Шпаргалки для студентов

готовимся к сессии

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Шпаргалки: цитология и эмбриология - Структурно-химическая характеристика мембран клеток

 

 


Структурно
-химическая характеристика мембран клеток

К клеточным мембранам относятся плазмолемма, кариолемма, мембраны митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи, лизосом, перок-сисом. Общей чертой всех мембран клетки является то, что они представля­ют собой тонкие (6—10 нм) пласты липопротеидной природы (липиды в комплексе с белками) . Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (40 %) и белки (60 %); кроме того, во многих мембранах обнаружены углеводы (5—10 %).

К липидам относится большая группа органических веществ, обладаю­щих плохой растворимостью в воде (гидрофобность) и хорошей раствори­мостью в органических растворителях и жирах (липофильность). Состав ли­пидов в разных мембранах неодинаков. Например, плазматическая мембра­на в отличие от мембран эндоплазматической сети и митохондрий обога­щена холестерином. Характерными представителями липидов, встречающих­ся в клеточных мембранах, являются фосфолипиды (глицерофосфатиды), сфингомиелины и из стероидных липидов — холестерин.

Особенностью липидов является разделение их молекул на две функ­ционально различные части: гидрофобные неполярные, не несущие зарядов («хвосты»), состоящие из жирных кислот, и гидрофильные, за­ряженные полярные «головки». Это определяет способность липидов само­произвольно образовывать двухслойные (билипидные) мембранные струк­туры толщиной 5—7 нм. Мембраны различаются и набором белковых молекул. Многие мембран­ные белки состоят из двух частей — участков, богатых полярными (несущи­ми заряд) аминокислотами, и участков, обогащенных неполярными ами­нокислотами: глицином, аланином, валином, лейцином. Такие белки в липидных слоях мембран располагаются так, что их неполярные участки как бы погружены в «жирную» часть мембраны, где находятся гидрофобные участки липидов. Полярная (гидрофильная) же часть этих белков взаимо­действует с головками липидов и обращена в сторону водной фазы. Эти белки как бы пронизывают мембрану, их называют интегральными белка ми мембран. Кроме интегральных белков, существуют белки, частично встроенные в мембрану, — полуинтегральные и примембранные, не встро­енные в билипидный слой. По биологической роли белки мембран можно разделить на белки-ферменты, белки-переносчики, рецепторные и струк­турные белки.

Углеводы мембран входят в их состав не в свободном состоянии, они связаны с молекулами липидов или белков. Такие вещества называются соответственно гликолипидами и гликопротеидами. Количество их в мемб­ранах обычно невелико.

Как бы ни было велико различие между мембранами по количеству и составу их липидов, белков и углеводов, мембраны обладают рядом общих свойств, определяемых их основной структурой. Все мембраны являются барьерными структурами, резко ограничивающими свободную диффузию веществ между цитоплазмой и средой, с одной стороны, и между матрик-сом и содержимым мембранных органелл, с другой. Особенность же специ­фических функциональных нагрузок каждой мембраны определяется свой­ствами и особенностями белковых компонентов, большая часть из которых представляет собой ферменты или ферментные системы. Большую роль в функционировании мембран играют гликолипиды и гликопротеиды над-мембранного слоя.


Плазмолемма
или внешняя клеточная мембрана, Это поверхностная периферическая структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой. Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липо-протеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом, является самой толстой из клеточных мембран.

Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс Толщина этого слоя около 3—4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гли-копротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связан­ные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы

В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредствен­но с билипидным слоем. Как правило, это белки-ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ, углеводы, белки, жиры и др.

Функции плазмолеммы. выполняет ряд важнейших клеточ­ных функций, ведущими из которых являются функция разграничения цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта различных веществ

Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме специ­альных структур, участвующих в специфическом «узнавании» химических и физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки мо­гут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран, Су­ществуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определен­ным белкам и др.

С плазмолеммой связана локализация специфических рецепторов, от­вечающих за взаимное распознавание клеток, развитие иммунитета, рецепторов, реагирующих на физические факторы. Так, в плазмолемме светочувствительных клеток животных расположена специальная система фоторецепторных белков (родопсин), с помощью ко­торых световой сигнал превращается в химический, что в свою очередь приводит к генерации электрического импульса.

транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает пассив­ный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых низ­комолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затра­той энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие орга­нические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики.

Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза Эндоцитоз разделяют на фагоцитоз (захват и погло­щение клеткой крупных частиц, например бактерий) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных соединений).Эндоцитоз начинается с сорбции на поверхности плазмолеммы погло­щаемых веществ. После сорбции веществ на поверхно­сти плазмолемма начинает образовывать сначала небольшие впячивания внутрь клетки иметь вид округлых пузырьков Затем такие локальные впячивания отшнуровываются от плазмолеммы и в виде пузырьков свободно располагаются под ней.

В дальнейшем эндоцитозные пузырьки или эндосомы могут сливаться друг с другом, расти и в их внутренней полости, кроме поглощенных ве­ществ, начинают обнаруживаться гидролитические ферменты (гидролазы), поступающие сюда из лизосом Эти ферменты расщепляют био­полимеры до мономеров

Плазмолемма принимает участие в выведении веществ из клетки (экзоцитоз). В этом случае внутриклеточные продукты заключенные в вакуоли или пузырьки и отгра­ниченные от гиалоплазмы мембраной, подходят к плазмолемме. В местах контактов плазмолемма и мембрана вакуоли сливаются, и содержимое ва­куоли поступает в окружающую среду.

Процесс эндоцитоза и экзоцитоза осуществляется при участии компонентов цитоплазмы, таких как микротрубочки и сократимые микрофиламенты. Последние, со­единяясь с определенными участками плазмолеммы, могут, изменяя свою длину, втягивать мембрану внутрь клетки, что приводит к отделению от плазмолеммы эндоцитозных вакуолей. Часто, непосредственно примыкая к ней, микрофиламенты образуют сплошной, так называемый кортикальный слой.

Плазмолемма многих клеток животных может образовывать выросты различной структуры. У ряда клеток такие выросты включают в свой состав специальные компоненты цитоплазмы (микротрубочки, фибриллы), что приводит к развитию немембранных органелл — ресничек, жгутиков и др.

Наиболее часто встречаются на поверхности многих животных клеток микроворсинки. Это выросты цитоплазмы, ограниченные плазмолеммой, имеющие форму цилиндра с закругленной вершиной. Микроворсинки ха рактерны для клеток эпителия, но обнаруживаются и у клеток других тка­ней