Органоиды клетки. строение и функции

Функции

Несмотря на некоторые различия в строении, плазмолеммы всех клеток обладают набором общих функций. Кроме того, они могут обладать характеристиками, сугубо специфичными для данного вида клеток. Рассмотрим кратко общие основные функции всех клеточных мембран:

1. Барьерная функция обеспечивает клетке обмен веществ с окружающим пространством. Этот обмен является регулируемым, избирательным и может быть как пассивным, так и активным.
2. Транспортная функция заключается в том, что мембрана осуществляет транспорт веществ как в клетку, так и из нее. Таким образом в клетку поставляются питательные вещества, а наружу выводятся продукты метаболизма. Благодаря транспортной функции происходит поддержание в клетке определенного уровня рН, создается ионный градиент и производится секреция различных веществ, необходимых для жизнедеятельности организма.
3. Матричная функция обеспечивает белкам определенную локализацию и ориентацию, благодаря чему осуществляется их оптимальное взаимодействие.
4. Механическая функция обеспечивает клеткам автономность внутриклеточных образований и одновременно контакт с другими клетками. Немаловажная роль в этом взаимодействии отводится межклеточному веществу.
5. Энергетическая функция заключается в переносе белками мембраны энергии в процессе фотосинтеза и клеточном митохондриальном дыхании.
6. Рецепторная функция осуществляется за счет некоторых белков-рецепторов. Эти сложные молекулы помогают летке воспринимать те или иные сигналы. В качестве примера можно привести гормоны или нейромедиаторы, которые воздействуют на определенные белки-рецепторы клеток-мишеней.
7. Ферментативная функция обеспечивается также за счет белков цитоплазматической мембраны. Часть этих белков могут служить ферментами. К примеру, плазмалеммы кишечного эпителия содержат пищеварительные ферменты.
8. Насосная функция плазмолеммы заключается в выработке и проведении потенциалов. Благодаря мембране в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов калия и натрия. Это позволяет поддерживать разность потенциалов и проведение нервного импульса.
9. Маркерная функция осуществляется благодаря белкам-антигенам, которые позволяют распознавать «свои» и «чужие» клетки. Эти маркеры состоят из белков с присоединенными к ним олигосахаридными цепями. С помощью этих маркеров клетки могут распознавать друг друга в процессе построения тканей, а также при работе иммунной системы организма.

Основные части эукариотической клетки

Как из­вест­но, клет­ки спо­соб­ны к са­мо­сто­я­тель­ной де­я­тель­но­сти. Они могут об­ме­ни­вать­ся ве­ще­ством и энер­ги­ей с окру­жа­ю­щей сре­дой, а также расти и раз­мно­жать­ся, по­это­му внут­рен­нее стро­е­ние клет­ки очень слож­ное и в первую оче­редь за­ви­сит от той функ­ции, ко­то­рую клет­ка вы­пол­ня­ет в мно­го­кле­точ­ном ор­га­низ­ме.

Прин­ци­пы по­стро­е­ния всех кле­ток оди­на­ко­вые. В каж­дой эу­ка­ри­о­ти­че­ской клет­ке можно вы­де­лить сле­ду­ю­щие ос­нов­ные части (см. Рис. 2):

1. На­руж­ная мем­бра­на, ко­то­рая от­де­ля­ет со­дер­жи­мое клет­ки от внеш­ней среды.

2. Ци­то­плаз­ма с ор­га­нел­ла­ми.

Рис. 2. Ос­нов­ные части эу­ка­ри­о­ти­че­ской клет­ки 

Какие функции выполняет клеточная мембрана?

К функциям клеточной мембраны относят: 

1. Барьерную. Служит естественным фильтром для молекул, которые собираются проникнуть внутрь, она пропускает лишь те из них, которые отвечают определенным параметрам.
2. Защитную. Так как у большинства животных клеточная стенка отсутствует, то плазмалемма также служит защитой от механических воздействий и предотвращает повреждения. Клеточная мембрана в растительной клетке подобную функцию не выполняет, так как клетки растений обладают сложной по структуре стенкой, которая способна защитить их.
3. Матричную. Отвечает за расположение внутренних органоидов относительно друг друга для поддержания внутреннего баланса, необходимого для полноценной деятельности.
4. Транспортную. Полностью контролирует обмен необходимыми веществами с внешней средой, помогает благодаря специальным особенностям тем из них, которые необходимы для жизнедеятельности, но, в то же время, не могут самостоятельно проникнуть внутрь.
5. Ферментативную. Необходима для выработки ферментов, нужных, например, для переваривания пищи.
6. Рецепторную. Необходима для принятия сигналов, говорящих о происходящем во внешней среде.
7. Маркировочную. Каждая клетка уникальна, причем клетки умеют распознавать друг друга, это нужно для того, чтобы взаимодействовать между собой. Распознавание происходит благодаря строению цитолеммы, которое не повторяется.

