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.