Цитоплазма- обов'язкова частина клітини, укладена між плазматичною мембраною та ядром; підрозділяється на гіалоплазму (основна речовина цитоплазми), органоїди (постійні компоненти цитоплазми) та включення (тимчасові компоненти цитоплазми). Хімічний склад цитоплазми: основу становить вода (60-90% усієї маси цитоплазми), різні органічні та неорганічні сполуки. Цитоплазма має лужну реакцію. Характерна риса цитоплазми еукаріотичної клітини - постійний рух ( циклоз). Воно виявляється, перш за все, переміщення органоїдів клітини, наприклад хлоропластів. Якщо рух цитоплазми припиняється, клітина гине, оскільки, перебуваючи у постійному русі, може виконувати свої функції.

Гіалоплазма ( цитозоль) являє собою безбарвний, слизовий, густий та прозорий колоїдний розчин. Саме в ній протікають усі процеси обміну речовин, вона забезпечує взаємозв'язок ядра та всіх органоїдів. Залежно від переважання в гіалоплазмі рідкої частини або великих молекул розрізняють дві форми гіалоплазми: золь- Рідкіша гіалоплазма і гель- Густіша гіалоплазма. Між ними можливі взаємопереходи: гель перетворюється на золь і навпаки.

Функції цитоплазми:

  1. поєднання всіх компонентів клітини в єдину систему,
  2. середовище для проходження багатьох біохімічних та фізіологічних процесів,
  3. середовище для існування та функціонування органоїдів.

Клітинні оболонки

Клітинні оболонкиобмежують еукаріотичні клітини. У кожній клітинній оболонці можна виділити щонайменше два шари. Внутрішній шар прилягає до цитоплазми та представлений плазматичною мембраною(синоніми - плазмалема, клітинна мембрана, цитоплазматична мембрана), над якою формується зовнішній шар. У тваринній клітці він тонкий і називається глікокаліксом(утворений глікопротеїнами, гліколіпідами, ліпопротеїнами), у рослинній клітині - товстий, називається клітинною стінкою(Утворений целюлозою).

Усі біологічні мембрани мають загальні структурні особливості та властивості. В даний час загальноприйнята рідинно-мозаїчна модель будови мембрани. Основу мембрани становить ліпідний бислой, утворений переважно фосфоліпідами. Фосфоліпіди - тригліцериди, у яких один залишок жирної кислоти заміщений залишок фосфорної кислоти; Ділянку молекули, в якій знаходиться залишок фосфорної кислоти, називають гідрофільною головкою, ділянки, в яких знаходяться залишки жирних кислот - гідрофобними хвостами. У мембрані фосфоліпіди розташовуються строго впорядковано: гідрофобні хвости молекул звернені одна до одної, а гідрофільні головки - назовні, до води.

Крім ліпідів до складу мембрани входять білки (у середньому 60%). Вони визначають більшість специфічних функцій мембрани (транспорт певних молекул, каталіз реакцій, отримання та перетворення сигналів із навколишнього середовища та ін.). Розрізняють: 1) периферичні білки(розташовані на зовнішній або внутрішній поверхні ліпідного бислоя), 2) напівінтегральні білки(занурені в ліпідний бішар на різну глибину), 3) інтегральні, або трансмембранні, білки(Пронизують мембрану наскрізь, контактуючи при цьому і із зовнішньою, і з внутрішнім середовищем клітини). Інтегральні білки в ряді випадків називають каналоутворюючими, або канальними, так як їх можна розглядати як гідрофільні канали, якими в клітину проходять полярні молекули (ліпідний компонент мембрани їх би не пропустив).

А - гідрофільна головка фосфоліпіду; В – гідрофобні хвостики фосфоліпіду; 1 - гідрофобні ділянки білків Е та F; 2 - гідрофільні ділянки білка F; 3 - розгалужена олігосахаридна ланцюг, приєднана до ліпіду в молекулі гліколіпіду (гліколіпіди зустрічаються рідше, ніж глікопротеїни); 4 - розгалужена олігосахаридна ланцюг, приєднана до білка в молекулі глікопротеїну; 5 - гідрофільний канал (функціонує як пора, через яку можуть проходити іони та деякі полярні молекули).