Цитолеммы любых живых существ выполняют в сущности один и тот же ряд функций, лишь с небольшими вариациями, независимо от того, цитолемма кого именно рассматривается: животного, человека, насекомого или же клеточная мембрана растения.

Выводы о плазмалемме

Рассмотрев строение и функции данного органоида, можно заметить, что клеточная мембрана обладает особенностями, не характерными для других составляющих клетки. Открытие ее в начале прошлого века способствовало дальнейшему развитию медицины, послужило ключом для понимания множества человеческих болезней, а также способов их лечения.

Клеточная мембрана характерна для клеток каждого организма. Она служит защитой, а также выполняет очень важные функции, ведь через нее различные вещества проникают внутрь. Для того, чтобы данный органоид мог нормально функционировать, а, следовательно, чтобы и клетка в целом могла нормально функционировать, необходимо, чтобы в организме поддерживались такие условия, которые не мешают ее деятельности.

Как известно, мембрана плазматическая, строение ее представляет собой множество каналов, благодаря которым обеспечивается обмен с внешней средой. Учеными было выяснено, что для нормального функционирования, в частности для того, чтобы клетка не начала перерождаться в раковую, необходимо, чтобы каналы плазмалеммы работали исправно, не засорялись, не пропускали неподходящие молекулы.

Ряд рекомендаций, которые позволят этого добиться:

• правильное питание;
• регулярные прогулки на свежем воздухе;
• поддержание водного баланса организма.

Это поразительно, но именно такой, казалось бы, незначительный органоид может сильно влиять на самочувствие человека и его здоровье. Поэтому открытие плазмалеммы было огромным шагом вперед для биологической науки.

Как вы считаете, клеточная мембрана играет самую важную роль в функционировании клетки или есть более важные компоненты? Делитесь своим мнением в ! А также смотрите мультфильм о строении клетки.

Биологическая мембрана. Строение

Тер­мин «мем­бра­на» был пред­ло­жен около ста лет назад для обо­зна­че­ния гра­ниц клет­ки, но с раз­ви­ти­ем элек­трон­ной мик­ро­ско­пии стало ясно, что кле­точ­ная мем­бра­на вхо­дит в со­став струк­тур­ных эле­мен­тов клет­ки.

В 1959 году Дж. Д. Ро­берт­сон сфор­му­ли­ро­вал ги­по­те­зу о стро­е­нии эле­мен­тар­ной мем­бра­ны, со­глас­но ко­то­рой кле­точ­ные мем­бра­ны жи­вот­ных и рас­те­ний по­стро­е­ны по од­но­му и тому же типу.

В 1972 году Син­ге­ром и Ни­кол­со­ном была пред­ло­же­на жид­кост­но-мо­за­ич­ная мо­дель мем­бра­ны, ко­то­рая в на­сто­я­щее время яв­ля­ет­ся об­ще­при­знан­ной. Со­глас­но этой мо­де­ли ос­но­вой любой мем­бра­ны яв­ля­ет­ся двой­ной слой фос­фо­ли­пи­дов.

У фос­фо­ли­пи­дов (со­еди­не­ний, со­дер­жа­щих фос­фат­ную груп­пу) мо­ле­ку­лы со­сто­ят из по­ляр­ной го­лов­ки и двух непо­ляр­ных хво­стов (см. Рис. 3).

Рис. 3. Фос­фо­ли­пид

В фос­фо­ли­пид­ном бис­лое гид­ро­фоб­ные остат­ки жир­ных кис­лот об­ра­ще­ны внутрь, а гид­ро­филь­ные го­лов­ки, вклю­ча­ю­щие оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты, – на­ру­жу (см. Рис. 4).

Рис. 4. Фос­фо­ли­пид­ный бис­лой

Фос­фо­ли­пид­ный бис­лой пред­став­лен как ди­на­ми­че­ская струк­ту­ра, ли­пи­ды могут пе­ре­ме­щать­ся, меняя свое по­ло­же­ние.

