Размещено на http://www.allbest.ru/

План

• 1. Поверхностный аппарат клетки
• 2. Надмембранные и подмембранные комплексы
• 3. Цитоплазматическая мембрана, её строение и функции
• 4. Цитоплазма и её значение в клетке

1. Поверхностный аппарат клетки

Поверхностный аппарат клеток состоит из 3 субсистем - плазматической мембраны, надмембранного комплекса (гликокаликс или клеточная стенка) и субмембранного опорно-сократительного аппарата - и выполняет три универсальные для всех разновидностей клеток функции: барьерную, транспортную и рецепторную. Кроме того, у отдельных разновидностей клеток наряду с общими функциями он может выполнять и ряд специфических функций, присущих только данному типу клеток (например, механическая тургорная функция клеточной стенки у клеток растений).

В структурном отношении субмембранный опорно-сократительный аппарат является специализированной периферической частью цитоскелета клетки. Он необходим для всех видов изменений рельефа клеточной поверхности. Например, формирование экзоцитозного пузырька и его отшнуровывание происходят с активным участием субмембранного сократимого аппарата. Этот процесс блокируется веществами, разрушающими микрофиламенты и микротрубочки субмембранной системы.

Во время экзоцитоза окруженный мембраной пузырек активно перемещается к поверхности клетки тоже за счет деятельности опорно-сократимой системы. В месте соприкосновения транспортного пузырька с внутренней поверхностью клетки происходит разборка опорно- сократимых структур, благодаря чему мембрана, окружающая пузырек, может вступить в непосредственный контакт с плазматической мембраной клетки.

Надмембранный комплекс клеток включает в себя гликокаликс, о котором было подробно рассказано в предыдущей лекции, и для некоторых типов клеток клеточную стенку. Общим принципом структурно-биохимической организации клеточных стенок эукариот является наличие сложного каркаса из параллельно расположенных фибрилл и волокон, связанных поперечными перемычками. Вторым компонентом клеточной стенки служит аморфный матрикс, заполняющий промежутки между волокнами каркаса по принципу железобетонных конструкций. Так, например, роль каркаса клеточной стенки высших растений выполняют фибриллы целлюлозы, скрепленные поперечними перемычками из двух пектиновых полисахаридов - рамногалактуронана и арабиногалактана. Фибриллы целлюлозы собираются на поверхности клетки под влиянием специальных ферментов, встроенных в плазматическую мембрану, которые и осуществляют полимеризацию данного полисахарида из моносахаридов. При этом ориентация фибрилл зависит от расположения микротрубочек в периферических слоях цитоплазмы: фибриллы целлюлозы всегда располагаются параллельно микротрубочкам, так как ферментные комплексы, вероятно, перемещаются вдоль микротрубочек под действием актиновых нитей. Полисахаридные компоненты клеточной стенки синтезируются также в аппарате Гольджи и, транспортируясь в виде секреторних пузырьков, выделяются на поверхности клетки путем экзоцитоза. В растительной клеточной стенке имеются поры с диаметром от 3.5 до 5.2 нм. Эта величина достаточно мала, чтобы существенно замедлить проникновение макромолекул, молекулярная масса которых превышает 15 - 20 кДа. Поверхностный аппарат необходим также для формирования постоянных клеточных контактов. Основной тип контактов, механически скрепляющих клетки, - десмосомы, которые действуют подобно заклепкам.

Десмосомы связывают клетки механически либо в отдельных местах контакта ("точечные" десмосомы), либо как непрерывные зоны контакта ("опоясывающие" десмосомы) (spot и belt desmosomes). Десмосомы служат также местами прикрепления промежуточных филаментов, образующих структурный каркас цитоплазмы. Тогда как расстояние между мембранами контактирующих с помощью десмосом клеток остается достаточно большим (22 - 35 нм), то в плотных контактах взаимодействующие плазматические мембраны настолько тесно примыкают друг к другу, что между ними не остается межклеточного пространства. Смежные плазматические мембраны в плотном контакте "сшиты" непрерывными цепочками специальных белковых частиц, образующими герметичное соединение. Некоторые вещества с мол. массой менее 1 - 1.5 кДа могут легко переходить из клетки в клетку, не просачиваясь во внеклеточное пространство. Это возможно благодаря щелевым контактам (gap junction), которые построены из белков, выступающих из плазматической мембраны и образующих структуры, называемые коннексонами, которые, по-видимому, соединяют цитозоли двух взаимодействующих клеток непрерывным водным каналом.