До складу мембрани можуть входити вуглеводи (до 10%). Вуглеводний компонент мембран представлений олігосахаридними або полісахаридними ланцюгами, пов'язаними з молекулами білків (глікопротеїни) або ліпідів (гліколіпіди). В основному вуглеводи розміщуються на зовнішній поверхні мембрани. Вуглеводи забезпечують рецепторні функції мембрани. У тваринних клітинах глікопротеїни утворюють надмембранний комплекс — глікоколікс, що має товщину кілька десятків нанометрів. У ньому розташовуються багато рецепторів клітини, з його допомогою відбувається адгезія клітин.

Молекули білків, вуглеводів та ліпідів рухливі, здатні переміщатися у площині мембрани. Товщина плазматичної мембрани – приблизно 7,5 нм.

Функції мембран

Мембрани виконують такі функції:

  1. відділення клітинного вмісту від зовнішнього середовища,
  2. регуляція обміну речовин між клітиною та середовищем,
  3. поділ клітини на компартаменти («відсіки»),
  4. місце локалізації «ферментативних конвеєрів»,
  5. забезпечення зв'язку між клітинами у тканинах багатоклітинних організмів (адгезія),
  6. розпізнавання сигналів.

Найважливіше властивість мембран- Виборча проникність, тобто. мембрани добре проникні одних речовин чи молекул і погано проникні (чи зовсім непроникні) іншим. Ця властивість лежить в основі регуляторної функції мембран, що забезпечує обмін речовин між клітиною та зовнішнім середовищем. Процес проходження речовин через клітинну мембрану називають транспортом речовин. Розрізняють: 1) пасивний транспорт- Процес проходження речовин, що йде без витрат енергії; 2) активний транспорт- Процес проходження речовин, що йде з витратами енергії.

При пасивному транспортіречовини переміщаються з області з більш високою концентрацією область з нижчою, тобто. за градієнтом концентрації. У будь-якому розчині є молекули розчинника та розчиненої речовини. Процес переміщення молекул розчиненої речовини називають дифузією, переміщення молекул розчинника осмосом. Якщо молекула заряджена, то її транспорт впливає і електричний градієнт. Тому часто говорять про електрохімічний градієнт, об'єднуючи обидва градієнти разом. Швидкість транспорту залежить від величини градієнта.

Можна виділити такі види пасивного транспорту: 1) проста дифузія- Транспорт речовин безпосередньо через ліпідний бішар (кисень, вуглекислий газ); 2) дифузія через мембранні канали- Транспорт через каналоутворюючі білки (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) полегшена дифузіятранспорт речовин за допомогою спеціальних транспортних білків, кожен з яких відповідає за переміщення певних молекул або груп споріднених молекул (глюкоза, амінокислоти, нуклеотиди); 4) осмос- Транспорт молекул води (у всіх біологічних системах розчинником є ​​саме вода).

Необхідність активного транспортувиникає тоді, коли необхідно забезпечити перенесення через мембрану молекул проти електрохімічного градієнта. Цей транспорт здійснюється особливими білками-переносниками, діяльність яких потребує витрат енергії. Джерелом енергії є молекули АТФ. До активного транспорту відносять: 1) Na+/К+-насос (натрій-калієвий насос); 2) ендоцитоз; 3) екзоцитоз.

Робота Na+/К+-насоса. Для нормального функціонування клітина повинна підтримувати певне співвідношення іонів К+ та Na+ у цитоплазмі та у зовнішньому середовищі. Концентрація К + усередині клітини має бути значно вищою, ніж за її межами, а Na + - навпаки. Слід зазначити, що Na + і + можуть вільно дифундувати через мембранні пори. Na + /К + -насос протидіє вирівнюванню концентрацій цих іонів і активно перекачує Na + з клітини, а K + в клітину. Na + /К + -насос є трансмембранний білок, здатний до конформаційних змін, внаслідок чого він може приєднувати як K + , так і Na + . Цикл роботи Na + /К + -насоса можна розділити на наступні фази: 1) приєднання Na + з внутрішньої сторони мембрани; 2) фосфорилювання білка-насоса; 3) вивільнення Na + у позаклітинному просторі; 4) приєднання K + із зовнішньої сторони мембрани. 5) дефосфорилювання білка-насоса; 6) вивільнення K+ у внутрішньоклітинному просторі. На роботу натрій-калієвого насоса витрачається майже третина всієї енергії, яка потрібна для життєдіяльності клітини. За один цикл роботи насос викачує із клітини 3Na+ та закачує 2К+.