Двой­ной слой ли­пи­дов обес­пе­чи­ва­ет ба­рьер­ную функ­цию мем­бра­ны, не давая со­дер­жи­мо­му клет­ки рас­те­кать­ся, и пре­пят­ству­ет по­па­да­нию в клет­ку ток­си­че­ских ве­ществ.

Из истории открытия мембраны

О на­ли­чии по­гра­нич­ной мем­бра­ны между клет­кой и окру­жа­ю­щей сре­дой было из­вест­но за­дол­го до по­яв­ле­ния элек­трон­но­го мик­ро­ско­па. Фи­зи­ко-хи­ми­ки от­ри­ца­ли су­ще­ство­ва­ние плаз­ма­ти­че­ской мем­бра­ны и счи­та­ли, что есть гра­ни­ца раз­де­ла между живым кол­ло­ид­ным со­дер­жи­мым и окру­жа­ю­щей сре­дой, но Пфеф­фер (немец­кий бо­та­ник и фи­зио­лог рас­те­ний) в 1890 году под­твер­дил ее су­ще­ство­ва­ние.

В на­ча­ле про­шло­го века Овер­тон (бри­тан­ский фи­зио­лог и био­лог) об­на­ру­жил, что ско­рость про­ник­но­ве­ния мно­гих ве­ществ в эрит­ро­ци­ты прямо про­пор­ци­о­наль­на их рас­тво­ри­мо­сти в ли­пи­дах. В связи с этим уче­ный пред­по­ло­жил, что мем­бра­на со­дер­жит боль­шое ко­ли­че­ство ли­пи­дов и ве­ще­ства, рас­тво­ря­ясь в ней, про­хо­дят через нее и ока­зы­ва­ют­ся по ту сто­ро­ну мем­бра­ны.

В 1925 году Гор­тер и Грен­дель (аме­ри­кан­ские био­ло­ги) вы­де­ли­ли ли­пи­ды из кле­точ­ной мем­бра­ны эрит­ро­ци­тов. По­лу­чен­ные ли­пи­ды они рас­пре­де­ли­ли по по­верх­но­сти воды тол­щи­ной в одну мо­ле­ку­лу. Ока­за­лось, что пло­щадь по­верх­но­сти, за­ня­той слоем ли­пи­дов, в два раза боль­ше пло­ща­ди са­мо­го эрит­ро­ци­та. По­это­му эти уче­ные сде­ла­ли вывод, что кле­точ­ная мем­бра­на со­сто­ит не из од­но­го, а из двух слоев ли­пи­дов.

Да­у­сон и Да­ни­эл­ли (ан­глий­ские био­ло­ги) в 1935 году вы­ска­за­ли пред­по­ло­же­ние, что в кле­точ­ных мем­бра­нах ли­пид­ный би­мо­ле­ку­ляр­ный слой за­клю­чен между двумя сло­я­ми бел­ко­вых мо­ле­кул (см. Рис. 5).

Рис. 5. Мо­дель мем­бра­ны, пред­ло­жен­ная Да­у­со­ном и Да­ни­эл­ли

С по­яв­ле­ни­ем элек­трон­но­го мик­ро­ско­па от­кры­лась воз­мож­ность по­зна­ко­мить­ся со стро­е­ни­ем мем­бра­ны, и тогда об­на­ру­жи­лось, что мем­бра­ны жи­вот­ных и рас­ти­тель­ных кле­ток вы­гля­дят как трех­слой­ная струк­ту­ра (см. Рис. 6).

Рис. 6. Мем­бра­на клет­ки под мик­ро­ско­пом

В 1959 году био­лог Дж. Д. Ро­берт­сон, объ­еди­нив имев­ши­е­ся в то время дан­ные, вы­дви­нул ги­по­те­зу о стро­е­нии «эле­мен­тар­ной мем­бра­ны», в ко­то­рой он по­сту­ли­ро­вал струк­ту­ру, общую для всех био­ло­ги­че­ских мем­бран.

По­сту­ла­ты Ро­берт­со­на о стро­е­нии «эле­мен­тар­ной мем­бра­ны»

1. Все мем­бра­ны имеют тол­щи­ну около 7,5 нм.

2. В элек­трон­ном мик­ро­ско­пе все они пред­став­ля­ют­ся трех­слой­ны­ми.

