Функция и роль клеточной мембраны

Ее функция заключается в том, чтобы защитить целостность внутренней части клетки, впуская некоторые необходимые вещества в клетку, и не позволяя проникать другим.

Он также служит основой привязанности к цитоскелету у одних организмов и к клеточной стенке у других. Таким образом, плазматическая мембрана также обеспечивает форму клетки. Еще одна функция мембраны заключается в регулировании роста клеток через баланс эндоцитоза и экзоцитоза.

При эндоцитозе липиды и белки удаляются из клеточной мембраны по мере усвоения веществ. При экзоцитозе везикулы, содержащие липиды и белки, сливаются с клеточной мембраной, увеличивая размер клеток. Животные, растительные и грибковые клетки имеют плазматические мембраны. Внутренние органеллы, например, ядро, также заключены в защитные мембраны.

Структура клеточной мембраны

Плазматическая мембрана в основном состоит из смеси белков и липидов. В зависимости от расположения и роли мембраны в организме, липиды могут составлять от 20 до 80 процентов мембраны, а остальная часть приходится на белки. В то время как липиды помогают придать мембране гибкость, белки контролируют и поддерживают химический состав клетки, а также помогают в переносе молекул сквозь мембрану.


Липиды мембран

Фосфолипиды являются основным компонентом плазматических мембран. Они образуют липидный бислой, в котором гидрофильные (притянутые к воде) участки «головы» спонтанно организуются, чтобы противостоять водному цитозолю и внеклеточной жидкости, тогда как гидрофобные (отталкиваемые водой) участки «хвоста» обращены от цитозоля и внеклеточной жидкости. Липидный бислой является полупроницаемым, позволяя только некоторым молекулам диффундировать через мембрану.

Холестерин является еще одним липидным компонентом мембран животных клеток. Молекулы холестерина избирательно диспергированы между мембранными фосфолипидами. Это помогает сохранить жесткость клеточных мембран, предотвращая слишком плотное расположение фосфолипидов. Холестерин отсутствует в мембранах растительных клеток .

Гликолипиды расположены с наружной поверхности клеточных мембран и соединяются с ними углеводной цепью. Они помогают клетке распознавать другие клетки организма.

Белки мембран

Клеточная мембрана содержит два типа ассоциированных белков. Белки периферической мембраны являются внешними и связаны с ней путем взаимодействия с другими белками. Интегральные мембранные белки вводятся в мембрану, и большинство проходит сквозь нее. Части этих трансмембранных белков расположены по обе ее стороны.


Белки плазматической мембраны имеют ряд различных функций. Структурные белки обеспечивают поддержку и форму клеток. Белки рецептора мембраны помогают клеткам контактировать со своей внешней средой с помощью гормонов, нейротрансмиттеров и других сигнальных молекул. Транспортные белки, такие как глобулярные белки, переносят молекулы через клеточные мембраны посредством облегченной диффузии. Гликопротеины имеют прикрепленную к ним углеводную цепь. Они встроены в клеточную мембрану, помогая в обмене и переносе молекул.

Мембраны органелл

Некоторые клеточные органеллы также окружены защитными мембранами. Ядро, эндоплазматический ретикулум, вакуоль, лизосома и аппарат Гольджи являются примерами окруженных мембраной органелл. Митохондрии и хлоропласты покрыты двойной мембраной. Мембраны различных органелл различаются по молекулярному составу и хорошо подходят для выполнения своей роли. Они важны для нескольких жизненно важных функций клеток, включая синтез белка, производство липидов и клеточное дыхание.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Зачем она нужна

Несмотря на то что структура и химический состав стенки грибов, растений и дробянок неодинаков, функции клеточной оболочки у них очень похожи. Прежде всего, это защита цитоплазмы и её органелл от повреждающего влияния факторов внешней среды.

Далее: надмембранный комплекс служит надёжной опорой и обеспечивает прочность контактов в тканях растений и грибов. Ниже мы более подробно рассмотрим, как строение оболочки взаимосвязано с функциями, которые она выполняет.

