§ 13. КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА

Основные понятия и ключевые термины: КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА. Клеточные контакты. Клеточная стенка. Гликокаликс.

Вспомните! Что такое эукариотическая клетка?

Подумайте!

Губки - примитивные многоклеточные животные с удивительными особенностями. Если пропустить губку через сито, то можно получить фильтрат с живыми отдельными клетками. Они сохраняют жизнедеятельность в течение нескольких дней, а затем активно перемещаются, собираются в группы и превращаются в маленькие губки. Как эти клетки распознают друг друга?

СОДЕРЖАНИЕ

Как функции клеточной мембраны связаны с её строением?

Весь поток веществ, энергии и информации проходит через клеточную мембрану, которую образуют липиды, белки и углеводы (ил. 29). Основой мембраны являются фосфолипиды, которые образуют двойной (билипидный) слой.

Ил. 29. Строение и химический состав клеточной мембраны: 1 - билипидный слой; 2 - гликолипид; 3 - гликопротеид; 4 - холестерол; 5 - глобулярный белок; 6 - белковый канал; 7 - фибриллярный белок

Этот слой вместе с белками определяет общие свойства мембран, то есть их подвижность, способность самовосстанавливаться и избирательную проницаемость для веществ. В окружении воды фосфолипиды организуются следующим образом: гидрофильные «головки» направлены наружу и контактируют с водой, а гидрофобные «хвосты» ориентированы внутрь. Для упрочнения подвижной мембраны в ней имеются молекулы холестерина.

Ил. 30. Функции мембраны в жизнедеятельности клетки: 1 - транспортная; 2 - метаболическая; 3 - рецепторная; 4 - защитная; 5 - контактная; 6 - опорная

Согласно жидкостно-мозаичной модели строения клеточная мембрана содержит встроенные в билипидный слой молекулы белков, отвечающие за транспортирование веществ, обмен веществ, защиту и опору для клетки. Некоторые белки и липиды клеточных мембран, особенно в животных клетках, связаны с углеводами и образуют гликолипиды и гликопротеиды. Эти молекулы участвуют в распознавании воздействий среды, контактировании клеток между собой и реакциях клеток на раздражение. Таким образом, основными функциями клеточной мембраны являются: 1) транспортная (обмен веществ, энергии и информации с окружающей средой); 2) метаболическая (ферментные белки участвуют в процессах взаимопревращений веществ и энергии); 3) рецепторная (рецепторные белки в мембранах воспринимают информацию из среды); 4) защитная (чужеродные мембранные белки-антигены способствуют формированию антител); 5) контактная (углеводы и фибриллярные белки обеспечивают взаимодействия между клетками); 6) опорная (к белкам мембраны прикрепляются элементы цитоскелета) (ил. 30).

Мембраны различных клеток и организмов существенно отличаются по химическому составу белков и липидов и их содержимому, но общий план организации сходен.

Итак, КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА - образование клетки, состоящее из липидов, белков и углеводов и обеспечивающее взаимодействие клетки с внешней средой.

Как происходит контакт клеток?

Клеточные контакты - специализированные участки поверхностного аппарата, обеспечивающие межклеточное взаимодействие. К основным функциям межклеточных контактов относятся соединение клеток в тканях, кратковременное взаимодействие между клетками и межклеточное транспортирование веществ. Наиболее распространёнными видами межклеточных контактов являются: десмосомы, плотные контакты, синапсы, щелевые контакты и плазмодесмы (ил. 31).

Десмосомы - это соединение двух клеток, происходящее с помощью элементов цитоскелета. Больше всего их в тех частях тела, которые подвергаются постоянному механическому стрессу, в частности в гладких мышцах, миокарде, где формируют вставные диски.

Плотные контакты - контакты, в которых мембраны клеток максимально сближаются и сшиваются специальными белками. Они изолируют клетки и предотвращают диффузию в этих участках.

Синапсы - коммуникационные контакты нервных клеток, которые передают информацию от нейронов на нейроны или от нейронов на мышцы.

