Клетка. Занятие 3-4. Клетка. Общая характеристика
 Скачать 1.31 Mb.
|
|
КЛЕТКА Общая характеристикаКлетка – это структурная и функциональная единица живого во всех органах и тканях. Существует два типа клеток: прокариоты – мелкие одноклеточные организмы, которые утратили ядерную оболочку, гистоны и мембранные органеллы. Эукариотическая клетка существует в первую очередь как компонент многоклеточного организма. Компоненты эукариотической клетки: Клеточная мембрана отделяет клетку от ее окружения и формирует различные функциональные зоны внутри клетки (ядро, органеллы). Внешняя мембрана клетки называется плазматическая мембрана, или плазмолемма. Цитоплазма окружает ядро и находится внутри плазмолеммы. Она содержит структуры и вещества, необходимые для реализации программы, заложенной в ДНК, и выполнения клеткой своих функций. Ядро клетки содержит ДНК, в которой закодирована генетическая информация, необходимая для синтеза белков и жизнедеятельности клетки. Оно также содержит компоненты, которые помогают определить, какая часть генетического кода будет использоваться, и которые передают эту информацию в цитоплазму. Функции клетки: Рост Развитие Воспроизводство I. КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНАЛипиды в клеточной мембране представлены фосфолипидами, сфинголипидами и холестеролом. Больше всего в мембране фосфолипидов. Каждая молекула фосфолипида имеет гидрофильную головку, содержащую фосфаты, и два гидрофобных хвоста из жирных кислот. Фосфолипиды образуют двойной слой (бислой) таким образом, чтобы хвосты были направлены друг к другу, в центр мембраны. Слой мембраны, обращенный к цитоплазме, называется Р-поверхность (протоплазматическая), а слой, обращенный наружу – E-поверхность (эктоплазматическая). Белки составляют более половины веса мембраны. Большинство белков мембраны глобулярные, и принадлежат к одной из двух групп: Интегральные мембранные белки погружены в липидный бислой глубоко, для их выделения необходимы детергенты. Некоторые из них выступают над мембраной только с одной стороны, другие прободают ее полностью и выступают над поверхностью мембраны с обеих сторон (трансмембранные белки). Гидрофильные аминокислоты этих белков контактируют с фосфатными группами фосфолипидов, а гидрофобные аминокислоты – с гидрофобными хвостами. Некоторые трансмембранные белки могут образовывать гидрофильные каналы, пропускающие воду и водорастворимые компоненты через гидрофобную часть мембраны. Интегральные белки могут подвергаться реорганизации благодаря ассоциации с периферическими белками, филаментами цитоскелета, мембранами соседних клеток, компонентами внеклеточного матрикса. Периферические мембранные белки прилежат к внутренней или наружной стороне мембраны и могут быть как глобулярными, так и фибриллярными. Например, у эритроцитов на Р-поверхности расположен спектрин, который поддерживает целостность мембраны, и анкирин, который связывает спектрин с трансмембранными белками. Углеводы присутствуют в мембране главным образом в виде олигосахаридных остатков мембранных гликопротеинов и гликолипидов. Мембранные олигосахариды выступают над наружной поверхностью мембраны, формируя гликокаликс, который участвует в клеточной адгезии и распознавании.  Олигосахариды Липидный бислой Трансмембранный белок Гидрофильные головки Интегральный белок Холестерин Гидрофобные хвосты Функции мембраныИзбирательная (селективная) проницаемость. Клеточная мембрана формирует эффективный барьер между клеткой или органеллами и их внешним окружением, что предотвращает попадание вредных веществ внутрь и размывание макромолекул, ферментов и субстратов. Селективная проницаемость мембраны имеет важное значение для поддержания постоянного состояния среды (гомеостаза), необходимого для выживания клетки. Этот механизмы обеспечивает оптимальную концентрацию ионов, воды, ферментов и субстратов внутри клетки. Пассивная диффузия. Некоторые вещества, например, вода, могут проходить