Клеточная поверхность и ее функции.

 

Химический состав плазмолеммы. Основу плазмолеммы составляет липопротеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм и, таким образом,

является самой толстой из клеточных мембран.

Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой — гликокаликс (glycocalyx). Толщина этого слоя около 3—4 нм, он обнаружен практически у всех животных клеток, но степень его выраженности различна.

Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы.

Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы.

В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредственно с билипидным слоем. Как правило, это белки-ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении различных веществ, таких как углеводы,

белки, жиры и др.

Функции плазмолеммы. Эта мембрана выполняет ряд важнейших 

клеточных функций, ведущими из которых являются функция разграничения

цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта

различных веществ как внутрь клетки, так и из нее.

Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме 

специальных структур, участвующих в специфическом «узнавании» химических и

физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором

компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических

реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки 

могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран (см. рис. 5). Считается,

что такие чувствительные к отдельным веществам участки могут быть 

разбросаны по всей поверхности клетки или собраны в небольшие зоны. 

Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам,

медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к 

определенным белкам и др.

С плазмолеммой связана локализация специфических рецепторов, 

отвечающих за такие важные процессы, как взаимное распознавание клеток,

развитие иммунитета, рецепторов, реагирующих на физические факторы.

Так, в плазмолемме светочувствительных клеток животных расположена

специальная система фоторецепторных белков (родопсин), с помощью 

которых световой сигнал превращается в химический, что в свою очередь

приводит к генерации электрического импульса.

Выполняя транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает 

пассивный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых 

низкомолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану

путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие органические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть

сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики.

Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь

плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и

крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцито-

за (рис. 6). Эндоцитоз формально разделяют на фагоцитоз (захват и 

поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или фрагментов 

других клеток) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных

соединений).

Плазмолемма принимает участие в выведении веществ из клетки (эк-

зоцитоз). В этом случае внутриклеточные продукты (белки, мукополисаха-

риды, липопротеиды и др.), заключенные в вакуоли или пузырьки и 

отграниченные от гиалоплазмы мембраной, подходят к плазмолемме. В местах

контактов плазмолемма и мембрана вакуоли сливаются, и содержимое 

вакуоли поступает в окружающую среду.

Процесс эндоцитоза и экзоцитоза осуществляется при участии 

связанной с плазмолеммой системы фибриллярных компонентов цитоплазмы, таких как микротрубочки и сократимые микрофиламенты. Последние, 

соединяясь с определенными участками плазмолеммы, могут, изменяя свою длину, втягивать мембрану внутрь клетки, что приводит к отделению от плазмолеммы эндоцитозных вакуолей. Часто, непосредственно примыкая к ней, микрофиламенты образуют сплошной, так называемый кортикальный слой.

Плазмолемма многих клеток животных может образовывать выросты

различной структуры. У ряда клеток такие выросты включают в свой состав

специальные компоненты цитоплазмы (микротрубочки, фибриллы), что

приводит к развитию немембранных органелл — ресничек, жгутиков и др.

Наиболее часто встречаются на поверхности многих животных клеток

микроворсинки. Это выросты цитоплазмы, ограниченные плазмолеммой, имеющие форму цилиндра с закругленной вершиной. Микроворсинки характерны для клеток эпителия, но обнаруживаются и у клеток других тканей. Диаметр микроворсинок около 100 нм. Число и длина их различны у разных типов клеток. Возрастание числа микроворсинок приводит к резкому увеличению площади клеточной поверхности. Это особенно важно для клеток, участвующих во всасывании. Так, в кишечном эпителии на 1 мм поверхности насчитывается до 2 • 10^8 микроворсинок.

 

Основные функции клетки.

 

Тело человека имеет клеточное строение. Клетки находятся в межклеточном веществе, которое обеспечивает им механическую прочность, питание и дыхание. Клетки разнообразны по размерам, форме, функциям. Изучением строения и функций клеток занимается цитология (греч. "цитос" - клетка).

