Поверхневий апарат клітини (лекція)

Поверхневий апарат клітин складається зі структур, розташованих над плазматичною мембраною (над-мембранні комплекси), самої мембрани, а також деяких структур, розташованих під нею (підмембранні комплекси).

Надмембранні структури.

Надмембранною структурою тваринних клітин є глікокалікс, а рослинних клітин – клітинна стінка.

Глікокалікс – це утворення на поверхні мембрани, властиве тваринним клітинам, утворений молекулами полісахаридів, які з’єднані з білками та ліпідами мембрани і оточують її. Завдяки глікокаліксу між клітинами виникають контакти при утворенні тканин. Глікокалікс бере участь в розпізнаванні зовнішніх сигналів.

Клітинна стінка властива клітинам рослин, грибів, бактерій. Це мертве утворення, що розміщується на поверхні плазматичної мембрани. Клітинна стінка повністю проникна для води та газів. До її складу в рослин входить целюлоза, геміцелюлоза, пектин. У грибів клітинна стінка також побудована з полісахаридів. Крім целюлози, це може бути хітин, глікоген  тощо.

До змін клітинної оболонки належать:

1)     Здерев’яніння, що супроводжується просоченням її лігніном (надає міцності)

2)    Коркування – просочення суберином, що робить її непроникною для води і газів

3)    Кутинізація – просочення кутином – жироподібною речовиною, що оберігає рослини від надлишкового випаровування води

4)    Ослизнення, що захищає клітини водних рослин від вимивання

5)    Мінералізація – просочення клітинної оболонки сполуками силіціуму.

Плазмодесми – тяжі цитоплазми, які з’єднують між собою рослинні клітини.

Функції клітинної стінки: захищає вміст клітини, відіграє роль зовнішнього скелета.

Поверхневий апарат  відокремлює внутрішній вміст клітини та захищає його від несприятливих умов довкілля, забезпечує обмін речовин між клітиною і навколишнім природним середовищем.

Підмембранні комплекси клітини.

Під мембранні комплекси клітини: мікронитки, мікротрубочки, пелікула…

В цитоплазмі всіх клітин є внутрішній цитоскелет (каркас), що складається із мікротрабекулярної системи, мікротрубочок і мікрофіламентів.

Мікротрабекулярна система – являє собою мережу із тонких фібрил товщиною 2-3 нм, які перетинають цитоплазму в різних напрямках і зв’язують всі внутрішньоклітинні компоненти: мікротрубочки, органели плазмалему в єдине ціле.

Мікротрубочки є в усіх еукаріотичних клітинах і являють собою порожнисті нерозгалужені циліндри. Це дуже тонкі структури. Зовнішній діаметр не перевищує 30 нм, а товщина стінки 5 нм, довжиною можуть сягати кілька мікрометрів. Цитоплазматичні мікротрубочки легко розпадаються і збираються знову. Утворені з молекул білка тубуліну.

Мікротрубочки розом із мікротрабекулярною системою виконують опорну функцію в клітині, надають їй певної форми, утворюють веретено поділу, відповідають за переміщення  клітинних органел.

Мікрофіламенти являють собою тонкі нитки, розташовані у всій цитоплазмі клітини, утворюють щільну мережу тонких ниток, які перехрещуються в різних напрямках. Мікрофіламенти утворюються з білка актину. Функції: забезпечують рухову властивість цитоплазми, беруть участь в ендоцитозі, утворенні перетяжки під час поділу клітини, забезпечують амебоїдний рух.

Пелікула – являє собою ущільнений зовнішній шар цитоплазми багатьох найпростіших. Пелікула забезпечує відносну сталість форми клітини і надає міцності поверхневому апарату.

Клітини живих організмів складаються з поверхневого апарату, цитоплазми і ядра (в еукаріот). Однією з  головних особливостей всіх еукаріотичних клітин є складна будова внутрішньоклітинних мембран. Мембрани оточують не тільки цитоплазму а й ядро, мітохондрії та пластиди.

Плазмалема, або плазматична мембрана – це найбільш стала, основна, універсальна для всіх клітин система поверхневого апарату, що забезпечує обмін речовин із зовнішнім середовищем, взаємодію клітин між собою.

Будова плазматичної мембрани.

Плазматична мембрана являє собою тонку, але щільну плівку, яка вкриває клітину.

Клітинні мембрани складаються з впорядковано розташованих молекул фосфоліпідів, білків, вуглеводів.

1 – зовнішній бік мембрани

2 – внутрішній бік мембрани

3 – гліколіпід

4 -  білок

5 – глікопротеїд

6 – ліпід

Плазма лема складається з двох рядів ліпідів, молекули яких розташовані таким чином, що їх неполярні гідрофобні кінці знаходяться в глибині мембрани, а полярні гідрофільні кінці зорієнтовані до внутрішнього і зовнішнього середовищ.

Ліпідний шар не суцільний.

В окремих місцях мембрана пронизується білковими молекулами.

На поверхні всіх еукаріотичних клітин знаходяться вуглеводи, які зв’язані з ліпідами і білками.

Така модель будови мембрани називається рідинно-мозаїчною.

Властивості мембрани.

 Мембрани є рухомими структурами, вони динамічні, швидко відновлюються після пошкодження, розтягуються і стискаються під час руху клітин , можуть легко зливатись одна з одною, утворювати вирости, вгини, зморшки, мікроворсинки.

Функції мембрани.

Плазматична мембрана оточує кожну клітину, забезпечує збереження суттєвих відмінностей між вмістом клітини та зовнішнім середовищем. Без мембран існування клітин не можливе.

Функції:

1) визначає розміри клітини;

2) виконує захисну функцію(оберігає внутрішнє середовище від несприятливих впливів);

3) забезпечує обмін речовин з навколишнім середовищем.

4) напівпроникність (здатність вибірково пропускати в клітину та з клітини молекули і йони).

5) сигнальна функція;

6) участь в процесах взаємоперетворення енергії;

7) забезпечення міжклітинних контактів;

8) участь у рості і поділі клітин.

Транспорт речовин крізь плазматичну мембрану.

Транспорт поділяється на пасивний та активний.

Пасивний включає: дифузію, полегшену дифузію, осмос.

Активний включає: транспорт проти градієнта концентрації (калій-натрієвий насос), екто- та ендоцитоз.

Основні механізми транспорту:

1.  Дифузія – переміщення молекул через певні ділянки мембрани за градієнтом концентрації, без витрат енергії.

2.  Полегшена дифузія – це проникнення через мембрану певних молекул за допомогою мембранних білків-переносників, які пронизують мембрану.

3.  Осмос – однобічна дифузія розчинника через напівпроникну мембрану.

4.  Активний транспорт – здійснюється проти градієнтів концентрації, зазвичай за участі транспортних білків, при затратах енергії АТФ.

5.  Ендоцитоз – проникнення всередину клітини макромолекул.різновиди ендоцитозу – фагоцитоз і піноцитоз).

Фагоцитоз – це активне захоплення твердих мікроскопічних об’єктів.

Піноцитоз – процес поглинання клітиною рідини разом з розчиненими в ній сполуками.

6.  Екзоцитоз – виведення з клітин макромолекул.