Клеточная оболочка строение и функции

Строение и функции клеточной оболочки — Студопедия

Клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов, осуществляющей рост, развитие, обмен веществ и энергии, хранящей и реализующей генетическую информацию. Размеры клеток достаточно широко варьируют, у человека, например, от нескольких микрометров (малые лимфоциты – 7 мкм) до 100 мкм (яйцеклетка). В среднем диаметр животных клеток равен приблизительно 20 а растительных – 40 мкм. Состоит эукариотическая клетка из трех основных частей – клеточной оболочки, цитоплазмы и ядра.

Клеточная оболочка состоит из двух слоев – плазмалеммы и наружного слоя. Плазмалемма прилегает к цитоплазме и ограничивает содержимое эукариотической клетки. Над мембраной формируется наружный слой, в животной клетке он тонкий и называется гликокаликсом (образован гликопротеинами, гликолипидами, липопротеинами), в растительной клетке – толстый, называется клеточной стенкой (образован целлюлозой), в грибной клеточная стенка образована хитином, в прокариотической клетке – муреином.

Строение мембран. Все биологические мембраны имеют общие структурные особенности и свойства. В настоящее время общепринята жидкостно-мозаичная модель строения мембраны. Основу мембраны составляет липидный бислой, образованный в основном фосфолипидами. Фосфолипиды – триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещен на остаток фосфорной кислоты. участок молекулы, в котором находится остаток фосфорной кислоты, называют гидрофильной головкой, участки, в которых находятся остатки жирных кислот – гидрофобными хвостами. В мембране фосфолипиды располагаются строго упорядоченно: гидрофобные хвосты молекул обращены друг к другу, а гидрофильные головки – наружу, к воде. Помимо липидов в состав мембраны входят белки (в среднем ≈60%). Они определяют большинство специфических функций мембраны (транспорт определенных молекул, катализ реакций, получение и преобразование сигналов из окружающей среды и др.).

Рис. . Строение плазмалеммы

Различают периферические белки(расположены на наружной или внутренней поверхности липидного бислоя), полуинтегральные белки(погружены в липидный бислой на различную глубину) и интегральные, или трансмембранные белки(пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом и с наружной, и с внутренней средой клетки). Интегральные белки в ряде случаев называют каналообразующими или канальными, так как их можно рассматривать как гидрофильные каналы, по которым в клетку проходят полярные молекулы (липидный компонент мембраны их бы не пропустил).

В состав мембраны могут входить углеводы (до 10%). Углеводный компонент мембран представлен олигосахаридными или полисахаридными цепями, связанными с молекулами белков (гликопротеины) или липидов (гликолипиды). В основном углеводы располагаются на наружной поверхности мембраны. Углеводы обеспечивают рецепторные функции мембраны. В животных клетках гликопротеины, липопротеины и гликолипиды образуют надмембранный комплекс – гликокаликс, имеющий толщину несколько десятков нанометров. В нем располагаются многие рецепторы клетки, с его помощью происходит адгезия клеток.

Молекулы белков, углеводов и липидов подвижны, способны перемещаться в плоскости мембраны. Толщина плазматической мембраны – примерно 7,5 нм.

Рис. Движение катионов по электрохимическому градиенту

Функции оболочки. Плазмалемма с гликокаликсом выполняют множество функций – отделяют клеточное содержимое от внешней среды, регулируют обмен веществ между клеткой и средой, место локализации различных «ферментативных конвейеров», обеспечивают связь между клетками в тканях многоклеточных организмов (адгезия), рецепторная функция связана с распознаванием сигналов.

Важнейшее свойство мембран – избирательная проницаемость, то есть мембраны хорошо проницаемы для одних вещества или молекул и плохо проницаемы (или совсем непроницаемы) для других. Это свойство регуляции обмена веществ между клеткой и внешней средой. Процесс прохождения веществ через клеточную мембрану называют транспортом веществ. Различают пассивный транспорт – процесс прохождения веществ, идущий без затрат энергии и активный транспорт–процесс прохождения веществ, идущий с затратами энергии.

Рис. . Плазмолиз и деплазмолиз в растительной клетке

При пассивном транспорте вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой, то есть по градиенту концентрации. В любом растворе имеются молекулы растворителя и растворенного вещества. Процесс перемещения молекул растворенного вещества называют диффузией, перемещения молекул растворителя – осмосом. Если молекула заряжена, то на ее транспорт влияет и электрический градиент - разность зарядов. Наружная сторона мембраны заряжена положительно, внутренняя – отрицательно, что влияет на движение через мембрану катионов и анионов. Поэтому часто говорят об электрохимическом градиенте, объединяя оба градиента вместе. Скорость транспорта зависит от величины градиента.

