Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Клітинні мембрани: хімічний склад, будова і функції. Транспорт речовин крізь мембрани.

Плазматична (біологічна) мембрана — система спеціалізованих структур, яка оточує кожну клітину, визначає її розміри і забезпечує збереження істотних відмінностей між вмістом клітини й зовнішнім середовищем, бо відокремлює органели. Але мембрана — це не просто механічна перегородка, а високоспеціалізований «фільтр», який підтримує різницю концентрацій йонів з обох боків, забезпечує вибіркову проникність (бар'єрну), створення мембранного потенціалу, регуляцію обміну між клітиною і середовищем, рецепцію (розпізнавання), ферментативну активність, адгезію (склеювання, прилипання), дифузію, осмос, ендоцитоз, екзоцитоз.

У 1972 р. американські дослідники С. Сингер і Г. Ніколсон розробили модель мембрани, яка на сьогодні є загальноприйнятною. Вона отримала назву “рідиннокристалічної моделі”. Відповідно до моделі Сингера – Ніколсона структурною основою біологічних мембран є ліпідний бішар, в якому вуглеводневі ланцюги молекул фосфоліпідів знаходяться у рідиннокристалічному стані. У цей бішар, який має в’язкість олії, занурені або вбудовані молекули білків, здатні до руху. Головна відмінність рідиннокристалічної моделі від інших полягає у тому, що за цією моделлю мембрану розглядають як рухливу структуру.

Відповідно до загальноприйнятої рідиннокристалічної моделі, за хімічним складом всі мембрани містять три класи органічних сполук:

· мембранні ліпіди;

· мембранні білки;

· мембранні вуглеводи.

Всі клітинні мембрани мають принципово однакову будову, а саме мембрани – це ліпідні подвійні шари, або бішари. Утворення бішарів – це природна властивість фосфоліпідів та гліколіпідів у водному середовищі. Молекули ліпідів розміщені у вигляді подвійного шару, їхні полярні гідрофільні «головки» обернені до зовнішнього та внутрішнього боків мембран, а гідрофобні неполярні «хвости» − всередину.

Утворення ліпідної основи біомембран – це процес, який проходить шляхом самозбирання. Ліпідні бішари замикаються самі на себе, утворюючи закриті відсіки (компартменти). Внаслідок такої самозамкненості закриваються вільні краї, на яких гідрофобні “хвости” могли б стикатися з водою. З тієї ж причини компартменти, побудовані з ліпідних бішарів, здатні самі лікувати свої пошкодження. З цього випливає одна з найважливіших властивостей біомембран: Мембрани здатні не лише до самозбирання, але і до самозбереження біліпідного шару.

Дослідження, проведені на штучних та природних біомембранах, показали, що ліпіди у межах одного моношару постійно рухаються в одній площині з великою швидкістю – течуть. Така динамічність має назву латеральної дифузії. Таким чином, ще однією важливою рисою біомембран є те, що: Ліпідний бішар – це двомірна рідина, здатна до латеральної дифузії.

Рухливість ліпідів у бішарі має велике, багато у чому ще не зовсім з’ясоване, біологічне значення. Вона значною мірою зв’язана з мембранним ліпідом холістеролом. Швидкість латеральної дифузії залежить від температури. При певній температурі латеральна дифузія припиняється. Мембрана переходить з рідкого у кристалічний стан.

Залежно від міцності зв’язків між ліпідами і білками, всі мембранні білки можна поділити на дві групи:

периферійні – ті, що досить легко відділити від мембрани;

інтегральні – ті, які можна виділити лише після повного розпаду бішару.

 

Транспортування речовин крізь мембрани. Одна з основних властивостей біологічної мембрани, пов'язаних із наявністю у ній каналів, — її вибіркова проникність (напівпроникність): одні речовини проходять крізь неї важко, інші — легко й навіть у бік більшої концентрації. Це забезпечує процеси дифузії й осмосу (пасивне транспортування), ендо- та екзоцитозу й за участю переносників (активне транспортування).

