Розділ " Особливості будови плазмолеми "

13)Особливості хімічного складу плазмолеми.

Основу плазмолеми становить ліпопротеїновий комплекс. Вона має товщину близько 10 нм і, таким чином, є найбільш товстої з клітинних мембран. Зовні від плазмолеми розташовується надмембранний шар – глікокалікс.Товщина цього шару близько 3-4 нм, він виявлений прак-тично у всіх тварин клітин, але ступінь його вираженості різна. Глікокалікс представляє собою асоційований з плазмолемоюлікопротеіновий комплекс, до складу якого входять різні вуглеводи.Вуглеводи утворюють довгі, розгалужені ланцюжки полісахаридів, пов'язані з білками і ліпідами, що входять до складу плазмолеми

14)Чим відрізняється плазмолема від мембран ендоплазматичного типу?

Плазмалема - відокремлює клітину від навколишнього середовища і одночасно забезпечує обмін речовин між ними, а ендоплазматичні мембрани – органелу від цитоплазми.

15)Чим відрізняються мембрани екзоплазматичного типу від мембран ендоплазматичного типу?

Місцезнаходженням. Функціями.

16)Перерахуйте основні функції плазмолеми.

а)Бар’єрна функція — розмежування вмісту клітини від її оточення. Завдяки цій функції забезпечується характерна структура клітинної поверхні і захист від випадкового проникнення речовин у клітину.б) Транспортна функція Мембранний транспорт речовин може здійснюватися як односпрямоване перенесення молекул певної речовини або спільний транспорт двох різних молекул в одному або протилежному напрямках. Мембранний транспорт буває трьох видів: пасивний, активний і транспорт у мембранному упакуванні.в) Рецепторна функція плазмолеми — це сприймання клітиною хімічних сигналів з її мікрооточення. Здійснюється вона переважно за участю спеціальних складних рецепторних білків плазмолеми, які містять вуглеводний компонент. Дальша передача сигналів усередину клітини значною мірою здійснюється з допомогою аденілатциклазної системи. Рецепторна функція плазмолеми визначає взаємовідносини клітин з навколишнім середовищем і з сусідніми клітинами. Вона здійснюється шляхом розпізнання даною клітиною інших клітин і прикріплення до них; розпізнання міжклітинної речовини і прикріплення до її елементів (базальної мембрани, волокон сполучної тканини); взаємодії з сигнальними молекулами (гормонами, медіаторами, цитокінами тощо).

17)Як залежить жорсткість мембрани від її хімічного складу?

Жорсткість обумовлюється збільшенням співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот, а також холестерину.

18)Як зміняться властивості плазмолеми, якщо в ній збільшиться кількість холестеролу? Чому?

Збільшення холестеролу спричинює щільнішу упаковку мембрани в ділянці гідрофільних доменів, і одночасно заповнює порожнини, утворені вигином цис-подвійного зв'язку в ацильному ланцюгу ліпіду. Хоча молекули холестеролу здатні легко перескакувати між шарами (явище назвивається "фліп-флоп"), вони, як правило, скупчуються в зовнішньому шарі (потовщуючи його до того ж). ОН- група холестеролу локалізована ближче до головок інших ліпідів. Вона «цементує» гідрофільні частини компонентів мембрани, зменшуючи тим самим її проникність для невеликих молекул

19)Як зміняться властивості плазмолеми, якщо в ній збільшиться кількість фосфоліпідів, до складу яких входять ненасичені жирні кислоти? Чому?

Зменшиться її жорсткість. Бо наявність ненасичених кислотних залишків у ліпідах зменшує жорсткість мембрани

20)Що таке глікокалікс, де він розташований, чи є він на всіх мембранах, яка його хімічна природа, як він з’єднаний із білками та ліпідами плазмолеми?

Зовні від плазмолеми розташовується надмембранний шар гліккалікс. Товщина цього шару близько 3-4 нм, він виявлений практично у всіх тварин клітин, але ступінь його вираженості різна. Гликокаликс представляє собою асоційований з плазмолемоюглікопротеїновий комплекс, до складу якого входять різні вуглеводи.Вуглеводи утворюють довгі, розгалужені ланцюжки полісахаридів, пов'язані з білками і ліпідами, що входять до складу плазмолеми.У глікокаліксі можуть розташовуватися білки, не пов'язані безпосередньо з біліпідним шаром. Як правило, це білки-ферменти, які беруть участь у позаклітинному розщепленні різних речовин, таких як вуглеводи, білки, жири та інші.

21)Що таке підмембранний комплекс? Його будова та функції.

Підмембранний комплекс. До нього належать різноманітні структури білкової природи: мікронитки (мікрофіламенти) та мікротрубочки. Ці структури утворюють цитоскелет, який виконує опорну функцію, сполучає всі компоненти клітини та сприяє закріпленню органел у певному положенні та їхньому переміщенню в клітині.

