Свойства мембран:

1. Текучесть. Т. к. белки и липиды мембран могут перемещаться в плоскости мембраны и поэтому она не является жесткой структурой;

2. Ассиметрия. Т. к. состав наружного и внутреннего слоя различен;

3. Полярность. Т.к. внешняя сторона заряжена положительно. а внутренняя – отрицательно;

4. Избирательная проницаемость

Функции мембран:

1. Липиды отграничивают внутреннюю среду клетки от внешней среды; делят клетку на компартаменты, предназначенные для протекания различных реакций

2. Белки обеспечивают избирательную проницаемость мембран (транспортная функция) и т.о. обмен веществ и энергии клетки: поступление веществ, выделение продуктов распада. Обеспечивают работу ферментативных конвейеров, связь между клетками.

3. Углеводы выполняют рецепторную функцию мембраны. В гликокаликсе идет внеклеточное пищеварение, происходит адгезия клеток.

Важнейшее свойство плазмалеммы состоит в ее способности пропускать в клетку и из нее различные вещества, это необходимо для поддержания гомеостаза.

Виды мембранного транспорта:

1. Пассивный транспорт, который идет без затрат энергии. В его основе лежит разность концентраций и зарядов, т.е. вещества перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Различают следующие механизмы пассивного транспорта:

а) простая диффузия – транспорт веществ непосредственно через липидный слой (маленькие и жирорастворимые молекулы). Диффузия воды через мембраны называется осмосом, он идет благодаря электронейтральности молекул воды, Осмос всегда идет противоположно диффузии ионов, поэтому в гипотоническом растворе клетки разбухают и лопаются, а в гипертоническом - сморщиваются и погибают.

б) диффузия через мембранные каналы – заряженные молекулы и ионы идут через поры.

3) облегченная диффузия – транспорт веществ (сахара, аминокислоты, нуклеотиды и др.) с помощью специальных транспортных белков – пермеаз.

2. Активный транспорт, который идет с затратами энергии (АТФ), вещества перемещаются из области низкой концентрации в область высокой:

а) натрий – калиевый насос. Клетке для нормальной жизнедеятельности необходимо, чтобы внутри было много калия, а снаружи много натрия. Но идет постоянная диффузия этих ионов, способная уровнять их концентрацию. Натрий – калиевый насос активно перекачивает ионы против градиента концентрации (на это тратится треть всей энергии клетки) через специальные каналы, которые работают по принципу перистальтического насоса, работа которого основана на переменном сжатии и расширении эластичных труб (работают попеременно). За один цикл насос выкачивает 3 иона натрия и закачивает 2 иона калия, т.к. калий пассивнее диффундирует.

б) эндоцитоз – процесс поглощения макромолекул, при этом мембрана впячивается, отшнуровывается в виде вакуоли и восстанавливается, различают:

- фагоцитоз – поглощение твердых частиц;

- пиноцитоз – поглощение жидкостей с растворенными в них веществами.

в) экзоцитоз – процесс выведения различных веществ из клетки (гормоны, белки, жировые капли и др.). При этом мембрана пузырька сливается с наружной мембраной, а содержимое выводится за пределы клетки.

Цитоплазма – все содержимое клетки, за исключением ядра, она включает в себя:

- цитозоль или гиалоплазму – бесцветный, густой, прозрачный коллоид. Различают две формы гиалоплазмы: золь – жидкая гиалоплазма и гель – густая гиалоплазма. В ней протекают все процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и др. органоидов.

- мембранные и немембранные органоиды – постоянные структуры клетки;

- включения – временные компоненты клетки.

Химический состав цитоплазмы разнообразный, в ее состав входит вода (60 – 90%), белки, жиры и др. органические и неорганические вещества.

Цитоплазма имеет щелочную реакцию и она постоянно движется.

Плазмолиз – отделение пристеночного слоя цитоплазмы от оболочки под действием гипертонического раствора, он характерен главным образом для растений, имеющих прочную оболочку. В этих условиях вода путем осмоса выходит из клетки через мембрану сначала из цитоплазмы, а затем из вакуолей. Пространство между клеточной стенкой и сморщенным протопластом заполняется гипертоническим раствором. Клетки животных в гипертоническом растворе сжимаются. Деплазмолиз – процесс обратный плазмолизу, идет при помещении клетки в гипотонический раствор.

УРОК №

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ. ОРГАНОИДЫ. ВКЛЮЧЕНИЯ.

ЦЕЛЬ: сформировать правильные представления о строении клеток.

ЗАДАЧИ: продолжить формирование знаний о строении прокариотических и эукариотических клеток; объяснить суть мембранного принципа ее строения; формировать умения выявлять взаимосвязь строения и органоидов клеток.

