6. Транспорт веществ через клеточную мембрану.

Виды транспорта через мембрану

Механизмы транспорта через мембрану

Примеры

I. Пассивный транспорт (без затраты АТФ)

1. Диффузия и осмос

Медленное движение малых молекул через мембрану из области высокой концентрации в область низкой концентрации

Поступление воды и кислорода в клетки, выведение CO2

2. Облегченная диффузия

Молекулы связываются с белками-переносчиками и транспортируются в область низкой концентрации.

Поступление глюкозы в клетки.

II. Активный транспорт (против градиента концентрации с затратой АТФ)

Молекулы и ионы связываются со специфическими белками-рецепторами на мембране

1.Na⁺K⁺ насос (белковый канал).

Изменение конформации белка-переносчика обеспечивает перенос ионов Na⁺ из клетки и поступление ионов К⁺ в клетку против градиента концентрации.

2. Эндоцитоз

Перемещение крупных молекул внутрь клетки

2.1. Фагоцитоз

Крупные молекулы связываются со специфическими белками-рецепторами, окружаются мембраной и поступают в клетку, образуя фагосому.

Фагоцитоз бактерий клетками крови. Поступление холестерина в клетки из плазмы крови.

2.2. Пиноцитоз

Капли жидкости окружаются мембраной и формируются мембранные вакуоли, поступающие в клетку.

Транспорт в клетку растворов лекарственных веществ и гормонов.

3. Экзоцитоз

Образование мембранных вакуолей, содержащих клеточные секреты, и их слияние с плазматической мембраной с последующим выделением из клетки.

Секреция гормонов.

Клеточная структура

Строение

Функции

1. Плазматическая мембрана (плазмалемма)

Тонкие пласты (6-10 нм), состоящие из бислоя липидов и молекул белка, расположенных на поверхности, погруженных или пронизывающих его.

Избирательно проницаемый барьер, регулирующий обмен между клеткой и средой. Плазмалемма отделяет цитоплазму от внешней среды, регулирует транспорт веществ в клетку и из нее, осуществляет межклеточные взаимодействия, принимает участие в делении клетки.

2. Ядро

Самая крупная клеточная структура. Заключено в оболочку из двух мембран, пронизанную порами. Включает в себя хроматин (в интерфазе) или хромосомы (во время деления), ядрышко и нуклеоплазму.

Хранение и реализация генетической информации, воспроизведение и передача генетической информации при делении клетки.

III. Органоиды

Специализированные постоянные компоненты цитоплазмы, которые обладают определенным строением и выполняют определенные функции в жизнедеятельности клеток.

III.1. Мембранные органоиды

III.1.1. Эндоплазматический ретикулум (ЭПР)

Система уплощенных мембранных мешочков – цистерн, узких каналов. Различают шероховатый (гранулярный) ЭПР, имеющий на мембранах рибосомы и гладкий (агранулярный) не имеющий их в своем составе.

Обеспечивает транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции, компартменты, в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Функцией шероховатого ЭПР является синтез, сегрегация и созревание белков, гладкого – метаболизм липидов, стероидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов; нейтрализация и детоксикация эндогенных (гормоны) и экзогенных (алкоголь, лекарственные вещества) токсичных веществ; накопление ионов кальция.

III.1.2. Аппарат (комплекс) Гольджи

Стопка уплощенных мембранных мешочков –цистерн. На одном конце стопки мешочки непрерывно образуются, а с другого – отшнуровываются пузырьки. Стопки могут быть собраны в одной зоне (диктиосомы) или образуют пространственную сеть.

Синтез полисахаридов и гликопротеинов (гликокалекса, слизи); накопление и модификация продуктов (г.о. белков), синтезированных в ЭПР; упаковка и транспорт этих веществ в вакуолях (секреторных гранулах) за пределы клетки; сортировка белков на транс-поверхности. Является источником лизосом.

III.1.3. Лизосомы

Простой сферический мембранный мешочек, заполненный пищеварительными (гидролитическими) ферментами.

Расщепление, переваривание каких-либо клеточных структур или молекул; накопление непереваренных остатков; аутофагоцитоз (отбор и уничтожение измененных, дефектных клеточных элементов).

III.1.4. Пероксисомы (микротельца)

Небольшие вакуоли, окруженные одинарной мембраной. Содержимое имеет зернистую структуру, в центре иногда располагается кристаллоподобное образование. Содержат ферменты метаболизма перекиси водорода (основной – каталаза).

Защита клетки от действия перекиси водорода, образующейся в результате окисления органических соединений (каталаза разлагает перекись водорода на воду и кислород); окисление аминокислот и др. субстратов; участие в расщеплении жирных кислот; участие в обезвреживании ряда веществ.