22)Яку роль відіграє підмембранний комплекс поверхневого апарату?

Виконує опорну функцію, сполучає всі компоненти клітини та сприяє закріпленню органел у певному положенні та їхньому переміщенню в клітині.

23)У чому полягають рецепторні функції плазмолеми?

Рецепторна функція плазмолеми — це сприймання клітиною хімічних сигналів з її мікрооточення. Здійснюється вона переважно за участю спеціальних складних рецепторних білків плазмолеми, які містять вуглеводний компонент.

24)Що таке вторинні посередники (медіатори)? Які вторинні посередники ви знаєте?

Вторинні месенджери– це молекули, які активують різні молекулярні механізми регуляції клітинних процесів (цАМФ, цГМФ, ДАГ, ІФ3, Са2+).

25)Яку хімічну природу має рецептор біологічної мембрани?

Білкову природу.

26) Чим відрізняється пасивний та активний транспорт через біологічні мембрани?

При пасивному транспорті речовини перетинають ліпідний бішар без витрат енергії, шляхом дифузії. Варіантом цього механізму є полегшена дифузія, при якій речовинамдопомагає пройти через мембрану будь-яка специфічна молекула.У цієї молекули може бути канал, що пропускає речовини лише одного типу. Активний транспорт вимагає витрат енергії, так як відбувається проти градієнта концентрації.На мембрані існують спеціальні білки-насоси, в тому числі АТФаза, яка активно вкачують в клітку іони калію (K +) і викачують з неї іони натрію (Na +).

27) За допомогою чого відбувається полегшена дифузія через клітинну мембрану? Механізм цього процесу.

Незалежно від механізму напрямок і швидкість перенесення речовини визначається різницею концентрацій цієї речовини по обидва боки мембрани, а саме перенесення здійснюється за участю спеціальної допоміжної білкової системи, робота якої не вимагає енергетичних затрат. Такий тип транспорту речовин через мембрану є пасивним і називається полегшеною дифузієюЯкщо молекула речовини, що транспортується, не має заряду, то напрямок пасивного транспорту визначається лише різницею концентрацій цієї речовини по обидва боки мембрани (градієнтом концентрації). Та якщо молекула заряджена, то на її транспорт впливають як градієнт концентрації, так і різниця електричних потенціалів на сторонах мембрани (мембранний потенціал). Разом концентраційний і електричний градієнти складають електрохімічний градієнт.

28) Що таке уніпорт, симпорт, антипорт.

Уніпорт — транспорт в одному напрямці одної речовини.

Антипорт - два різних іона або молекули проходять мембрану у протилежний напрямках.

Симпорт- дві молекули рухаються у одному напрямку.

29) Ззовні клітини знаходяться іони, концентрація яких більша у внутрішньому середовищі клітини. Чи можуть вони проникнути в клітину? Якщо можуть, то яким чином? Механізм цього процесу.

За допомогою пасивного транспорту.

30) Перерахуйте іони, вміст яких у цитоплазмі в нормі більший, ніж у навколишньому середовищі?

Всередині клітини найбільш висока концентрація К +, поза клітини вона нижча більш ніж на порядок.

31) Перерахуйте іони, вміст яких у цитоплазмі в нормі менший, ніж у навколишньому середовищі?

Na + в клітці його концентрація більш ніж в 10 разів нижче; Са 2+ концентрація вільних іонів якого всередині клітини приблизно в 10 000 разів нижче, ніж поза нею

32) Перерахуйте іони, вміст яких у навколишньому середовищі в нормі більший, ніж у цитоплазмі?

Найбільш поширеним катіоном в позаклітинному середовищі є Na +; в клітці його концентрація більш ніж в 10 разів нижче. Са 2+ концентрація вільних іонів якого всередині клітини приблизно в 10 000 разів нижче, ніж поза нею.

33) Перерахуйте іони, вміст яких у навколишньому середовищі в нормі менший, ніж у цитоплазмі?

Всередині клітини найбільш висока концентрація К +, поза клітини вона нижча більш ніж на порядок.

34) Яка відмінність між іонними каналами та іонними насосами?

Каналутворювальні білки, як відомо,формують у мембранах пори, заповнені водою. Такі пори, наприклад, у зовнішніх мембранах бактерій, у мембранах мітохондрій і хлоропластів відносно неспецифічні й великі за розміром, тоді як у плазматичних мембранах тварин і рослинних клітин вони менші й високоспецифічні. Майже всі білкові канали слугують для специфічного транспорту іонів, тому їх називають іонними каналами. Систему, в якій шляхом антипорту одразу обидві речовини транспортуються проти градієнтів своїх концентраційназивають іонними насосами. Прикладом може слугувати Na+К+-насос, виявлений у плазматичних мембранах практично всіх тварин.