Ендоцитоз- Процес поглинання клітиною великих частинок та макромолекул. Розрізняють два типи ендоцитозу: 1) фагоцитоз- Захоплення та поглинання великих частинок (клітин, частин клітин, макромолекул) і 2) піноцитоз- Захоплення та поглинання рідкого матеріалу (розчин, колоїдний розчин, суспензія). Явище фагоцитозу відкрито І.І. Мечниковим у 1882 р. При ендоцитозі плазматична мембрана утворює вп'ячування, краї її зливаються, і відбувається відшнурування в цитоплазму структур, відмежованих від цитоплазми одиночною мембраною. До фагоцитозу здатні багато найпростіших, деякі лейкоцити. Піноцитоз спостерігається в епітеліальних клітинах кишківника, в ендотелії кровоносних капілярів.

Екзоцитоз- Процес, зворотний ендоцитоз: виведення різних речовин з клітини. При екзоцитозі мембрана бульбашки зливається із зовнішньою цитоплазматичною мембраною, вміст везикули виводиться за межі клітини, а її мембрана включається до складу зовнішньої цитоплазматичної мембрани. У такий спосіб із клітин залоз внутрішньої секреції виводяться гормони, у найпростіших — неперетравлені залишки їжі.

    Перейти до лекції №5«Клітинна теорія. Типи клітинної організації»

    Перейти до лекції №7«Еукаріотична клітина: будова та функції органоїдів»

Клітинна мембрана- це оболонка клітини, що виконує такі функції: поділ вмісту клітини та зовнішнього середовища, вибірковий транспорт речовин (обмін із зовнішнім для клітини середовищем), місце протікання деяких біохімічних реакцій, об'єднання клітин у тканини та рецепція.

Клітинні мембрани поділяють на плазматичні (внутрішньоклітинні) та зовнішні. Основна властивість будь-якої мембрани – напівпроникність, тобто здатність пропускати лише певні речовини. Це дозволяє здійснювати вибірковий обмін між клітиною та зовнішнім середовищем або обмін між компартментами клітини.

Плазматичні мембрани – це ліпопротеїнові структури. Ліпіди спонтанно утворюють бислой (подвійний шар), а мембранні білки «плавають» у ньому. У мембранах є кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та ін. Між білковими молекулами є пори, крізь які проходять гідрофільні речовини (безпосередньому їх проникненню в клітину заважає ліпідний бішар). До деяких молекул на поверхні мембрани приєднані глікозильні групи (моносахариди та полісахариди), які беруть участь у процесі розпізнавання клітин при утворенні тканин.

Мембрани відрізняються своєю товщиною, зазвичай вона становить від 5 до 10 нм. Товщина визначається розмірами молекули амфіфільного ліпіду та становить 5,3 нм. Подальше збільшення товщини мембрани обумовлено розмірами мембранних білкових комплексів. Залежно від зовнішніх умов (регулятором є холестерол) структура бислоя може змінюватися отже він стає щільнішим чи рідким - від цього залежить швидкість переміщення речовин уздовж мембран.

До клітинних мембран відносять: плазмолему, каріолему, мембрани ендоплазматичної мережі, апарату Гольджі, лізосом, пероксисом, мітохондрій, включень тощо.

Ліпіди не розчиняються у воді (гідрофобність), але добре розчиняються в органічних розчинниках та жирах (ліпофільність). Склад ліпідів у різних мембранах неоднаковий. Наприклад, плазматична мембрана містить багато холестерину. З ліпідів у мембрані найчастіше зустрічаються фосфоліпіди (гліцерофосфатиди), сфінгомієліни (сфінголіпіди), гліколіпіди та холестерин.

Фосфоліпіди, сфінгомієліни, гліколіпіди складаються з двох функціонально різних частин: гідрофобної неполярної, яка не несе зарядів – «хвости», що складаються з жирних кислот, та гідрофільної, що містить заряджені полярні «головки» – спиртові групи (наприклад, гліцерин).

