Будова клітин еукаріотів поверхневий апарат, Біологія
Які основні компоненти входять до складу клітин?
Еукаріоти. На основі клітинної будови живі організми поділяють на еукаріоти та прокаріоти. Прокаріоти – одноклітинні організми, які мають оформленого ядра. (Докладно про них буде розказано в § 11.) До еукаріотів (від грец. eu – повністю, добре, karyon – ядро) відносять організми, клітини яких містять чітко оформлені ядра, що мають власну оболонку. У систематиці еукаріоти виділяють в окреме надцарство, що включає три царства: тварин, рослин, грибів.
Згідно з сучасними уявленнями цитології, клітини еукаріотів складаються з трьох основних частин: поверхневого апарату, цитоплазми та ядерного апарату. Незважаючи на деякі відмінні риси будови живих клітин, загальний план їх організації єдиний (рис. 6).
Розглянемо детальніше будову клітини (рис. 7), вивчене з допомогою електронного мікроскопа.
Цитоплазматична мембрана – універсальний компонент усіх кліток. Під електронним мікроскопом вона має вигляд тришарової структури. Мембрана складається з подвійного шару (бішару) ліпідів; у нього занурені молекули білків, котрим характерно мозаїчне розподіл. Деякі мембранні білки неміцно пов'язані з поверхнею мембрани і зазвичай знаходяться поза ліпідним бислоем. Інші білки або частково занурені в ліпідний бислой, або пронизують йогонаскрізь (рис. 8).
Мембранні білки становлять понад 50% маси мембрани та утримуються в ліпідному бішарі на основі взаємодій з молекулами ліпідів. Мембранні білки грають різну біологічну роль: транспортну, ферментативну, структурну.
Мембрани клітин виділяють речовину, яка є додатковим захистом для клітини. Ця речовина бере участь у освіті надмембранного комплексу.
Надмембранний комплекс розташований поверх цитоплазматичної мембрани. У клітинах різноманітних організмів ця структура має різну будову та різний хімічний склад. Надмембранний комплекс представлений целюлозною клітинною стінкою у рослинних клітинах, хітиновою стінкою – у клітинах грибів, глікокаліксом – у тваринній клітині. Глікокалікс утворений мембранними білками, з'єднаними з вуглеводами, полімерні ланцюги яких виступають за межі мембрани. Якщо глікокалікс - складова частина мембрани, то клітинна стінка рослинних клітин - самостійне утворення, хоча і похідне вмісту самої клітини.
Особливу периферичну частину цитоплазми є підмембранний комплекс. Він містить елементи цитоскелета опорно-скоротливого апарату клітини. Цитоскелет також здійснює всі типи клітинних рухів, у тому числі амебоїдне пересування клітин, формування виростів клітини (ложноніжки), переміщення її в просторі.
Функції поверхневого апарату. Поверхневий апарат клітинивиконує різноманітні функції.
По-перше, він відмежовує внутрішнє середовище клітини, що обумовлює відносну сталість її складу (гомеостаз).
По-друге, поверхневий апарат забезпечує контакт із навколишнім середовищем. Клітини багатоклітинних організмів взаємодіють між собою і з навколишнім середовищем. Навколишнім середовищем для клітини може бути, наприклад, тканинна рідина. Клітина одноклітинних організмів, що є цілісний організм, відчуває вплив умов довкілля, у яких живе даний організм. Наприклад, для амеби звичайним довкіллям є водне середовище, а для амеби дизентерійної – порожнина товстого кишечника людини.
Мембрана виконує також рецепторну функцію завдяки мембранним білкам-рецепторам, що сприймають сигнали з навколишньої клітини середовища.
Інша важлива функція цитоплазматичної мембрани транспортна. Ця функція має велике значення для саморегуляції клітини, підтримки сталості її складу та фізико-хімічних властивостей.
Розрізняють пасивний транспорт, що не вимагає витрат енергії клітиною, та активний транспорт, що є енергоємним процесом, при якому перенесення молекул здійснюється за допомогою білків-переносників проти концентрації градієнта.
До пасивного транспорту відносяться дифузія та осмос. Шляхом дифузії здійснюється перенесення через мембрану дрібних молекул (наприклад, молекул кисню, води, вуглекислого газу).
Прикладом активного транспорту є натрієво-калієвий насос, завдяки якому іони Na + виводяться з цитоплазми, а іони K + одночасно переносяться в неї (див. рис. 8). Функції натрієво-калієвого насоса виконує спеціальний білок-переносник, що пронизує мембрану. Цей насос працює завдяки енергії АТФ. Про йогофізіологічному значенні свідчить той факт, що більше третини енергії АТФ, що запасається тваринною клітиною, витрачається на перекачування іонів натрію та калію. Механізм натрієво-калієвого насоса забезпечує гомеостаз клітини, підтримує сталість її обсягу (шляхом регуляції осмотичного тиску), електричну активність у нервових та м'язових клітинах. Високі концентрації іонів калію потрібні клітині для процесів синтезу білка, фотосинтезу та деяких інших життєво важливих процесів.
Піноцитоз та фагоцитоз. У цитоплазматичній мембрані активно здійснюються процеси транспорту речовин усередину клітини – піноцитоз та фагоцитоз, а також транспорт речовин із клітини.
Піноцитоз (від грец. pino – пити і cytos – клітина) є захопленням і поглинанням клітиною рідини з розчиненими чи зваженими у ній речовинами (див. рис. 8). Він характерний для амеб та амебоподібних клітин (наприклад, лейкоцитів), клітин печінки, деяких клітин нирок, що забезпечують водно-сольовий обмін клітин рослин. Піноцитозні бульбашки доставляють краплі рідини до вакуолів – мембранних органоїдів, які є резервуарами води та розчинених у ній сполук. У рослинній клітині вакуолі займають до 90% її обсягу. Тварини можуть мати тимчасові вакуолі, що займають не більше 5% їх обсягу.
Фагоцитоз (від грец. Fhagos – пожирати і cytos – клітина) – це захоплення та поглинання клітиною щільних, зазвичай великих, часток. Поглинання супроводжується утворенням випнувань цитоплазми – фагоцитарної бульбашки, що охоплює частки (див. рис. 8). У найпростіших і нижчих безхребетних фагоцитоз пов'язаний із внутрішньоклітинним травленням. В людини до фагоцитозу здатні деякі види лейкоцитів.
Явище фагоцитозу вперше (1882) описав українськувчений І. І. Мечніков.
Неперетравлені речовини (у багатьох одноклітинних), шкідливі продукти розпаду та продукти власного синтезу клітини (ферменти, гормони та ін.) видаляються через цитоплазматичну мембрану шляхом утворення бульбашок та їх виведення у позаклітинний простір.
Питання та завдання
- Які основні частини можна виділити у клітці?
- Що є поверхневий апарат клітини?
- Які структури можуть входити до складу надмембранного комплексу у клітинах рослин, тварин, грибів?
- Намалюйте схему будови цитоплазматичної мембрани.
- Які клітинні процеси здійснюються завдяки підмембранному комплексу?
- Які функції виконує поверхневий апарат клітини?
- У чому полягає транспортна функція цитоплазматичної мембрани?