 

Клетка покрыта мембраной, состоящей из нескольких слоев молекул, обеспечивающей избирательную проницаемость веществ. Пространство между мембранами соседних клеток заполнено жидким межклеточным веществом. Главная функция мембраны: осуществляется обмен веществ между клеткой и межклеточным веществом.

 

Цитоплазма - вязкое полужидкое вещество. Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки - органоидов, которые выполняют различные функции: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр, ядро.

 

Эндоплазматическая сеть - система канальцев и полостей, пронизывающая всю цитоплазму. Основная функция - участие в синтезе, накопление и передвижение основных органических веществ, вырабатываемых клеткой, синтез белка.

 

Рибосомы - плотные тельца, содержащие белок и рибо-нуклеиновую - (РНК) кислоту. Они являются местом синтеза белка.

Комплекс Гольджи ограниченные мембранами полости с отходящими от них трубочками и расположенными на их концах пузырьками. Основная функция - накопление органических веществ, образование лизосом.

 

Клеточный центр образован двумя тельцами, которые участвуют в делении клетки. Эти тельца расположены возле ядра.

 

Ядро - важнейшая структура клетки. Полость ядра заполнена ядерным соком. В нем находятся ядрышко, нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы, хромосомы. В хромосомах заключена наследственная информация. Для клеток характерно постоянное количество хромосом. В клетках тела человека содержится по 46 хромосом, а в половых клетках - по 23.

 

Лизосомы - округлые тельца с комплексом ферментов внутри. Их основная функция - переваривание пищевых частиц и удаление отмерших органоидов.

 

В состав клеток входят неорганические и органические соединения.

Неорганические вещества - вода и соли. Вода составляет до 80% массы клетки. Она растворяет вещества, участвующие в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения.

Минеральные соли - хлорид натрия, хлорид калия и др., играют важную роль в распределении воды между клетками и межклеточным веществом. Отдельные химические элементы: кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, йод, фосфор участвуют в создании жизненно важных органических соединений.

Органические соединения образуют до 20-30% массы каждой клетки. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки - основные и самые сложные из встречающихся в природе органических веществ. Молекула белка имеет большие размеры, состоит из аминокислот. Белки служат строительным материалом клетки. Они участвуют в формировании мембран клетки, ядра, цитоплазмы, органоидов. Белки-ферменты являются ускорителями течения химических реакций. Только в одной клетке насчитывается до 1000 разных белков. Состоят из углерода, водорода, азота, кислорода, серы, фосфора.

 

Углеводы - состоят из углерода, водорода, кислорода. К углеводам относятся глюкоза, животный крахмал гликоген. При распаде 1 г освобождается 17,2 кДж энергии.

Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы. Жиры нерастворимы в воде. Входят они в состав клеточных мембран, служат запасным источником энергии в организме. При расщеплении 1 г жира освобождается 39,1 кДж энергии.

 

Нуклеиновые кислоты бывают двух типов - ДНК и РНК.

 

ДНК находится в ядре, входит в состав хромосом, определяет состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству. Функции РНК связаны с образованием характерных для этой клетки белков.

Основное жизненное свойство клетки - обмен веществ. Из межклеточного вещества в клетки постоянно поступают питательные вещества и кислород и выделяются продукты распада.

 

Вещества, поступившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза.

Биосинтез - это образование белков, жиров, углеводов и их соединений из более простых веществ. Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. Большинство реакций распада идет с участием кислорода и освобождением энергии. В результате обмена веществ состав клеток постоянно обновляется: одни вещества образуются, а другие разрушаются.

 

Свойство живых клеток, тканей, целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия - раздражители называется раздражимостью. В ответ на химические и физические раздражения в клетках возникают специфические изменения их жизнедеятельности.

Клеткам свойственны рост и размножение. Каждая из образовавшихся дочерних клеток растет и достигает размеров материнской. Новые клетки выполняют функцию материнской клетки. Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.

Живая клетка обладает рядом жизненных свойств: обменом веществ, раздражимостью, ростом и размножением, подвижностью, на основе которых осуществляются функции целого организма.