Гідрофобна частина молекули зазвичай складається із двох жирних кислот. Одна з кислот гранична, а друга ненасичена. Це визначає здатність ліпідів спонтанно утворювати двошарові (біліпідні) мембранні структури. Ліпіди мембран виконують такі функції: бар'єрну, транспортну, мікрооточення білків, електричний опір мембрани.

Мембрани відрізняються одна від одної набором білкових молекул. Багато мембранних білків складаються з ділянок, багатих на полярні (несучі заряд) амінокислоти, і ділянок з неполярними амінокислотами (гліцином, аланіном, валіном, лейцином). Такі білки в ліпідних шарах мембран розташовуються так, що їх неполярні ділянки занурені в «жирну» частину мембрани, де знаходяться гідрофобні ділянки ліпідів. Полярна (гідрофільна) частина цих білків взаємодіє з головками ліпідів і звернена у бік водної фази.

Біологічні мембрани мають спільні властивості:

мембрани - замкнуті системи, які не дозволяють вмісту клітини та її компартментів змішуватись. Порушення цілісності мембрани може призвести до загибелі клітин;

поверхнева (площинна, латеральна) рухливість. У мембранах йде безперервне переміщення речовин поверхнею;

асиметрія мембрани Будова зовнішнього та поверхневого шарів хімічно, структурно та функціонально неоднорідна.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Клітинна мембрана - це площинна структура, з якої побудовано клітину. Вона є у всіх організмів. Її унікальні властивості забезпечують життєдіяльність клітин.

Види мембран

Можна виділити три види клітинних мембран:

  • зовнішня;
  • ядерна;
  • мембрани органоїдів

Зовнішня цитоплазматична мембрана створює межі клітини. Її не треба плутати з клітинною стінкою або оболонкою, що є у рослин, грибів та бактерій.

Відмінність клітинної стінки від клітинної мембрани у значно більшій товщині та переважання захисної функції над обмінною. Мембрана знаходиться під клітинною стінкою.

Ядерна мембрана відокремлює від цитоплазми вміст ядра.

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

Серед органоїдів клітини є такі, форма яких утворена однією або двома мембранами:

  • мітохондрії;
  • пластиди;
  • вакуолі;
  • комплекс Гольджі;
  • лізосоми;
  • Ендоплазматична мережа (ЕПС).

Будова мембрани

За сучасними уявленнями структура клітинної мембрани описується за допомогою рідинно-мозаїчної моделі. Основу мембрани становить біліпідний шар - два рівні молекул ліпідів, що утворюють площину. По обидва боки на біліпідному шарі розташовані молекули білків. Деякі білки занурені у біліпідний шар, деякі проходять через нього.

Мал. 1. Клітинна мембрана.

Тварини клітини лежить на поверхні мембрани мають комплекс вуглеводів. Під час вивчення клітини під мікроскопом зазначено, що мембрана перебуває у постійному русі і неоднорідна за будовою.

Мембрана є мозаїкою і в морфологічному, і в функціональному сенсі, тому що її різні ділянки містять різні речовини та мають різні фізіологічні властивості.

Властивості та функції

Будь-яка прикордонна структура здійснює захисні та обмінні функції. Це стосується всіх видів мембран.

Здійсненню даних функцій сприяють такі властивості, як:

  • пластичність;
  • висока здатність до відновлення;
  • напівпроникність.

Властивість напівпроникності полягає в тому, що одні речовини не пропускаються мембраною, інші пропускаються вільно. Так здійснюється контролююча функція мембрани.

Також зовнішня мембрана забезпечує зв'язок між клітинами за рахунок численних виростів та виділення клеючої речовини, що заповнює міжклітинний простір.

Транспорт речовин через мембрану

Надходження речовин через зовнішню мембрану йде такими шляхами:

  • через пори за допомогою ферментів;
  • через мембрану безпосередньо;
  • піноцитоз;
  • фагоцитоз.

Першими двома способами транспортуються іони та дрібні молекули. Великі молекули надходять у клітину шляхом піноцитозу (у рідкому стані) та фагоцитозу (у твердому вигляді).

Мал. 2. Схема піно-і фагоцитозу.

Мембрана охоплює харчову частинку і замикає їх у травну вакуоль.

