Gistologia_Kletochnaya_Membrana

План строения клетки. Биологическая мембрана как структурная единица клетки.

Клетка – ограниченная активной мембраной система биополимеров и их макромолекулярных комплексов, образующих ядро и цитоплазму и осуществляющих воспроизведение поддержание всей системы в целом.

- Клеточная оболочка

- Цитоплазма

- Ядро

Основной частью клеточной оболочки является биологическая мембрана, он образует ещё и ядерную оболочку, и оболочку мембранных органоидов: комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы.

В настоящее время рассматривается жидкостно-мозаичная модель мембраны, которая была в 1972 году предложено Сингером и Николсом

Хим. Состав:

- Белки (около 60%)

- Липиды (30-40%)

-Углеводы (5-10%)

Органические соединения обновляются в процессе жизнедеятельности.

В состав мембраны входят липиды 3 основных классов: фосфолипиды, сфингомиелины, стероидные липиды (холестерин)

Холестерин придаёт мембране жёсткость. Избыток холестерина приводит к увеличению вязкости. Возрастание лежит в основании ИБС и атеросклероз.

Особенностью молекул липидов является разделение молекулы на 2 части:

- Гидрофильная полярная заряженная часть – головка (содержит остаток фосфорной кислоты)

- Гидрофобная неполярная незаряженная – хвостик (две цепи жирных кислот)

Особенность молекул липидов определяет способность самопроизвольно формировать двойной слой фосфолипидов. Двойной слой - жидкая структура, т.к. молекулы способны совершать вращательные, горизонтальные движения, с меньшей скоростью способны переходят в поперечный слой (флип-флоп).

Белки по расположению делятся на 4 группы:

- Периферические белки – не встроены в слой фосфолипидов. Располагаются на наружной или внутренней поверхности. К ним относят адгезивные или белки-цитоскелеты.

- Интегральные – погружены в билипидный слой. К ним относят рецепторные белки и белки ионных каналов.

Полуинтегральные – погружены наполовину.

Трансмембранные – насквозь пронизывают бислой фосфолипидов. Монотопные (пронизывают один раз) и политопные. Оксидаза – ферментативная функция.

Молекулы белков имеют две части:

- Заряженные полярные аминокислоты (серин, треонин, цистеин)- Взаимодействуют с головками молекул липидов и обращены в водную фазу.

- Незаряженные неполярные аминокислоты (аламин, валин, глицин). Располагаются внутри билипидного слоя.

По функции белки разделяются на 4 группы:

- Транспортные

- Рецепторы

- Ферменты

- Структурные

Продолжительность жизни молекул составляет 2-5 дней

Синтез на канальцах гранулярной ЭПС. Окончательное формирование в системах комплекса Гольджи.

Углеводы – в составе мембраны всегда в связанном состоянии с белками и липидами, формируя гликопротеиды и гликолипиды. Входят в состав рецепторов и участвуют в таких важных процессах как клеточная адгезия и рецепция.

Свойства биомембраны.

1. Подвижность или текучесть – определяется способностью гидрофобных хвостиков липидов скользить друг относительно друга. Вследствие данной особенности белки могут свободно перемещаться в латеральной плоскости в составе бислоя липидов. Способность мембранных белков может быть ограничена. Вследствие притяжения между функционально связанными белками, что приводит к мозаичному мембранных белков в составе бислоя фосфолипидов и концентрации белков в определённых участках и зонах

2. Способность к самозамыканию – если проколоть мембрану тонкой иглой и удалить иглу, то место прокола автоматически закроется. Аналогичная ситуация наблюдается, если клетку разрезать на две части, в итоге каждая часть клетки окажется окружённой биологической мембраной

3. Избирательная проницаемость – обеспечивает стабильность химического состава клетки. Через биомембрану могут проникать только жирорастворимые соединения свободно. Водорастворимые соединения проникнуть не могут. Однако водорастворимые соединения могут проникать через бислой фосфолипидов при помощи белков- переносчиков, которые формируют водные каналы в мембране.

Клеточная оболочка.

Клеточная поверхность – поверхностная структура клетка, которая отграничивает клетку снаружи, но с другой стороны обеспечивает связь клетки с элементами внеклеточного матрикса.

Три слоя –

- Надмембранный слой (гликокаликс)

- Биологическая мембрана

- Подмембранный слой (эктоплазма)

Гликокаликс (сладкая оболочка)

Поверхностный слой клеточной оболочки в интервале от 7,5 – 200 нм

Представляет собой совокупность молекул полисахаридов, гликолипидов, гликопротеидов. Липидная и белковая часть которых располагается в составе биологической мембраны, а углеводная часть в составе гликокаликса.

Основным компонентом данного слоя являются углеводы.

Гликокаликс обуславливает формирования поверхностного отрицательного заряда, выполняющую адсорбирующую функцию.

Выполняет рецепторную, ферментативную функцию. Ферментативная функция обеспечивает пристеночная пищеварение, за счёт белков-ферментов.

Эктоплазма

Небольшой участок цитоплазмы под биомембраной.

Данный слой содержит элементы цитоскелета клетки: микротрубочки и микрофиломенты.

