Надмембранные и подмембранные комплексы клеток. Взаимосвязь мембран в эукариотической клетке.

Комплексы клеток

Надмембранные и пидмембранные комплексы клеток. Клеточная оболочка целом состоит из наружного слоя, размещенного над плазматической мембраной, самой мембраны, а также некоторых структур, расположенных под ней.

В животных клеток тонкий поверхностный слой - толщиной несколько десятков нанометров - называют гликокаликса. Глико-каликс (от греч. Гликис - сладкий и лат. Каллюм - толстая кожа) состоит из гликопротеидов (соединений белков с углеводами) и частично гликолипидов (соединений липидов с углеводами), присоединенных к плазматической мембране. Он обеспечивает непосредственную связь клеток с внешней средой; благодаря наличию в нем ферментов может происходить внеклеточное пищеварение, через гликокаликс клетка воспринимает раздражения. Кроме того, он обеспечивает связь между клетками. Поскольку его слой очень тонкий, он не выполняет опорной функции, присущей клеточным стенкам растений, грибов и прокариот.

Определенной жесткости оболочкам животных клеток может оказывать пеликула, присутствует в клетках многих простейших (инфузорий, эвглены т.д.). Пеликула (от лат. Пеллис - кожа) - это комплекс, состоящий из плазматической мембраны и структур, расположенных под ней в измененном внешнем слое цитоплазмы (эктоплазма). В разных организмов толщина и структура пеликула могут варьировать. Самая сложная строение пеликула у инфузорий. Под их плазматической мембраной мозаично расположены соединенные между собой сплющенный мешочки, внутри которых содержатся дополнительные опорные структуры из белков или просякнених углекислым кальцием полисахаридных пластинок.

У клеток прокариот, грибов и растений плазматическая мембрана снаружи покрыта клеточной стенкой, структура и химический состав которой отличаются в разных систематических групп.

Клеточная стенка растений состоит преимущественно из нерастворимых в воде волоконец целлюлозы, собранных в пучки. Они образуют каркас, погруженный в основу (матрикс), который также состоит в основном из полисахаридов. В зависимости от типа тканей и выполняемых ими функций, в состав клеточной стенки растений могут входить и другие вещества: липиды, белки, неорганические соединения (диоксид кремния, соли кальция и др.). Например, оболочки клеток пробки или сосудов пропитываются жироподобные вещества. Вследствие этого содержимое клетки отмирают, что способствует выполнению этими клетками специфических функций (опорной или ведущей). Клеточные стенки могут деревенеть, т.е. промежутки между волоконцами целлюлозы заполняются особым органическим соединением - лигнином, что также способствует выполнению опорной функции. Клеточная стенка содержит поры, выстланы мембраной, через которые проходят межклеточные цитоплазматические мостики. Все соединения клеточной стенки синтезируются в самой клетке.

Через клеточные стенки растений происходит транспорт воды и определенных соединений. Проницаемость оболочек растительных клеток можно проиллюстрировать на примере явлений плазмолиза и деплазмолиза. Если клетка оказывается в растворе, концентрация солей которого выше концентрацию солей в цитоплазме, то вода выходит из клетки. Это вызывает явление плазмолиза - отделение пристеночного слоя цитоплазмы от плотной оболочки. Растительная клетка, при условии, что этот процесс происходит медленно, длительное время может оставаться живой. Если клетка окажется в растворе, концентрация солей которого будет ниже концентрацию солей в цитоплазме, - будет наблюдаться обратный процесс - явление деплазмолиза, за которого вода будет поступать в клетку и внутриклеточное давление будет расти.

В разных групп грибов структура и химический состав клеточной стенки имеют определенные отличия. Основу ее составляют разнообразные полисахариды (целлюлоза, хитин, гликоген и др.), характерные для той или иной группе. Кроме того, в состав клеточных стенок некоторых грибов входят темные пигменты (меланин), растворимые сахара, пептиды, аминокислоты, фосфаты и т.д..

В прокариот структура клеточной стенки довольно сложная. В большинстве бактерий она состоит из высокомолекулярного соединения стена-на, что придает жесткость клеточной стенке. В состав клеточных стенок бактерий также входят белки, липополисахариды, фосфолипиды и т.д.. В зависимости от строения и свойств клеточной стенки бактерии разделяют на грамположительные и грамотрицательные. В первых клеточная стенка окрашивается специфическими красителями, а во вторых - нет. Структура клеточной стенки грамнегатив-ных бактерий сложнее благодаря слою полисахаридов и дополнительной внешней мембране. На них не действуют некоторые антибиотики (пенициллин и актиномицин), тогда как на грамположительные бактерии, в которых такого слоя нет, эти вещества воздействуют.