ОБОРУДОВАНИЕ: табл. «Клетка»

ХОД УРОКА:

Проверка знаний и умений: фронтальный опрос по теме «Клеточная оболочка. Цитоплазма».

Изучение нового материала:

Органоиды – постоянные структуры клетки, они бывают:

1. мембранные органоиды, содержимое которых отделено от цитозоля мембраной;

2. немембранные органоиды, которые не имеют мембран.

1.Мембранные органоиды:

а ) Ядро – самый крупный двумембранный органоид, чаще шаровидной формы и чаще расположено в центре. Содержимое ядра отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух близко расположенных друг другу мембран, между ними полость и местами они сливаются друг с другом, образуя поры.

Внутри ядра имеется ядерный сок или кариоплазма, его кислотность чуть выше, чем у гиалоплазмы. В нем расположены:

- хромосомы – комплексы молекул ДНК с белками, осуществляющие хранение и передачу наследственной информации.

- ядрышки – округлые тельца (одно или несколько), в них идет синтез рРНК и сборка рибосом.

б ) Эндоплазматическая сеть – система соединенных между собой канальцев и полостей различной формы и величины, различают:

- шероховатую или гранулярную ЭПС, наружная сторона которой покрыта рибосомами, она осуществляет синтез и транспорт белка;

- гладкая или агранулярная ЭПС, она осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов.

Наряду с этими ЭПС выполняет следующие функции:

- транспортная как внутри клетки, так и между соседними клетками, ЭПС связывает между собой все клеточные структуры;

- разделение клетки на отдельные секции (компартментация)

- ЭПС участвует в восстановлении ядерной оболочки

в ) Аппарат Гольджи или диктиосомы – система, окруженных мембранами, полостей; уложенных в стопку, по краям имеются пузырьки. Он осуществляет следующие функции:

- «склад» - место хранения веществ, в основном, предназначенных на «экспорт» (секретов или отбросов, поэтому особенно хорошо развит в железистых клетках);

- сортировка и упаковка молекул, поступивших сюда через ЭПС;

- накапливают углеводы;

- участвуют в образовании вакуолей и лизосом;

- участвуют в восстановлении плазматической мембраны и клеточной стенки.

г) Лизосомы – пищеварительные вакуоли, которые были открыты с помощью метода центрифугирования. Их стенки вырабатывают пищеварительные ферменты, поэтому они участвуют в расщеплении «старых» частей клетки, целых клеток и отдельных органов (лизис, автолиз – саморастворение).

д) Вакуоли – резервуары воды и растворенных в ней соединений. Хорошо развиты в растительных клетках, здесь они участвуют в поддержании тургорного давления. В молодых растительных клетках обычно несколько вакуолей и ядро располагается в центре; а в старых клетках они сливаются в одну центральную вакуоль и ядро смещается к оболочке. У животных их мало и они временные.

ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную систему клетки, элементы которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран.

е ) Митохондрии – двухмембранный органоид, чаще вытянутой формы, имеют:

- гладкую наружную мембрану

- складчатую внутреннюю мембрану, складки называются кристами, в них встроены ферменты, участвующие в образовании энергии.

Количество крист и самих митохондрий в клетке тем больше, чем выше потребность в энергии, их количество может меняться в онтогенезе. Единственная функция митохондрий – синтез АТФ, который идет при окислении органических соединений.

Внутри митохондрий имеется матрикс – коллоид, в нем:

- кольцевая ДНК

- сравнительно мелкие рибосомы

ж) Пластиды – органоиды, имеющиеся только у растений, различают:

- лейкопласты – бесцветные пластиды, которые находятся в неокрашенных частях растения;

- хромопласты – цветные (кроме зеленого)

- хлоропласты – зеленые пластиды, имеют форму двояковыпуклой линзы; двумембранный органоид, состоящий из:

- гладкой наружной мембраны

- внутренней складчатой мембраны, между складками имеются пузырьки – тилакоиды, собранные в стопки – граны.

В мембранах тилакоидов имеется хлорофилл- зеленый пигмент. Единственная функция хлоропластов – фотосинтез т. е. синтез органических веществ из неорганических под действием света.

Внутри хлоропластов имеется матрикс или строма – коллоид, в нем:

- кольцевая ДНК

- сравнительно мелкие рибосомы

Пластиды могут взаимопревращаться, поэтому зеленеют клубни картофеля на свету, желтеют и краснеют зеленые листья осенью и т. д.

Митохондрии и хлоропласты – полуавтономные органоиды, т.к. содержат собственную ДНК и рибосомы. Они могут автономно размножаться и синтезировать собственные белки. Этот факт используется в симбиотической теории происхождения эукариот.