на рендер-модели.
Строение бледной трепонемы (T. pallidum подв. pallidum) было изучено более подробно и изучается в настоящий момент параллельно с развитием иммунологии и электронной микроскопии, начиная с 70-80 годов XX века.
Строение T. pallidum во многом похоже на строение других спирохет.
Проведенные с помощью электронной микроскопии исследования морфологии бледной трепонемы показали, что центральной структурой клетки Т. pallidum является спирально извитой протоплазматический цилиндр.
Протоплазматический цилиндр снаружи окружен цитоплазматической мембраной и плотно прилегающей к нему тонкой клеточной стенкой, основу которой составляет пептидогликан.
Кроме этого, бледная трепонема имеет осевые фибриллы, которые плотно обвиваются вокруг протоплазматического цилиндра. Полагают, что именно они обеспечивают подвижность трепонем, хотя полная функциональность фибрилл не описана в достаточной степени.
Пептидогликан, также известный как муреин, является сложным полимером. Он поддерживает структурную целостность цитоплазматической мембраны и стабилизирует фибриллярный двигательный комплекс. Этот полимер достаточно эластичный, чтобы не мешать сгибательным движениям трепонем.
Бактерия имеет наружную (внешнюю) мембрану. Наружная мембрана охватывает протоплазматический цилиндр и фибриллы.
Аксиальные (осевые) фибриллы располагаются в периплазматическом пространстве, между клеточной стенкой и наружной мембраной. Эти нитчатые структуры тянутся вдоль клетки трепонемы, обвиваясь вокруг её тела в периплазматическом пространстве. Они берут начало от базальных тел, расположенных на обоих концах клетки, и заканчиваются, пройдя середину клеточного цилиндра. Они идут от обоих концов к центру микроорганизма и перекрывают друг друга в центре.
Каждая фибрилла одним концом прикреплена вблизи конца клетки, а другой ее конец свободен. На обоих концах клетки прикреплено одинаковое число фибрилл; в середине или по всей длине клетки фибриллы перекрывают друг друга. В совокупности аксиальные фибриллы называются аксостилем (фибриллярным пучком).
По своим свойствам аксиальные фибриллы напоминают жгутики бактерий. Отличие заключается в том, что аксиальные фибриллы трепонем — внутриклеточные структуры и поэтому называются эндофлагеллами, т.е. внутренними жгутиками.
Т.к. пептидогликановый слой не защищает наружную мембрану, то она легко разрушается при экспериментальных манипуляциях. Фибриллы тоже при этом повреждаются и отстают от тела бактерии, что хорошо видно на многих снимках, полученных в результате электронной микроскопии.
Кроме того, внутри протоплазматического цилиндра также содержатся другие нитевидные структуры, функция которых до сих пор не ясна — цитоплазматические фибриллы, направленные параллельно периплазматическим эндофлагеллам (аксиальным фибриллам).
На концах трепонем наблюдаются структуры конической формы, расположенные в периплазматическом пространстве. По всей видимости, эти уникальные структуры состоят из липопротеинов, упорядоченных в виде спиральной решетки, примыкающей к наружной мембране.
Трепонема, штамм Казань. Электронная микроскопия. K — головная структура. F — фибриллы. F» — цитоплазматические нити.
Срез бледной трепонемы (электронная микроскопия). (ME) — наружная мембрана. (MC) — цитоплазматическая мембрана. (F) — фибриллы. (R) — рибосомы. (N) — вакуоли.
Схема среза бледной трепонемы
Срез концевого сегмента бледной трепонемы на крио-электронной томограмме. Белые треугольники указывают на пептидогликановый слой клеточной стенки, который хорошо видно рядом с концом клетки.
Большинство (50—80%) свежеизолированных штаммов T. pallidum окружены слоем кислых мукополисахаридов, напоминающим капсулу. Однако не все уверены, что это собственный продукт трепонем, а не производное соединительной ткани хозяина. Если это так, то правильнее говорить о псевдокапсуле.
Митохондрии
Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.
Строение митохондрии
Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.
Структура и состав биомембран[править]
Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных углеводородных «хвостов», которые связаны с заряженной гидрофильной «головой». Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.
Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются. Рядом с белками находятся аннулярные липиды — они более упорядочены, менее подвижны, имеют в составе более насыщенные жирные кислоты и выделяются из мембраны вместе с белком. Без аннулярных липидов белки мембраны не работают.
Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол, фосфатидилхолин, сфингомиелины и гликолипиды, во внутреннем — фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол. Переход отдельной молекулы из одного слоя в другой затруднён, но может происходить спонтанно, примерно раз в 6 месяцев или с помощью белков-флиппаз и скрамблазы плазматической мембраны. Если в наружном слое появляется фосфатидилсерин, это является сигналом для макрофагов о необходимости уничтожения клетки.
§ 12. Цитоплазматическая мембрана
Периферические белки связаны с полярными головками липидных молекул гидростатическими взаимодействиями. Они не образуют сплошного слоя. Периферические белки связывают плазмалемму с над- или субмембранными структурами поверхностного аппарата. Некоторые молекулы липидов и белков плазмалемма животных клеток имеют ковалентные связи с молекулами олиго- иполисахаридов, которые расположены на наружной поверхности мембраны. Сильно разветвленные молекулы образуют с липидами и белками гликолипиды и гликопротеиды соответственно. Сахаридный слой — гликокаликс(лат. гликис – сладкий и калюм – толстая кожа) покрывает всю поверхность клетки и представляет собой надмембранный комплекс животной клетки. Олигосахаридные и полисахаридные цепи (антенны) выполняют ряд функций: распознавания внешних сигналов; сцепления клеток, их правильной ориентации при образовании тканей; иммунного ответа, где гликопротеиды играют роль иммунного ответа.
