- •Цель занятия:
- •Задачи занятия:
- •Формируемые компетенции:
- •Студент должен знать:
- •Студент должен уметь:
- •Студент должен владеть:
- •Оснащение занятия:
- •Хронологическая карта занятия:
- •Теоретический обзор
- •Общие принципы строения животной клетки
- •Плазматическая мембрана
- •Молекулярный состав
- •Функции плазматической мембраны
- •Транспорт веществ через плазматическую мембрану
- •Пассивный транспорт
- •Облегчённая диффузия
- •Активный транспорт
- •Практическая часть
- •Микропрепараты. Клеточные органеллы и включения животной клетки
- •1. Гранулярная эндоплазматическая сеть в перикарионе двигательных нейронов
- •2. Миофибриллы скелетного мышечного волокна
- •3. Комплекс Гольджи в чувствительном нейроне
- •4. Меланосомы в пигментной клетке
- •5. Липидные включения в бурой жировой клетке
- •Лабораторная работа. Транспорт воды и поддержание клеточного объёма
- •1. Растительная клетка
- •2. Осмотические свойства растительной клетки
- •Вопросы для самоконтроля
межклеточная адгезия, подвижность клеток, образование цитоплазматических выростов (микроворсинки, стереоцилии, реснички, киноцилии).
Миофибрилла — немембранная сократительная органелла, состоит из упорядоченно упакованных тонких (актиновых), толстых (миозиновых) нитей и ассоциированных с ними вспомогательных белков, образующих актомиозиновый хемомеханический преобразователь и обеспечивающих сокращение миофибрилл в скелетных мышечных волокнах и сердечных мышечных клетках (кардиомиоцитах).
Аксонема — немембранная сократительная органелла — основной структурный элемент реснички и жгутика. Аксонема состоит из 9 периферических пар микротрубочек и двух расположенных центрально одиночных микротрубочек. Обладающий АТФазной активностью белок динеин — компонент тубулиндинеинового хемомеханического преобразователя — входит в состав ручек, связанных с периферическими микротрубочками. Матрицей для организации аксонемы служит базальное тельце — аналог центриоли.
Протеосома — функциональный макрокомплекс нелизосомных мультикаталитических протеиназ, широко распространённых в цитоплазме клеток эукариот. Протеосомы регулируют деградацию внутриклеточных белков, вовлечённых в различные клеточные процессы (размножение, рост, дифференцировка, функционирование), а т акже удаление повреждённых, окисленных и аберрантных белков.
Апоптосома — гептамерная колесоподобная структура — функциональный макрокомплекс, активирующий каспазы при апоптозе (регулируемой гибели клеток).
Включения образуются в результате жизнедеятельности клетки. Это могут быть пигментные включения (меланин), запасы питательных веществ и энергии (липиды, гликоген, желток), продукты распада (гемосидерин, липофусцин).
Плазматическая мембрана
Молекулярный состав
Все биологические мембраны имеют общие структурные особенности и свойства. Согласно жидкостно-мозаичной модели, предложенной в 1972 г. Николсоном и Сингером, плазматическая мембрана — жидкая динамическая система с мозаичным расположением белков и липидов. Согласно этой модели,
9
белковые молекулы плавают в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нём своеобразную мозаику, но поскольку бислой обладает определённой текучестью, то и сам мозаичный узор не жестко фиксирован; белки могут менять в нем свое положение. Толщина плазматической мембраны — примерно 7,5 нм (рис. 2-2).
•Основу мембраны составляет билипидный слой; оба липидных слоя образованы фосфолипидами. Фосфолипиды — триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещён на остаток фосфорной кислоты. Участок молекулы, в котором находится остаток фосфорной кислоты, называют гидрофильной головкой; участок, в котором находятся остатки жирных кислот — гидрофобным хвостом. Жирные кислоты в составе гидрофобных хвостов бывают насыщенными и ненасыщенными. В молекулах ненасыщенных кислот имеются «изломы», что делает упаковку бислоя более рыхлой, а мембрану — более текучей. В мембране молекулы фосфолипидов расположены строго ориентировано в пространстве: гидрофобные концы молекул обращены друг к другу (от воды), а гидрофилные головки наружу (к воде). Липиды составляют до 45% массы мембран.
