1 вопрос
Во всех живых клетках биологические мембрану выполняют функцию барьера, отделяющего клетку от окружающей среды, и разделяющего внутренний объем клетки на сравнительно изолированные "отсеки" (compartments). Сами по себе перегородки, разделяющие клетки на отсеки, построены из двойного слоя липидных молекул (называемого часто липидным бислоем) и практически непроницаемы для ионов и полярных молекул, растворимых в воде. Но в этот липидный бислой встроены многочисленные белковые молекулы и молекулярные комплексы, одни из которых обладают свойствами селективных (т. е. избирательных) каналов для ионов и молекул, а другие - насосов, способных активно перекачивать ионы через мембрану. Барьерные свойства мембран и работа мембранных насосов создают неравновестное распределение ионов между клеткой и внеклеточной средой, что лежит в основе процессов внутриклеточной регуляции и передачи сигналов в форме электрического импульса между клетками. Вторая функция, общая для всех мембран - это функция "монтажной платы" или матрицы, на которой располагаются в определенном порядке белки и белковые ансамбли, образующие системы переноса электронов, запасания энергии в форме АТФ, регуляции внутриклеточных процессов гормонами, поступающими извне и внутриклеточными медиаторами, узнавания других клеток и чужеродных белков, рецепции света и механических воздействий и т. д. О работе многих из таких систем читатель узнает из других статей данного тома. Химический состав мембран
В таблице 2 приведено относительное содержание белков и липидов в некоторых мембранах. Грубо говоря, по весу мембраны состоят наполовину из белков, наполовину - из липидов, но во внутриклеточных мембранах, содержащих переносчики электронов (внутренние мембраны митохондрий, мембраны микросом), белков существенно больше, чем липидов.
Фосфолипиды |
36,3 |
Сфингомиелины |
29,6 |
Холестерин |
22,2 |
Гликолипиды |
11,9 |
Мембраны отграничивают цитоплазму от окружающей среды, а также формируют оболочки ядер, митохондрий и пластид. Они образуют лабиринт эндр-плазматического ретикулума и уплощенных пузырьков в виде стопки, составляющих комплекс Гольджи. Мембраны образуют лизосомы, крупные и мелкие вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли простейших. Все эти структуры представляют собой компартменты (отсеки), предназначенные для тех или иных специализированных процессов и циклов. Следовательно, без мембран существование клетки невозможно.Плазматическая мембрана, или плазмалемма, — наиболее постоянная, основная, универсальная для всех клеток мембрана. Она представляет собой тончайшую (около 10 нм) пленку, покрывающую всю клетку. Плазмалемма состоит из молекул белков и фосфолипидов
Важнейшим свойством мембраны является также избирательная проницаемость. Это значит, что молекулы и ионы проходят через нее с различной скоростью, и чем больше размер молекул, тем меньше скорость прохождения их через мембрану. Это свойство определяет плазматическую мембрану как осмотический барьер. Максимальной проникающей способностью обладает вода и растворенные в ней газы; значительно медленнее проходят сквозь мембрану ионы. Диффузия воды через мембрану называется осмосом.
Функции биологических мембран следующие:
Отграничивают содержимое клетки от внешней среды и содержимое органелл от цитоплазмы.
Обеспечивают транспорт веществ в клетку и из нее, из цитоплазмы в органеллы и наоборот.
Выполняют роль рецепторов (получение и преобразование сит-налов из окружающей среды, узнавание веществ клеток и т. д.).
Являются катализаторами (обеспечение примембранных химических процессов).
Участвуют в преобразовании энергии.
2 Вопрос
Особенности плазмолеммы |
|
Мембраны разной локализации отличаются по составу (липидному, белковому, углеводному), что сказывается на их свойствах и функциях. Рассмотрим особенности структуры и функции плазмолеммы. 1. Структурные особенности а) Толщина плазмолеммы (8-11 нм) обычно больше, чем у других клеточных мембран. Это обусловлено более высоким содержанием интегральных и периферических белков. б) С наружной стороны плазмолеммы, как мы уже знаем, расположены углеводные компоненты мембранных гликопротеинов. в) Кроме того, к наружной стороне плазмолеммы почти всех клеток прилежит надмембранный слой — гликокаликс (3-4 нм). Он содержит гликопротеины (как и сама мембрана), а также различные ферменты. 2. Функции плазмолеммы а) Опорная функция. |
|
б) Рецепторная функция. С наружной стороны плазмолеммы могут находиться специфические белки-рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, антигейш. Связывание лиганда с рецептором ведет к той или иной реакции клетки.
в) Взаимодействие с другими клетками. С помощью мембранных рецепторов клетки могут также специфически узнавать друг друга, вступая во взаимодействие путем адгезии, т. е. «слипания» своих поверхностей.
г) Барьерная функция. За счет своего липидного бислоя плазмолемма непроницаема для многих веществ (гидрофильных соединений и ионов)
д) Транспортная функция. Будучи барьером, плазмолемма вместе с тем содержит транспортные системы (в основном, белковой природы) для переноса в клетку или из нее определенных низкомолекулярных веществ.
е) Создание трансмембранного потенциала. Среди транспортных систем плазмолеммы особую роль играют Na+, K+-нacoc и каналы для ионов К+.
Гликокаликс — «заякоренные» в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции, а также участвует в обеспечении избирательности транспорта веществ и пристеночном (примембранном) пищеварении.
3 Вопрос
Функциями гладкой ЭПС являются: 1) синтез липидов, включая мембранные липиды; 2) синтез углеводов (гликогена и др.); 3) синтез холестерина; 4) обезвреживание токсических веществ эндогенного и экзогенного происхождения; 5) накопление ионов Сa2*; 6) восстановление кариолеммы в телофазе митоза; 7) транспорт веществ; 8) накопление веществ.
Впервые эндоплазматическая сеть была обнаружена в 1945 году. Американский ученый К. Портер разглядел ее с помощью одного из первых электрических микроскопов. С этого времени началось ее активное исследование.
Выделяют два вида ЭПР:
гранулярный эндоплазматический ретикулум;
агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум.
На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПР.
Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум выполняют различные функции в клетке.
Функции агранулярного эндоплазматического ретикулума
Агранулярный эндоплазматический ретикулум участвует во многих процессах метаболизма. Также агранулярный эндоплазматический ретикулум играет важную роль в углеводном обмене, нейтрализации ядов и запасании кальция. Ферментыагранулярного эндоплазматического ретикулума участвуют в синтезе различных липидов и фосфолипидов, жирных кислот и стероидов.Роль ЭПС как депо кальция
Функции гранулярного эндоплазматического ретикулума
Гранулярный эндоплазматический ретикулум имеет две функции: синтез белков и производство мембран.
Синтез белков: Белки, производимые клеткой, синтезируются на поверхности рибосом, которые могут быть присоединены к поверхности ЭПС. Полученные полипептидные цепочки помещаются в полости гранулярного эндоплазматического ретикулума (куда попадают и полипептидные цепочки, синтезированные в цитозоле), где впоследствии правильным образом обрезаются и сворачиваются. Таким образом, линейные последовательности аминокислот получают после транслокации в эндоплазматический ретикулум необходимую трёхмерную структуру, после чего повторно перемещаются в цитозоль.
Синтез мембран: производством фосфолипидов ЭПР расширяет собственную поверхность мембраны, которая посредством транспортных везикул посылает фрагменты мембраны в другие части мембранной системы.