Вода та іони проходять у клітину без витрат енергії, пасивним транспортом. Великі молекули переміщуються активним транспортом із витратою енергетичних ресурсів.

Внутрішньоклітинний транспорт

Від 30% до 50% об'єму клітини займає ендоплазматична мережа. Це своєрідна система порожнин і каналів, що пов'язує всі частини клітини та забезпечує впорядковане внутрішньоклітинне транспортування речовин.

Мал. 3. Малюнок ЕПС.

Таким чином, ЕПС зосереджена значна маса клітинних мембран.

Що ми дізналися?

Ми з'ясували, що таке клітинна мембрана в біології. Це структура, на основі якої побудовано всі живі клітини. Її значення в клітині полягає в: відмежуванні простору органоїдів, ядра та клітини в цілому, забезпеченні вибіркового надходження речовин у клітину та ядро. До складу мембрани входять молекули ліпідів та білків.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.7. Усього отримано оцінок: 485.

  • Що таке клітинна мембрана

    Ні для кого не секрет, що всі живі істоти на нашій планеті складаються з їх клітин, цих незліченних органічної матерії. Клітини ж у свою чергу оточені спеціальною захисною оболонкою – мембраною, що грає дуже важливу роль у життєдіяльності клітини, причому функції клітинної мембрани не обмежуються лише захистом клітини, а є складним механізмом, що бере участь у розмноженні, харчуванні, регенерації клітини.

    Що таке клітинна мембрана

    Саме слово «мембрана» з латині перекладається як «плівка», хоча мембрана є не просто свого роду плівкою, в яку обгорнута клітина, а сукупність двох плівок, з'єднаних між собою і з різними властивостями. Насправді клітинна мембрана це тришарова ліпопротеїнова (жиро-білкова) оболонка, що відокремлює кожну клітину від сусідніх клітин та навколишнього середовища, і здійснює керований обмін між клітинами та навколишнім середовищем, так звучить академічне визначення того, що являє собою клітинна мембрана.

    Значення мембрани просто величезне, адже вона не просто відокремлює одну клітину від іншої, а й забезпечує взаємодію клітини як з іншими клітинами, так і навколишнім середовищем.

    Історія дослідження клітинної мембрани

    Важливий внесок у дослідження клітинної мембрани було зроблено двома німецькими вченими Гортером та Гренделем у далекому 1925 році. Саме тоді їм вдалося провести складний біологічний експеримент над червоними кров'яними тільцями – еритроцитами, в ході яких вчені отримали так звані «тіні», порожні оболонки еритроцитів, які склали в одну стопку та виміряли площу поверхні, а також вирахували кількість ліпідів у них. На підставі отриманої кількості ліпідів вчені прийшли до висновку, що їх вистачає на подвійний шар клітинної мембрани.

    В 1935 ще одна пара дослідників клітинної мембрани, цього разу американці Даніель і Доусон після цілої серії довгих експериментів встановили вміст білка в клітинній мембрані. Інакше ніяк не можна було пояснити, чому мембрана має такий високий показник поверхневого натягу. Вчені дотепно представили модель клітинної мембрани у вигляді сендвіча, в якому роль хліба грають однорідні ліпідо-білкові шари, а між ними замість олії – порожнеча.

    У 1950 році з появою електронного теорію Даніеля та Доусона вдалося підтвердити вже практичними спостереженнями – на мікрофотографіях клітинної мембрани були чітко видно шари з ліпідних та білкових головок і також порожній простір між ними.

    У 1960 році американський біолог Дж. Робертсон розробив теорію про тришарову будову клітинних мембран, яка довгий час вважалася єдиною вірною, але з подальшим розвитком науки стали з'являтися сумніви в її непогрішності. Так, наприклад, з погляду клітин було б складно і трудомістко транспортувати необхідні корисні речовини через весь «сендвіч»

    І лише в 1972 році американські біологи С. Сінгер і Г. Ніколсон змогли пояснити нестикування теорії Робертсона за допомогою нової рідинно-мозаїчної моделі клітинної мембрани. Зокрема вони встановили, що клітинна мембрана не однорідна за своїм складом, більше того – асиметрична і наповнена рідиною. До того ж клітини перебувають у постійному русі. А горезвісні білки, які входять до складу клітинної мембрани мають різні будови та функції.