III.1.5. Митохондрии

Окружены оболочкой из двух мембран, между которыми находится межмембранное пространство. Внутренняя мембрана образует складки (кристы). В состав внутренней мембраны входят: ферменты дыхательной цепи, комплекс АТФ-синтетазы, транспортные белки. Внутреннее пространство заполнено матриксом, в котором содержится большое количество ферментов (цикла Кребса, окисления жирных кислот, синтеза белка), митохондриальные рибосомы, кольцевая молекула ДНК, молекулы иРНК, тРНК, рРНК, включения.

Обеспечение клетки легкодоступной энергией, образующейся благодаря окислению метаболитов и запасающейся в виде макроэргических связей АТФ; участие в биосинтезе стероидов и окислении жирных кислот.

.

III.1.6. Пластиды (хлоро-пласты, хромопласты, лейкопласты, амило-пласты)

Двумембранные органоиды, характерные для растительных клеток. Основная пластида – хлоропласт. Это крупная содержащая хлорофилл пластида. Обладает сложной системой внутренних мембран. Выделяют ламеллы стромы и мембраны тилакоидов. Тилакоиды собраны в стопки - граны. Ламеллы связывают граны друг с другом. В матриксе обнаруживаются рибосомы и кольцевая ДНК.

Функцией хлоропластов является фотосинтез. В других пластидах (лейкопласты, амилопласты) откладываются крахмал и каратиноиды (хромопласты).

III.1.7. Вакуоли

Крупные центральные вакуоли встречаются только у растительных клеток (более мелкие встречаются как в клетках растений, так и в клетках животных). Центральная вакуоль представляет собой мешок, образованный одинарной мембраной (тонопластом). В вакуоли содержится клеточный сок – концентрированный раствор различных веществ, таких как минеральные соли, сахара, пигменты, органические кислоты и ферменты.

Здесь хранятся различные вещества, в том числе и конечные продукты обмена. От содержимого вакуоли в сильной степени зависят осмотические свойства клетки. Иногда вакуоль выполняет функции лизосом.

III.1.8. Клеточная стенка

Плотная многослойная структура, расположенная снаружи клетки. Характерна для клеток растений и прокариот. Является продуктом жизнедеятельности клетки. Состоит из аморфного гелеобразного матрикса с большим содержанием воды, и опорной фибриллярной системы. Главным компонентом клеточной стенки являются полисахариды. В матриксе преобладают гемицеллюлозы и пектиновые вещества, волокнистым компонентом является целлюлоза. Соединяет клетки срединная пластинка, состоящая из пектиновых веществ. Может подвергаться вторичному утолщению и лигнификации.

Обеспечивает механическую опору и защиту, поддерживает форму клетки. Благодаря ей возникает тургорное давление, способствующее усилению опорной функции. По клеточной стенке происходит передвижение воды и минеральных солей. За счет пор и плазмодесм объединяет протопласты соседних клеток в единую непрерывную систему – симпласт (осуществляет транспорт веществ между этими клетками.

III.2. Немембранные органоиды

III.2.1. Рибосомы

Очень мелкие органеллы, состоящие из двух субъединиц – большой и малой. Содержат белок и РНК. Связаны с мембранами ЭПР или свободно лежат в цитоплазме.

Место синтеза белка в клетке.

III.2.2. Микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты.

Опорные структуры, располагаются в цитоплазме. Микротрубочки имеют диаметр примерно 24 нм, длину до нескольких мкм. Построены из спирально упакованных глобул белка тубулина. Микрофиламенты - тон-кие белковые нити диаметром 5-7 нм, состоят из белков актина или миозина. Промежуточные филаменты – белковые нити тощиной около 10 нм.

Микротрубочки формируют цитоскелет, входят в состав центриолей, ресничек, жгу-тиков, участвуют в пере-мещении других клеточных органоидов. Микрофиламен-ты также образуют цитоскелет, участвуют в экзо- и эндоцитозе. Взаимодействие актина и миозина лежит в основе мышечного сокращения.

Промежуточные филаменты выполняют поддерживающую и опорную функции. Располагаются в виде трехмерных сетей в различных участках цитоплазмы, окружают ядро, участвуют в формировании межклеточных контактов и поддерживают форму отростков.

II.2.3. Клеточный центр

Состоит из двух центриолей. Характерны для животных клеток. Основой строения центриолей являются расположенные по окружности девять триплетов микротрубочек, образующих полый цилиндр. Расположены под прямым углом друг к другу.

Принимают участие в формировании веретена деления, располагаются на его полюсах.

IV. Включения

Временные компоненты цитоплазмы, продукты жизнедеятельности клетки

IV.1. Трофические

Гликоген и жир в клетках животного организма

Запасные питательные вещества

IV.2. Секреторные

Продукты жизнедеятельности железистых клеток (гормоны, ферменты, секреты)

Участвуют в работе внутренних органов (например, ферменты кишечника, в регуляции обмена веществ)

IV.3. Экскреторные

Конечные продукты обмена (соли, мочевая кислота).

Предназначены для выведения из организма.