Клеточная стенка бактерий имеет антигенные свойства. По антигенам лейкоцитов «узнают» болезнетворные бактерии и синтезируют к ним антитела. Липополисахары-ди клеточной стенки позволяют клеткам бактерий прилипать к различным субстратам (клеток эукариот, эмали зубов и др.), а также слипаться между собой. Над клеточной стенкой многих бактерий иногда размещена защитная слизистая капсула, состоящая из полисахаридов. Она не очень крепко связана с клеткой и легко разрушается под действием определенных соединений.

К пидмембранних комплексов клеток, кроме упомянутой выше Пели-кулы, принадлежат белковые образования (микротрубочки и микрофиламен-ти), которые составляют опору клеток (цитоскелет). Элементы цитоске-лета выполняют опорную функцию, способствуют закреплению органелл в определенном положении, а также их перемещению в клетке.

Микрофиламенты (от греч. Микрос - маленький и лат. Филаментум - нить)-это тонкие нити (диаметр - 4-7 нм) с сократительных белков (актина, миозина и т.д.), пронизывающих цитоплазму. Микрофиламенты могут образовывать плетение под плазматической мембраной. Они участвуют в изменении формы клетки, например, во время ее движения, а также при делении животных клеток. Пучки микрофиламентов одним концом прикрепляются к одной структуры (например, мембраны), а вторым - к другой (различные органеллы, молекулы биополимеров). При возбуждении клетки микрофиламенты скользят друг относительно друга, сближая или отдаляя прикреплены к их концам структуры. В мышечных клетках пучки микрофиламентов размещены вдоль их оси; в исполосованных мышечных волокнах участки актина и миозина последовательно чередуются, чем обусловлена ??посмугованисть этой ткани.

Микротрубочки - полые цилиндрические структуры диаметром 10-25 нм, состоящие преимущественно из белка тубулина (рис.20). Они участвуют в формировании веретена деления эукариотических клеток, во внутриклеточном транспорте веществ, входящих в состав ресничек, жгутиков, центриолей.

Как микрофиламенты, так и микротрубочки - полярные образования, то есть их концы (полюса) имеют различные свойства: с одного конца они постоянно наращиваются, присоединяя новые белковые молекулы с гиалоплазмы, а с другой - эти молекулы последовательно отсоединяются.

Взаимодействие мембран в эукариотической клетке. Как вам известно, в эукариотических клетках имеется система внутриклеточных мембран, разделяющих его на компартменты. Одна из функций компартменте-тов - обеспечение возможности одновременного осуществления многих несовместимых биохимических процессов. Различают следующие основные клеточные компартменты: эндоплазматическая сетка, комплекс Гольджи, Мито-хондрии, пластиды, лизосомы, ядро.

Плазматическая мембрана эукариотических клеток тесно связана, а в некоторых местах составляет единое целое, с мембранами эндоплазматической сети. Они разделяют клетку на большое количество ячеек, играет важную роль в регуляции внутриклеточных ферментных систем, транспорте веществ и протекания процессов обмена. Мембраны эндоплазматической сети непосредственно связаны с мембранами комплекса Гольджи, который обеспечивает хранение, упаковка и транспорт веществ, синтезированных на мембранах эндоплазматической сети или им самим.

С помощью комплекса Гольджи воспроизводятся различные мембранные структуры клетки, в частности лизосомы, формируются новые плазматические мембраны и клеточные стенки при делении растительных клеток. Лизосомы способны сливаться с пиноцитозных или фагоцитозного пузырька, мембраны которых, в свою очередь, возникают из плазматической. С мембран эндоплазматической сети образуется ядерная оболочка после деления клетки. Так, наружная ядерная мембрана является продолжением мембраны эндоплазматической сети, и на ее поверхности могут размещаться рибосомы.

Митохондрии и пластиды покрыты двойной мембраной. Внутренняя мембрана образует вгины. Эти органеллы самовоспроизводящихся разделением и не имеют прямых связей с другими мембранными структурами клетки.

Таким образом, единственная мембранная система клетки составляет комплекс мембранных структур, связанных между собой пространственно и функционально.

Структурную организацию мембран обуславливают свойства их отдельных компонентов. Мембрана остается постоянной в течение жизни клетки, хотя все ее составляющие постоянно обновляются. Например, время жизни клетки печени - около 200 дней, хотя полупериод жизни (время, за которое остается половина исследуемого вещества) ее отдельных компонентов намного меньше: для белков плазматической и ядерных мембран он составляет 2-3, наружной мембраны митохондрий - 5-6, а их внутренних мембран - 8 - 10 суток и тому подобное.

Обновление клеточных структур, в том числе и мембран, с помощью изменений активности и структуры собственных компонентов важно для быстрого приспособления к действию факторов окружающей среды.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+