Оболочка клетки – это комплекс из клеточной стенки и плазматической мембраны, отделяющий клетку от окружающей среды

Запишите в тетрадь

Дату урока:

Тему урока: Плазматическая мембрана. Цитоплазма.

Задание: Прочтите материал лекции и ответьте на вопросы:

1. Что такое – оболочка клетки?
2. Какие вещества входят в состав плазматической мембраны?
3. Из каких слоев образована оболочка растительной клетки?
4. Из каких слоев образована оболочка животной клетки?
5. Благодаря каким свойствам липиды способны образовывать мембраны?
6. Благодаря каким функциям белки способны участвовать в транспорте веществ через мембрану?
7. Перечислите функции плазматической мембраны?
8. Как происходит пассивный транспорт через мембрану?
9. Как происходит активный транспорт через мембрану?
10. Какова функция калий-натриевого насоса?
11. Что такое фагоцитоз, пиноцитоз?

Лекция

Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живого организма (пишем в тетрадь).

Изучением живой клетки занимаются такие науки, как: физика, биофизика, химия, цитология, кибернетика.

Со времени создания клеточной теории (1839) представления о строении клетки и ее органоидов, их химическом составе сильно изменились.

Современные методы исследования клетки невозможны без светового и электронного микроскопа. Для разделения органоидов клетки используют центрифугирование, для разделения биологических молекул используют хроматографию и электрофорез. С помощью радиоактивных изотопов можно изучать скорость прохождения химических реакций в живой клетке.

Все клетки состоят из трех частей: оболочки, цитоплазмы и ядра

Оболочка клетки – это комплекс из клеточной стенки и плазматической мембраны, отделяющий клетку от окружающей среды.

Клеточная стенка Клетки животных, растений и грибов различаются по строению наружного слоя оболочки. У растений и грибов на поверхности клеток расположена клеточная стенка. У растений она состоит из полисахарида - целлюлозы, у грибов - из хитина. Клеточная стенка представляет собой защитную оболочку, обеспечивает тургор клеток, через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы органических веществ.

У животной клетки клеточной стенки нет. К цитоплазме примыкает плазматическая мембрана

Плазматическая мембрана (плазмалемма). Под клеточной стенкой расположена плазматическая мембрана (мембрана - кожица, пленка), граничащая непосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм. В состав плазматической мембраны входят углеводы, белки и липиды. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. (Рис. 2)

Клетки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани (эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовывать складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность. Соединение клеток растений обеспечивается путем образования тонких каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической мембраной. По таким каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной клетки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы и другие соединения.

На поверхности многих клеток животных могут находиться мелкие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной, – микроворсинки.

Плазматическая мембрана выполняет важные функции (запишите в тетрадь - только перечислить).

1. Она образует барьер, отделяющий внутреннее содержимое клетки от внешней среды.

2. Транспорт веществ. Между клетками и внешней средой постоянно происходит обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступает вода, разнообразные соли в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы (эндоцитоз). Они проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Благодаря избирательной проницаемости (полупроницаемости) плазматической мембраны из клетки выводятся продукты обмена, а также вещества, синтезированные в клетке (экзоцитоз).

Транспорт через мембрану может проходить различными путями. Транспорт вещества в сторону меньшей концентрации носит название диффузии. Перенос веществ часто происходит с помощью транспортных белковых молекул-переносчиков, встроенных в мембрану. Водорастворимые вещества проходят через поры.

3. Осуществляет распознавание внешних стимулов (раздражителей) благодаря наличию рецепторных участков.

Функциональные особенности мембраны определяются ее химическим составом и структурой.

Строение мембраны (рисунки рисуем в тетрадь и подписываем)

В настоящее время общепринята жидкостно –мозаичная модель строения мембраны. Молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Больше всего в мембранах фосфолипидов, в них содержится остаток фосфорной кислоты. Молекулы фосфолипидов в бислое расположены таким образом, что гидрофильные «хвосты» (глицерин) обращены внутрь, а гидрофобные «головки» (жирные кислоты) - наружу, к водной среде. Поэтому мембрана отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.

На поверхности мембраны образуется наружный рецепторный слой углеводов (рис.11) – гликокаликс. Образование гликокаликса, так же, как и клеточных стенок растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток. Гликолипиды, гликопротеиды, липопротеиды распознают вещества, которые находятся вокруг клетки.

Помимо липидов в состав мембраны входят белки (до 60 %). Они определяют специфические функции мембраны. Молекулы белков и липидов подвижны, способны перемещаться, главным образом в плоскости мембраны. Молекулы белков не образуют сплошного слоя.

Различают:

а) периферические белки - расположенные на наружной или внутренней поверхности мембраны,

б) полуинтегральные белки – погружены в бислой на различную глубину, поддерживают структуру мембраны,

в) трансмембранные белки – пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом с наружной и внутренней средой клетки, катализируют реакции обмена веществ, обеспечивают транспорт катионов и анионов, образуют поры.

Транспорт веществ. Существуют различные механизмы транспорта веществ через мембрану.

• Пассивный транспорт идет без затраты энергии – это диффузия и осмос.

Вещества перемещаются из области высокой концентрации в область более низкой, т. е. по градиенту концентрации. Скорость транспорта зависит от величины градиента. Через бислой легко проникают молекулы жирорастворимых веществ. Молекулы воды, которая является растворителем веществ, могут проникать через бислой, т. к. они очень малы и нейтральны (осмос). Через поры проходят молекулы сахаров, аминокислот, нуклеотидов и другие полярные молекулы.

• Активный транспорт идет против электро - химического градиента.

Осуществляют его молекулы – переносчики, работа которых требует затрат энергии АТФ. Наиболее изученная система - это калий – натриевый насос. Концентрация ионов К⁺ внутри клетки выше, чем снаружи, а концентрация ионов Na⁺ в клетке меньше, чем снаружи. Клетка активно перекачивает К⁺ внутрь клетки, а Na⁺ наружу. На это уходит почти треть энергии клетки. Благодаря этому механизму поддерживается в рабочем состоянии мембрана (создается напряжение) и через нее возможен транспорт других веществ. В нервных клетках так проводится нервный импульс.

• Фагоцитоз (эндоцитоз)

Молекулы органических веществ, например, белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцитоза (греч. “фагео” – пожирать). В фагоцитозе непосредственное участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль, в ней перевариваются поступившие в клетку органические вещества.

Таким же образом клетка поглощает крупные капли воды. Этот процесс называется – пиноцитоз.

Явление фагоцитоза было открыто русским ученым, лауреатом Нобелевской премии, И. И. Мечниковым.