Клеточные структуры и их функции Общий план строения эукариотической клетки

Клетка

Плазматическая мембрана Цитоплазма ( протопласт ) Ядро

( плазмолемма )

цитозоль ( гиалоплазма ) немембранные компоненты

мембранные компоненты

одномембранные двумембранные

( вакуолярная система )

Клеточные мембраны

• представляют собой поверхностный структурированный слой клетки , образованные цитоплазмой ( обеспечивает связь клетки с окружающей средой, её регуляцию и защиту )

Строение мембран

• Толщина мембран колеблется от 6 до 20 нм и её можно наблюдать только в электронный микроскоп

• Основная модель жидкостно - мозаичная ( жидкокристаллическая ; Сингер , Николсон , 1972 г.)

• Основную структуру мембран составляет двойной слой липидов ( в основном фосфолипиды и в значительно меньшей степени гликолипиды ) , гидрофобные хвосты которых обращены внутрь , а гидрофильные головки - наружу

• мембранные липиды по консистенции напоминаюи оливковое масло

• с увеличением длины углеводородных хвостов липидных молекул и количества ненасыщенных жирных кислот мембрена становится более жидкой ( чем жиже мембраны тем выше их активность )

• липиды определяют структуру , полупроницаемость , электрические , осмотические и катионообменные свойства мембран

• создают электроизолирующую ( диэлектрическую ) прослойку на пути движения электронов в случае неблагоприятных электрических условий

• Второй структурный компонент мембран - глобулярные белки , погружённые в липидный бислой на различную глубину и расположенные на внешней и внутренней сторонах липидной прослойки ( до 70 % от всего состава ; чем активнее функционирование мембраны тем больше в ней белков )

• выделяют три типа мембранных белков

1 . Переферические ( поверхностные )

* гидрофильны

* располагаются на поверхности мембраны

* фиксируются благодаря электростатическим взаимодействиям с заряженными го ловками липидов

* могут соединяться с углеводными полисахаридными компонентами ( гликопротеиды ) , образуя гликокаликс , покрывающий всю мембрану с внешней стороны

* функционально необходимы для фиксации ферментных конвейеров

2 . Интегральные ( погружённые )

* располагаются в толще липидного слоя за счёт взаимодействия с неполярными гидрофобными участками липидов ( могут свободно в нём перемещаться )

* гидрофобны

* большая часть погружённых белков мембраны - ферменты , располагающиеся в определённом порядке , образуя ферментативные конвейеры

3 . Сквозные интегральные

* собираясь в кружок образуют поровый аппарат - поры ( гидрофильные каналы ) , пронизывающие мембрану , сквозь которые могут свободно проходить полярные молекулы ( не проходят через липидный слой т. к. полярны )

* размер пор около 8 А⁰

• Липидный слой определяет основные структурные особенности мембран , а белки - её функциональность

• Наружная и внутренняя поверхность мембран не идентичны по составу липидов и белков , расположению комплексов с углеводами ( только на наружной стороне ) , т . е . плазмолемма ассиметрична

Функции мембранных белков

1 . структурные белки обуславливают строение мембраны

2 . рецепторная - участвуют в распознавании и присоединении веществ

3 . антигенная - определяют специфику поверхности мембраны и её взаимодействие с окружающей средой

4 . ферментативная - катализ метаболических процессов , изменение окружающего субстрата

5 . транспортная - образование пор , перенос веществ через мембрану , транспорт электронов

Физико – химические особенности клеточных мемебран

1. Избирательная ( дифференциальная ) проницаемость – поступление в клетку адекватного её потребностям количества и качества веществ

• Благодаря этому в клетке создаётся и поддерживается соответствующая концентрация ионов и осуществляются осмотические явления )

• Некоторые мембраны пропускают только молекулы растворителя , задерживая все молекулы или ионы растворённого вещества – полупроницаемость мембран

2. Наличие разности электрических потенциалов по обе стороны мембраны (электрического заряда )

3. Находится в постоянном волнообразном колебательном движении

4. Способность к самосборке после разрушающего воздействия определённой интенсивности – регенерация ( репарация )

5. Мембраны разных типов клеток существенно различаются по химическому составу , содержанию белка , гликопротеинов и липидов

• Различают два типа мембран : плазматическую ( плазмолемму ) и внутреннюю (отличаются по химическому составу и свойствам )

Плазматическая мембрана

• характерна для всех клеток про - и эукариот ( имеет толщину около 75 А⁰ )

• химический состав плазматической мембраны , покрывающий растительные и животные клетки , практически одинаков

• имеет ассиметричное строение : на наружной стороне её пасположены комплексы белков с углеводами ( гликопротеины ) и полисахаридов с липидами ( гликолипиды ) отсутствующие на цитоплазматической стороне )

• снаружи сплошным слоем покрыта полисахаридным комплексом из ветвящихся молеку полисахаридов, связанных с мембранными белками и липидами ( гликопротеины и гликолипиды ) , который называется гликокаликс ( надмембранный комплекс клеток животных )

Гликокаликс

• Находится в непосредственном контакте с внешней средой

• Характерной особенностью гликокаликса являетсявысокая скорость обновления составляющих его макромолекул , что обуславливает большую функциональную и филогенетическую ( эволюционную ) пластичность клеток и возможность генетического контроля адаптаций к условиям среды

Функции гликокаликса :

1 . связь клетки с окружающей средой

2 . антигенная ( распознавание и сцепление клеток друг с другом , дифференцировка тканей , формирование иммунного ответа )

2 . рецепторнвя ( паолучение и преобразование химических сигналов из окружающей среды , комплемент с гормонами , рецепторы тканевой несовместимости )

• сахара , таким образом , могут функционировать как информационные молекулы аналогично белкам и нуклеиновым кислотам

3 . адсорбция гидролитических ферментов микроворсинок тонкого кишечника и фагоцитоз пищевых комочков ( пристеночное пищеварение )

4 . создание отрицательного заряда на мембране ( эритроциты ) , препятствующего их слипанию (агглютинации )

5 . маркеры , придающие спецефичность и индивидуальность поверхности клеток

6 . регуляция транспорта молекул

• имеет спецефический комплекс белков не идентичных с обеих сторон мембраны

Внутренние мембраны

• имеются только в эукариотических клетках

• не являются производными плазмолеммы

• значительно тоньше плазматической , т . к . содержат мало углеводов ( не имеют гликокаликса )

• формируют клеточные органоиды - в этом состоит их главная функция

• симметричны по химическому составу и структуре

• имеет спецефические комплексы белков ( отличные от белков плазмолеммы )

• занимают около 50% объёма клетки