35) Чи потрібна енергія для виконання функції іонними каналами? Відповідь обґрунтуйте.

Ні.Іонні канали ніколи не працюють сумісно з джерелом енергії. Транспорт, який вони здійснюють, завжди пасивний і дозволяє специфічним іонам, головним чином Na+, К+, Са2+ або С1-, дифундувати за їхнім електрохімічним градієнтом через ліпідний бішар

36) Чи потрібна енергія для виконання функції іонними насосами? Відповідь обґрунтуйте.

Потрібна.Джерелом енергії при цьому є АТФ.Na+/К + -АТФаза активно качає іони Na+ назовні, а іони К+ усередину клітини проти їхніх електрохімічних градієнтів: при гідролізі всередині клітини кожної молекули АТФ три іони Na+ викачуються з клітини і два іони К+ накачуються у клітину

37) Типи ендоцитозу та їхнє фізіологічне значення в організмі

Можна виділити, як мінімум, три типи ендоцитозу: піноцитоз, або клатриннезалежний ендоцитоз, рецепторно-опосередкований ендоцитоз, або клатринзалежний ендоцитоз, фагоцитоз.Піноцитоз є конститутивним процесом, який забезпечує перенесення речовин рідинної фази позаклітинного середовища: води, дрібних молекул, розчинних білків. На поверхні клітини формуються дрібні інвагінації, які перетворюються на <em>піноцитозні пухирці а після відщеплення (уже всередині клітини) зливаються з утворенням первинних (ранніх) ендосом. Інколи пухирці, що формуються, є великими макропіноцитозними утвореннями, які створюють складчастість мембрани. Рецепторно-опосередкований ендоцитозє специфічним процесом перенесення молекул, до якого залучаються специфічні поверхневі рецептори.Розташування рецепторів у мембранах різних клітин і характер їхнього зв'язування з певними речовинами є вибірковими, тож рецепторно-опосередкований ендоцитоз забезпечує вибіркове зв'язування молекул у позаклітинному розчині. При цьому, якщо специфічний рецептор після зв'язування ліганду й поглинання не повертається до плазмолеми, то клітина стає рефрактерною до цього ліганду.Фагоцитоз визначається як поглинання клітинами відносно великих (до 0,5 мкм) часток за допомогою клатриннезалежного, актинзалежного механізму. Він запускається при взаємодії молекул часток з поверхневим рецептором клітини. Фагоцитоз характерний і для одноклітинних, і для багатоклітинних організмів. Він є ключовим механізмом захисту організму-хазяїна від мікроорганізмів, механізмом загоєння ран і оновлення тканин при їхньому старінні чи пошкодженні, механізмом захисту мікроорганізмів від прямої руйнівної дії антитіл і білків комплементу та цитотоксичних клітин

38) Біля клітин є грудочка, яка складається з органічних речовин. Чи можливо її надходження в клітину? Механізм цього процесу.

39) Як відбувається ендоцитоз?

Процес піноцитозу відбувається залежно від його типу. Процес піноцитозу може бути досить інтенсивним: у деяких клітинах до 100 % плазматичної мембрани поглинається і відновлюється протягом години. З часом утворені ранні ендосоми (периферійні) зміщуються у глиб клітини та зливаються з первинною власне лізосомою (перинуклеарною) з утворенням вторинної власне лізосоми гетерофагічного типу (які інколи називають пізніми ендосомами, або мультивезикулярними тільцями). Рецепторно-опосередкований ендоцитоз Епідермальний фактор росту в незв'язаному стані дифузно розподіляється по поверхні клітини. Після утворення ж комплексу ліганд – рецептор, він швидко рухається до облямованої ямки й поглинається. Навпаки, інколи незв'язані рецептори рухаються до утвореної ямки і поглинаються без зв'язування з лігандом. Це характерно для рецепторів транспортних молекул, таких як ліпопротеїни низької щільності, трансферрин, сіалоглікопротеїн тощо. Фагоцитоз у ссавців здебільшого здійснюється клітинами трьох типів: нейтрофілами, моноцитами й макрофагами. На поверхні цих клітин виявлені спеціальні рецептори, призначені для розпізнання неантигензв'язувальної ділянки імуноглобулінів або інших молекул, які належать до імунної системи організму-хазяїна, і проведення процесу фагоцитозу. Антитіла й білки комплементу в плазмі оточують поверхню клітини мікроорганізму (цей процес має назву опсонізації), що й спричинює її зв'язування з рецептором фагоциту й сам фагоцитоз. Крім згаданих "професійних " фагоцитів, деякі інші клітини також здатні до фагоцитозу, наприклад, епітеліоцити й фібробласти. Останні, не маючи поверхневих рецепторів професійних макрофагів, використовують для зв'язування рецептори для білків позаклітинного матриксу – фібронектину, ламініну тощо

40)Що таке рецептор-опосередкований ендоцитоз?