Ил. 31. Основные виды межклеточных контактов: 1 - десмосомы; 2 - плотные контакты; 3 - синапсы; 4 - щелевые контакты; 5 - плазмодесмы

Щелевые контакты (нексусы) - коммуникационные контакты, характеризующиеся наличием белковых каналов. Обеспечивают передачу электрических импульсов и питательных веществ.

Плазмодесмы - контакты в виде цитоплазматических мостиков между клетками. Основной функцией плазмодесм является обеспечение взаимодействия и транспортирования веществ между клетками, изолированными жёсткими клеточными оболочками. В растительном организме почти все клетки соединены таким образом.

Итак, различные типы межклеточных контактов приспособлены к особым функциям определённых клеток.

Каково значение надмембранных структур клетки?

Надмембранные структуры могут быть представлены в клетках клеточной стенкой и гликокаликсом.

Клеточная стенка - надмембранная структура, которая окружает клетки прокариотов, грибов и растений. В отличие от мембран клеточная стенка не в состоянии контролировать транспортирование молекул в клетку из внешней среды. У прокариотических клеток клеточная стенка состоит из муреина, у растительных клеток - из целлюлозы, а у грибов - из хитина. Особую роль выполняет эта структура у растений. Её целлюлозные волокна образуют каркас, промежутки которого могут быть заполнены пектиновыми веществами, лигнином. В зависимости от типа тканей растений и функций в состав стенки могут входить и неорганические соединения (например, оксид кремния, соли кальция). Растительные стенки выполняют целый ряд функций: обеспечивают транспортирование веществ, придают форму клетке, определяют направление её роста, противодействуют внутреннему давлению, защищают от неблагоприятных факторов среды и т. п.

Гликокаликс - надмембранный комплекс животных клеток, образованный молекулами гликопротеидов и гликолипидов. Основные функции - связь между клетками, восприятие раздражителей, а также участие во внеклеточном пристеночном пищеварении благодаря наличию в нём ферментов. Поскольку слой очень тонкий, он не выполняет опорной функции, присущей клеточным стенкам. Особое значение гликокаликса проявляется в фагоцитозе.

Итак, надмембранные структуры клеток защищают клетки от неблагоприятных условий окружающей среды, являются опорой для протопласта и обеспечивают связь со средой.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Биология + Физика

Клеточные мембраны более проницаемы для воды, чем для большинства ионов, малых полярных молекул и макромолекул. Такое отличие во многом возникает вследствие наличия в мембранах белков аквапоринов, пропускающих только молекулы воды. Что такое гипертонические, изотонические и гипотонические растворы? Какова роль клеточных мембран в обеспечении жизнедеятельности клеток?

Домашние опыты

Нашинкованная морковь сразу после посыпания сахаром (а) и через 1 ч (б)

Проведите опыты и оцените возможности практического применения знаний о клеточных мембранах.

Опыт 1. Отрежьте ножом тонкую дольку лимона и положите её на тарелку. Посыпьте дольку сахаром. Посыпать сахаром можно и нашинкованную морковь. Объясните результаты.

Опыт 2. Вырежьте из картофелины три кубика одинакового размера. Приготовьте три стакана. В один налейте подсоленную воду, в другой - концентрированный раствор соли, а в третий - воду из-под крана. В каждый стакан опустите по картофельному кубику. Через 2 ч рассмотрите кубики. Предложите объяснение результатов.

ОТНОШЕНИЕ

Явление фагоцитоза открыл лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1908) украинский учёный И. И. Мечников (1845-1916). В процессе фагоцитоза активную роль выполняет клеточная мембрана, которая обволакивает частичку, которая фагоцитируется, и втягивает её в глубь цитоплазмы с образованием фагосомы. Из лизосом клетки к фагосомам поступают гидролитические ферменты, которые переваривают поглощённую частицу. Какое значение имеет это открытие для развития знаний о клетке?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)