3. Трех­слой­ный вид мем­бра­ны есть ре­зуль­тат имен­но того рас­по­ло­же­ния бел­ков и по­ляр­ных ли­пи­дов, ко­то­рое преду­смат­ри­ва­ла мо­дель Да­у­со­на и Да­ни­эл­ли – цен­траль­ный ли­пид­ный бис­лой за­клю­чен между двумя сло­я­ми белка.

Эта ги­по­те­за о стро­е­нии «эле­мен­тар­ной мем­бра­ны» пре­тер­пе­ла раз­лич­ные из­ме­не­ния, и в 1972 году была вы­дви­ну­та жид­кост­но-мо­за­ич­ная мо­дель мем­бра­ны (см. Рис. 7), ко­то­рая сей­час яв­ля­ет­ся об­ще­при­знан­ной.

Рис. 7. Жид­кост­но-мо­за­ич­ная мо­дель мем­бра­ны

Функции плазматической мембраны

Белки плазматической мембраны выполняют различные функции, а это предопределяет соответствующие функции плазмалеммы: барьерную, транспортную, контактную, рецепторную и ферментативную.

Строение мембраны практически исключает диффузию через нее полярных молекул, в частности ионов. Поэтому плазматическая мембрана выполняет барьерную функцию. Однако через мембрану должна осуществляться транспортировка веществ как внутрь клетки, так и наружу. Это необходимо для снабжения клетки питательными веществами и выведения продуктов обмена.

Различают два типа транспортировки веществ: движение веществ, при котором не расходуется энергия АТФ, называется пассивным; движение, связанное с затратами энергии, называется активным. Самым простым вариантом пассивной транспортировки является простая диффузия (с места с большей концентрацией вещества в места с меньшей ее концентрацией). Таким образом сквозь мембрану проникают прежде всего неполярные молекулы

Так, из неорганических веществ через мембраны хорошо диффундируют кислород и углекислый газ — это имеет важное значение для клеточного дыхания, из органических веществ — стероидные вещества

Транспортировка через мембрану полярных веществ обеспечивают белковые молекулы-переносчики. Этот тип транспортировки играет важную роль в процессе возбудимости нервных и мышечных клеток и подобным процессам. Молекулы-переносчики необходимы для попадания в клетку глюкозы. Пассивное движение веществ с помощью молекул переносчиков называется облегченной диффузией, как она работает показано на рисунке:

Принцип работы внутреннего белка, транспортирующего глюкозу

Иногда необходимо транспортировать вещество с места с меньшей его концентрацией в места, где его концентрация больше. Этот процесс требует затрат энергии, а потому является активным. Примером может быть калий-натриевый насос (Na+К+ — насос):

Принцип работы калий-натриевого насоса

Он обеспечивает выход из клетки ионов натрия и поступления в нее из внеклеточного пространства ионов калия. Работа этого насоса обеспечивает нормальное функционирования клеток, поддерживая на определенном уровне концентрации ионов Na+ и K+ внутри и снаружи мембраны.

Особым типом активного транспорта является цитоз — перемещение веществ в составе мембранных пузырьков. Процесс вывода веществ из клетки в результате слияния везикул с плазматической мембраной называется экзоцитозом. Таким образом из клеток высвобождаются синтезированные в них ферменты, гормоны, медиаторы и др.

Процесс активного поступления твердых и жидких веществ из внешней среды внутрь клетки называется эндоцитозом. Различают пиноцитоз — поглощение жидкостей и фагоцитоз — поглощение вместе с жидкими веществами твердых частиц. Фагоцитоз играет важную роль в поглощении клетками иммунной системы чужеродных клеток и бактерий, а также в питании одноклеточных организмов.

Схемы процессов экзоцитоза (а) и эндоцитоза (б)

У многоклеточных организмов клетки связаны между собой. Такая связь обеспечивают белки, которые как бы «сшивают» две мембраны, формируя межклеточные контакты.

Рецепторная функция заключается в способности реагировать на химические вещества, изменяя при этом функционирование клеток. Источниками таких биологически активных веществ могут быть как другие клетки (гормоны, нейромедиаторы и т.д.), так и окружающая среда (питательные вещества, яды и т.п.). Первым звеном реагирования на наличие химических веществ является рецепторные белки, встроенные в плазмалемму и способные избирательно связываться с другими веществами.

Некоторые белки, встроенные в клеточную мембрану, играют роль ферментов. В частности, они обеспечивают мембранное (пристеночное) пищеварение в кишечнике человека. В прокариотических клетках мембранные белки участвуют в процессах фотосинтеза, запасании энергии путем синтеза АТФ и др.

