МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМЕНІ ІГОРЯ ІВАНОВИЧА СІКОРСЬКОГО”
Факультет біотехнології і біотехніки
Кафедра промислової біотехнології
РЕФЕРАТ
з дисципліни «Біологія клітини»
на тему: «Структура і функції біологічних мембран.Транспорт через цитоплазматичну мембрану.Проникнення рідких та твердих матеріалів»
Виконав:
студент 1 курсу, група БТ - 62
Поворозний Іван Валерійович
№ залікової____________________
Робота здана___________________
Перевірив:
доцент каф. промислової
біотехнології, к.б.н.
__________________Жолнер Л.Г.
підпис
Роботу зараховано______________
дата
з оцінкою______________________
Київ 2016
Зміст
Зміст 2
Вступ 3
1.Біологічні мембрани, їх властивості та функції 4
1.1Функції біологічних мембран 7
2. Активний транспорт речовин через мембрани. 8
2.1 Натрій-калієвий насос 9
3.Пасивний транспорт 11
3.1 Дифузія 12
4. Ендоцитоз 12
4.1 Фагоцитоз 13
4.2 Піноцитоз 14
5. Екзоцитоз 15
Висновки 17
Список використаних джерел 17
Додаток 18
20
Вступ
Клітинні мембрани – це біліпідні оболонки із білковими чи полісахаридними включеннями ,що забезпечують зв’язок клітини із зовнішнім середовищем.За допомогою мембран відбуваються основні процеси життєдіяльності клітин: доступ органічних сполук,мінеральних речовин й води ,і вивидення непотрібних або синтезованих речовин на зовні .Біомембрани мають вибірково специфічну проникність ,тому для проникнення деяких речовин вони частково недоступні(токсини тощо).
Існує досить багато механізмів транспорту через цитоплазматичну мембрану.Транспорт речовин до клітини і назовні відбувається зарахунок дифузії,осмосу та полегшеної дифузії(без використання енергії АТФ).До енергозатратних механізмів транспорту належать:активний транспорт , ендоцитоз і екзоцитоз,що відіграють провідне значення в процесах транспорту.
Мета дослідження:ознайомлення з доступною для мене інформацією про будову і функції біомембран шляхом системазування знайденого матеріалу.
Об’єкт дослідження:клітини живих організмів ,а саме клітинні мембрани.
Предмет дослідження:функціонування біолочічних мембран та процечи транспорт через них
1.Біологічні мембрани, їх властивості та функції
Будова біологічних мембран. Однією з основних особливостей всіх еукаріотичних клітин є достаток і складність будови внутрішніх мембран. Мембрани відмежовують цитоплазму від навколишнього середовища, а також формують оболонки ядер, мітохондрій іпластид. Вони утворюють лабіринт Ендр – плазматичного ретикулума і сплощених бульбашок у вигляді стосу, складових комплекс Гольджі. Мембрани утворюють лізосоми, великі і дрібні вакуолі рослинних і грибних клітин, пульсуючі вакуолі найпростіших. Всі ці структури представляють собою компартменти (відсіки), призначені для тих чи інших спеціалізованих процесів і циклів. Отже, без мембран існування клітини неможливо.
Плазматична мембрана, або плазмалемма, – найбільш постійна, основна, універсальна для всіх клітин мембрана. Вона являє собою найтоншу (близько 10 нм) плівку, яка покриває всю клітину. Плазмалема складається з молекул білків і фосфоліпідів .
Молекули фосфоліпідів розташовані в два ряди – гідрофобними кінцями всередину, гідрофільними головками до внутрішньої і зовнішньої водному середовищі. В окремих місцях бислой (подвійний шар) фосфоліпідів наскрізь пронизаний білковими молекулами (інтегральні білки). Усередині таких білкових молекул є канали – пори, через які проходять водорозчинні речовини. Інші білкові молекули пронизують бішар ліпідів наполовину з одного чи з іншого боку (полуінтегральние білки). На поверхні мембран еукаріотичних клітин є периферичні білки. Молекули ліпідів і білків утримуються завдяки гідрофільно – гідрофобним взаємодіям.
До складу плазматичної мембрани еукаріотичних клітин входять також полісахариди. Їх короткі, сильно развлетвленную молекули ковалентно пов’язані з білками, утворюючи глікопротеїни, або з ліпідами (гліколіпіди). Зміст полісахаридів в мембранах складає 2 – 10% за масою. Полісахаридний шар товщиною 10-20 нм, що покриває зверху плазмалемму тварин клітин, отримав назву глікокаліксу.
Властивості та функції мембран. Усі клітинні мембрани являють собою рухливі текучі структури, оскільки молекули ліпідів і білків не пов’язані між собою ковалентними зв’язками і здатні досить швидко переміщатися в площині мембрани. Завдяки цьому мембрани можуть змінювати свою конфігурацію, тобто володіють плинністю.