Все только что сказанное о межклеточных контактах - десмосомах, плотных и щелевых - относится только к животным клеткам. За исключением очень немногих специализированных видов клеток, все живые клетки у высшего растения соединены со своими соседями при помощи тонких цитоплазматических каналов, называемых плазмодесмами, которые пронизывают разделяющие их клеточные стенки. Как показано на рис. 85, Г, в области каждой плазмодесмы плазматическая мембрана одной клетки без перерыва переходит в мембрану соседней клетки. Сама плазмодесма представляет собой цилиндрический выстланный мембраной канал диаметром от 20 до 40 нм. По оси канала из одной клетки в другую тянется цилиндрическая трубочка меньшего диаметра - десмотубула, просвет которой, по данным электронной микроскопии, сообщается с полостями ЭПР обеих смежных клеток. Пространство между наружной поверхностью десмотубулы и мембранной выстилкой плазмодесмы заполнено цитозолем. Благодаря плазмодесмам растительный организм оказывается не простой совокупностью отдельных клеток, а сложным сообществом взаимосвязанных живых протопластов. Поэтому все тело растения можно рассматривать как систему, которую образуют два компартмента - внутриклеточный компартмент (симпласт) и внеклеточный компартмент (апопласт).

2. Надмембранные и подмембранные комплексы

Надмембранный комплекс животных клеток представляет собой тонкий поверхностный слой, образованный сплетением углеводородных цепочек гликопротеинов и гликолипидов, его называют гликокаликса. Обнаруженный почти во всех животных клетках, но степень его выраженности в разных случаях неодинаков (10-50 мкм). Гликокаликс обеспечивает непосредственную связь клетки с окружающей средой, в нем происходит внеклеточное пищеварение и размещены рецепторы.

Клетки всех других организмов - растений, грибов и бактерий, в отличие от животных, имеют твердую эластичную клеточную оболочку, или клеточную стенку, с продуктом жизнедеятельности клетки.

Основу оболочки растительной клетки образуют углеводы (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины), однако имеющиеся в ней также белки и вода. Целлюлоза, или клетчатка, является обязательным компонентом оболочек всех растительных клеток. Она образует каркас клеточной оболочки из своеобразных пачек молекул целлюлозы - микрофибрилл.

Оболочка растительной клетки пронизана каналами - плазмодесмами, через которые проходят мембраны эндоплазматической сети. Таким образом осуществляется транспорт веществ между клетками. Однако транспорт веществ, например воды, может происходить и по самым клеточных стенках. Как и у растений, у грибов надмембранный комплекс представлен клеточной стенкой, но ее каркас в большинстве случаев образован хитином - углеводом, содержащий азот, а не целлюлозой, но промежутки между его структурными элементами заполняются пектиновыми веществами.

У бактерий в состав клеточной стенки входит углевод с фрагментами пептидов, или пептидогликан, муреин, однако его содержание существенно отличается у разных групп бактерий. С муреиновым каркасом связываются фосфолипиды, гликопротеины и другие вещества. Внешне от клеточной стенки могут выделяться и другие полисахариды, которые образуют слизистую капсулу, что защищает бактерии от внешних воздействий.

3. Цитоплазматическая мембрана, её строение и функции

клетка цитоплазма мембрана органоид

Основу плазмалеммы, как и других мембран в клетках (например, митохондрий, пластид и т. д.), составляет слой липидов, имеющий два ряда молекул. Поскольку молекулы липидов полярны (один полюс у них гидрофилен, т.е. притягивается водой, а другой гидрофобен, т.е. отталкивается от воды), то и располагаются они в определенном порядке. Гидрофильные концы молекул одного слоя направлены в сторону водной среды - в цитоплазму клетки, а другого слоя - наружу от клетки - в сторону межклеточного вещества (у многоклеточных) или водной среды (у одноклеточных).

Выделяют периферические белки (они расположены только по внутренней или наружной поверхности мембраны), интегральные (они прочно встроены в мембрану, погружены в нее, способны менять свое положение в зависимости от состояния клетки). Функции мембранных белков: рецепторная, структурная (поддерживают форму клетки), ферментативная, адгезивная, антигенная, транспортная.

Схема строения элементарной мембраны жидкостно-мозаичная: жиры составляют жидкокристаллический каркас, а белки мозаично встроены в него и могут менять свое положение.

Молекулы белков мозаично встроены в бимолекулярный слой липидов. С внешней стороны животной клетки к липидам и молекулам белков плазмалеммы присоединяются молекулы полисахаридов, образуя гликолипиды и гликопротеины.