Что такое клеточная мембрана

Клеточная мембрана — это биологическая мембрана, которая отделяет внутреннюю часть клетки от внешней среды. Клеточная мембрана также называется плазматическая мембрана а также цитоплазматическая мембрана, Он избирательно проницаем для таких веществ, как ионы и органические молекулы. Клеточная мембрана поддерживает постоянную среду внутри протоплазмы, контролируя проникновение веществ внутрь и наружу клетки. Это также защищает клетку от окружающей среды.

Структура клеточной мембраны

Структура мембраны описывается моделью жидкостной мозаики. Клеточная мембрана состоит из липидного бислоя со встроенными в него белками. Липидный бислой рассматривается как двумерная жидкость, в которой молекулы липида и белка более или менее легко диффундируют в нем. Образуется при самосборке липидных молекул. Эти липиды являются амфипатическими фосфолипидами. Их гидрофобные «хвостовые» области скрыты от окружающей воды или гидрофильной среды двухслойной структурой. Таким образом, гидрофильные головки взаимодействуют с внутриклеточными / цитозольными или внеклеточными лицами. Благодаря этому образуется непрерывный сферический липидный бислой. Следовательно, гидрофобные взаимодействия рассматриваются как основные движущие силы для образования липидного бислоя.

Структура липидного бислоя предотвращает проникновение полярных растворенных веществ в клетку. Но пассивная диффузия неполярных молекул разрешена. Следовательно, трансмембранные белки функционируют либо как поры, каналы или ворота для диффузии полярных растворенных веществ. Фосфатидилсерин концентрируется на мембране, чтобы создать дополнительный барьер для заряженных молекул.

Мембранные структуры, такие как подосома, кавеола, очаговая адгезия, инвадоподиум и различные типы клеточных соединений, присутствуют в мембране. Это называется «supramembrane”Структуры, которые обеспечивают связь, клеточную адгезию, экзоцитоз и эндоцитоз. Под клеточной мембраной цитоскелет находится в цитоплазме. Цитоскелет обеспечивает леса для закрепления мембранных белков. Подробная схема клеточной мембраны показана на Рисунок 1. 

Рисунок 1: Подробная схема клеточной мембраны

Состав клеточной мембраны

Клеточная мембрана в основном состоит из липидов и белков. В клеточной мембране можно найти три класса амфипатических липидов: фосфолипиды, гликолипиды и стеролы. Фосфолипиды являются наиболее распространенным типом липидов среди них. Холестерин обнаружен диспергированным по всей мембране в клетках животных.

Липосомы найдены ли липидные везикулы в клеточной мембране; они заключены в круглые карманы липидным бислоем. Углеводы можно найти в виде гликопротеинов и гликолипидов. 50% клеточной мембраны состоит из белков. Белки могут быть обнаружены в мембране трех типов: цельные или трансмембранные белки, закрепленные на липидах белки и периферические белки.

Функция клеточной мембраны

Клеточная мембрана физически отделяет цитоплазму от ее внеклеточной среды. Он также закрепляет цитоскелет, обеспечивая форму клетки. С другой стороны, клеточная мембрана прикрепляется к другим клеткам ткани, обеспечивая механическую поддержку клетки.

Клеточная мембрана избирательно проницаема, регулируя постоянную внутреннюю среду для функционирования клетки. Движение через клеточную мембрану может происходить как при пассивной, так и при активной диффузии. Четыре клеточных механизма могут быть идентифицированы в клеточной мембране. Небольшие молекулы, такие как углекислый газ, кислород и ионы, перемещаются через мембрану путем пассивного осмоса и диффузии. Питательные вещества, такие как сахар, аминокислоты и метаболиты, перемещаются пассивно через трансмембранные белковые каналы. Аквапорины являются своего рода белковыми каналами, которые транспортируют воду путем облегченной диффузии. Поглощение молекул в клетку путем их поглощения называется эндоцитозом. Твердые частицы поглощаются фагоцитозом, а небольшие молекулы и ионы поглощаются пиноцитозом. Некоторые непереваренные остатки удаляются из клетки путем инвагинации и образования пузырька. Этот процесс называется экзоцитозом.

