Принцип компартментації
Висока впорядкованість внутрішнього вмісту еукаріотичної клітини досягається шляхомкомпартментаціїїї обсягу - підрозділи на «комірки», що відрізняються деталями хімічного (ферментного) складу. Компартментація сприяє просторовому поділу речовин та процесів у клітині.
В даний час прийнята точка зору, згідно з якою мембрана складена збімолекулярного шару ліпідів.Гідрофобні ділянки їх молекул повернені одна до одної, а гідрофільні - знаходяться на поверхні шару. Різноманітнібілкові молекуливбудовані в цей шар або розміщені на його поверхнях.
Завдяки компартментації об'єму клітини в еукаріотичній клітині спостерігається поділ функцій між різними структурами. Одночасно різні структури закономірно взаємодіють друг з одним.
8. Будова еукаріотичної клітини: поверхневий апарат, протоплазма (ядро та цитоплазма).
Основна частина поверхневого апарату клітини – плазматична або біологічна мембрана (цитоплазматична мембрана). Клітинна мембрана - найважливіший компонент живого вмісту клітини, побудований за загальним принципом. Запропоновано декілька моделей будівлі. Відповідно до рідинно-мозаїчної моделі, запропонованої в 1972 р. Ніколсоном і Сінгером, до складу мембран входить бімолекулярний шар фосфоліпідів, до якого включені молекули білків. Ліпіди - водонерозчинні речовини, молекули яких мають два полюси: гідрофільний, гідрофобний. У біологічній мембрані молекули ліпідів двох паралельних верств звернені одна до одної гідофобними кінцями. А гідрофільні полюси залишаються зовні, які утворюють гідрофільні поверхні. На поверхні мембрани назовні і досередини розташовані НЕСПЛОШНИМ шаром білки, їх 3 групи: периферичні, занурені(напівінтегральні), пронизливі (інтегральні). Більшість білків мембрани – ферменти. Занурені білки утворюють на мембрані біохімічний конвеєр, у якому відбувається перетворення речовин. Становище занурених білків стабілізується периферичними білками. Пронизуючі білки забезпечують передачу речовини у двох напрямках: через мембрану всередину клітини і назад. Бувають двох типів: переносники та каналоутворюючі. Каналоутворюючі вистилають пору, заповнену водою, якою проходять розчинені неорганічні речовини з одного боку мембрани на іншу. На зовнішній поверхні плазматичної мембрани в тваринній клітині білкові та ліпідні молекули пов'язані з розгалуженими вуглеводними ланцюгами, утворюючи глікоколікс, надмебранний, неживий шар, продукт життєдіяльності клітини. Вуглеводні ланцюги виконують роль рецепторів (міжклітинне впізнавання - свій-чужий). Клітина набуває здатності специфічно реагувати на дію ззовні. У надмебранний шар у бактерій входимо муреїн, у рослин целюлоза або пектин. Під плазматичною мембраною з боку цитоплазми є кортикальний (поверхневий) шар та внутрішньоклітинні фібрилярні структури, що забезпечують механічну стійкість мембрани.
Клітинне ядроскладається з оболонки, ядерного соку, ядерця та хроматину. Функціональна роль ядерної оболонки полягає в відокремленні генетичного матеріалу (хромосом) еукаріотичної клітини від цитоплазми з властивими їй численними метаболічними реакціями, а також регуляції двосторонніх взаємодій ядра і цитоплазми. Ядерна оболонка і двох мембран, розділених околоядерным (перинуклеарным) простором. Останнє може повідомлятися з канальцями цитоплазматичної мережі.
Основуядерного соку,абоматрикса,становлять білки. Ядерний сік утворює внутрішнє середовище ядра, у зв'язку з чим він відіграє у забезпеченні нормального функціонування генетичного матеріалу.
Ядрішкоє структурою, в якій відбувається освіта і дозріваннярибосомальнихРНК (рРНК). Такі ділянки в метафазних хромосомах виглядають як звуження і називаються вторинними перетяжками.
Хроматинові структури у вигляді глибок,розсіяних у нуклеоплазмі, є інтерфазною формою існування хромосом клітини.
Уцитоплазмірозрізняють основну речовину (матрикс, гіалоплазма), включення та органели.Основна речовина цитоплазмизаповнює простір між плазмалемою, ядерною оболонкою та іншими внутрішньоклітинними структурами. Найважливіші з білків представлені ферментами гліколізу, обміну цукрів, азотистих основ, амінокислот та ліпідів.
Основну речовину цитоплазми слід розглядати так само, як складну колоїдну систему, здатну переходити із золеподібного (рідкого) стану в гелеподібний. У процесі таких переходів відбувається робота.
9. Поверхневий апарат клітки. Будова та функції. Біологічні мембрани Їх будова та функції. Транспорт речовин: активний та пасивний.
Поверхневий апарат клітин складається з 3 субсистем - плазматичної мембрани, надмембранного комплексу (глікоколікс або клітинна стінка) та субмембранного опорно-скоротливого апарату.
Його основні функції визначаються прикордонним становищем і включають:
1) бар'єрну (розмежувальну) функцію;
2) функцію розпізнавання інших клітин та компонентів міжклітинної речовини;
3) рецепторну функцію, включаючи взаємодію з сигнальними молекулами
4) транспортну функцію;
5)функцію руху клітини за допомогою утворення псевдо-, філо- та ламеллоподій).
