mozok.click » Біологія » Будова клітини. Клітинна мембрана та клітинна оболонка
Інформація про новину
  • Переглядів: 5426
  • Автор: admin
  • Дата: 26-11-2017, 06:40
26-11-2017, 06:40

Будова клітини. Клітинна мембрана та клітинна оболонка

Категорія: Біологія

Терміни й поняття: загальний план будови клітин, клітинна мембрана, генетичний апарат, цитоплазма, фагоцитоз, піноцитоз, клітинна оболонка, глікокол ікс.

Загальний план будови клітин. Клітини одноклітинних і багатоклітинних організмів, тварин і рослин дуже різноманітні за розмірами та формою.

В одному організмі можуть існувати клітини кулястої, еліпсоїдоподібної, видовженої, зіркоподібної та інших форм. їх об’єм в одному організмі може різнитися в мільйони разів! Але всі клітини, незважаючи на їх величезну різноманітність, мають загальнийплан будови (іл. 10.1). У кожній клітині бактерії,гриба, рослини або тварини містяться три компоненти: клітинна мембрана, цитоплазма й генетичний апарат.

Клітинна мембрана. Клітинна, або плазматична, мембрана — будівельний матеріал клітини, а тому за масою є найбільшою структурою. Середняза розмірами клітина рослини чи тварини розміромв десяті частки міліметра містить мембрани площею кілька квадратних метрів! Дослідження клітин за допомогою електронного мікроскопа довели, що клітинна мембрана складається з трьох шарів (іл. 10.2): двох зовнішніхтемних і внутрішнього світлого. Згодом з’ясували, що до складу клітинної мембрани у великій кількості входять фосфоліпіди, які власне й визначають її будову. За структурою молекули фосфоліпідів подібнідо жирів, адже вони складаються з багатоатомнихспиртів та багатоатомних жирних кислот.

Однак до їх складу входить ще й залишок ор-тофосфатної кислоти, який робить молекулу полярною.



Це приводить до того, що молекули фосфолі-підів мають гідрофобний та гідрофільний кінці й частково розчинюються у воді.

Фосфоліпіди упаковані в такий спосіб, що гідрофільні частини їх молекул, так звані «головки», які взаємодіють з різноманітними білками, повернуті до зовнішньої та внутрішньої поверхонь клітини. Саме вони утворюють темні шари клітинноїмембарни. Гідрофобні частини молекули — «хвости» — ховаються в товщі мембрани, формуючи світлий шар (іл. 10.3).

Найбільш правильною вважають модель клітинної мембрани, згідно з якою окремі білкові або білково-вуглеводні молекули плавають, наче айсберги, у «ліпідно-

му морі»: одні — на поверхні, інші — занурені вглиб, а деякі пронизують ліпідний шар наскрізь (іл. 10.3)

Іл. 10.3. Модель будови клітинної мембрани: 1 — подвійний шар фосфолітдів;

2 — гідрофільні головки; 3 — гідрофобні «хвости»; 4 — молекули білків;

5 — білковий канал; б — вуглеводний ланцюг; 7 — молекули холестерину

Кожний з білків виконує певну функцію: або визначає взаємодію клітин, або здійснює транспортування речовин крізь мембрану, або регулює рухливість іншихбілків у мембрані. Отже, клітинна мембрана — не стала структура, а дуже рухливе, динамічне утворення, здатне розтягуватись і стискатися; на ній з’являються нарости й заглибини; вона здійснює хвилеподібні коливальні рухи.


Функції клітинної мембрани.

Структурна функція. Клітинна мембрана — основний будівельний матеріал клітини. З неї утворюється клітинна поверхня, тіла більшості органел і ядерна оболонка. За її допомогою в цитоплазмі формуються функціональні відсіки, канали та порожнини.

Бар’єрна функція. Клітинна мембрана на поверхні клітини є бар’єром, який запобігає вільному проникненню речовин у клітину. До того ж вона здатна не лишеобмежувати проникнення певних молекул, а й активно виштовхувати їх із клітини.

Транспортна функція*. Розрізняють пасивний та активний механізми транспортування речовин усередину клітин.