Предназначение диффузионных мембран

Основное предназначение супердиффузионных мембран для кровли является обеспечение защиты от проникновения внутренней и наружной влаги внутрь теплоизоляционного слоя. Источниками этой влаги могут быть внутренние испарения и атмосферные осадки. Кроме этого, расположенная в кровельном покрытии диффузионная мембрана обеспечивает эффективные условия отвода уже накопившейся в силу тех или иных причин влаги. Супердиффузионную мембрану можно с полной уверенностью назвать одной из важнейших составляющих теплоизоляционного контура, так как она косвенным образом способствует снижению потерь тепловой энергии. Бережливый хозяин собственного дома, знающий толк в экономии, никогда не будет раздумывать о необходимости или отсутствии таковой при принятии решения о покупке и последующей установке диффузионной мембраны. Тем более, что стоимость этого материала на современном рынке строительных материалом можно с уверенностью назвать чисто символической. 

Функции клеточной мембраны

Клеточная мембрана обладает целым рядом функций. Погруженные в нее белки выполняют ферментативную функцию. Часто они располагаются в определенной последовательности для того, чтобы продукты катализа последовательно переходили от одной молекулы к другой. Образуется конвейер, который стабилизируют поверхностные белки, т. к. не дают ферментам плавать вдоль липидного бислоя.

Клеточная мембрана также выполняет барьерную функцию. Она ограничивает содержимое клетки от окружающей среды, а также транспортную функцию. Цитоплазматическая мембрана обладает высокой степенью прочности и свойством избирательной проницаемости, а также поддерживает постоянство состава внутренней среды организма. Такие многогранные свойства обусловлены необходимостью высокой степени адаптации клеток животных к различным изменениям окружающей среды.

При этом мембранный транспорт может проходить различными способами.

Активный транспорт происходит при наличии в мембране специализированных каналов. Такой вид транспорта протекает против градиента концентрации и с высокими затратами энергии. В нем участвуют белки – переносчики. Эта энергия получается клеткой при распаде молекул АТФ.

Пассивный транспорт протекает в разных концентрациях (из области высокой концентрации в низкую). При этом отсутствуют затраты энергии. Такой путь называют диффузией. Она может быть представлена в облегченном и стандартном видах.

Облегченная диффузия реализуется благодаря специфическим белкам – переносчикам. Это становится возможным благодаря наличию различных белковых конформаций. Как правило, в этом процессе участвует один или несколько белков.

Также существует транспорт веществ внутри клетки, который косвенно зависит от строения цитоплазматической мембраны или от возможности пропускания ею ряда веществ. Такой транспорт также зависит от наличия в ядре специфических отверстий или пор. Через цитоплазму данные вещества могут контактировать с клеточной мембраной, поддерживая обмен веществ в элементарной живой системе.

Также пассивный транспорт осуществляется по белкам – каналам. Они образуют водные поры, которые открыты в какой – либо период времени. По этим каналам белки могут транспортироваться из одной клетки в другую. Периодичность транспортировки обеспечивает точность обмена веществ между клетками.

Также мембрана может выполнять рецепторную функцию. На ее внешней стороне расположены структуры, распознающие химический и физический раздражитель. В основном это гликопротеиды, но могут быть и другие химические вещества.

Также рецепторную функцию клеточных мембран изучают на основе гормонов, а именно инсулина. Инсулин связывается с рецептором гликопротеидом и формируется активация каталитической внутриклеточной части данного белка.

Определение 2

Инсулин – это гормон, повышающий уровень сахара в крови человека и высших животных. Является производным поджелудочной железы.

При этом рецепторная функция цитоплазматической мембраны заключается в том, чтобы распознать соседние однотипные клетки. Внутри ткани существуют межклеточные контакты, которые помогают клеткам обмениваться между собой информацией при наличии синтезируемых низкомолекулярных веществ. Одним из примеров подобного взаимодействия является контактное торможение, когда клетки прекращают рост, получив информацию, что свободное пространство занято.

Таким образом, клеточная мембрана является весьма важной клеточной структурой, которая выполняет многочисленные функции. Она позволяет осуществлять целый ряд межклеточных контактов и передавать информацию между клетками внутри какой – либо живой ткани, органа, целостного живого организма

Правила выбора

Первостепенно важно определить как будет эксплуатироваться одежда-для спорта, рыбалки, какие погодные условия ожидаются. Определив эти немаловажные моменты вы сможете подобрать подходящие вещи из мембраны, ориентируясь на уровни водопроницаемости

 Мембранная одежда с уровнем влагостойкости до 1000 мм даст защиту от мелкой грязи и защитит от капель мелкого дождя.