    Властивості та функції клітинної мембрани

    Тепер давайте розберемо, які функції виконує клітинна мембрана:

    Бар'єрна функція клітинної мембрани – мембрана як справжнісінький прикордонник, стоїть на варті кордонів клітини, затримуючи, не пропускаючи шкідливі або просто невідповідні молекули

    Транспортна функція клітинної мембрани – мембрана не лише прикордонником біля воріт клітини, а й своєрідним митним пропускним пунктом, крізь неї постійно проходить обмін корисними речовинами коїться з іншими клітинами і довкіллям.

    Матрична функція – саме клітинна мембрана визначає розташування одне одного, регулює взаємодію між ними.

    Механічна функція відповідає за обмеження однієї клітини від іншої і паралельно за правильно з'єднання клітин один з одним, за формування їх в однорідну тканину.

    Захисна функція клітинної мембрани є основою побудови захисного щита клітини. У природі прикладом цієї функції може бути тверда деревина, щільна шкірка, захисний панцир, все це завдяки захисній функції мембрани.

    Ферментативна функція – ще одна важлива функція, яку здійснюють деякі білки клітини. Наприклад, завдяки цій функції в епітелії кишечника відбувається синтез травних ферментів.

    Крім того через клітинну мембрану здійснюється клітинний обмін, який може проходити трьома різними реакціями:

    • Фагоцитоз - це клітинний обмін, при якому вбудовані в мембрану клітини-фагоцити захоплюють та перетравлюють різні поживні речовини.
    • Піноцитоз - це процес захоплення мембраною клітини, що стикаються з нею молекули рідини. Для цього на поверхні мембрани утворюються спеціальні вусики, які ніби оточують краплю рідини, утворюючи бульбашку, яка згодом «ковтається» мембраною.
    • Екзоцитоз – це зворотний процес, коли клітина через мембрану виділяє секреторну функціональну рідину на поверхню.

    Будова клітинної мембрани

    У клітинній мембрані є ліпіди трьох класів:

    • фосфоліпіди (є комбінацією жирів і ),
    • гліколіпіди (є комбінацією жирів і вуглеводів),
    • холестерол.

    Фосфоліпіди і гліколіпіди у свою чергу складаються з гідрофільної головки, в яку відходять два довгі гідрофобні хвостики. Холестерол займає простір між цими хвостиками, не даючи їм згинатися, все це в деяких випадках робить мембрану певних клітин дуже жорсткою. Крім цього молекули холестеролу впорядковують структуру клітинної мембрани.

    Але як би там не було, а найважливішою частиною будови клітинної мембрани є білок, точніше різні білки, що грають різні важливі ролі. Незважаючи на різноманітність білків, що містяться в мембрані, є щось, що їх об'єднує – навколо всіх білків мембрани розташовані аннулярні ліпіди. Анулярні ліпіди – це особливі структуровані жири, які є своєрідною захисною оболонкою для білків, без якої вони просто не працювали.

    Структура клітинної мембрани має три шари: основу клітинної мембрани становить однорідний рідкий шар біліпіду. Білки ж покривають його з обох боків на кшталт мозаїки. Саме білки крім описаних вище функцій також грають роль своєрідних каналів, якими крізь мембрану проходять речовини, нездатні проникнути через рідкий шар мембрани. До таких відносяться, наприклад, іони калію та натрію, для їх проникнення через мембрану природою передбачені спеціальні іонні канали клітинних мембран. Іншими словами білки забезпечують проникність клітинних мембран.

    Якщо дивитися на клітинну мембрану через мікроскоп, ми побачимо шар ліпідів, утворений маленькими кулястими молекулами яким плавають немов морем білки. Тепер ви знаєте які речовини входять до складу клітинної мембрани.

    Клітинна мембрана, відео

    І на завершення освітнє відео про клітинну мембрану.


    При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/запитання/пропозицію можете написати на мою пошту [email protected]або у Фейсбук, з повагою автор.


    Ця стаття доступна англійською мовою – .

    • Вивченням будови організмів, а також рослин тварин та людини займається розділ біології, який називається цитологією. Вчені встановили, що вміст клітини, що знаходиться в ній, побудований досить складно. Його оточує так званий поверхневий апарат, до складу якого входять зовнішня клітинна мембрана, надмембранні структури: глікокалікс і мікронітки, пелікула і мікротрубочки, що утворюють її підмембранний комплекс.