•Холестерин имеет чрезвычайно важное значение не только как компонент биологических мембран; на основе холестерина происходит синтез стероидных гормонов — половых, глюкокортикоидов, минералкортикоидов. Холестерин участвует в формировании рафтов (плотиков) — дискретных мембранных доменов, богатых сфинголипидами и холестерином. Рафты представляют собой жидкостно-упорядоченную фазу (участок плотноупакованных липидов) и обладают отличной от плазмолеммы плотностью и точкой плавления, так что они могут «плавать» — перемещаться в плоскости жидкостно-неупорядоченной плазмолеммы для выполнения определённых функций.
•Помимо липидов, в состав мембраны входят белки (в среднем до 60%). Они
определяют большинство специфических функций мембраны;
-периферические белки расположены на наружной или внутренней поверхности билипидного слоя;
-полуинтегральные белки частично погружены в липидный билипидный слой на различную глубину;
-трансмембранные, или интегральные белки пронизывают мембрану насквозь.
•Углеводный компонент мембран (до 10%) представлен олигосахаридными или полисахаридными цепями, ковалентно связанными с молекулами белков
10
(гликопротеины) или липидов (гликолипиды). Цепи олигосахаридов выступают на наружной поверхности билипидного слоя и формируют поверхностную оболочку толщиной 50 нм — гликокаликс.
Функции плазматической мембраны
Основные функции плазмалеммы: трансмембранный транспорт веществ, эндоцитоз, экзоцитоз, межклеточные информационные взаимодействия.
Трансмембранный транспорт веществ. Транспорт веществ через плазматическую мембрану — это двустороннее движение веществ из цитоплазмы во внеклеточное пространство и обратно. Трансмембранный транспорт обеспечивает доставку в клетку питательных веществ, газообмен, выведение продуктов метаболизма. Перенос веществ через билипидный слой происходит путём диффузии (пассивная и облегчённая) и активного транспорта.
Эндоцитоз — поглощение (интернализация) клеткой воды, веществ, частиц и микроорганизмов. Эндоцитоз также происходит при перестройке или разрушении участков клеточной мембраны. К морфологически различаемым вариантам эндоцитоза относят пиноцитоз, фагоцитоз, опосредованный рецепторами эндоцитоз с образованием окаймлённых клатрином пузырьков и клатрин-независимый эндоцитоз с участием кавеол.
Экзоцитоз (секреция) — процесс, когда внутриклеточные секреторные везикулы (одномембранные пузырьки) сливаются с плазмолеммой, а их содержимое освобождается из клетки. При конститутивной (спонтанной) секреции слияние секреторных пузырьков происходит по мере их образования и накопления под плазмолеммой. Регулируемый экзоцитоз запускается с помощьюопределённого сигнала, чаще всего вследствие увеличения концентрации ионов кальция в цитозоле.
Межклеточные информационные взаимодействия. Клетка, воспринимая различные сигналы, реагирует на изменения окружающей её среды изменением режима функционирования. Плазматическая мембрана — место приложения физических (например, кванты света в фоторецепторах), химических (например, вкусовые и обонятельные молекулы, рН), механических (например, давление или растяжение в механорецепторах) раздражителей внешней среды и сигнальных молекул информационного характера из внутренней среды организма. Сигнальные молекулы (лиганды) (гормоны, цитокины, хемокины) специфически связываются с рецептором
— высокомолекулярным веществом, встроенным в плазмолемму. Клетка-мишень при помощи рецептора способна узнавать лиганд и отвечать изменением режима функционирования при связывании этого лиганда с его рецептором. Рецепторы гормонов стероидной природы (например, глюкокортикоидов, тестостерона, эстрогенов), производных тирозина и ретиноевой кислоты локализуются в цитозоле.
11