 От 3000 до 5000 мм. Такая мембранная ткань удобна для умеренных физических нагрузок, защитит от грязи, не пропустит внутрь дождевую влагу и грязь.

 От 5000 до 10000 мм. Подойдет для пеших прогулок по горной местности, пробежек и пеших прогулок. Очень мало пропускает влагу.

 Свыше 10000 мм. Водопроницаемость отсутствует полностью. Подходит для сильных физических нагрузок. Полная защита от грязи и влаги. Отличный вариант для детей.

История исследования

В 1925 году Гортер и Грендель с помощью осмотического удара получили так называемые «тени» эритроцитов — их пустые оболочки. Тени сложили в стопку и определили площадь их поверхности. Затем с помощью ацетона выделили из оболочек липиды и определили количество липидов на единицу площади эритроцита — этого количества хватило на сплошной двойной слой. Хотя этот эксперимент привёл исследователей к правильному выводу, ими было допущено несколько грубых ошибок — во-первых, с помощью ацетона нельзя выделить абсолютно все липиды, а во-вторых, площадь поверхности была определена неправильно, по сухому весу. В данном случае минус на минус дал плюс, соотношение определяемых показателей случайно оказалось верным и был открыт липидный бислой.

Эксперименты с искусственными билипидными пленками показали, что они обладают высоким поверхностным натяжением, гораздо большим, чем в клеточных мембранах. То есть в них содержится что-то, что снижает натяжение — белки. В 1935 году Даниэлли и Доусон представили научному сообществу модель «сендвича», которая говорит о том, что в основе мембраны лежит липидный бислой, по обеим сторонам от которого находятся сплошные слои белков, внутри бислоя ничего нет. Первые электронно-микроскопические исследования 1950-х годов подтвердили эту теорию — на микрофотографиях были видны 2 электронно-плотных слоя — белковые молекулы и головки липидов и один электронно-прозрачный слой между ними — хвосты липидов. Дж. Робертсон сформулировал в 1960 году теорию унитарной биологической мембраны, в которой постулировалось трёхслойное строение всех клеточных мембран.

Но постепенно накапливались аргументы против «бутербродной модели»:

• накапливались сведения о глобулярности плазматической мембраны;
• оказалось, что структура мембраны при электронной микроскопии зависит от способа её фиксации;
• плазматическая мембрана может различаться по структуре даже в одной клетке, например в головке, шейке и хвосте сперматозоида;
• «бутербродная» модель термодинамически не выгодна — для поддержания такой структуры нужно затрачивать большое количество энергии, и протащить вещество через мембрану очень сложно;
• количество белков, связанных с мембраной электростатически, очень небольшое, в основном белки очень тяжело выделить из мембраны, так как они погружены в неё.

Всё это привело к созданию в 1972 году С. Д. Сингером (S. Jonathan Singer) и Г. Л. Николсоном (Garth L. Nicolson) жидкостно-мозаичной модели строения мембраны. Согласно этой модели белки в мембране не образуют сплошной слой на поверхности, а делятся на интегральные, полуинтегральные и периферические. Периферические белки действительно находятся на поверхности мембраны и связаны с полярными головками мембранных липидов электростатичесткими взаимодействиями, но никогда не образуют сплошной слой. Доказательствами жидкостности мембраны служат методы FRAP, FLIP и соматическая гибридизация клеток, мозаичности — метод замораживания-скалывания, при котором на сколе мембраны видны бугорки и ямки, так как белки не расщепляются, а целиком отходят в один из слоёв мембраны.

Цитоплазма и клеточная мембрана

Цитоплазма – это часть клетки, которая находится между плазматической мембраной и ядром. Выделяют составляющие:

• гиалоплазму (основа цитоплазмы),
• органоиды (постоянные составляющие)
• включения (временные составляющие).

Химический состав цитоплазмы

До 90% занимает вода, остальное – всевозможные соединения органики и неорганических веществ. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Отличительная особенность цитоплазмы – циклоз или постоянное движение. Заметить это можно по перемещению внутри клетки хлоропластов. Жизнедеятельность клетки напрямую зависит от движения цитоплазмы. Прекращение движения ведет к гибели клетки, прекращению ее жизнедеятельности.