    У цій статті ми вивчимо будову та функції зовнішньої клітинної мембрани, що входить у поверхневий апарат різних видів клітин.

    Які функції виконує зовнішня клітинна мембрана

    Як було описано раніше, зовнішня мембрана є частиною поверхневого апарату кожної клітини, який успішно відокремлює її внутрішній вміст та захищає клітинні органели від несприятливих умов довкілля. Ще одна функція - це забезпечення обміну речовин між клітинним вмістом та тканинною рідиною, тому зовнішня клітинна мембрана здійснює транспорт молекул та іонів, що надходять у цитоплазму, а також допомагає видаляти шлаки та надлишок токсичних речовин із клітини.

    Будова клітинної мембрани

    Мембрани, або плазмалеми різних типів клітин сильно відрізняються між собою. Головним чином, хімічною будовою, а також відносним вмістом у них ліпідів, глікопротеїдів, білків і, відповідно, характером рецепторів, що знаходяться у них. Зовнішня якість визначається насамперед індивідуальним складом глікопротеїдів, бере участь у розпізнаванні подразників зовнішнього середовища та в реакціях самої клітини на їх дії. З білками та гліколіпідами клітинних мембран можуть взаємодіяти деякі види вірусів, внаслідок чого вони проникають у клітину. Віруси герпесу та грипу можуть використовувати для побудови своєї захисної оболонки.

    А віруси та бактерії, так звані бактеріофаги, прикріплюються до мембрани клітини та в місці контакту розчиняють її за допомогою особливого ферменту. Потім у отвір, що утворився, проходить молекула вірусної ДНК.

    Особливості будови плазмалеми еукаріотів

    Нагадаємо, що зовнішня клітинна мембрана виконує функцію транспорту, тобто перенесення речовин і з неї в зовнішнє середовище. Для здійснення такого процесу потрібна спеціальна будова. Справді, плазмалема є постійною, універсальною всім систему поверхневого апарату. Це тоненька (2-10 Нм), але досить щільна багатошарова плівка, що покриває всю клітину. Її будова була вивчена в 1972 році такими вченими як Д. Сінгер і Г. Ніколсон, ними ж створена рідинно-мозаїчна модель клітинної мембрани.

    Основні хімічні сполуки, які її утворюють - це впорядковано розташовані молекули білків і певних фосфоліпідів, які вкраплені в рідку ліпідну середу і нагадують мозаїку. Таким чином, клітинна мембрана складається з двох шарів ліпідів, неполярні гідрофобні «хвости» яких знаходяться всередині мембрани, а полярні гідрофільні головки звернені до цитоплазми клітини та міжклітинної рідини.

    Шар ліпідів пронизується великими білковими молекулами, що утворюють гідрофільні пори. Саме через них транспортуються водні розчини глюкози та мінеральних солей. Деякі білкові молекули знаходяться як на зовнішній, так і на внутрішній поверхні плазмалеми. Таким чином, на зовнішній клітинній мембрані в клітинах всіх організмів, що мають ядра, знаходяться молекули вуглеводів, пов'язані з ковалентними зв'язками з гліколіпідами та глікопротеїдами. Вміст вуглеводів у клітинних мембранах коливається від 2 до 10%.

    Будова плазмалеми прокаріотичних організмів

    Зовнішня клітинна мембрана у прокаріотів виконує подібні функції з плазмалемами клітин ядерних організмів, а саме: сприйняття та передача інформації, що надходить із зовнішнього середовища, транспорт іонів та розчинів у клітину та з неї, захист цитоплазми від чужорідних реагентів ззовні. Вона може утворювати мезосоми - структури, що виникають при вп'ячуванні плазмалеми всередину клітини. На них можуть бути ферменти, що беруть участь у метаболічних реакціях прокаріотів, наприклад, у реплікації ДНК, синтезі білків.

    Мезосоми також містять окислювально-відновні ферменти, а у фотосинтетиків знаходяться бактеріохлорофіл (у бактерій) та фікобілін (у ціанобактерій).

