Клеточная оболочка

Клеточная оболочка (plasmolemma) - представляет собой поверхностную периферическую структуру, которая ограничивает клетку снаружи и обеспечивает ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а следовательно, и со всеми веществами и факторами, воздействующими на клетку.

Строение

Клеточная оболочка состоит из 3 слоев (Рис.1):

1) наружный (надмембранный) слой - гликокаликс (Glicocalyx);

2) собственно мембрана (биологическая мембрана);

3) подмембранная пластинка (кортикальный слой плазмолеммы).

Гликокаликс - образован ассоциированным с плазмолеммой гликопротеидным и гликолипидным комплексами, в состав которых входят различные углеводы. Углеводы представлены длинными, ветвящимися цепочками полисахаридов, которые связаны с белками и липидами, находящимися в составе плазмолеммы. Толщина гликокаликса 3-4 нм, он присущ практически всем клеткам животного происхождения, но с разной степенью выраженности. Полисахаридные цепочки гликокаликса являются своеобразным аппаратом, при помощи которого происходит взаимоузнавание клеток и их взаимодействие с микроокружением.

Собственно мембрана (биологическая мембрана). Структурная организация биологической мембраны наиболее полно отражена в жидкостно - мозаичной модели Сингер-Никольского, согласно которой молекулы фосфолипидов контактируют своими гидрофобными концами (хвостами), и отталкиваясь гидрофильными концами (головками), образуют сплошной двойной слой.

В билипидный слой погружены полностью интегральные белки (это преимущественно гликопротеиды), полуинтегральные белки погружены частично. Эти две группы белков в билипидном слое мембраны располагаются таким образом, что их неполярные части входят в этот слой мембраны в местах локализации гидрофобных участков липидов (хвосты). Полярная часть молекулы белка взаимодействует с головками липидов обращена в сторону водной фазы.

Кроме этого часть белков расположена на поверхности билипидного слоя, это так называемые примембранные или периферические или адсорбированные белки.

Положение белковых молекул не является жестко лимитированным и в зависимости от функционального состояния клетки может происходить их взаимное перемещение в плоскости билипидного слоя.

Такая изменчивость положения белков, и сходная с мозаикой, топография микромолекулярных комплексов поверхности клетки, дала название жидкостно-мозаичной модели биологической мембраны.

Лабильность (подвижность) структур плазмолеммы зависит от содержания в ее составе молекул холестерина. Чем больше содержится холестерина в составе мембраны, тем легче происходит перемещение макромолекулярных белков в билипидном слое. Толщина биологической мембраны 5-7 нм.

Подмембранная пластинка (кортикальный слой) образована наиболее плотной частью цитоплазмы, богатой микрофилламентами и микротрубочками, которая образует высокоорганизованную сетку, при участии которой происходит перемещение интегральных белков плазмолеммы, обеспечивается цитоскелетная и локомоторная функции клетки, реализуются процессы экзоцитоза. Толщина этого слоя составляет около 1нм.

Функции

К основным функциям, выполняемым клеточной оболочкой относятся следующие:

1) разграничение;

2) транспорта веществ;

3) рецепция;

4) обеспечение межклеточных контактов.

Разграничение и транспорт метаболитов

Благодаря разграничению с окружающей средой клетка сохраняет своя свою индивидуальность, благодаря транспорту клетка может жить и функционировать. Обе эти функции являются взаимоисключающими и взаимодополняющими друг друга и оба процесса направлены на поддержку постоянства характеристик внутренней среды - гомеостаза клетки.

Транспорт из внешней среды внутрь клетки может быть активным и пассивным.

·Путем активного транспорта осуществляется перенос многих органических соединений против градиента плотности с затратой энергии за счет расщепления АТФ, с участием ферментных транспортных систем.

·Пассивный транспорт осуществляется путем диффузии и обеспечивает перенос воды, ионов, некоторых низкомолекулярных соединений.

Транспорт веществ из внешней среды внутрь клетки называется эндоцитозом, процесс выведения веществ из клетки носит название экзоцитоза.

Эндоцитоз делят на фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз - это захват и поглощение клеткой крупных частиц (бактерий, фрагментов других клеток).

Пиноцитоз - это захват микромолекулярных соединений, которые находятся в растворенном состоянии (жидкостей).

·Эндоцитоз протекает в несколько следующих друг за другом этапов:

1. Сорбция - поверхностью мембраны поглощаемых веществ, связывание которых с плазмолеммой определяется наличием на ее поверхность рецепторных молекул.

2. Образование впячиваний плазмолеммы внутрь клетки. Вначале впячивания имеют вид незамкнутых округлых пузырьков или глубоких инвагинаций.

3. Отшнуровывание впячиваний от плазмолеммы. Отделившиеся пузырьки свободно размещаются в цитоплазме под плазмолеммой. Пузырьки могут сливаться друг с другом.

4. Расщепление поглощенных частиц при помощи гидролитических ферментов, поступающих из лизосом.

Иногда встречается и такой вариант, когда частичка поглощается одной поверхностью клетки и в окружение биомембраны проходит через цитоплазму и выводится из клетки без изменений на противоположной поверхности клетки. Такое явление называется цитопемписом.

Экзоцитоз - это выведение продуктов жизнедеятельности клетки за пределы цитоплазмы.

Существует несколько разновидностей экзоцитоза:

1) секреция;

2) экскреция;

3) рекреция;

4) клазматоз.

Секреция - выделение клеткой продуктов ее синтетической деятельности, необходимых для обеспечения физиологических функций органов и систем организма.

Экскреция - выделение токсических продуктов метаболизма, которые подлежат выведению за пределы организма.

Рекреция - удаление из клетки соединений, которые не меняют своей химической структуры в процессе внутриклеточного метаболизма (вода, минеральные соли).

Клазматоз - удаление за пределы клетки отдельных ее структурных компонентов.

·Экзоцитоз состоит из ряда последовательных стадий:

1. накопление продуктов синтетической деятельности клетки в виде окруженных биомембранной скоплений в составе мешочков и пузырьков комплекса Гольджи;

2. перемещение этих скоплений из центральных участков цитоплазмы к периферии;

3) включение биомембраны мешочка в плазмолемму;

4) эвакуация содержимого мешочка в межклеточное пространство.