Рис.
Строение плазмалеммы
Химический состав плазмолеммы: 55% — белки, 35-40% — липиды, 2-10% — углеводы.
Наружная клеточная мембрана образует подвижную поверхность клетки, которая может иметь выросты и выпячивания, совершает волнообразные колебательные движения, в ней постоянно перемещаются макромолекулы. Клеточная поверхность неоднородна: структура ее в разных участках неодинакова, неодинаковы и физиологические свойства этих участков. В плазмалемме локализованы некоторые ферменты (около 200), поэтому действие факторов внешней среды на клетку опосредуется ее цитоплазматической мембраной. Поверхность клетки обладает высокой прочностью и эластичностью, легко и быстро восстанавливается после небольших повреждений.
Строение плазматической мембраны определяет ее свойства:
— пластичность (текучесть), позволяет мембране менять свою форму и размеры;
— способность к самозамыканию, дает возможность мембране восстанавливать целостность при разрывах;
— избирательная проницаемость, обеспечивает прохождение различных веществ через мембрану с разной скоростью.
Основные функции цитоплазматической мембраны:
· определяет и поддерживает форму клетки (формообразовательная);
· отграничивает внутренне содержимое клетки (барьерная), играя роль механического барьера; собственно барьерную функцию обеспечивает билипидный слой, не давая содержимому растекаться и препятствуя проникновению в клетку чужеродных веществ;
· защищает клетку от механических воздействий (защитная);
· регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой, обеспечивая постоянство внутриклеточного состава (регуляторная);
· распознает внешние сигналы, «узнает» определенные вещества (например, гормоны) (рецепторная); некоторые белки плазмалеммы (рецепторы гормонов; рецепторы В-лимфоцитов; интегральные белки, выполняющие специфические ферментативные функции, осуществляющие процессы пристеночного пищеварения) способны узнавать определенные вещества и связываться с ними, таким образом рецепторные беки участвуют в отборе молекул, поступающих в клетку;
· в плазматическую мембрану встроены также сигнальные белки, способные в ответ на действие различных факторов окружающей среды изменять свою пространственную структуру (конформацию) и таким образом передавать сигналы внутрь клетки, т.е.
плазмалемма обеспечивает раздражимость клеток, осуществляя обмен информацией между клеткой и окружающей средой;
· участвует в формировании межклеточных контактов и различного рода, специфических выпячиваний цитоплазмы (микроворсинок, ресничек, жгутиков) (структурная);
· транспортная функция связана со свойством плазмалеммы обсепечивать перенос веществ.
Предыдущая12345678Следующая
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 1615;
викторина
1. Что НЕ является компонентом клеточной мембраны?A. ФосфолипидыB. стериныC. БелкиD. Нуклеиновые кислоты
Ответ на вопрос № 1
D верно. Нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, не являются частью клеточной мембраны. Они расположены внутри клетки и окружены ядром в эукариотических клетках. Фосфолипиды, стеролы и белки все находятся в клеточной мембране, и ассортимент этих молекул делает ее похожей на мозаику, отсюда и термин «модель жидкой мозаики».
2. Какая функция клеточной мембраны?A. Чтобы контролировать, какие типы молекул входят и выходят из клеткиB. Для контроля количества определенных молекул, которые входят и выходят из клеткиC. Получать сигнальные молекулыD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 2
D верно. Клеточная мембрана выполняет все эти функции и, тем самым, помогает регулировать внутреннюю среду клетки и позволяет клетке нормально функционировать.
3. Какая часть молекулы фосфолипида является гидрофильной?A. Руководитель фосфатной группыB. Хвосты жирных кислотC. Оба а и БD. Ни А, ни Б
Ответ на вопрос № 3
верно. Головки фосфатных групп молекул фосфолипидов являются гидрофильными («любящими воду»). При попадании в раствор, содержащий воду, фосфолипиды естественным образом образуют двойной слой с головками снаружи и хвостами гидрофобной жирной кислоты внутри.
Одномембранные органоиды клетки — описание
Функционирование клетки обусловлено набором органелл, которые располагаются в ее гиалоплазме. Поскольку каждая из них имеет строго определенные функции, они различаются по строению, форме, наличию структурных элементов. Особенно важны те клетки, которые представляют одноклеточный организм. Существование органелл обуславливается элементом, ограничивающим внутреннее содержание клетки от внешней среды. Это — клеточная мембрана. Каждый органоид имеет свою оболочку, по особенностям которой определяют принадлежность к одно-, дву- и безмембранным вариантам.
К одномембранным органоидам относятся:
- эндоплазматическая сеть (ЭПС);
- комплекс (аппарат) Гольджи;
- лизосомы;
- вакуоли;
- секреторные пузырьки и пероксисомы.
Каждая из этих структур несет свою функциональную нагрузку, имеет особенности строения. Их объединяет закономерность строения мембраны.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут
Эволюционная теория происхождения этих элементов заключается в отграничении части клеточного содержания путем впячивания клеточной мембраны. После того, как впячиваемая часть замкнулась, произошло ее отпочкование. При этом осталась нерушимой взаимосвязь между образовавшимися пузырьками, благодаря которой они «обмениваются» своим содержимым. Существует общее название для такой системы — вакуолярная. В то же время каждый элемент имеет свое название.
Примечание
Оболочка главного клеточного элемента — ядра — с учетом механизма образования также является звеном системы вакуолей — цистерной ЭПС. Однако она имеет две мембраны. На наружной можно при цитологических исследованиях обнаружить рибосомы (сходство с ЭПС), на внутренней — элементы, взаимодействующие с ДНК-аппаратом.
В справочной литературе можно встретить утверждение, что одномембранными структурами являются органы движения клеток — жгутики и реснички.
