Строение биологических мембран
Одной из основных особенностей всех эукариотических клеток является изобилие и сложность строения внутренних мембран. Мембраны отграничивают цитоплазму от окружающей среды, а также формируют оболочки ядер, митохондрий и пластид. Они образуют лабиринт эндоплазматического ретикулума и уплощенных пузырьков в виде стопки, составляющих комплекс Гольджи. Мембраны образуют лизосомы, крупные и мелкие вакуоли растительных и грибных клеток, пульсирующие вакуоли простейших. Все эти структуры представляют собой компартменты (отсеки), предназначенные для тех или иных специализированных процессов и циклов. Следовательно, без мембран существование клетки невозможно.
Плазматическая мембрана, или плазмалемма, - наиболее постоянная, основная, универсальная для всех клеток мембрана. Она представляет собой тончайшую (около 10 нм) пленку, покрывающую всю клетку. Плазмалемма состоит из молекул белков и фосфолипидов.
Рис. 1 Строение биологической мембраны
Молекулы фосфолипидов расположены в два ряда — гидрофобными концами внутрь, гидрофильными головками к внутренней и внешней водной среде. В отдельных местах бислой (двойной слой) фосфолипидов насквозь пронизан белковыми молекулами (интегральные белки). Внутри таких белковых молекул имеются каналы — поры, через которые проходят водорастворимые вещества. Другие белковые молекулы пронизывают бислой липидов наполовину с одной или с другой стороны (полуинтегральные белки). На поверхности мембран эукариотических клеток имеются периферические белки. Молекулы липидов и белков удерживаются благодаря гидрофильно-гидрофобным взаимодействиям.
Значение зелёных растений для биосферы
Зеленые растения, благодаря процессу фотосинтеза, выполняют особую роль в биосфере, создавая условия для существования всех живых организмов. Биосферное значение зеленых растений заключается в следующем.
1. В процессе жизнедеятельности растений из неорганического вещества создаются огромные количества органики, которая затем используется как пища другими организмами и самими растениями.
Растения — это продуценты, организмы, образующие богатые энергией органические вещества, необходимые животным и человеку как источник пластического материала и энергии для всех процессов жизнедеятельности. Растения являются первичным звеном в сложных цепях питания для гетеротрофных организмов. Растения — автотрофы, так как они, как и все организмы, используют для питания только органическое вещество, но создают необходимую органику сами для себя. Долго считалось, что единственными продуктами фотосинтеза являются простые сахара (сахароза, глюкоза) и крахмал. Сейчас имеется много данных, что непосредственными продуктами фотосинтеза являются и другие органические вещества — некоторые аминокислоты, например. Но неоспоримым фактом признается, что все органические вещества живых организмов — белки, витамины, жирные кислоты и глицерин и др. — образуются в результате биохимических превращений продуктов фотосинтеза.
2. Зеленые растения обеспечивают атмосферный воздух кислородом, необходимым для дыхания организмов.
Земная атмосфера состоит на 21% (по объему) из кислорода. Исследования показали, что почти весь кислород воздуха имеет фотосинтетическое происхождение. Процессы дыхания и горения — это окислительные процессы, требующие кислород. Следовательно, эти процессы стали возможны только после возникновения фотосинтеза. Первичная атмосфера Земли в момент возникновения жизни почти не содержала кислорода. Когда содержание кислорода в атмосфере достигло 1% от нынешнего (точка Пастера), у организмов появилась возможность использовать сто в процессах окисления органических соединений для получения энергии — возникло клеточное дыхание, а это интенсифицировало все процессы жизнедеятельности. Количество кислорода в атмосфере увеличилось, и его стало достаточно, чтобы мог возникнуть озоновый слой, защитивший от опасных для жизни ультрафиолетовых лучей. А это в свою очередь способствовало ускорению прогрессивной эволюции — возросло количество видов, обитающих на мелководье, и первые организмы стали заселять сушу. Таким образом, появившись около 3 млрд лет назад, процесс фотосинтеза создал условия для появления всего многообразия организмов и условий для их существования.
3. В органическом веществе зеленых растений аккумулируется солнечная энергия, за счет которой развивается жизнь на Земле, и она же представляет основу энергетических ресурсов, используемых человеком.
В клетках зеленых растений выработался механизм, при котором энергия солнечного света превращается в химическую энергию органического вещества. Только с помощью зеленых растений энергия Солнца накапливается в виде химических связей. Органическое вещество, используемое всеми организмами как пища, поставляет измененную и аккумулированную энергию. Энергия выделяется в процессе расщепления питательных веществ (пищеварения), их дальнейшего окисления и образования молекул АТФ. Эти молекулы и являются универсальными энергетическими носителями и используются во всех процессах жизнедеятельности организмов.
Органическое вещество в виде древесины и торфа, ископаемых видов топлива, сформировавшихся из окаменелых останков отмерших растений — углей, горючих сланцев, возможно, нефти и природного газа, содержат ту же «законсервированную» энергию Солнца, полученную процветавшими в отдаленные геологические эпохи (большей часть в каменноугольный период) растениями.
4. Растения способны образовывать устойчивые комплексы — растительные сообщества, которые являются основным компонентом биоценозов и тем самым формируют среду жизни для других организмов — животных, грибов, бактерий.
5. Растения — важный фактор почвообразования влияют на состав и структуру почвы, а также препятствуют разрушению почвенного покрова.
6. Растения активно участвуют в геохимических круговоротах веществ в биосфере, выполняют транспортную и концентрационную функции в экосистемах.
7. Растительность оказывает воздействие на гидрологический режим территорий и имеет климатообразующее значение.