Лекция 4. Тема «Плазматическая мембрана» (покровная

Лекция 4. Тема «Плазматическая мембрана» (покровная система клетки). n План 1. Химический состав плазмалеммы. 2. Функции П. М. гликоликс. Клеточная стенка растений. 3. Транспорт веществ (в клетку и из неё).

Плазмалемма l Плазмалемма занимает особое место – это поверхностная периферическая структура, ограничивающая клетку снаружи, и осуществляющую связь с внеклеточной средой.

l Ботаник Вильгельм Гофмейстер в 1867 г. дал описание клеточной оболочки – это уплотненный периферический слой цитоплазмы. l Он выступал против «голой» клетки, т. е. клетки без оболочки и одновременно доказывал, что целлюлозную оболочку нельзя считать истиной протоплазматической оболочкой. l По химической организации П. М. – это липопротеиновый комплекс.

l Основными компонентами П. М. являются липиды (40%), белки (более 60%) и углеводы (около 1%). l Богата холестерином, а в её фосфолипидах преобладают ненасыщенные жирные кислоты. l Имеет толщину около 10 нм. и представляет самую толстую из клеточных мембран. l Состав белков в П. М. очень разнообразен поэтому она может выполнять различные функции П. М.

Гликокаликс l К некоторым периферическим белкам П. М. присоединены сахара, которые образуют гликопротеины ( «гликос» - сладкий по греч. ), а на них локализованы ферменты и весь этот слой называется гликокаликсом. l Этот наружный полисахаридный слой – гликокаликс сильно гидратирован, имеет желеподобную консистенцию и может служить своеобразной межклеточной «смазкой» . Строение биологической мембраны (А) и клеточной оболочки (Б): 1 -молекула липида 2 — липидный бислой; 3— интегральные белки; 4 — периферические белки; 5 - полуинтегральные белки; 6— гликокаликс; 7—субмембранный слой; 8— актиновые микрофиламенты ; 9 —микротрубочки; 10 — промежуточные филаменты; 11 — углеводные молекулы гликопротеинов и гликолипидов

l Ферменты выделенные клеткой и связанные с зоной гликокаликса с помощью ионов Ca и Mg. l Эти ферменты участвуют во внеклеточном расщеплении различных веществ (полисахаридов, белков и жиров и др. )

l В ЭМ обнаружено на некоторых клетках животных обнаруживаются волокнистые, или «пушистые» , оболочки покрывающие ПМ. l Особенно хорошо гликокаликс выражен в эпителии кишечника, где он образует чехол поверх ПМ. И толщина его достигает 3 – 4 нм. l Гликокаликс придает ПМ. дополнительную механическую а прочность, обеспечивает адгезивные свойства, участвует в Гликокаликс щеточной каемки кишечного эпителия и его участие в мембранном пищеварение: 1 - микроворсинки щеточной каемки. распознавании родственных 3. -гликаликс. клеток, рецензии специфических сигналов, но не выполняет скелетные или опорные функции кортекс.

l Со стороны внутренней поверхности ПМ. Располагается тонкий кортикальный слой гиалоплазмы (кортекс) с множеством микрофиламентов (актиновных). Этот слой связан с периферическими белками плазмалеммы и цитоскелетом. Он Схема строения кортекса так же дает ПМ. некоторый запас клетки: прочности и участвует в 1 — клеточная мембрана; 2 — ак- поддержании клеткой её формы. тиновые филаменты; 3 — актин- связывающие белки (линкерные); 4 — внутренняя поверхность плаз- молеммы.

Функции ПМ. l Пм. Выполняет целый ряд важнейших клеточных функций: 1. Разграничения веществ цитоплазмы от внешней среды. 2. Транспорт различных веществ как внутрь клетки, так из неё (фагоцитоз, экзоцитоз). 3. Выведение из клеток продуктов, образованных в клетке. 4. Участвует внеклеточном расщепление биополимеров (гликокаликс). 5. Участвует в передаче сигналов (рецепторная). 6. Участвует в межклеточных взаимодействиях у многоклеточных организмов. 7. Образуют микроворсинки, реснички и др. 8. Играет важную роль при делении клетки.