Пасивний транспорт – такий вид транспорту відбувається за градієнтом концентрації і не вимагає витрат енергії. Дифузія — рух молекул та іонів із місця високої концентрації до місця нижчої або взаємне проникнення молекул речовин (газу, рідини, твердого тіла) одна в одну при безпосередньому, стиканні чи крізь пористу перегородку. Вона зумовлена тепловим рухом атомів або молекул речовини і триває до рівномірного розподілу речовини в усьому об'ємі, який вона займає. Є важливою в життєдіяльності всіх організмів (наприклад, дифузія кисню з легень у кров і з крові в тканини, всмоктування продуктів травлення з кишок, поглинання елементів мінерального живлення кореневими волосками, продихова транспірація тощо). Різна швидкість дифузії іонів крізь клітинні мембрани — один із фізичних факторів, що впливають на вибіркове накопичення елементів у клітинах організму. Дифузія крізь мембрани за участю специфічних білків-переносників називається полегшеною. Швидкість такої дифузії збільшується до певної міри, а потім стає постійною, що залежить від кількості переносника. Швидкість простої дифузії практично не має обмежень. На неї впливає концентрація речовини, температура тощо. Білки, які забезпечують полегшену дифузію, можна поділити на два класи: до першого класу відносяться білки, що формують канали, через які проникають полярні молекули. Ці білки називають тунельними або каналоутворюючими; до другого класу відносяться білки, які зв’язуються з полярними молекулами і переносять їх через мембрану. Їх називають білками-переносниками або транспортерами.

Осмос — це процес вирівнювання концентрації двох розчинів, розділених напівпроникною мембраною (оболонкою), переміщенням розчинника з менш концентрованого у більш концентрований розчин.

Активний транспорт – такий різновид транспорту відбувається проти градієнтів концентрації і заряду, тому вимагає витрат енергії (витрачається АТФ). У багатоклітинних організмів на активний транспорт використовується до 40% усієї спожитої енергії.

Натрій-калієвий насос – це одна з найдослідженіших систем активного транспорту. Для більшості клітин концентрація іонів Na+ значно менша, ніж у навколишньому середовищі. Для іонів К+ характерне протилежне співвідношення: їх концентрація всередині клітини більша, ніж зовні. Співвідношення концентрацій зазначених іонів сягає 10 15. Через це іони Na+ завжди намагаються проникнути в клітину, а іони К+ вийти назовні. Вирівнюванню концентрацій цих іонів перешкоджає дія особливої системи клітинної мембрани, що виконує роль насоса, який відкачує іони Na+ з клітини і одночасно закачує іони К+ всередину. За один цикл переносу крізь мембрану проходять три іони Na+ і два іони К+.

Механізм активного транспорту натрію і калію досить детально вивчений. Дослідження свідчать, що при гідролізі однієї молекули АТФ з клітини викачуються назовні три іони натрію, а в клітину потрапляють два іони калію. Цікавим є той факт, що роль (Na+-K+)-насоса в мембранах виконує білок, який є одночасно АТФ-азою (АТФ-аза – це фермент, котрий каталізує гідроліз АТФ). Тому цей білок, який є одночасно і транспортним і каталітичним (ферментом), має назву (Na+-K+)-АТФ-аза. Він складається з 2 субодиниць. Каталітичну (ферментативну) активність має субодиниця масою 100000 Да. Друга субодиниця масою 45000 Да – глікопротеїд. Для роботи цього ферменту необхідні іони магнію. Якщо очистити (Na+-K+)-АТФ-азу від ліпідів мембрани і перетворити її з мембранного у вільний білок, то вона буде функціонувати лише як фермент, який каталізує розпад АТФ.

Через свої розміри макромолекули та частки не можуть проникати у клітину за допомогою активного чи пасивного транспорту. У процесі еволюції був вироблений спеціальний механізм, який відповідає за надходження таких великих фрагментів. Для транспорту часток і великих молекул плазматична мембрана утворює невеликих пухирці – везикули (лат. vesicula – “кулька”). У випадку, коли везикули мають досить великі розміри, їх називають вакуолями.

Поглинання речовин (ендоцитоз) відбувається також шляхом фагоцитозу і піноцитозу. Піноцитоз – механізм, за допомогою якого в клітину надходять білки та інші макромолекули, що знаходяться в розчинах. Фагоцитоз – процес аналогічний піноцитозу призначений для надходження твердих частинок в клітину – великих макромолекулярних комплексів, бактерій, вірусів. Явище піноцитозу притаманне тільки еукаріотам. Явище фагоцитозу властиве амебам, деяким іншим найпростішим, а також лейкоцитам (фагоцитам).

Активний транспорт здійснюється усіма клітинами багатоклітинних організмів, але особливого значення він набуває під час процесу всмоктування у кишках, в нервових та м’язових клітинах для створення потенціалу спокою, а також при роботі нирок. Протилежний ендоцитозу процес – екзоцитоз – полягає у виведенні з клітин різних речовин: із травних вакуоль – неперетравлених решток, а із секреторних клітин – їхнього рідкого секрету.

 




Переглядів: 3314

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Методи цитологічних досліджень | Цитоплазма і цитоскелет. Включення.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.005 сек.