Различают несколько видов пассивного транспорта: простую диффузию, диффузию через белковые каналы и облегченную диффузию. Простая диффузия – диффузия веществ непосредственно через липидный бислой (диффузия молекул жирорастворимых веществ, кислорода, углекислого газа, воды).Ионы Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^- проходят через мембрану через каналообразующие белки – это диффузия через мембранные каналы. Облегченная диффузия – транспорт веществ с помощью специальных транспортных белков, каждый из которых отвечает за перемещение определенных молекул или групп родственных молекул (глюкоза, аминокислоты, нуклеотиды).

Транспорт молекул растворителя – воды (во всех биологических системах растворителем является именно вода) называется осмосом. Классическим примером осмоса (движения молекул воды через мембрану) являются явления плазмолиза и деплазмолиза. При добавлении 10% раствора поваренной соли к препарату кожицы лука наблюдается плазмолиз – ионы Na⁺ и Сl^- вызывают выход воды из протопласта клетки и отставание протопласта от клеточной стенки. При удалении раствора соли и добавлении воды идет обратный процесс – деплазмолиз.

Рис. Виды транспорта через мембрану: 1 – простая диффузия; 2 – диффузия через мембранные каналы; 3 – облегченная диффузия с помощью белков-переносчиков; 4 – активный транспорт.

Необходимость активного транспорта возникает тогда, когда необходимо обеспечить перенос через мембрану молекул против электрохимического градиента. Этот транспорт осуществляется особыми белками-переносчиками, деятельность которых требует затрат энергии. Источником энергии служат молекулы АТФ. Примером активного транспорта является работа Na⁺/К⁺-насоса (натрий-калиевого насоса), фагоцитоз и пиноцитоз.

Работа Na⁺/К⁺-насоса. Для нормального функционирования клетка должна поддерживать определенное соотношение ионов «К⁺» и «Na⁺» в цитоплазме и во внешней среде. Концентрация «К⁺» внутри клетки должна быть значительно выше, чем за ее пределами, а «Na⁺» – наоборот. Следует отметить, что «Na⁺» и «К⁺» могут свободно диффундировать через мембранные каналы. Na⁺/К⁺-насос противодействует выравниванию концентраций этих ионов и активно перекачивает «Na⁺» из клетки (против концентрационного и электростатичекого градиентов), а «K⁺» в клетку (против концентрационного, но по электростатическому градиенту).

Na⁺/К⁺-насос представляет собой трансмембранный белок, способный к конформационным изменениям, вследствие чего он может присоединять как «K⁺», так и «Na⁺». За один цикл работы насос выводит из клетки три «Na⁺»и заводит два «К⁺ » за счет энергии молекулы АТФ. На работу натрий-калиевого насоса тратится почти треть всей энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки.

Эндоцитоз – процесс поглощения клеткой крупных частиц и макромолекул. Различают два типа эндоцитоза: фагоцитоз–захват и поглощение крупных частиц (клеток, частей клеток, макромолекул) и пиноцитоз – захват и поглощение жидкого материала (раствор, коллоидный раствор, суспензия). Явление фагоцитоза открыто И.И.Мечниковым в 1882 г. При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивание, края ее сливаются, и происходит отшнуровывание в цитоплазму структур, отграниченных от цитоплазмы одиночной мембраной. К фагоцитозу способны многие простейшие, некоторые лейкоциты. Пиноцитоз наблюдается в эпителиальных клетках кишечника, в эндотелии кровеносных капилляров.

Экзоцитоз – процесс обратный эндоцитозу: выведение различных веществ из клетки. При экзоцитозе мембрана пузырька сливается с наружной цитоплазматической мембраной, содержимое везикулы выводится за пределы клетки, а ее мембрана включается в состав наружной цитоплазматической мембраны. Таким способом из клеток желез внутренней секреции выводятся гормоны, у простейших – непереваренные остатки пищи.

Цитоплазма – обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром, подразделяется на гиалоплазму (основное вещество цитоплазмы), органоиды (постоянные компоненты цитоплазмы) и включения (временные компоненты цитоплазмы). Химический состав цитоплазмы – основу составляет вода (60-90% всей массы цитоплазмы), различные органические и неорганические соединения. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Характерная особенность цитоплазмы эукариотической клетки – постоянное движение (циклоз). Оно обнаруживается, прежде всего, по перемещению органоидов клетки, например хлоропластов. Если движение цитоплазмы прекращается, клетка погибает, так как, только находясь в постоянном движении, она может выполнять свои функции.

Гиалоплазма (цитозоль) – представляет собой бесцветный, слизистый, густой и прозрачный коллоидный раствор. Именно в ней протекают все процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов. В зависимости от преобладания в гиалоплазме жидкой части или крупных молекул, различают две формы гиалоплазмы: золь – более жидкая гиалоплазма и гель – более густая гиалоплазма. Между ними возможны взаимопереходы: гель превращается в золь и наоборот. Цитоплазма объединяет все компоненты клетки в единую систему, среда для прохождения многих биохимических и физиологических процессов, среда для существования и функционирования органоидов.