Эта совокупность формирует слой гликокаликса. С ним связана рецепторная функция плазмалеммы (см. ниже); также в нем могут накапливаться различные вещества, используемые клеткой. Кроме того, гликокаликс усиливает механическую устойчивость плазмалеммы.

В клетках растений и грибов есть еще клеточная стенка, играющая опорную и защитную роль. У растений она состоит из целлюлозы, а у грибов - из хитина.

Схема строения элементарной мембраны жидкостно-мозаичная: жиры составляют жидкокристаллический каркас, а белки мозаично встроены в него и могут менять свое положение.

Важнейшая функция мембраны: способствует компартментации - подразделению содержимого клетки на отдельные ячейки, отличающиеся деталями химического или ферментного состава. Этим достигается высокая упорядоченность внутреннего содержимого любой эукариотической клетки. Компартментация способствует пространственному разделению процессов, протекающих в клетке. Отдельный компартмент (ячейка) представлен какой-либо мембранной органеллой (например, лизосомой) или ее частью (кристами, отграниченными внутренней мембраной митохондрий).

Другие функции:

1) барьерная (отграничение внутреннего содержимого клетки);

2) структурная (придание определенной формы клеткам в соответствии с выполняемыми функциями);

3) защитная (за счет избирательной проницаемости, рецепции и антигенности мембраны);

4) регуляторная (регуляция избирательной проницаемости для различных веществ (пассивный транспорт без затраты энергии по законам диффузии или осмоса и активный транспорт с затратой энергии путем пиноцитоза, эндо- и экзоцитоза, работы натрий-калиевого насоса, фагоцитоза)). Путем фагоцитоза поглощаются целые клетки или крупные частицы (например, вспомните питание у амеб или фагоцитоз защитными клетками крови бактерий). При пиноцитозе происходит поглощение мелких частиц или капелек жидкого вещества. Общим для обоих процессов является то, что поглощаемые вещества окружаются впячивающейся наружной мембраной с образованием вакуоли, которая затем перемещается вглубь цитоплазмы клетки. Экзоцитоз представляет собой процесс (будучи также активным транспортом), противоположный по направлению фагоцитозу и пиноцитозу. С его помощью могут выводиться непереваренные остатки пищи у простейших либо образованные в секреторной клетке биологически активные вещества.

5) адгезивная функция (все клетки связаны между собой посредством специфических контактов (плотных и неплотных));

6) рецепторная (за счет работы периферических белков мембраны). Существуют неспецифические рецепторы, которые воспринимают несколько раздражителей (например, холодовые и тепловые терморецепторы), и специфические, которые воспринимают только один раздражитель (рецепторы световоспринимающей системы глаза);

7) электрогенная (изменение электрического потенциала поверхности клетки за счет перераспределения ионов калия и натрия (мембранный потенциал нервных клеток составляет 90 мВ));

8) антигенная: связана с гликопротеинами и полисахаридами мембраны. На поверхности каждой клетки имеются белковые молекулы, которые специфичны только для данного вида клеток. С их помощью иммунная системы способна различать свои и чужие клетки. Обмен веществ между клеткой и окружающей средой осуществляется разными способами - пассивными и активными.

4. Цитоплазма и её значение в клетке

Цитоплазма внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной. Включает гиалоплазму - основное прозрачное вещество цитоплазмы, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты - органеллы, а также различные непостоянные структуры - включения. Иногда под цитоплазмой понимают только гиалоплазму.

Термин "цитоплазма" ввёл Эдуард Страсбургер в 1882 году.

В состав цитоплазмы входят органические и неорганические вещества многих видов. Основное вещество цитоплазмы - вода. Многие вещества (например, минеральные соли, глюкоза, аминокислоты) образуют истинный раствор, некоторые другие (например, белки) - коллоидный. В ней протекают почти все процессы клеточного метаболизма. Среди прочего, в цитоплазме есть нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества.

Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение называется циклозом.

Цитоплазма способна к росту и воспроизведению и при частичном удалении может восстановиться. Однако она нормально функционирует только в присутствии ядра. Без него долго существовать цитоплазма обычно не может, как и ядро без цитоплазмы.

Важнейшая роль цитоплазмы - объединение всех клеточных структур (компонентов) и обеспечение их химического взаимодействия. Она выполняет и другие функции, в частности, поддерживает тургор клетки.

Размещено на Allbest.ru