Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний університет "Львівська політехніка" методичні вказівки
до вивчення теми «Основи цитології»
з курсу
“Біологія і фізіологія з основами анатомії”
для студентів базового напряму 6.120201"Фармація"
Затверджено
на засіданні кафедри технології біологічно активних сполук,
фармації та біотехнології
Протокол № 11 від 28.03.2013р.
Львів 2013
Методичні вказівки до вивчення теми «Основи цитології» з курсу «Біологія і фізіологія з основами анатомії» для студентів базового напряму 6.120201 «Фармація» /Комаровська-Порохнявець О.З., Баранович Д.Б., Новіков В.П. - Львів: Видавництво кафедри ТБСФБ НУ «Львівська політехніка», 2013– 36 с.
Упорядники: Комаровська-Порохнявець О.З., к.х.н., доц.
Баранович Д.Б., к.х.н., доц.
Новіков В.П., д.х.н., проф.
Відповідальний за випуск: Новіков В.П., д.х.н., проф.
Рецензенти: Стадницька Н.Є., к.х.н., доц.
Стецишин Ю.Б., к.х.н., доц.
Структурна будова тваринної клітини
Клітина - це самовідтворююча хімічна система. Для того, щоб підтримувати в собі необхідну концентрацію хімічних речовин, ця система повинна бути фізично відокремлена від свого оточення, але одночасно вона повинна володіти здатністю до обміну з навколишнім середовищем. Роль бар’єру між даною хімічною системою і її оточенням відіграє цитоплазматична мембрана.
Розглянемо, в цілому, з яких основних частин і компонентів складається тваринна клітина.
Клітина складається з наступних основних частин:
Поверхневий апарат клітини (плазмолема, цитолема), який утворений:
цитоплазматичною мембраною;
надмембранним комплексом - глікокалікс
субмембранною опорно-скоротливою системою - деякі автори виділяють цю систему як внутрішній шар плазмолеми, інші вважають цей шар периферійною ділянкою цитоплазми – її кортикальним шаром.
Підмембранні компоненти - представлені протопластом - внутрішній вміст клітини, який в свою чергу утворений цитоплазмою, мембранними і немембранними органоїдами та включеннями.
Рис. 1. Тваринна клітина.
1 - ендоплазматична сітка; 2 – лізосома; 3 - апарат Гольджі;
4 – піноцитозний міхурець; 5 - плазмолема (цитоплазматична мембрана);
6 – центріолі; 7 – мітохондрії; 8 – ядро; 9 - рибосоми.
Будова поверхневого апарату клітини
Цитоплазматична мембрана (плазмолема) - є настільки тоненькою, що у світловий мікроскоп ми її не зможемо побачити, але про її існування дослідники взнали задовго до того, як вона була виявлена в електронному мікроскопі.
На початку ХХ ст. Овертон виявив, що швидкість проникнення багатьох речовин в еритроцити прямопропорційна їх розчинності в ліпідах. Овертон запропонував, що мембрана містить велику кількість ліпідів; тому речовини розчиняються в ній, проходять крізь неї і виявляються в середині клітини.
У 1925р. Гортер і Грендел зробили експеримент, який виявив, що мембрана складається з подвійного шару ліпідних молекул.
У 1959р. Робертсон висунув гіпотезу про будову "елементарної мембрани", в якій постулював структуру, що є спільною для всіх біологічних мембран.
всі мембрани мають товщину біля 7,5 нм;
в електронному мікроскопі вони є трьохшаровими;
трьохшаровий вигляд мембрани є результатом саме того розташування білків і полярних ліпідів - центральний ліпідний шар між двома шарами білка.
В 1972р. Сінгер і Ніколсон запропонували рідинно-мозаїчну модель мембрани, згідно якої білкові молекули, що плавають в рідкому ліпідному бішарі, утворюючи в ньому своєрідну мозаїку.
Рис. 2. Рідинно-мозаїчна модель мембрани.
Білки. В клітинних мембранах зустрічаються тисячі різних білків. Одні білки лише частково занурені в мембрану, інші - пронизують всю її товщу – поверхневі (периферійні) і інтегральні, напівінтегральні.
Білки є структурні і функціональні. Білки-переносники транспортують через мембрану речовини. Між білковими молекулами або в них є гідрофільні канали або пори. Ці пори пронизують мембрану, так що по них крізь мембрану можуть проходити полярні молекули, які не проходять через ліпідний шар.
В мембранах знаходяться ферментні білки, специфічні рецептори, переносники електронів, перетворювачі енергії, що беруть участь у фотосинтезі чи диханні.
Ліпіди. Склад мембранних ліпідів є змінний і це впливає на такі їх властивості як рідкий стан і проникливість (звичайно ліпіди мембран нагадують оливкове масло).
У ненасичених ліпідів у карбонових хвостах молекул є, так звані, "вигини", які перешкоджають дуже щільній упаковці молекул і роблять структуру мембрани більш рихлою ("рідшою"). Чим довший карбоновий хвіст ліпідних молекул, тим "рідша" мембрана.
Від рідкого стану мембран залежить їх активність і, зокрема, можливість легкого зливання окремих мембран одна з одною, а також активність зв’язаних з мембраною ферментів і транспорт білків.
Надмембранний комплекс у тваринних клітинах представлений глікокаліксом (завтовшки 3-4 нм). Він вкриває майже всі клітини тваринних організмів, за винятком особливих контактів між клітинами (щільні замикаючі контакти).
Глікокалікс складається переважно з глікопротеїдів, що містять сіалову кислоту та гліколіпідів. Більша частина глікопротеїдів занурена в бімолекулярний ліпідний шар плазмолеми.
Вважають, що глікокалікс діє як склеювальний (адгезивний) фактор, що сприяє утримуванню клітин разом. Різні види клітин характеризуються певними особливостями вуглеводних сполук у глікополімерах мембрани, що забезпечує взаємне «розпізнавання» клітин як однорідних (завдяки чому клітини правильно орієнтуються і утворюють тканини в процесі диференціації); так і «пізнавання» чужих, (наприклад, при пересадці органів) – глікокалікс приводить у дію імунні механізми, які викликають відторгнення цих клітин.
Субмембранна опорно-скоротлива система плазмолеми – це найбільш в’язка частина цитоплазми, її периферійного, кортикального шару, яка формує своєрідну сітку з мікрофіламентів і мікротубул.
Опорно-скоротливий апарат забезпечує міцність і здатність до скорочення плазмолеми.
Ця система є частиною цитоскелета клітини, яка:
забезпечує локомоторні функції;
бере участь у переміщенні білків плазмолеми;
забезпечує реалізацію процесів екзоцитозу;
бере участь у скороченні плазмолеми при амебоїдному русі лейкоцитів;
бере участь у поділі цитоплазми під час цитотомії.