Мембранный аппарат.

Мембранный аппарат - это сложный комплекс внешних и внутренних структур, отличающийся у растительной и животной клеток. Снаружи растительную клетку покрывает клеточная оболочка, состоящая из полисахарида - целлюлозы. Она является довольно прочной и твердой, что позволяет ей сохранять определенный объем и защищать ее от внешней среды. Надмембранная структура животной клетки называется гликокаликсом. Он тонкий и эластичный, постоянно меняет свою форму и состоит из гликопротеидов. Животные клетки, имеющие одинаковые гликопротеиды узнают друг друга и объединяются в однотипную ткань. Внутренняя мембрана животной и растительной клеток имеет одинаковое строение и называется плазмолеммой. Она имеет жидкостно-мозаичную модель, которая была обнаружена в1972 году С.Д.Сингером и Г.Л. Николсоном. По их мнению, плазмолемма состоит из двойного слоя фосфолипидов и находящегося между ними слоя белковых молекул. Гидрофобная часть липидных молекул обращена вовнутрь, а гидрофильная

Кнаружи (рис.2.). Белковые молекулы не образуют сплошного слоя, а как в мозаике, располагаясь беспорядочно, выполняют различные функции. Так, например, интегральные белковые молекулы пронизывают бислой насквозь и образуют каналы, через которые переносятся питательные вещества и энергия. Периферические белки не пронизывают фосфолипидный слой, а располагаясь снаружи, соединяются с микрофиламентами и образуют цитоскелет клетки. Спиралевидные белки пронизывают липидный слой, образуя каналы для прохождения питательных веществ. В двойном липидном слое встречаются также молекулы холестерина, поддерживающие жидкое состояние мембраны. Плазмолемма обладает свойствами текучести, полярности и избирательной проницаемости.

Плазматическая мембрана эукариотической клетки выполняет ряд важных функций:

1.Барьерная функция - отграничивает содержимое клетки и защищает от внешней среды.

2.Рецепторная функция - рецепторы, расположенные в плазмолемме воспринимают раздражения внешней среды и передают их во внутреннюю среду.

3.Контактная функция - образование белковых каналов между соседними клетками, через которые постоянно происходит обмен веществ и энергии. Белковые каналы между двумя растительными клетками называются плазмодесмами, а между животными клетками - коннексонами.

4.Транспортная функция - сложное строение мембраны не позволяет некоторым веществам проходить через нее. Избирательная проницаемость мембран обеспечивает клетке определенный состав и регулирует нужный объем. Вещества через мембрану проходят двумя видами транспорта:

А. Пассивный транспорт - движение веществ из высокой концентрации в раствор низкой концентрации (движение веществ по градиенту концентрации), которое идет без затраты энергии. Сюда можно отнести диффузию и осмос. Диффузия может быть опосредованной и неопосредованной. Опосредованная диффузия осуществляется за счет переносчиков и называется облегченной. Одной из разновидностью облегченной диффузии является обменная диффузия. При этом процессе транспорт одного вещества сопрягается с переносом другого в противоположном направлении. Неопосредованный вид диффузии осуществляется без переносчиков, исключительно, за счет концентрационного градиента транспортируемого вещества. К пассивному транспорту относят и явление осмоса, посредством которого осуществляется перенос молекул воды (рис.3.).

Рис.2.

.

Рис.3.

В. Активный транспорт - движение веществ из раствора с низкой концентрацией в раствор с повышенной концентрацией, который обязательно требует затраты энергии. К активному переносу веществ относят натрий - калиевый насос, фагоцитоз и пиноцитоз (рис.4.).

Натрий - калиевый насос представлен белком, выполняющим одновременно две функции:1.нагнетание ионов калия в клетку и откачивание ионов натрия из клетки против градиента концентрации; 2.гидролиз АТФ с высвобождением фосфатной группы и энергии, за счет которой и происходит активный транспорт. При этом возникающая разность потенциалов по обе стороны мембраны необходима для электрической активности нервных и мышечных клеток, а также для осуществления транспорта крупных молекул сахаров и аминокислот. На рис.3. показано, как молекула аминокислоты внедряется в транспортный белок и с помощью энергии АТФ переходит внутрь клетки. Так транспортируются аминокислоты в кишечнике после расщепления белков пищи. Полимеры имеют огромные размеры и не могут транспортироваться с помощью переносчиков. Их транспорт осуществляется с помощью процессов эндоцитоза и экзоцитоза. Эндоцитоз - это перенос питательных веществ внутрь клетки, а экзоцитоз - из клетки. Различают два вида эндоцитоза: фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз - это транспортировка твердых частиц, а пиноцитоз - проникновение растворенных питательных веществ. При этом также расходуется энергия АТФ, поэтому их также относят к активному транспорту.