Понятие о мембране клетки, ее строение и функция
Мембраны - это тончайшие (5…10 нм) пленки. Их структурную основу составляет жировая пленка - бимолекулярный слой фосфолипидов, неполярные гидрофобные «хвосты» которых погружены в толщу мембраны, а полярные гидрофильные группы ориентированы наружу, в водную среду. Молекулы мембранных белков мозаично расположены на обеих сторонах липидного бислоя или внедрены в него на различную глубину, некоторые пронизывают мембрану насквозь. Они образуют гидрофильные поры, по которым проходят полярные молекулы. В мембранах встречаются тысячи различных белков, выполняющих разнообразные функции. Многие мембранные белки являются ферментами.
Две стороны мембраны могут отличаться одна от другой и по составу белков, и по свойствам.
Одно из основных свойств клеточных мембран - их избирательная проницаемость (полупроницаемость): одни вещества проходят через них с трудом или вообще не проходят, другие проникают легко. Избирательная проницаемость мембран играет большую роль в регулировании поглощения и выделения веществ. Мембранное строение органелл обеспечивает огромное увеличение внутренней деятельной поверхности клетки. На мембранах наиболее продуктивно работают многочисленные ферментные системы: концентрация ферментов, упорядоченное их расположение ускоряют реакции, организуют их сопряжение (принцип конвейера), обеспечивают одновременное прохождение разных процессов. С помощью мембран осуществляется компартментация протопласта (подразделение на изолированные отсеки, органеллы). Компартментация обеспечивает специализацию отдельных участков цитоплазмы. Благодаря мембранам в миниатюрном общем объеме одновременно может идти синтез различных веществ из одних и тех же предшественников. В органеллах каждого типа создаются оптимальные условия для работы, отличные от условий в других органеллах.
Плазмалемма - наружная цитоплазматическая мембрана, отделяет цитоплазму от клеточной стенки. Играет важную роль в обмене веществ между цитоплазмой и внешней средой, в построении клеточной стенки. Изнутри связана с сократимыми микрофиламентами подстилающего слоя гиалоплазмы, которые обеспечивают изменение ее формы. Участвует в межклеточных контактах, образует выросты и впячивания в активных клетках.
Тонопласт - внутренняя вакуолярная мембрана, играет барьерную роль, определяя во многом физиологические свойства клетки.
Эндоплазматическая сеть, эндоплазматический ретикулум - ЭР. Непрерывно изменяющаяся разветвленная система ультрамикроскопических канальцев, пузырьков и цистерн, ограниченных элементарной мембраной и заполненных бесструктурным матриксом (энхилемой), отличным от гиалоплазмы. Канальцы эндоплазматической сети непосредственно переходят в наружную ядерную мембрану, через них осуществляется связь ядра с цитоплазмой. Часть канальцев проходит из одной клетки в другие (плазмодесмы), обеспечивая связь между ними.
Опишите строение хлоропластов и митохондрий, видимое в электронном микроскопе, укажите их функции
митохондрия лист мембрана клетка
Хлоропласты - зеленые пластиды, осуществляют первичный синтез углеводов при участии световой энергии, т.е. органеллы фотосинтеза. В соответствии с их функцией хлоропласты находятся преимущественно в фотосинтезирующих органах и тканях, обращенных к свету, - в листьях, молодых стеблях, незрелых плодах.
Хлоропласты высших растений имеют примерно одинаковую форму двояковыпуклой линзы. Размеры хлоропластов 5… 10 мкм в длину при диаметре 2…4 мкм. Число хлоропластов в клетках высших растений 15…50. Хлоропласты водорослей, называемые хроматофорами, значительно разнообразнее по форме, структуре, набору пигментов. В клетках высших растений хлоропласты расположены в последнем слое цитоплазмы таким образом, что одна из плоских сторон обращена к освещенной стенке клетки. Положение хлоропластов меняется в зависимости от освещенности: при прямом солнечном свете они отходят к боковым стенкам.
Хлоропласт содержит воды до 75%, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты и пигменты: хлорофиллы (5… 10% сухой массы) и каротиноиды (1…2%). Существует несколько видов хлорофилла. Наиболее распространены хлорофилл а (найден у всех зеленых растений и цианобактерий) и хлорофилл б, молекула которого содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше. В процессе фотосинтеза хлорофиллу принадлежит ведущая роль. Он может поглощать солнечную энергию, запасать ее или передавать другим молекулам.
Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные углеводороды: оранжевый каротин С4оН56 и желтый ксантофилл С40 Н56 О2.
Тело хлоропласта состоит из бесцветной мелкозернистой гидрофильной белково-липоидной массы - стромы, или матрикса. Строма пронизана системой параллельно расположенных двухмембранных пластинок (или пузырьков), называемых ламеллами или тилакоидами. Тилакоиды размером около 0,3 мкм довольно плотно прилегают друг к другу, образуя стопки, которые называются гранами. Ламеллы связывают граны в единую систему.
Хлорофилл и каротиноиды находятся в гранах, в каждой из двух мембран тилакоида, там же протекают фотохимические реакции. Мембраны ламелл состоят из наружного слоя, образованного молекулами белка, за которыми идет слой хлорофилла, далее липидный слой с каротиноидами и затем вновь слой белка. Рядом лежащая мембрана представляет собой зеркальное отображение своей пары.
Помимо системы тилакоидов в строме хлоропластов находятся рибосомы, крахмальные зерна, структуры липидной природы (пластоглобулы) и. светлые зоны с нитями ДНК.
Митохондрии. Округлые или цилиндрические, реже нитевидные органеллы, видимые в световой микроскоп. Концентрируются около ядра, хлоропластов, жгутиков - там, где велик расход энергии. Длина их достигает 10 мкм, диаметр 0,2… 1 мкм. Митохондрии имеют двумембранное строение, внутри - бесструктурный матрикс. Внутренняя мембрана образует выросты - кристы, которые в растительных клетках обычно имеют вид трубочек. Образование крист увеличивает внутреннюю активную поверхность. В матриксе содержатся кольцевые молекулы митохондриальной ДНК, специфические иРНК, тРНКи рибосомы (прокариотического типа), отличные от цитоплазматических. Здесь происходит автономный синтез белков внутренних мембран митохондрий.
Основная функция митохондрий - образование энергии. На внутренних мембранах митохондрий в процессе внутриклеточного дыхания происходит аэробное окисление метаболитов (продуктов обмена веществ) с выделением энергии. Митохондрии - основной аппарат клетки, в котором химическая энергия метаболитов превращается в энергию макроэргических фосфатных связей АДФ и АТФ, утилизируемых клеткой в процессе жизнедеятельности.