Особенности клеточной оболочки растений


Данная структура у растительных организмов состоит в основном из полимера, относящегося к классу полисахаридов – целлюлозы. Её молекулярная формула такая же, как и у растительного крахмала (C6H10O5)n. Макромолекулы этого полисахарида содержат остатки бета-глюкозы и имеют только линейное строение, поэтому они могут образовывать волокна, собранные в пучки. Они формируют прочный каркас клеточной стенки, углублённый в коллоидный матрикс, который также состоит в основном из углеводов – пектина и гемицеллюлозы. Также целлюлоза часто встречается и в других частях растений, например, волокна хлопка на 99% состоят из чистой целлюлозы, лён и конопля содержат её в количестве 75-80%, в древесине — до 55%. Как было уже сказано ранее, функции клеточной оболочки обусловлены тем, в ткани каких организмов она входит.

Кроме целлюлозы стенка содержит белки, липиды и неорганические вещества. Например, в состав клеточных оболочек высших споровых растений – хвощей – входит диоксид кремния, поэтому само растение очень жёсткое и прочное и является несъедобным для животных. Один из слоёв, образующих стебель многолетних растений и называемый пробкой, накапливает в оболочках жироподобное вещество – суберин. Вследствие этого цитоплазма и её органоиды разрушаются, а сами клетки могут выполнять только опорную функцию (опробковевание стебля).

iv>

Если между волокнами целлюлозы накапливается лигнин, он вместе с гемицеллюлозой усиливает механическую прочность стеблей и стволов древесных пород растений, а пигменты, содержащиеся в лигнине, обуславливают окраску древесины. Стенка также содержит поры, выстланные мембраной, которые обеспечивают транспорт веществ.

Строение и функции клеточной оболочки грибов

У представителей различных групп грибов основу стенки составляет хитин – полисахарид, встречающийся также во внешнем скелете членистоногих и у некоторых бактерий. Надмембранные комплексы грибов содержат также целлюлозу и животный крахмал – гликоген. Например, химическое строение клеточной оболочки дрожжей представлено в основном углеводами – глюканом и маннаном. Сама стенка у них достаточно прочная и плохо переваривается в желудочно-кишечном тракте животных, поэтому питательные вещества дрожжей малодоступны и не всасываются эпителием тонкого кишечника.

Особенности бактерий

Если клеточная оболочка отсутствует у протист, то у прокариотов она имеет очень сложное строение, включая в себя муреин, липопротеиды и липополисахариды, а также тейхоевые кислоты. Липополисахариды стенки способствуют прилипанию бактерий к различным субстратам: например, к эмали зубов или к мембранам эукариот. Поэтому клеточная оболочка бактерий обладает ещё и антигенными свойствами.

Часто стенка бактерий сверху покрыта слизистой капсулой (капсидой), над которой может располагаться ещё один защитный слой – пеплос. В зависимости от её строения, в микробиологии все бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные.


Дифференцировка бактерий по биохимическому составу

Метод, позволивший различать прокариотов по особенностям химического строения их оболочки, был предложен датским учёным Г. Грамом ещё в конце XIX века. Он установил, что одни виды бактерий хорошо окрашиваются анилиновыми красителями и образуют стойкие соединения фиолетового цвета, входящие в состав клеточной оболочки.

Такие прокариоты были названы грамположительными: например, стафилококки и стрептококки. Все они являются чувствительными к антибиотикам ряда пенициллина и актиномицина. Другие бактерии, названные грамотрицательными, не окрашиваются метиловым фиолетовым. Они резистентны к пенициллину, так как имеют прочную капсулу и малопроницаемую клеточную стенку. К ним относятся сальмонелла, шигелла, хеликобактер. Клеточная оболочка бактерий, имеющая различный химический состав, служит важной микробиологической характеристикой, которую учитывают в фармакологии и медицине.

Особенности микоплазм

Остановимся на группе очень мелких бактерий – микоплазм. Микроскопическими исследованиями было доказано, что клеточная оболочка отсутствует у них, поэтому микоплазмы чувствительны к некоторым антибиотикам, например, к тетрациклину. Микоплазмы широко распространены в природе, являются возбудителями многих заболеваний, в том числе мочеполовой системы человека.

>

Большинство микоплазм в своём обмене веществ обязательно используют кислород и являются строгими аэробами. Являясь паразитами человека и млекопитающих, они быстро размножаются, так как в составе клеточных мембран присутствует холестерин, являющийся благоприятным субстратом для роста и размножения микоплазм.