Данный слой обеспечивает поддержание формы клетки. С другой придаёт пластичность клеточной оболочки, вследствие чего формируются инвагинации или выпячивания.

Функции биологической мембраны

- Разграничительная функция – отделяет внутреннюю среду клетки от внеклеточного матрикса. Разделяет клетку на отсеки (компартменты)

- Барьерная – защищает клетку от действия неблагоприятных внешних факторов.

- Участие в процессе деления клетки

- Транспортная функция – транспорт веществ из клетки в клетку. Низкомолекулярные соединения проникают через биологическую мембрану посредством трёх механизмов. Простая диффузия облегчённая и активный транспорт.

1) Простая диффузия – вещество двигается по градиенту концентрации (от большей к меньшей). При выравнивании диффузия прекращается. К такому транспорту способны низкомолекулярные соединения и нейтральные молекулы (кислород и углекислый газ). 2)Облегчённая диффузия – по градиенту с помощью белков-переносчиков(транслоказ). Среди транслоказ известны натрий-калиевые каналы. Транслоказы переносят вещества неспособные к диффузии (ионы).

3)Активный транспорт- против градиента концентрации с помощью транслоказ, необходима энергия для переноса (которая выделяется при расщеплении АТФ). Пример: натрий-калий-зависимая-АТФаза (натрий-калиевый насос), кальциевые каналы в оболочке гладкой эндоплазматической сети. Данные каналы закачивают кальций за счёт 1 молекулы АТФ.

Крупные соединения проникают путём эндоцитоза, выделяют 3 механизма:

- Фагоцитоз – твёрдые частица

- Пиноцитоз – жидкие

- Рецепторноопосредованный

Выведение крупномолекулярный соединений – экзоцитоз.

- Рецепторная функция – обусловлена наличием клеточных рецепторов в мембране. Рецепторы позволяют клеткам взаимодействовать с веществами-регуляторами, факторами внешней среды и друг с другом.

Рецепторы делятся на:

-поверхностные (гликолипиды и гликопротеиды)

-внутриклеточные (эндоплазматические и ядерные)

Клеточные рецепторы могут быть разбросаны или расположены упорядочено. Гормоны, БАВ, лекарственных соединений, медиаторов, антигенов.

Поверхностные взаимодействуют с полярными лигандами. Лиганд – хим. вещество, взаимодействующее с рецепторами.

Лиганд взаимодействует по принципу комплиментарности

Происходит активация специальных цитоплазматических белков ферментов, чаще всего в качестве такого фермента выступает адениладциатза, активизирует цикл АМФ

Цикл АМФ – внутриклеточный посредник лиганда. Который активирует внутриклеточные фермент. системы, организующие ответную реакцию клеток.

Подразделяются на:

1. Каталитические

2. Связанные с G-белками

3. С ионными каналами

4. Связывающие молекулы внеклеточного матрикса с цитоскелетом.

Внутриклеточные рецепторы внутри клетки, в гиалоплазме, в мембране органоидов, в ядре. Предназначены для соединений, которые способны проникать внутрь клетки (стероидные гормоны – половые гормоны, коры надпочечников, йодсодержащие гормоны

В их составе 2 участка: один отвечает за связь с гормоном, второй – специфически связывается с определённым участком ДНК.

- Формирование межклеточных контактов:

1)Адгезивный – обусловлен наличием адгезинов. В области контакта клетки связаны между собой при помощи интегральных гликопротеидов. Со стороны цитоплазмы прилежит примембранный слой белков-сцеплений (винкулин). С этим слоем связаны актиновые микрофиломенты. Значение: целостность и механическая прочность тканей. Характерная для эпителиальных клеток.

2) Простой контакт - плазмолеммы 2 клеток располагаются на расстоянии 15-20 нм, межклеточное пространство заполнено веществом с низкой электронной плотностью. Взаимодействие посредством гликокаликсом. Контакт непрочный и формирует микроциркуляторные пути, по которым происходит ток тканевой жидкости из одной области в другую.

3) По типу «замка» - данный тип контакта формируют микроциркуляторные пути, а также создаёт запас клеточой поверхности, характерно для клеток, которые способны менять размер.

4) Щелевидный (нексус) – 1,5 – 3 мкм

В структуре плазмолемы в области контакта располагаются белковые комплексы-конексоны. Характерен для сердечных мышц. Данный тип контакта способен к возбуждению.

5)Плотный контакт – максимальное движение или слияние клеточных оболочек. В области контакта присутствуют интегральные белки. Сохраняются участки до 9нм, происходит не на всём протяжении плазмолеммы. Прочный вид контакта. Выполняет барьерную функцию. Между эндотелиальными клетками (кровеносные сосуды), между клетками энтероцитами.

6) Десмосома – имеет дисковидную форму диаметром до 5мкм в области контакта мембраны связаны при помощи трансмембранных белков (десмоглеинов). В цитоплазме примембранный белковый слой, содержащий белки- десмоплакины. Самые прочный контакт, обеспечивает механическую прочность тканей.

Функция: участие в межклеточных взаимодействиях.