Які функції виконує зовнішня клітинна мембрана? Будова зовнішньої клітинної мембрани
вивченням будови клітин прокаріотів
Содержание
- Які функції виконує зовнішня клітинна мембрана
- Будова клітинної мембрани
- Особливості будови плазмалемми еукаріот
- Будова плазмалемми прокаріотів
- Роль зовнішніх мембран в міжклітинних контактах
- Допоміжні освіти плазмалемми
- Як здійснюється пасивний транспорт певних речовин через клітинні мембрани
- Активний транспорт хімічних сполук через плазмалему
- Біоелектричні процеси в клітинних мембранах
У даній статті ми вивчимо будову і функції зовнішньої клітинної мембрани, що входить в поверхневий апарат різних видів клітин.
Які функції виконує зовнішня клітинна мембрана
Як було описано раніше, зовнішня мембрана є частиною поверхневого апарату кожної клітини, який успішно відокремлює її внутрішній вміст і захищає клітинні органели від несприятливих умов зовнішнього середовища. Ще одна функція - це забезпечення обміну речовин між клітинним вмістом і тканинної рідиною, тому зовнішня клітинна мембрана здійснює транспорт молекул і іонів, що надходять в цитоплазму, а також допомагає видаляти шлаки і надлишок токсичних речовин з клітини.
Будова клітинної мембрани
Мембрани, або плазмалемми різних типів клітин сильно відрізняються між собою. Головним чином, хімічною будовою, а також відносним вмістом в них ліпідів, глікопротеїдів, білків і, відповідно, характером рецепторів, що знаходяться в них. зовнішня клітинна мембрана, будова і функції якої визначаються насамперед індивідуальним складом гликопротеидов, бере участь в розпізнаванні подразників зовнішнього середовища і в реакціях самої клітини на їх дії. З білками і гліколіпідами клітинних мембран можуть взаємодіяти деякі види вірусів, внаслідок чого вони проникають в клітку. Віруси герпесу і грипу можуть використовувати плазмалему клітини-господаря для побудови свій захисної оболонки.
А віруси і бактерії, так звані бактеріофаги, прикріплюються до мембрани клітини і в місці контакту розчиняють її за допомогою особливого ферменту. Потім в отвір проходить молекула вірусної ДНК.
Особливості будови плазмалемми еукаріот
Нагадаємо, що зовнішня клітинна мембрана виконує функцію транспорту, тобто перенесення речовин в цитоплазму клітини і з неї в зовнішнє середовище. Для здійснення такого процесу необхідно спеціальне будова. Дійсно, плазмалемма являє собою постійну, універсальну для всіх еукаріотів систему поверхневого апарату. Це тоненька (2-10 Нм), але досить щільна багатошарова плівка, яка покриває всю клітку. Її будова було вивчено в 1972 році такими вченими, як Д. Сінгер і Г. Ніколсон, ними ж створена рідинно-мозаїчна модель клітинної мембрани.
Головні хімічні сполуки, які її утворюють - це впорядковано розташовані молекули білків і певних фосфоліпідів, які вкраплені в рідкувату липидную середу і нагадують мозаїку. Таким чином, клітинна мембрана складається з двох шарів ліпідів, неполярні гідрофобні «хвости» яких знаходяться всередині мембрани, а полярні гідрофільні головки звернені до цитоплазми клітини і до міжклітинної рідини.
Шар ліпідів пронизує великими білковими молекулами, що утворюють гідрофільні пори. Саме через них транспортуються водні розчини глюкози і мінеральних солей. Деякі білкові молекули перебувають як на зовнішньому, так і на внутрішній поверхні плазмалемми. Таким чином, на зовнішньої клітинної мембрани в клітинах всіх організмів, що мають ядра, знаходяться молекули вуглеводів, пов`язані ковалентними зв`язками з гліколіпідами і гликопротеидами. Зміст вуглеводів в клітинних мембранах коливається від 2 до 10%.
Будова плазмалемми прокаріотів
Зовнішня клітинна мембрана у прокаріот виконує подібні функції з плазмалеммой клітин ядерних організмів, а саме: сприйняття і передача інформації, що надходить із зовнішнього середовища, транспорт іонів і розчинів в клітку і з неї, захист цитоплазми від чужорідних реагентів ззовні. Вона може утворювати Мезосома - структури, що виникають при впячивания плазмалемми всередину клітини. На них можуть знаходитися ферменти, що беруть участь в метаболічних реакціях прокаріотів, наприклад, в реплікації ДНК, синтезі білків.
