Строение и функции цитоплазматической мембраны

Лекция 1. Тема: ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОКА ВЕЩЕСТВА И

ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

 

Клетка представляет собой основную структурно-функциональную и

генетическую единицу живого. В ней (ядро и цитоплазма) сосредоточена вся

генетическая информация любого организма. Поэтому прежде, чем изучать

непосредственно генетику, необходимо ознакомиться с основами строения и

функционирования клетки.

Клеточная теория

В 1665 г. Р. Гук, рассматривая под микроскопом срез пробки дерева,

обнаружил пустые ячейки, которые он назвал "клетками". Он видел только

оболочки растительных клеток, и длительное время оболочка считалась ос-

новным структурным компонентом клетки. В 1825 г. Я. Пуркине описал про-

топлазму клеток, а в 1831 г. Р. Броун - ядро. В 1837 г. М. Шлейден пришёл к

заключению, что растительные организмы состоят из клеток, и каждая клетка

содержит ядро.

1.1. Используя накопившиеся к этому времени данные, Т. Шванн в

1839 г. сформулировал основные положения клеточной теории:

1) клетка является основной структурной единицей растений и живот-

ных;

2) процесс образования клеток обусловливает рост, развитие и диф-

ференцировку организмов.

В 1858 г. Р. Вирхов - основоположник патологической анатомии - до-

полнил клеточную теорию важным положением, что клетка может происхо-

дить только от клетки (Omnis cellula e cellula) в результате её деления. Он

установил, что в основе всех заболеваний лежат изменения структуры и

функции клеток.

1.2. Современная клеточная теория включает следующие положения:

1) клетка - основная структурно-функциональная и генетическая

единица живых организмов, наименьшая единица живого;

2) клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны

по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов

жизнедеятельности;

3) каждая новая клетка образуется в результате деления исходной

(материнской) клетки;

 

4) клетки многоклеточных организмов специализированы: они вы-

полняют разные функции и образуют ткани;

5) клетка является открытой системой через которую проходят и пре-

образуются потоки вещества, энергии и информации

Строение и функции цитоплазматической мембраны

Клетка представляет собой открытую саморегулирующуюся систему,

через которую постоянно идёт поток вещества, энергии и информации. Эти

потоки принимает специальный аппарат клетки, в который входят:

1) надмембранный компонент – гликокаликс;

2) элементарная биологическая мембрана или их комплекс;

3) подмембранный опорно-сократительный комплекс гиалоплазмы;

4) анаболическая и катаболическая системы.

Основной компонент этого ап-

парата - элементарная мембрана.

 

Рис. 1. Бутебродная модель

Мембраны.

1 – белковые слои, 2 – били-

пидный слой

 

Клетка содержит различные типы

мембран, но принцип их строения одина-

ков.

2.1. Первые представления о структуре

 

элементарной мембраны были

 

 

даны Н. Даусоном и Р. Даниел-

лем (1943). Они описали "бутер-

бродную"(сэндвич) модель мем-

браны. По их представлениям

основу её составляют два слоя

Рис. 2. Жидкостно-мозаичная мо-

Дель мембраны.

1 – гидрофильные концы липидных моле-

кул, 2 -гидрофобные концы липидных мо-

лекул, 3 – интегральные белки, 4 – полу-

интегральные белки, 5 – периферические

белки, 6 – гликокаликс.

липидных молекул, располо-

женных гидрофобными концами

друг к другу, а гидрофильными -

наружу. Поверх билипидного

слоя располагаются сплошные

слои белковых молекул. Однако

эта модель не позволяет объяс-

нить многие свойства и функции мембраны.

2.2. В 1972 году С. Сингером и Г. Николсоном была предложена

жидкостно-мозаичная модель строения элементарной мембраны. Согласно

этой модели ее основу также составляет билипидный слой, но белки по от-

ношению к этому слою располагаются по-разному. Часть белковых молекул

лежит на поверхности липидных слоев (периферические белки), часть про-

низывает один слой липидов (полуинтегральные белки), а часть пронизывает

оба слоя липидов (интегральные белки). Липидный слой находится в жидкой

фазе ("липидное море"). На наружной поверхности мембран имеется рецеп-

торный аппарат - гликокаликс, образованный разветвлёнными молекулами

гликопротеинов, "узнающий" определённые вещества и структуры.

2.3. Свойства мембран: 1) пластичность, 2) полупроницаемость, 3)

способность самозамыкаться.

2.4. Функции мембран: 1) структурная - мембрана как структурный

компонент входит в состав большинства органоидов (мембранный принцип

структуры органоидов); 2) барьерная и регуляторная - поддерживает посто-

янство химического состава и регулирует все обменные процессы (реакции

обмена веществ протекают на мембранах); 3) защитная; 4) рецепторная.