Адаптации у простейших

Ранее мы отмечали тот факт, что клеточная оболочка отсутствует у инфузории и других одноклеточных животных, например, у корненожек. Зоологи установили, что протисты представляют собой полноценный животный организм, которому присущи все функции: роста, размножения, питания, дыхания, выделения. Более того, обитая в водной среде или увлажнённой почве, протисты через тонкую мембрану осуществляют транспорт воды и минеральных солей, находящихся во внешней среде, а выделяют через плазматические мембранные поры продукты собственного метаболизма. Поэтому у одноклеточных животных нет сложных надмембранных комплексов, что является идиоадаптацией к особенностям условий внешней среды.

Для защиты и сохранения целостности оболочки простейшие имеют пеликулу – наружный более плотный слой эктоплазмы. Благодаря пеликуле, обладающей эластичностью и прочностью, сохраняется постоянная форма тела животного.

В данной статье было изучено строение и химический состав клеточной оболочки, характерной для клеток растительных организмов, а также бактерий и грибов.

Источник: fb.ru

Виды мембран

Можно выделить три вида клеточных мембран:

  • наружная;
  • ядерная;
  • мембраны органоидов.

Наружная цитоплазматическая мембрана создаёт границы клетки. Её не надо путать с клеточной стенкой или оболочкой, имеющейся у растений, грибов и бактерий.

Отличие клеточной стенки от клеточной мембраны в значительно большей толщине и преобладании защитной функции над обменной. Мембрана располагается под клеточной стенкой.

Ядерная мембрана отделяет от цитоплазмы содержимое ядра.

Среди органоидов клетки есть такие, форма которых образована одной или двумя мембранами:

  • митохондрии;
  • пластиды;
  • вакуоли;
  • комплекс Гольджи;
  • лизосомы;
  • эндоплазматическая сеть (ЭПС).

Строение мембраны

По современным представлениям структура клеточной мембраны описывается с помощью жидкостномозаичной модели. Основу мембраны составляет билипидный слой – два уровня молекул липидов, образующих плоскость. С обеих сторон на билипидном слое расположены молекулы белков. Некоторые белки погружены в билипидный слой, некоторые проходят через него.


Клеточная мембрана

Рис. 1. Клеточная мембрана.

Животные клетки на поверхности мембраны имеют комплекс углеводов. При изучении клетки под микроскопом отмечено, что мембрана находится в постоянном движении и неоднородна по строению.

Свойства и функции

Любая пограничная структура осуществляет защитные и обменные функции. Это касается и всех видов мембран.

Осуществлению данных функций способствуют такие свойства, как:

  • пластичность;
  • высокая способность к восстановлению;
  • полупроницаемость.

Также наружная мембрана обеспечивает связь между клетками за счёт многочисленных выростов и выделения клеящего вещества, заполняющего межклеточное пространство.

Транспорт веществ через мембрану

Поступление веществ через наружную мембрану идёт следующими путями:

  • через поры с помощью ферментов;
  • через мембрану непосредственно;
  • пиноцитозом;
  • фагоцитозом.

Первыми двумя способами транспортируются ионы и мелкие молекулы. Крупные молекулы поступают в клетку путём пиноцитоза (в жидком состоянии) и фагоцитоза (в твёрдом виде).

Схема пино- и фагоцитоза


Рис. 2. Схема пино- и фагоцитоза.

Мембрана обхватывает пищевую частицу и замыкает её в пищеварительную вакуоль.

Вода и ионы проходят в клетку без затрат энергии, пассивным транспортом. Крупные молекулы перемещаются активным транспортом, с затратой энергетических ресурсов.

Внутриклеточный транспорт

От 30 % до 50 % объёма клетки занимает эндоплазматическая сеть. Это своеобразная система полостей и каналов, связывающая все части клетки и обеспечивающая упорядоченную внутриклеточную транспортировку веществ.

Рисунок ЭПС

Рис. 3. Рисунок ЭПС.

Таким образом, в ЭПС сосредоточена значительная масса клеточных мембран.