Мембрани – структури дуже динамічні. Вони швидко відновлюються після пошкодження, а також розтягуються і стискаються при клітинних рухах.
Мембрани різних типів клітин істотно розрізняються як за хімічним складом, так і за відносним вмістом в них білків, глікопротеїнів, ліпідів, а отже, і за характером наявних у них рецепторів. Кожен тип клітин тому характеризується індивідуальністю, яка визначається в основному глікопротеїнами. Розгалужені ланцюги глікопротеїнів, виступаючі з клітинної мембрани, беруть участь у розпізнавання -ванні факторів зовнішнього середовища, а також у взаємному впізнаванні родинних клітин. Наприклад, яйцеклітина і сперматозоїд впізнають один одного по глікопротеїну клітинної поверхні, які підходять другкдругу як окремі елементи цілісної структури. Таке взаємопізнавання – необхідний етап, що передує заплідненню.
Подібне явище спостерігається в процесі дифференциров -ки тканин. У цьому випадку подібні за будовою клітини за допомогою розпізнають ділянок плазмалемми правильно орієнтуються щодо один одного, забезпечуючи тим самим їх зчеплення та освіту тканин. З розпізнаванням пов’язана і регуляція транспорту молекул та іонів через мембрану, а також імунологічний відповідь, в якому глікопротеїни грають роль антигенів. Сахара, таким чином, можуть функціонувати як інформаційні молекули (подібно білкам і нуклеїнових кислот). У мембранах містяться також специфічні рецептори, переносники електронів, перетворювачі енергії, ферментні білки. Білки беруть участь у забезпеченні транспорту певних молекул всередину клітини або з неї, здійснюють структурну зв’язок цитоскелета з клітинними мембранами або ж служать в якості рецепторів для отримання та перетворення хімічних сигналів з навколишнього середовища.
Найважливішим властивістю мембрани є також виборча проникність. Це означає, що молекули і іони проходять через неї з різною швидкістю, і чим більше розмір молекул, тим менше швидкість проходження їх через мембрану. Ця властивість визначає плазматичну мембрану як осмотичний бар’єр. Максимальної проникаючою здатністю володіє вода і розчинені в ній гази; значно повільніше проходять крізь мембрану іони. Дифузія води через мембрану називається осмосом.
Існує кілька механізмів транспорту речовин через мембрану.
Дифузія – проникнення речовин через мембрану по градієнту концентрації { з області, де їх концентрація вище, в область, де їх концентрація нижче). Дифузний транспорт речовин (води, іонів) здійснюється за участю білків мембрани, в яких є молекулярні пори, або за участю ліпідної фази (для жиророзчинних речовин).
При полегшеної дифузії спеціальні мембранні білки – переносники вибірково зв’язуються з тим чи іншим іоном або молекулою і переносять їх через мембрану по градієнту концентрації.
Активний транспорт пов’язаний з витратами енергії і служить для переносу речовин проти їх градієнта концентрації. Він здійснюється спеціальними білками – переносниками, що утворюють так звані іонні насоси. Найбільш вивченим є Na-/К – насос в клітинах тварин, активно викачують іони Na + назовні, поглинаючи при цьому іони К-. Завдяки цьому в клітці підтримується велика концентрація К- і менша Na + в порівнянні з навколишнім середовищем. На цей процес витрачається енергія АТФ.
У результаті активного транспорту за допомогою мембранного насоса в клітці відбувається також регуляція концентрації Mg 2+і Са2+.
У процесі активного транспорту іонів у клітину через цито- плазматичну мембрану проникають різні цукру, нукле – отиде, амінокислоти.
Макромолекули білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпопротеїдні комплекси та ін крізь клітинні мембрани не проходять, на відміну від іонів і мономерів. Транспорт макромолекул, їх комплексів і частинок всередину клітини відбувається зовсім іншим шляхом – за допомогою ендоцитозу. При ендоцитозі певну ділянку плазмалемми захоплює і як би обволікає позаклітинний матеріал, укладаючи його в мембранну вакуоль, що виникла внаслідок впя – чіванія мембрани. Надалі така вакуоль з’єднується з лізосомах, ферменти якої розщеплюють макромолекули до мономерів.
Процес, зворотний ендоцитозу, – екзоцитоз . Завдяки йому клітина виводить внутрішньоклітинні продукти або неперетравлені залишки, укладені у вакуолі або пузирькі. Бульбашка підходить до цитоплазматичної мембрані, зливається з нею, а його вміст виділяється в навколишнє середовище. Гак виводяться травні ферменти, гормони, геміцел – люлоза та ін
Таким чином, біологічні мембрани як основні структурні елементи клітини служать не просто фізичними кордонами, а являють собою динамічні функціональні поверхні. На мембранах органел здійснюються численні біохімічні процеси, такі як активне поглинання речовин, перетворення енергії, синтез АТФ та ін