    Роль зовнішніх мембран у міжклітинних контактах

    Продовжуючи відповідати на питання, які функції виконує зовнішня клітинна мембрана, зупинимося на її ролі. У рослинних клітин у стінках зовнішньої клітинної мембрани утворюються пори, що переходять у целюлозний шар. Через них можливий вихід цитоплазми клітини назовні, такі тонкі канали називають плазмодесмами.

    Завдяки їм зв'язок між сусідніми рослинними клітинами дуже міцний. У клітин людини та тварин місця контактів сусідніх клітинних мембран називаються десмосомами. Вони характерні для ендотеліальних та епітеліальних клітин, а також зустрічаються у кардіоміоцитів.

    Допоміжні утворення плазмалеми

    Розібратися, чим відрізняються рослинні клітини від тварин, допомагає вивчення особливостей будови їх плазмалем, які залежать від того, які функції виконує зовнішня клітинна мембрана. Над нею у тварин клітин знаходиться шар гликокаликс. Він утворений молекулами полісахаридів, пов'язаних з білками та ліпідами зовнішньої клітинної мембрани. Завдяки глікокаліксу між клітинами виникає адгезія (злипання), що призводить до утворення тканин, тому він бере участь у сигнальній функції плазмалеми – розпізнаванні подразників зовнішнього середовища.

    Як здійснюється пасивний транспорт певних речовин через клітинні мембрани

    Як було сказано раніше, зовнішня клітинна мембрана бере участь у процесі транспортування речовин між клітиною і довкіллям. Існує два види перенесення через плазмалемму: пасивний (дифузійний) та активний транспорт. До першого відноситься дифузія, полегшена дифузія та осмос. Рух речовин за градієнтом концентрації залежить, насамперед, від маси та величини молекул, що проходять через клітинну мембрану. Наприклад, дрібні неполярні молекули легко розчиняються в середньому ліпідному шарі плазмалеми, просуваються через неї та виявляються у цитоплазмі.

    Великі молекули органічних речовин проникають у цитоплазму за допомогою спеціальних білків-переносників. Вони мають видову специфічність і, з'єднуючись з часткою або іоном, без витрат енергії пасивно переносять через мембрану по градієнту концентрації (пасивний транспорт). Цей процес є основою такого властивості плазмалеми, як вибіркова проникність. У процесі енергія молекул АТФ немає, і клітина зберігає в інші метаболічні реакції.

    Активний транспорт хімічних сполук через плазмалему

    Так як зовнішня клітинна мембрана забезпечує перенесення молекул та іонів із зовнішнього середовища всередину клітини і назад, стає можливим виведення продуктів дисиміляції, що є токсинами, назовні, тобто в міжклітинну рідину. відбувається проти градієнта концентрації та вимагає використання енергії у вигляді молекул АТФ. У ньому також беруть участь білки-переносники, звані АТФ-азами, що є одночасно ферментами.

    Прикладом такого транспорту є натрій-калієвий насос (іони натрію переходять з цитоплазми в зовнішнє середовище, а іони калію закачуються в цитоплазму). До нього здатні епітеліальні клітини кишечника та нирок. Різновидами такого способу перенесення є процеси піноцитозу і фагоцитозу. Таким чином, вивчивши, які функції виконує зовнішня клітинна мембрана, можна встановити, що до процесів піно- та фагоцитозу здатні гетеротрофні протисти, а також клітини вищих тварин організмів, наприклад, лейкоцити.

    Біоелектричні процеси у клітинних мембранах

    Встановлено, що існує різниця потенціалів між зовнішньою поверхнею плазмалеми (вона позитивно заряджена) і пристіночним шаром цитоплазми, зарядженим негативно. Її назвали потенціалом спокою, і вона притаманна всім живим клітинам. А нервова тканина має як потенціал спокою, а й здатна до проведення слабких біострумів, яке називають процесом збудження. Зовнішні мембрани нервових клітин-нейронів, приймаючи роздратування від рецепторів, починають змінювати заряди: іони натрію масово надходять усередину клітини і поверхня плазмалеми стає електронегативною. А пристіночний шар цитоплазми внаслідок надлишку катіонів отримує позитивний заряд. Це пояснює, чому відбувається перезаряджання зовнішньої клітинної мембрани нейрона, що викликає проведення нервових імпульсів, що лежать в основі процесу збудження.