через мембрану напрямую, по градиенту концентрации. Этот процесс не связан с затратами энергии. Облегченная диффузия. Некоторые вещества, например, глюкоза, могут проходить через мембрану с помощью ее компонентов. Это процесс часто происходит только в одном направлении, требует наличия градиента концентрации и не требует затрат энергии. Активный транспорт. Некоторые вещества могут проходить через мембрану в обоих направлениях независимо от градиента концентрации. Этот процесс требует затрат энергии, обычно в виде АТФ. Примером такого транспорта является калий-натриевый насос, который позволяет выводить натрий из клетки даже если его концентрация вне клетки выше, чем внутри. Передача сигнала (сигнальная трансдукция). На поверхности клетки расположены рецепторы, которые специфично воспринимают экзогенные сигналы (например, гормональные). Сигнальная молекула, которая связывается с рецептором, называется лигандом. После того, как лиганды свяжутся с рецепторами, они могут передать сигнал внутрь клетки следующими путями: Через ассоциацию с компонентами цитоскелета на внутренней поверхности клетки. Через взаимодействие с другими компонентами мембраны, что приводит к продукции молекулы вторичного посредника (мессенджера), который затем несет сигнал внутрь клетки. Рецептор сам может быть ферментом. Связывание лиганда с рецептором активирует его ферментативную активность, он расщепляет внутриклеточные белки, передавая таким образом сигнал в клетку. Эндоцитоз. Клетки поглощают внеклеточные вещества, и они поступают в цитоплазму в ограниченных мембраной пузырьках посредством эндоцитоза. Фагоцитоз («клеточная еда») – клетки поглощают нерастворимые вещества (макромолекулы, бактерии). Формирующийся пузырек называется фагосомой. Пиноцитоз («клеточное питье») – клетки поглощают небольшое количество жидкости, которая может содержать разные растворы. Пузырьки в этом случае обычно меньше, чем фагосомы. Р  ецепторно-опосредованный эндоцитоз. Клетка поглощает чужеродное вещество вместе со своим собственным мембранным рецептором. Связывание лиганда с рецептором запускает сборку комплексов лиганд-рецептор в окаймленные ямки (углубление мембраны, цитоплазматическая поверхность которого покрыта клатрином), а затем окаймленные пузырьки, с помощью которых комплексы лиганд-рецептор проникают в клетку. Здесь клатрин покидает пузырек (последний теперь называется эндосома), а лиганд отделяется от рецептора. Далее эндосома делится на две части: рецептор возвращается на мембрану, лиганд двигается к лизосоме. Экзоцитоз – это выведение веществ из клетки в случае секреции или для освобождения от непереваренного материала. Ограниченный мембраной пузырек или секреторная гранула сливается с мембраной клетки и их содержимое выливается наружу. Компартментализация. Мембрана избирательно блокирует перемещение многих водорастворимых веществ. В цитоплазме находится множество ограниченных мембраной структур – органелл с различным содержимым. Это предотвращает размывание метаболитов и защищает чувствительные реакции от вмешательства веществ извне. Пространственно-временная организация метаболических процессов. Некоторые клеточные мембраны (например, внутренняя мембрана митохондрий или комплекс Гольджи) содержат серии ферментов, организованных так, что в многоступенчатых метаболических процессах промежуточные метаболиты переходят от одного фермента к другому в определенном порядке. Такая организация обеспечивает правильную смену этапов для каждого процесса и задает ограничения скорости процессов, поддерживая постоянную концентрацию метаболитов в том или ином участке клетки. Хранение, транспорт и секреция. Мембранные пузырьки с различным содержимым могут сохраняться в клетке для того, что бы использовать их, когда возникнет необходимость (хранение), могут перемещаться по клетке от одного компартмента к другому для включения в метаболические процессы (транспорт) или выбрасываться из клетки (секреция). |