Біологічні мембранивідмежовують цитоплазму від навколишнього середовища, а також формують оболонки ядер, мітохондрій та пластид. Вони утворюють лабіринт ендоплазматичного ретикулуму та сплощених бульбашок у вигляді стоси, що становлять комплекс Гольджі. Мембрани утворюють лізосоми, великі та дрібні вакуолі рослинних та грибних клітин, пульсуючі вакуолі найпростіших. Всі ці структури є компартментами (відсіками), призначеними для тих чи інших спеціалізованих процесів і циклів.
Плазматична мембрана, або плазмалема, - найбільш постійна, основна, універсальна для всіх клітин мембрана. Вона є найтоншою плівкою, що покриває всю клітину
Молекули фосфоліпідів розташовані у два ряди — гідрофобними кінцями всередину, гідрофільними головками до внутрішнього та зовнішнього водного середовища. В окремих місцях бислой (подвійний шар) фосфоліпідів наскрізь пронизаний білковими молекулами (інтегральні білки). Усередині таких білкових молекул є канали — пори, якими проходять водорозчинні речовини. Інші білкові молекули пронизують бислой ліпідів наполовину з одного або з іншого боку (напівінтегральні білки). На поверхні мембран еукаріотів є периферичні білки. Молекули ліпідів та білків утримуються завдяки гідрофільно-гідрофобним взаємодіям.
Функції біологічних мембран такі:
1. Бар'єрна. Відмежовують вміст клітини від зовнішнього середовища та вміст органел від цитоплазми.
2. Транспортна. Забезпечують транспорт речовин у клітину та з неї, з цитоплазми до органел і навпаки.
3. Рецепторна. Виконують роль рецепторів (отримання та перетворення сигналів знавколишнього середовища, впізнавання речовин клітин тощо).
Надходження речовин через мембрану залежить від розмірів речовини. Малі молекули проходять шляхом активного та пасивного транспорту, перенесення макромолекул та великих частинок здійснюється за рахунок утворення мембранних бульбашок ендоцитозом та екзоцитозом. Пасивний транспорт-(без енергії) дифузія по градієнту концентрації полегшена дифузія через канал у мембрані, утворений білками. Активний транспорт (витрата енергії АТФ) за участю білків переносників проти градієнта концентрації.
Ендоцитоз- це транспорт макромолекул через плазмолемму. Відповідно агрегатному стану поглинається речовини виділяютьпіноцитоз(захоплення і транспорт клітиною рідини або розчинених у рідині сполук) іфагоцитоз(захоплення та транспорт твердих частинок).Фагоцитоз та піноцитозтакож відносяться до активного транспорту.Фагоцитоз- поглинання клітиною твердих органічних речовин. Опинившись біля клітини, тверда частка оточується виростами мембрани, чи під нею утворюється поглиблення мембрани. В результаті частка виявляється укладеною в мембранний пляшечку - фагосому - всередині клітини.
Піноцитоз- це процес поглинання клітиною дрібних крапель рідини з розчиненими в ній високомолекулярними речовинами. Здійснюється шляхом захоплення цих крапель виростами цитоплазми. Захоплені краплі поринають у цитоплазму і там засвоюються.
10. Протоплазми. Організація та функції. Роль зміни агрегатного стану цитоплазми у життєдіяльності клітини (золь-гель переходи). Поняття про біоколоїд.
Протоплазма - вміст живої клітини, що включає її ядро та цитоплазму.
Взаємодіючи з довкіллям, клітина поводиться як цілісна структура.
Властивості протоплазми приписується важлива роль функціонального об'єднання структурних компонентів і компартментів клітини. Загалом її прийнято розглядати як особливу багатофазну колоїдну систему або біоколоїд.
Важлива роль функціональному поєднанні структурних компонентів і компартментів клітини належить властивостям живої протоплазми. Загалом її прийнято розглядати як особливу багатофазну колоїдну систему, або біоколоїд. Від банальних колоїдних систем біоколоїд відрізняється складністю дисперсної фази. Основу її складають макромолекули, які присутні або у складі щільних мікроскопічно видимих структур (органел), або в диспергированном стані, близькому до розчинів або пухких мережевих структур типу гелів.
Будучи колоїдним розчином у фізико-хімічному сенсі, біоколоїд завдяки наявності ліпідів і великих частинок виявляє одночасно властивості відповідно емульсії та суспензії. На великих поверхнях макромолекул осідають різноманітні домішки, що веде до зміни агрегатного стану протоплазми.
Між крайніми полюсами організації протоплазми у вигляді в'язких гелів та розчинів є перехідні стани. При зазначених переходах відбувається робота, в результаті якої здійснюються різні внутрішньоклітинні перетворення, - утворення мембран, складання мікротрубочок або мікрофіламентів із субодиниць, викид із клітини секрету, зміна геометрії білкових молекул, що призводить до гальмування або посилення ферментативної активності. Особливістю біоколоїду є також і те, що у фізіологічних умовах переходи протоплазми з одного агрегатного стану в інший (через наявність особливого ферментативного механізму) оборотні.
Названа властивість біоколоїду забезпечує клітині здатність за наявності енергіїбагаторазово виконувати роботу у відповідь на дію стимулів.