Клеточная стенка (оболочка) растений. l Клеточная стенка (кс) – это внеклеточное многослойное образование, защищающее поверхность клетки и служит наружным скелетом растительной клетки. l КС. Состоит из 2 – х компонентов: аморфного пластичного гелеобразного матрикса (основы) с высоким содержанием воды и Схема строения клеточных оболочек растений: 0 -срединная пластинка, 1 -первичная оболочка, опорной фибриллярной системы 2 -слои вторичной оболочки, 3 -третичная оболочка. ПМ-плазматическая мембрана, В-вакуоль, Я-ядро.

l В химическом отношении главные компоненты оболочек растений относятся к структурным полисахаридом. l В состав матрикса оболочек входят полисахариды – гемицеллюлозы и пектиновые вещества. l Матрикс представляет собой мягкую, пластическую массу, укрепленную фибриллами. l Волокнистые компоненты клеточных оболочек состоят из целлюлозы.

l В клеточной оболочке целлюлоза образует фибриллы, которые состоят из субмикроскопических микрофибрилл толщ до 25 нм. , которые в свою очередь, состоят из множества параллельно лежащих цепей молекул А Б В целлюлозы. l Количественное соотношение Инкрустация клеточной оболочки: А-фибриллярный каркас, Б-инкрустация лигнином, гелицеллюлозы (матрикса) к целлюлозы В-инкрустация минеральными веществами. различно у разных объектов (так у хлопчатника целлюлозы – 90%, а в древесине – 50%). l Иногда можно наблюдать инкрустацию различными веществами, солями (sio 2, Ca. Co 3 и др. ), которые придают высокую прочность

Транспорт веществ. транспорт l Транспорт ионов и макромолекулярных соединений через Пм. происходит путями: l Растворенные в жидкой среде вещества проникают через Пм, либо сами – без переносчиков (или носителей) либо с помощью переносчиков, или носителей. Схема трансмембранного переноса веществ. Стрелки (1 -6) указывают пути и направления движения веществ через плазмолемму.

2. Транспорт без носителей называется транспорт пассивным (непосредственным транспортом) и осуществляется через каналы мембран, т. е. в тех белоксодержащих участках, которые проницаемы для малых молекул (воды, мочевины, ионов) и действуют подобно молекулярным ситам, а так же через липидную фазу мембраны. В последнем случае липидная фаза служит Схема трансмембранного переноса веществ. растворителем для ряда веществ Стрелки (1 -6) указывают пути и направления (эфиры, жирные кислоты и др. ). движения веществ через плазмолемму.

3. Однако большинство веществ проникают через Пм. С помощью транспортных систем, или переносчиков (носителей). Это специфические мембранные белки группы интегральных, или функциональные комплексы липопротеидов, которые связываются и трансмембранно переносят молекулы субстратов. l Пример – транспорт с помощью носителя является облегченная (опосредованная) диффузия. В этом процессе носитель облегчает перенос какого – либо вещества через мембрану, в направлении градиента концентраций без затраты энергии.

4. Для осуществления процесса активного транспорта – против градиента концентрации (из области с низкой концентрацией в область с высокой) требуется не только носитель, но и источник энергии – это АТФ. l Активный транспорт может служить для переноса одного вещества в одном направлении (стрелка 5), либо для переноса 2 – х веществ в противоположных (или в том же самом) направлениях. В последнем случае перенос вещества называется сопряженным активным транспортом (стрелки 6 а и 6 б).

5. Макромолекулярные соединения транспортируются с помощью процессов: l Эндоцитоза (в клетку). l Экзоцитоза (из клетки). l Эндоцитоз – это транспорт макромолекул через Пм, который в зависимости от агрегатного состояния поглощающих веществ делится на: l Пиноцитоз (захват и транспорт жидких веществ). l Фагоцитоз (захват и транспорт твердых веществ). l Эндоцитоз бывает неспецифический и специфический.

l Неспецифический эндоцитоз осуществляется без участия рецепторных белков Пм. в 2 этапа. l Адгезия прилипание твердых частиц к внешней поверхности Пм. l Погружение частиц в клетку путем инвагинации плазмалеммы. Адгезия и погружение происходят в более жестких участках Пм. l После отшнуровки участка Пм с твердыми частицами образуется внутриклеточный пузырек – эндосома.

l Эндосома, которая перемещается в клетке с помощью цитоскелета. l Затем эндосома сливается с первичной лизосомой и образуется фаголизосома, в которой происходит расщепление веществ (переваривание). l Фрагменты мембран фаголизосом встраиваются в Пм и восполняют её дифицит.

Пиноцитоз микропиноцитоз макропиноцитоз

l Микропиноцитоз начинается с инвагинации и образования – пиносомы (это небольшие пузырьки – везикулы), которые могут сливаться в более крупные – мультипиноцитозные образования. l Макропиноцитоз отличается тем, что с помощью длинных выростов плазмалеммы клетка активно захватывает фрагменты жидкой среды и образуется крупная пиноцитозная вакуоль таким образом макропиноцитоз более интенсивный процесс.

Экзоцитоз. l Экзоцитоз – транспортный процесс обратный эндоцитозу. l Путем экзоцитоза из клетки удаляются некоторые продукты метаболизма, неперевареные и вредные для неё вещества, а из железистых клеток – продукты их секреций. Экзоцитозные пузырьки, содержащие соединения, приближаются к внутренней поверхности Пм и сливаются с ней, формируя сообщение с внешней средой.