Пасивне транспортування речовин забезпечує дифузія (від лат. діффузіо — розтікання), яка відбувається за градієнтом концентрації (іл. 10.4).

Молекули речовин, розчинених у воді, під дією теплового хаотичного руху тяжіють до вирівнювання концентрації у просторі. Якщо концентрація деякої речовинив клітині низька, а поза її межами — висока, то ця речовина надходитиме всерединуклітини, якщо навпаки — речовина виходить назовні.

У разі підвищення в клітині концентрації речовини, яку клітинна мембрана не пропускає — до клітини надходитиметевода. А за підвищеної концентрації речовини в навколишньому середовищі вода з клітини, навпаки, виходитимете назовні.

Ця дифузія розчинника крізь напівпроникну мембрану має назву осмос (від грец. осмос — поштовх) (іл. 10.5).

Іл. 10.5. Схема осмосу: а — ситуація стану різної концентрації речовини по обидва боки мембрани;б— ситуація рівної концентрації або рівноваги

Іл. 10.6. Схема калій-натрієвого насосу:

1 — клітинна мембрана; 2 — АТФаза (фермент,який здійснює перенесення йонів)

Іл. 10.7. Схема фагоцитозу: 1 — клітина-фаго-цит; 2 — псевдоподії; 3 — бактерії

 


Активне транспортування.

Транспортування більшості речовин крізь клітинну мембрану відбувається з витратами енергії і тому є активним транспортуванням.

Прикладом активного транспортування проти градієнта концентрації речовини є калій-натрієвий насос (іл. 10. 6). Під час його роботи відбувається перенесення йонів Na+ за межіклітини, а йонів К+ — до клітини. Цейпроцес супроводжується накопиченням на мембрані різниці електричних потенціалів. Для здійснення такої роботи необхідна енергія, яку даєрозщеплення АТФ.

Калій-натрієвий насос також необхідний клітинам для підтримання осмотичного балансу. Окрім того, ка-лій-натрієвий насос потрібен для активного транспортування до клітини глюкози й амінокислот, підтримкиелектричної активності в нервових ім’язових.

Фагоцитоз і піноцитоз — особливі види транспортування речовин до клітини. У деяких випадках транспортування речовин до тваринноїклітини відбувається шляхом їх механічного захоплення випинами клітинної мембрани (іл. 10.7).

Розрізняють два види поглинання: піноцитоз (від грец. піно — пити, кітос — клітина), якщо захоплюютьсякрапельки рідини, та фагоцитоз (відгрец. фагос — пожирач, кітос — клітина), якщо захоплюються тверді частинки.

Інформаційна функція.

Будь-яка інформація та команди організму, що надходять до клітини ззовні, уловлюють спеціальні рецептори (від лат. рецептор —той, що сприймає) клітинної мембрани. Наприклад, дія гормонів ґрунтується на взаємодії зі спеціальнимимолекулами білка та сполученими з ними вуглеводами, що містяться в клітинніймембрані. Рецептори, розташовані на її поверхні, не лише передають сигнали організму всередину клітини, а й допомагають сусіднім клітинам упізнавати одна одну.

Клітинні оболонки. На зовнішній поверхні кожної клітини будь-якого організму обов’язково містяться біополімери, які формують особливий шар, що захищає клітини від пошкоджень, а в багатоклітинних істот забезпечує контакт і сполучення між клітинами. Якщо шар речовин, що міститься на зовнішній мембрані клітини побудований з твердих речовин, то він має назву клітинна оболонка, абоклітинна стінка, у яку клітина закута, наче в панцир (іл. 10.8).

Іл. 10.8. Клітина шкірки цибулі в добре помітній оболонці (а) та деталізована будова клітинної стінки (б): 1 — зовнішній покрив;

2 — волокна з молекул целюлози; 3 — клітинна мембрана

Клітинні оболонки рослин, грибів і бактерій побудовані з різних біополіме-рів. Ці речовини синтезуються всередині клітини й спеціальними каналами виводяться назовні.

У рослин клітинна оболонка формується з полісахариду целюлози. За своєю хімічною формулою ця речовина тотожна крохмалю чи глікогену, однак є дужестійкою до води — цей полісахарид складається з особливих молекул глюкози.