Гиалоплазма или цитозоль – коллоидный раствор, который не имеет цвета. По составу напоминает густую слизь. В этой жидкости протекают процессы, которые обеспечивают обменные процессы веществ. Благодаря цитозоли осуществляется связь между ядром и всеми органоидами

.

В свою очередь подразделяется на две формы, которые способны менять свое физическое состояние.

• золь – разжиженная,
• гель – тягучая.

Цитоплазма объединяет все внутренние составляющие клетки в единое целое. Ее среда — это место где протекают физиологические и биохимические клеточные процессы. Цитоплазма отвечает за жизнедеятельность и функционирование органоидов.

Что такое клеточная мембрана

Поддержание жизнедеятельности клетки и контроль за ее целостностью осуществляет защитная пленка. Изучение мембран, их функционирования необходим для понимания причин возникновения заболеваний и способах лечения. Глубокое изучение клеточных мембран позволит создавать лекарства, снизить смертность и отыскать механизмы борьбы с болезнями внутри организма человека.

Каждая клетка в организме находится в специальной защитной пленке, которая и называется клеточной мембраной. Она выполняет много функций, благодаря которым поддерживается процесс жизнедеятельности клетки.

Перенос через мембрану макромолекул и частиц: эндоцитоз и экзоцитоз

Пи­ще­вые ча­сти­цы не могут прой­ти через мем­бра­ну, они про­ни­ка­ют в клет­ку путем эн­до­ци­то­за (см. Рис. 10). При эн­до­ци­то­зе плаз­ма­ти­че­ская мем­бра­на об­ра­зу­ет впя­чи­ва­ния и вы­ро­сты, за­хва­ты­ва­ет твер­дую ча­сти­цу пищи. Во­круг пи­ще­во­го ко­моч­ка фор­ми­ру­ет­ся ва­ку­оль (или пу­зы­рек), ко­то­рая далее отшну­ро­вы­ва­ет­ся от плаз­ма­ти­че­ской мем­бра­ны, и твер­дая ча­стич­ка в ва­ку­о­ли ока­зы­ва­ет­ся внут­ри клет­ки.

Рис. 10. Эн­до­ци­тоз

Раз­ли­ча­ют два типа эн­до­ци­то­за.

1. Фа­го­ци­тоз – по­гло­ще­ние твер­дых ча­стиц. Спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные клет­ки, осу­ществ­ля­ю­щие фа­го­ци­тоз, на­зы­ва­ют­ся фа­го­ци­та­ми.

2. Пи­но­ци­тоз – по­гло­ще­ние жид­ко­го ма­те­ри­а­ла (рас­твор, кол­ло­ид­ный рас­твор, сус­пен­зии).

Эк­зо­ци­тоз (см. Рис. 11) – про­цесс, об­рат­ный эн­до­ци­то­зу. Ве­ще­ства, син­те­зи­ро­ван­ные в клет­ке, на­при­мер гор­мо­ны, упа­ко­вы­ва­ют­ся в мем­бран­ные пу­зырь­ки, ко­то­рые под­хо­дят к кле­точ­ной мем­бране, встра­и­ва­ют­ся в нее, и со­дер­жи­мое пу­зырь­ка вы­бра­сы­ва­ет­ся из клет­ки. Таким же об­ра­зом клет­ка может из­бав­лять­ся от ненуж­ных ей про­дук­тов об­ме­на.

Рис. 11. Эк­зо­ци­тоз

Ак­тив­ный транс­порт

В от­ли­чие от об­лег­чен­ной диф­фу­зии, ак­тив­ный транс­порт – это пе­ре­ме­ще­ние ве­ществ про­тив гра­ди­ен­та кон­цен­тра­ции. При этом ве­ще­ства пе­ре­хо­дят из об­ла­сти с мень­шей их кон­цен­тра­ци­ей в об­ласть с боль­шей кон­цен­тра­ци­ей. По­сколь­ку такое пе­ре­ме­ще­ние про­ис­хо­дит в на­прав­ле­нии, про­ти­во­по­лож­ном нор­маль­ной диф­фу­зии, клет­ка долж­на при этом за­тра­чи­вать энер­гию.

Среди при­ме­ров ак­тив­но­го транс­пор­та лучше всего изу­чен так на­зы­ва­е­мый на­трий-ка­ли­е­вый насос. Этот насос от­ка­чи­ва­ет ионы на­трия из клет­ки и на­ка­чи­ва­ет в клет­ку ионы калия, ис­поль­зуя при этом энер­гию АТФ.