Тема 2 «Клеточная оболочка (поверхностный аппарат, плазмолемма)»

Организм человека и животных представляет собой целостную систему, в которой можно выделить ряд иерархических уровней организации живой материи: клетки – ткани – органы – системы органов. Каждый уровень структурной организации имеет морфофункциональные особенности, отличаючие его от других уровней.

Изучением общих черт строения и функционирования клеток занимается наука цитология, или, как ее теперь называют, биология клетки.

1. Что же такое «клетка»?

Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица в составе всех растительных и животных организмов, которая составляет основу их жизнедеятельности и обладающая всеми признаками живого: раздражимостью, возбудимостью, сократимостью, обменом веществ и энергии, хранением генетической информации и передачей ее в ряду поколений (способностью к размножению). Количество клеток во взрослом организме человека – 10¹³ , которые можна разделить на 200 типов.

2. Какое строение имеют клетки?

Общая структурная организация клетки:

1. Ядро (ядерна оболочка, хроматин, кариоплазма, ядрышко, ядерный матрикс).

2. Цитоплазма:

а) гиалоплазма (цитозоль, структурированный матрикс);

б) органеллы:

-мембранные (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, гладкая ЭПС, гранулярная ЭПС, мембранные пузырьки);

- немембранные (рибосомы, микротрубочки, центриоли, реснички, жгутики, микрофиламенты, промежуточные филаменты;

в) включения (трофические, секреторные, пигментные, экскреторные).

3. Клеточная мембрана (плазмолемма).

3. Как классифицируют клетки?

Клетки, которые имеют ядро, называются эукариотическими, а клетки, которые не имеют ядра, называются прокариотическими.

Плазмолемма

Плазмолемма – это клеточная мембрана, которая, с одной стороны, отделяет цитоплазму клетки от окружающей среды, а с другой – обеспечивает ее связь с этой средой.

4. Какой химический состав плазмолеммы?

Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (40%) и белки (60%); кроме того, во многих мембранах обнаружены углеводы (5-10%).

5. Какое строение имеет плазмолемма?

Строение плазмолеммы:

1. Надмембранный комплекс ( гликокалекс).

2. Элементарная биологическая мембрана (белково-липидный комплекс).

3. Подмембранный комплекс (кортикальный слой).

Структура плазмолеммы. Плазмолемма – самая толстая из кле­точных мембран. Она имеет трехслойное строение. Средний слой представлен элементарной биологической мембраной, которая построена из двойного слоя молекул липидов, между которыми располагаются молекулы белков.

К липидам относится большая группа органических веществ, обладающих плохой растворимостью в воде (гидрофобность) и хорошей растворимостью в органических растворителях и жирах (липофильность). Состав липидов в разных мембранах неодинаков. Например, плазматическая мембрана в отличие от мембран эндоплазматической сети и митохондрий обогащена холестерином. Характерными представителями липидов, встречающихся в клеточных мембранах, являются фосфолипиды (глицерофосфатиды), сфингомиелины, а из стероидных липидов — холестерин.

Особенностью липидов является разделение их молекул на две функционально различные части: гидрофобные неполярные, не несущие зарядов («хвосты»), состоящие из жирных кислот, и гидрофильные, заряженные полярные «головки». Это определяет способность липидов самопроизвольно образовывать двухслойные (билипидные) мембранные структуры толщиной 5—7 нм. В мембране гидрофобные цепи обращены внутрь бислоя, а гидрофильные головки – кнаружи. Липиды обеспечивают основные физико-химические свойства мембран, в частности их текучесть при температуре тела.

Мембранные белки удерживаются в липидном бислое за счет гидрофобных взаимодейст­вий с молекулами липидов. Они обеспечивают специфические свойства мембраны (типы белков и их содержание в мембране отражают ее фун­кцию). По биологической роли белки мембран можно разделить на белки-ферменты, белки-переносчики, рецепторные и структурные белки. По своему расположе­нию относительно липидного бислоя мембранные белки разделяются на две основные группы - интегральные и периферические.

Периферические белки непрочно связаны с поверхностью мем­браны и обычно находятся вне липидного бислоя.

Интегральные белки либо полностью (собственно интегральные белки), либо частично (полуинтегральные белки) погружены в липид­ный бислой; часть белков целиком пронизывает всю мембрану (трансмембранные белки).

Рисунок 2.1 – Строение клеточной мембраны (схема):

1 – липиды; 2 – гидрофобная зона бислоя липидных молекул; 3 – интегральные белки мембраны; 4 – полисахариды гликокаликса