У клітинних оболонках рослин є спеціальні отвори — плазмодесми, через які сполучаються цитоплазми сусідніх клітин (іл. 10.9).

Під час росту клітину оточує тонка, еластична й здатна до розтягування оболонка. Вона складається з переплетених ниток целюлози та матриксу (від лат. матрикс — основа) — гомогенної речовини, що заповнює різноманітні порожнини між структурами клітини. У міру припинення росту первинна оболонка перетворюється на тверду.

Функції клітинних оболонок у рослин. Вони здійснюють різноманітні механічні функції: слугують каркасом клітин, захищають їх від ушкоджень і проникнення мікроорганізмів. Крім того, сукупність оболонок клітин, що містяться у стеблі, формує опору рослини. Власне з клітинних стінок утворюється деревина, з якої промисловим способом отримують сировину для виготовлення якісного паперу, а також рослинні волокна, з котрих виробляють бавовняні та льняні тканини.

Ще однією функцією клітинної оболонки є перешкоджання потраплянню до клітини надлишку води. Целюлозна оболонка як така не є бар'єром проникнення води в клітину, але вона обмежує кількість води в ній, без чого клітинамогла б просто луснути. У міру надходження води клітина поступово набрякає,але доти, доки оболонка клітини зберігає свою розтяжність.

Гідростатичний тиск води на клітину зазвичай становить 5-10 атмосфер. Цей тиск створює напругу в клітинній оболонці — тургор (від лат. тургор — набрякаю), який надає тілу рослини пружності. Саме тому рослини в разі нестачіводи в'януть (іл. 10.10).

Глікокалікс. Речовини, що містяться на поверхні клітинтварин, нещільні, а тому з нихутворюється інша, ніж у рослин, структура, яка має назвуглікокалікс (від грец. глікіс —солодкий і лат. каллюм — товста шкіра) (іл. 10.11). Такий типповерхневого апарату дає можливість клітинам змінюватисвою форму, а організму — активно рухатися.

Глікокалікс клітин різних типів відрізняється не лише за товщиною, а й за хімічним складом, адже він утворюються з різноманітних форм полісахаридів. Причому наявність позаклітиннихречовин на зовнішньому боці тваринної клітини може бути такою незначною, щоїх можна роздивитись лише в електронний мікроскоп.

Надзвичайно важлива функція глікокаліксу полягає у зв 'язуванні тваринних клітин одна з одною. Саме внаслідок цього й утворюються тканини.

Якби позаклітинні речовини, які відіграють роль «клею», були відсутні, то клітини, що утворились після поділу, не сполучалися б і багатоклітинний організм одразу б розпався.

Крім того, з глікокаліксу утворюються кутикула червів і панцир членистоногих тварин, слиз риб таамфібій; він бере участь у формуванні зовнішніх покривів молюсків,є опорою для хрящової та кісткової тканин хребетних, робить еластичними шкіру тастінки кровоносних судин.

Складовими клітин усіх живих організмів є клітинна мембрана, цитоплазма і генетичний апарат.

Клітинна мембрана — це будівельний матеріал клітини, вона створює бар’єр між клітиною і середовищем, активно здійснює транспортування речовин, передає сигнали, які йдуть від організму всередину клітини.

Невід’ємною частиною кожної клітини є речовини, що містяться на зовнішній поверхні клітинної мембрани. У клітинах рослин це тверді речовини, що утворюють клітинні оболонки. У тварин на поверхні клітин містяться нещільні речовини — глікокалікс. Це дозволяє тваринним клітинам змінювати свою форму. Головне призначення поверхневого апарату клітин — це захист й опора, механічне сполучення клітин у тканини та здійснення контактування одна з одною.

1. У чому полягає загальний план будови клітини? 2. Як побудована клітинна оболонка і які її головні функції? 3. У чому полягає принцип дії калій-натріє-вого насоса? 4. Чому життя клітини неможливе без позаклітинних компонентів? 5. У чому полягає принципова відмінність глікокаліксу тваринних клітин і клітинних стінок у рослин?

• Чому головними компонентами плазматичної мембрани є ліпіди, а клітинної оболонки — полісахариди?

 

Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Межжерін

 






^