Источник: obrazovaka.ru

Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у


Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у

1 – полярная головка молекулы фосфолипида

2 – жирнокислотный хвост молекулы фосфолипида

3 – интегральный белок

4 – периферический белок

5 – полуинтегральный белок

6 – гликопротеин

7 — гликолипид

Наружная клеточная мембрана присуща всем клеткам (животным и растительным), имеет толщину около 7,5 (до 10) нм и состоит из молекул липидов и белка.

Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у В настоящее время распространена жидкостно-мозаичная модель построения клеточной мембраны. Согласно этой модели молекулы липидов расположены в два слоя, причем своими водоотталкивающими концами (гидрофобными – жирорастворимыми) они обращены друг к другу, а водорастворимыми (гидрофильными) – к периферии. В липидный слой встроены белковые молекулы. Некоторые из них находятся на внешней или внутренней поверхности липидной части, другие – частично погружены или пронизывают мембрану насквозь.

Функции мембран:

— защитная, пограничная, барьерная;

— транспортная;

— рецепторная – осуществляется за счет белков – рецепторов, которые обладают избирательной способностью к определенным веществам (гормонам, антигенам и др.), вступают с ними в химические взаимодействия, проводят сигналы внутрь клетки;

— участвуют в образовании межклеточных контактов;

— обеспечивают движение некоторых клеток (амебовидное движение).

Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у У животных клеток сверху наружной клеточной мембраны имеется тонкий слой гликокаликса. Это комплекс углеводов с липидами и углеводов с белками. Гликокаликс участвует в межклеточных взаимодействиях. Точно такое же строение имеют цитоплазматические мембраны большинства органелл клетки.

Клеточная мембрана отсутствует у У растительных клеток снаружи от цитоплазматической мембраны. расположена клеточная стенка, состоящая из целлюлозы.

Транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану.

Существуют два основных механизма для поступления веществ в клетку или выхода из клетки наружу:

1.Пассивный транспорт.

2.Активный транспорт.

Клеточная мембрана отсутствует у Пассивный транспорт веществ происходит без затраты энергии. Примером такого транспорта является диффузия и осмос, при которых движение молекул или ионов осуществляется из области с высокой концентрацией в область с меньшей концентрацией, например, молекул воды.

Активный транспорт – при этом виде транспорта молекулы или ионы проникают через мембрану против градиента концентрации, для чего необходима энергия. Примером активного транспорта служит натрий-калиевый насос, который активно выкачивает натрий из клетки и поглощает ионы калия из внешней среды, перенося их в клетку. Насос – это особый белок мембраны, приводит его в движение АТФ.

Активный транспорт обеспечивает поддержание постоянства объема клетки и мембранного потенциала.

Транспорт веществ может осуществляться путем эндоцитоза и экзоцитоза.

Эндоцитоз – проникновение веществ в клетку, экзоцитоз – из клетки.

При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивание или выросты, которые затем обволакивают вещество и отшнуровываясь, превращаются в пузырьки.

Различают два типа эндоцитоза:

1)фагоцитоз- поглощение твердых частиц (клетки фагоциты),

2)пиноцитоз – поглощение жидкого материала. Пиноцитоз характерен для амебоидных простейших.

Путем экзоцитоза различные вещества выводятся из клеток: из пищеварительных вакуолей удаляются непереваренные остатки пищи, из секреторных клеток выводится их жидкий секрет.

 

Цитоплазма – (цитоплазма + ядро образуют протоплазму). Цитоплазма состоит из водянистого основного вещества (цитоплазматический матрикс, гиалоплазма, цитозоль) и находящихся в нем разнообразных органелл и включений.

Включения– продукты жизнедеятельности клеток. Выделяют 3 группы включений – трофического, секреторного (клетки желез) и специального (пигмент) значения.

Органеллы – это постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие в клетке определенные функции.

Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Выделяют органеллы общего значения и специальные. Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Специальные встречаются в большинстве клеток, но в значительном количестве присутствуют только в клетках, выполняющих определенную функцию. К ним относятся микроворсинки эпителиальных клеток кишечника, реснички эпителия трахеи и бронхов, жгутики, миофибриллы (обеспечивающие сокращение мышц и др.).

Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у К органеллам общего значения относят ЭПС, комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, лизосомы, центриоли клеточного центра, пероксисомы, микротрубочки, микрофиламенты. В растительных клетках – пластиды, вакуоли. Органеллы общего значения можно подразделить на органеллы, имеющие мембранное и немембранное строение.

Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Клеточная мембрана отсутствует у Органеллы, имеющие мембранное строение бывают двумембранные и одномембранные. К двумембранным относят митохондрии и пластиды. К одномембранным – эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, вакуоли.

Клеточная мембрана отсутствует у Органеллы, не имеющие мембран: рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты.

Митохондрииэто органеллы округлой или овальной формы. Они состоят из двух мембран: внутренней и наружной. Внутренняя мембрана имеет выросты – кристы, которые разделяют митохондрию на отсеки. Отсеки заполнены веществом – матриксом. В матриксе содержатся ДНК, иРНК, тРНК, рибосомы, соли кальция и магния. Здесь происходит автономный биосинтез белка. Основной же функцией митохондрий является синтез энергии и накопления ее в молекулах АТФ. Новые митохондрии образуются в клетке в результате деления старых.

Пластидыорганеллы, встречающиеся преимущественно в растительных клетках. Они бывают трех типов: хлоропласты, содержащие пигмент зеленого цвета; хромопласты (пигменты красного, желтого, оранжевого цвета); лейкопласты (бесцветные).

— Хлоропласты благодаря зеленому пигменту хлорофиллу, способны синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию солнца.

— Хромопласты придают яркую окраску цветам и плодам.

— Лейкопласты способны накапливать запасные питательные вещества: крахмал, липиды, белки и др.

Эндоплазматическая сеть(ЭПС) представляет собой сложную систему вакуолей и каналов, которые ограничены мембранами. Различают гладкую (агранулярную) и шероховатую (гранулярную) ЭПС. Гладкая не имеет на своей мембране рибосом. В ней происходит синтез липидов, липопротеидов, накопление и выведение из клетки ядовитых веществ. Гранулярная ЭПС имеет рибосомы на мембранах, в которых синтезируются белки. Затем белки поступают в комплекс Гольджи, а оттуда наружу.

Комплекс Гольджи (аппарат Гольджи) представляет собой стопку уплощенных мембранных мешочков – цистерн и связанную с ними систему пузырьков. Стопка цистерн называется диктиосома.

Функции комплекса Гольджи: модификация белков, синтез полисахаридов, транспорт веществ, формирование клеточной мембраны, образование лизосом.

Лизосомыпредставляют собой окруженные мембраной пузырьки, содержащие ферменты. Они осуществляют внутриклеточное расщепление веществ и подразделяются на первичные и вторичные. Первичные лизосомы содержат ферменты в неактивной форме. После попадания в органеллы различных веществ происходит активация ферментов и начинается процесс переваривания – это вторичные лизосомы.

Пероксисомыимеют вид пузырьков, ограниченных одной мембраной. Они содержат ферменты, которые расщепляют токсичную для клеток перекись водорода.

Вакуолиэто органеллы клеток растений, содержащие клеточный сок. В клеточном соке могут находиться запасные питательные вещества, пигменты, отходы жизнедеятельности. Вакуоли участвуют в создании тургорного давления, в регуляции водно – солевого обмена.

Рибосомыорганеллы, состоящие из большой и малой субъединиц. Могут находиться или на ЭПС или же располагаться свободно в клетке, образуя полисомы. Они состоят из рРНК и белка и образуются в ядрышке. В рибосомах происходит биосинтез белка.

Клеточный центрвстречается в клетках животных, грибов, низших растений и отсутствует у высших растений. Он состоит из двух центриолей и лучистой сферы. Центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого состоит из 9 триплетов микротрубочек. При делении клетки образуют нити митотического веретена, обеспечивающие расхождение хроматид в анафазе митоза и гомологичных хромосом при мейозе.

Микротрубочкитрубчатые образования различной длины. Входят в состав центриолей, митотического веретена, жгутиков, ресничек, выполняют опорную функцию, способствуют перемещению внутриклеточных структур.

Микрофиламентынитчатые тонкие образования, расположенные по всей цитоплазме, но особенно много их под клеточной оболочкой. Вместе с микротрубочками образуют цитоскелет клетки, обусловливают ток цитоплазмы, внутриклеточные перемещения пузырьков, хлоропластов и др. органелл.

 

Источник: helpiks.org