Мембранный аппарат.

Мембранный аппарат - это сложный комплекс внешних и внутренних структур, отличающийся у растительной и животной клеток. Снаружи растительную клетку покрывает клеточная оболочка, состоящая из полисахарида - целлюлозы. Она является довольно прочной и твердой, что позволяет ей сохранять определенный объем и защищать ее от внешней среды. Надмембранная структура животной клетки называется гликокаликсом. Он тонкий и эластичный, постоянно меняет свою форму и состоит из гликопротеидов. Животные клетки, имеющие одинаковые гликопротеиды узнают друг друга и объединяются в однотипную ткань. Внутренняя мембрана животной и растительной клеток имеет одинаковое строение и называется плазмолеммой. Она имеет жидкостно-мозаичную модель, которая была обнаружена в1972 году С.Д.Сингером и Г.Л. Николсоном. По их мнению, плазмолемма состоит из двойного слоя фосфолипидов и находящегося между ними слоя белковых молекул. Гидрофобная часть липидных молекул обращена вовнутрь, а гидрофильная

Кнаружи (рис.2.). Белковые молекулы не образуют сплошного слоя, а как в мозаике, располагаясь беспорядочно, выполняют различные функции. Так, например, интегральные белковые молекулы пронизывают бислой насквозь и образуют каналы, через которые переносятся питательные вещества и энергия. Периферические белки не пронизывают фосфолипидный слой, а располагаясь снаружи, соединяются с микрофиламентами и образуют цитоскелет клетки. Спиралевидные белки пронизывают липидный слой, образуя каналы для прохождения питательных веществ. В двойном липидном слое встречаются также молекулы холестерина, поддерживающие жидкое состояние мембраны. Плазмолемма обладает свойствами текучести, полярности и избирательной проницаемости.

Плазматическая мембрана эукариотической клетки выполняет ряд важных функций:

1.Барьерная функция - отграничивает содержимое клетки и защищает от внешней среды.

2.Рецепторная функция - рецепторы, расположенные в плазмолемме воспринимают раздражения внешней среды и передают их во внутреннюю среду.

3.Контактная функция - образование белковых каналов между соседними клетками, через которые постоянно происходит обмен веществ и энергии. Белковые каналы между двумя растительными клетками называются плазмодесмами, а между животными клетками - коннексонами.

4.Транспортная функция - сложное строение мембраны не позволяет некоторым веществам проходить через нее. Избирательная проницаемость мембран обеспечивает клетке определенный состав и регулирует нужный объем. Вещества через мембрану проходят двумя видами транспорта:

А. Пассивный транспорт - движение веществ из высокой концентрации в раствор низкой концентрации (движение веществ по градиенту концентрации), которое идет без затраты энергии. Сюда можно отнести диффузию и осмос. Диффузия может быть опосредованной и неопосредованной. Опосредованная диффузия осуществляется за счет переносчиков и называется облегченной. Одной из разновидностью облегченной диффузии является обменная диффузия. При этом процессе транспорт одного вещества сопрягается с переносом другого в противоположном направлении. Неопосредованный вид диффузии осуществляется без переносчиков, исключительно, за счет концентрационного градиента транспортируемого вещества. К пассивному транспорту относят и явление осмоса, посредством которого осуществляется перенос молекул воды (рис.3.).

Рис.2.

.

Рис.3.

В. Активный транспорт - движение веществ из раствора с низкой концентрацией в раствор с повышенной концентрацией, который обязательно требует затраты энергии. К активному переносу веществ относят натрий - калиевый насос, фагоцитоз и пиноцитоз (рис.4.).

Натрий - калиевый насос представлен белком, выполняющим одновременно две функции:1.нагнетание ионов калия в клетку и откачивание ионов натрия из клетки против градиента концентрации; 2.гидролиз АТФ с высвобождением фосфатной группы и энергии, за счет которой и происходит активный транспорт. При этом возникающая разность потенциалов по обе стороны мембраны необходима для электрической активности нервных и мышечных клеток, а также для осуществления транспорта крупных молекул сахаров и аминокислот. На рис.3. показано, как молекула аминокислоты внедряется в транспортный белок и с помощью энергии АТФ переходит внутрь клетки. Так транспортируются аминокислоты в кишечнике после расщепления белков пищи. Полимеры имеют огромные размеры и не могут транспортироваться с помощью переносчиков. Их транспорт осуществляется с помощью процессов эндоцитоза и экзоцитоза. Эндоцитоз - это перенос питательных веществ внутрь клетки, а экзоцитоз - из клетки. Различают два вида эндоцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз - это транспортировка твердых частиц, а пиноцитоз - проникновение растворенных питательных веществ. При этом также расходуется энергия АТФ, поэтому их также относят к активному транспорту.

Цитоплазма.

Цитоплазма - это внутренняя среда клетки, состоящая из жидкой ее части и твердой. Жидкая часть называется гиалоплазмой и представляет бесцветную коллоидную систему, в составе которой имеются вода, белки, углеводы, липиды и различные РНК.

Гиалоплазма выполняет несколько функций:

1.Сохраняет буферность и осмотические свойства клетки.

2.Обеспечивает процесс гликолиза.

3.Осуществляет внутриклеточный транспорт.

4.Принимает участие в обмене веществ.

К твердой части цитоплазмы относятся органоиды и включения. Включения - это временные структуры цитоплазмы, которые не имеют определенного строения и в процессе жизнедеятельности могут то появляться, то исчезать. В связи со своим предназначением они могут быть разные:

1.Трофические - включения, в которых запасаются питательные вещества. Например, в животных клетках откладывается жировые капли, гликоген, лецитин, а в растительных клетках - крахмальные или алейроновые зерна.

2.Остаточные – непереваренные в лизосомах питательные вещества могут также образовывать включения.

3.Пигментные - включения, где могут накапливаться определенные пигменты - меланин в клетках кожи или хлорофилл в мезофилле листа.

4.Секреторные - включения, содержащие гормоны и ферменты.

Рис.4.

Органоиды - это постоянные структуры клетки, имеющие специфическое строение и выполняющие определенную функцию. Они делятся на общие и специальные. Общие - это присущие каждой клетке органоиды. Специальные - органоиды, встречающиеся только в некоторых клетках.

К специальным органоидам относят:

1.Миофибриллы - мышечные волокна, содержащие особые белки - актин и миозин, придающие этим волокнам свойства сократимости и растяжимости.

2.Нейрофибриллы - нервные волокна, характерные только для нервных клеток и передающие возбуждение от одной клетки к другой.

3.Тонофибриллы - особые волокна, придающие свойства эластичности и растяжимости эпителиальной ткани.

4.Микроворсинки всасывающей поверхности эпителиальных клеток кишечника.

5.Реснички эпителия верхних дыхательных путей.

6.Жгутики мужских половых клеток (сперматозоидов).

К общим органоидам относят:

1.Эндоплазматическая цепь.

2.Аппарат Гольджи

3.Лизосомы

4.Пероксисомы

5.Вакуоли

6.Митохондрии

7.Пластиды

8.Клеточный центр

9.Рибосомы

10.Микрофибриллы

11.Микротрубочки

Общие органоиды делятся на одномембранные, двухмембранные и безмембранные (рис.1.). К одномембранным органоидам относят эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли и пероксисомы. Одномембранные органоиды связаны друг с другом и образуют единую сеть ,так например, наружный слой ядерной оболочки переходит в каналы ЭПС, связывающиеся с цистернами аппарата Гольджи, секрет которого выносится в межклеточное пространство.