Структура и функции клеточной мембраны

Структура и функции клеточной мембраны

Понравилось? Поделись!

Структура и функции клеточной мембраны, описанные в этой статье, должны предоставить основную информацию, связанную с этой клеточной органеллой. Читайте дальше, чтобы узнать больше.

Клеточная мембрана - это защитное покрытие, которое служит барьером между внутренней и внешней средой клетки (у животных).В растительных клетках мембрана инкапсулирует протоплазму. Эта органелла также называется плазматической мембраной. Изображения, полученные с помощью электронной микроскопии, показывают двухслойную структуру клеточных мембран. Характерной особенностью этой органеллы является то, что она пропускает только определенные вещества. В большинстве исследований, проводимых с целью изучения структуры клеточных мембран, используются эритроциты (эритроциты), так как отсутствие внутренних мембран и ядер в эритроцитах приводит к тому, что процесс выделения проводится довольно легко.

Хотите написать для нас? Ну, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим ...

Давайте работать вместе!

Информация, касающаяся функции клеточной мембраны и ее структуры, представлена ​​в следующих параграфах. Это описание структуры и функций клеточной мембраны должно помочь лучше понять работу.

Структура

Клеточная мембрана состоит из двух слоев, которые состоят из фосфолипидов.Двухслойный слой образуется путем расположения фосфолипидов таким образом, что их области головы (которые являются гидрофильными) обращены к внешней среде, а также к внутренней цитозольной среде. (Гидрофобные) хвосты этих фосфолипидов обращены друг к другу. Силы, лежащие в основе формирования этого бислоя, представляют собой электростатические, ван-дер-ваальсовые, нековалентные взаимодействия и водородные связи. Это своеобразное расположение гидрофильных и гидрофобных слоев не позволяет нуклеиновым кислотам, аминокислотам, белкам, углеводам и ионам проходить через бислой.Ниже приведены различные части клеточной мембраны.

• Интегральные мембранные белки:
  Эти структуры присутствуют внутри, снаружи, а также по всей клеточной мембране. Флуоресценция и электронная микроскопия могут быть использованы при просмотре этих белков. Эти белки присутствуют на всей / всей поверхности клеточной мембраны. Примеры таких структур включают кадгерины, интегрины, клатриновые ямки, десмосомы, кавеолы ​​и т. Д.

• Белки периферической мембраны:
  Эти белки прикрепляются / связываются с поверхностью мембраны посредством водородных связей и электростатических взаимодействий.Водородные связи этих периферических белков образуются из гидрофильных фосфолипидных головок, которые образуют бислой.

• Скелет клеточной мембраны:
  Поверхность клеточной мембраны на стороне цитоплазмы выстлана цитоскелетом. Каркас или цитоскелет оказывается полезным в процессах органелл, таких как реснички. Цитоскелет также помогает в прикреплении мембранных белков к клеточной мембране.

• Состав клеточной мембраны:
  Белки и липиды являются важными компонентами, которые образуют клеточную мембрану.Различные механизмы выполняют функцию включения и удаления материалов в мембрану и из нее. Процесс слияния клеточной мембраны с внутриклеточными везикулами приводит к выведению содержимого, присутствующего в везикулах.

Функция

Демаркация границ клетки является основной функцией плазматической мембраны. Содержимое клетки поддерживается этой мембраной. Не только поддерживая вещество, присутствующее в клетках, но и функцию поддержания контакта с другими клетками выполняет клеточная мембрана.Мембраны растительных клеток обладают дополнительной защитой в виде клеточных стенок; однако у животных клеточная мембрана является единственным покрытием / инкапсуляцией. Белки, которые составляют (или внедряются) в мембрану, осуществляют диффузию элементов избирательно.

Плазматическая мембрана является важной частью клетки, так как она обеспечивает ей защиту, а также помогает поддерживать правильную форму. Структура и функции клеточной мембраны, представленные в статье, должны помочь узнать больше об этой органелле.

Похожие сообщения

• Структура и функции растительной клетки

  Клетка растения относится к структурному компоненту растения. Эта статья BiologyWise предоставляет вам структуру растительных клеток, а также функции их составляющих.

• Функция ядерной мембраны

  Понимание функции ядерной мембраны в клетке поможет нам лучше понять важнейшую роль, которую она играет в функционировании нашего организма. Эта статья BiologyWise рассказывает вам ...

Получайте обновления прямо на Ваш почтовый ящик

Подпишитесь, чтобы получать последние и самые лучшие статьи с нашего сайта автоматически каждую неделю (давать или брать)... прямо на ваш почтовый ящик. ,