Активний специфічний процес, при якому клітинна мембрана витріщає всередину клітини, формуючи облямовані ямки. Внутрішньоклітинна сторона облямованої ямки містить набір адаптивних білків ( адаптін, клатріном, який зумовлює необхідну кривизну витріщання, та ін білки). Макромолекули, що зв'язуються зі специфічними рецепторами на поверхні клітини, проходять всередину зі значно більшою швидкістю, ніж речовини, що надходять в клітини за рахунок піноцитозу. Зовнішня сторона мембрани при цьому включає специфічні рецептори (наприклад, ЛПНЩ-рецептор). При зв'язуванні ліганда з навколишнього середовища клітини облямовані ямки формують внутрішньоклітинні везикули ( облямовані бульбашки). Рецептор-опосередкований ендоцитоз включається для швидкого і контрольованого поглинання клітиною відповідного ліганда (наприклад, ЛПНЩ). Ці бульбашки швидко втрачають свою облямівку і зливаються між собою, утворюючи більші бульбашки - ендосоми. Після чого ендосоми зливаються з первинними лізосомами, в результаті чого формуються вторинні лізосоми. Наприклад, коли тваринної клітині необхідний холестерин для синтезу мембрани, вона експрессірует ЛПНЩ-рецептори на плазматичній мембрані. Багаті холестерином і ефірами холестерину ЛПНЩ, зв'язавшись з ЛПНЩ-рецепторами, швидко доставляють холестерин в клітку.

41) Типи екзоцитозу та їхнє фізіологічне значення в організмі.

Екзоцитоз- протилежний ендоцитозу за напрямком процес виведення утворених клітиною макромолекул у позаклітинне середовище (секреція) за участю транспортних везикул. Клітинні механізми транспорту білків і злиття мембран, яке забезпечує процес секреції, однакові для всіх видів організмів, від дріжджів до ссавців.Більшість клітин, залежно від їхньої структури та функції, продукують пептидні гормони, травні ферменти, антитіла, білки сироватки, фактори росту та інші молекули, що декретуються. Ці процеси забезпечуються шляхом конститутивної секреції: білки постійно переміщуються в оточенні мембранних пухирців від транс-сітки Гольджі (у самому апараті Гольджі призначені на експорт білки зазнають остаточної модифікації, а в спеціалізованій зоні органели вони вибірково пакуються в різні за призначенням транспортні пухирці, про що детально йтиметься в наступних розділах) до плазмолеми, з якою вони зливаються та вивільнюють свій вміст шляхом екзоцитозу в міжклітинний проміжок. Конститутивна секреціяє постійним процесом, що не вимагає зовнішніх для клітини сигналів (і не залежить від наявності іонів кальцію).В ендокринних і екзокринних клітинах, а також нейронах здійснюється регульована секреція. У цих клітинах білки накопичуються протягом декількох годин (днів) у великих за розміром гранулах (до 0,5 мкм у діаметрі), які накопичуються під плазмолемою. Ці гранули не зливаються з плазмолемою і не вивільнюють свій вміст, доки клітина не буде активована для екзоцитозу за допомогою зовнішніх стимулів, гормональних або нервових. Трансцитоз-процес, який характерний для деяких типів клітин,об’єднуючий ознаки екзоцитозу та ендоцитозу.На одній поверхні клітини формується ендоцитозний пухирець, який переноситься до протилежного кінця клітини та стає екзоцитозним пухирцем, виділяє свій вміст в позаклітинний простір.Процеси трансцитозу активно проходять в цитоплазмі плоских клітин, вистилаючи судини(ендотеліоцити), особливо в капілярах. В цих клітинах пухирці, здиваючись, здатні утворювати трансцелюлярні канали, через які можуть транспортуватись водорозчинні молекули

42) Як відбувається регульований екзоцитоз.

Унаслідок регульованого шляху секреції певні білки й малі молекули секретуються тільки після одержання клітиною відповідного сигналу ззовні (нервовий імпульс, вплив гормонів, медіаторів).

43) Що таке облямовані ямки та яка їх роль у транспорті через плазмо лему?

Лігандзв'язувальні рецептори накопичуються у специфічних, невеликих за розміром поглибленнях плазмолеми – облямованих ямках – вкритих з боку цитозолю клатрином, після чого ямки формують облямовані пухирці. Клатринова оболонка пухирця відділяється, вивільнений клатрин повертається до плазматичної мембрани, а оголений пухирець (первинна ендосома) зливається з перинуклеарною ендосомою з утворенням наприкінці мультивезикулярного тільця