Мезосоми також містять окислювально-відновні ферменти, а у фотосинтетиков знаходяться бактеріохлорофіл (у бактерій) і фікобіліни (у ціанобактерій).
Роль зовнішніх мембран в міжклітинних контактах
Продовжуючи відповідати на питання, які функції виконує зовнішня клітинна мембрана, зупинимося на її ролі в міжклітинних контактах. У рослинних клітин в стінках зовнішньої клітинної мембрани утворюються пори, що переходять в целюлозний шар. Через них можливий вихід цитоплазми клітини назовні, такі тонкі канали називають плазмодесмамі.
Завдяки їм зв`язок між сусідніми рослинними клітинами дуже міцна. У клітин людини і тварин місця контактів сусідніх клітинних мембран називаються десмосомами. Вони характерні для ендотеліальних і епітеліальних клітин, а також зустрічаються у кардіоміоцитів.
Допоміжні освіти плазмалемми
Розібратися, чим відрізняються рослинні клітини від тварин, допомагає вивчення особливостей будови їх плазмалеммой, які залежать від того, які функції виконує зовнішня клітинна мембрана. Над нею у тварин клітин знаходиться шар глікокаліксу. Він утворений молекулами полісахаридів, пов`язаних з білками і ліпідами зовнішньої клітинної мембрани. Завдяки глікокаліксу між клітинами виникає адгезія (злипання), що приводить до утворення тканин, тому він бере участь в сигнальної функції плазмалемми - розпізнаванні подразників зовнішнього середовища.
Як здійснюється пасивний транспорт певних речовин через клітинні мембрани
Як було вже сказано раніше, зовнішня клітинна мембрана бере участь в процесі транспортування речовин між клітиною і зовнішнім середовищем. Існує два види перенесення через плазмалему: пасивний (діфузіонное) і активний транспорт. До першого відноситься дифузія, полегшена дифузія і осмос. Рух речовин по градієнту концентрації залежить, перш за все, від маси і величини молекул, що проходять через клітинну мембрану. Наприклад, дрібні неполярні молекули легко розчиняються в середньому липидном шарі плазмалемми, просуваються через неї і виявляються в цитоплазмі.
Великі молекули органічних речовин проникають в цитоплазму за допомогою спеціальних білків-переносників. Вони мають видову специфічність і, з`єднуючись з часткою або іоном, без витрат енергії пасивно переносять їх через мембрану по градієнту концентрації (пасивний транспорт). Цей процес лежить в основі такої властивості плазмалемми, як виборча проникність. В процесі пасивного транспорту енергія молекул АТФ не використовується, і клітина зберігає її на інші метаболічні реакції.
Активний транспорт хімічних сполук через плазмалему
Так як зовнішня клітинна мембрана забезпечує перенесення молекул і іонів із зовнішнього середовища всередину клітини і назад, стає можливим висновок продуктів дисиміляції, що є токсинами, назовні, тобто в міжклітинну рідину. Активний транспорт відбувається проти градієнта концентрації і вимагає використання енергії у вигляді молекул АТФ. У ньому також беруть участь білки-переносники, звані АТФ-азами, що є одночасно і ферментами.
Прикладом такого транспорту є натрій-калієвий насос (іони натрію переходять з цитоплазми в навколишнє середовище, а іони калію закачуються в цитоплазму). До нього здатні епітеліальні клітини кишечника і нирок. Різновидами такого способу перенесення служать процеси пиноцитоза і фагоцитозу. Таким чином, вивчивши, які функції виконує зовнішня клітинна мембрана, можна встановити, що до процесів піно- і фагоцитозу здатні гетеротрофні Найпростіші, а також клітини вищих тварин організмів, наприклад, лейкоцити.
Біоелектричні процеси в клітинних мембранах
Встановлено, що існує різниця потенціалів між зовнішньою поверхнею плазмалемми (вона заряджена позитивно) і пристінковим шаром цитоплазми, зарядженим негативно. Її назвали потенціалом спокою, і вона властива всім живим клітинам. А нервова тканина має не тільки потенціал спокою, а й здатна до проведення слабких біострумів, яке називають процесом збудження. Зовнішні мембрани нервових клітин-нейронів, приймаючи роздратування від рецепторів, починають міняти заряди: іони натрію масовано надходять всередину клітини і поверхню плазмалемми стає електронегативної. А пристінковий шар цитоплазми внаслідок надлишку катіонів отримує позитивний заряд. Це пояснює, чому відбувається перезарядка зовнішньої клітинної мембрани нейрона, що викликає проведення нервових імпульсів, що лежать в основі процесу збудження.