» Структура на плазмената мембрана. Структура и функции н...

[Mozo]

» Структура на плазмената мембрана. Структура и функции на цитоплазмените мембрани(Урок)

СТРУКТУРА НА ПЛАЗМЕНАТА МЕМБРАНА.СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НА ЦИТОПЛАЗМЕНИТЕ МЕМБРАННИ ОРГАНЕЛИ/ ЕНДОПЛАЗМЕН МРЕЖА,КОМПЛЕКС НА ГОЛДЖИ,ЛИЗОЗОМИ/



За да съществуват, живите клетки трябва да бъдат изолирани от околната среда и, заедно с това, непрекъснато да обменят с нея вещества и енергия. С тази двойна задача се справят успешно приферната клетъчна мембрана – плазмената мембрана. Тя предпазва клетката от свободното постъпване или излизане на вещества. Чрез сложната си структура плазмената мембрана избирателно пропуска вещества – такива, които са необходими за жизнените процеси, и непотребните продукти на обманата, подлежащи на изхвърляне. Устройството и функционирането на вътрешноклетъчните мембрани е подобно на тези на плазмената мембрана.
Плазмената мембрана е изградена от липиди и белтъци. Това са основните вещества в нейния състав. Основа на мембранната стуктура са фосфолипидните молекули, които са подредени в два слоя. Това подреждане се определя от свойствата на фосфолипидите и взаимодействието им с водата – средата, в която нормално съществуват живите клетки. Главите на фосфолипидните молекули като хидрофилни се ориентират към водната среда, а хидрофобните им участъци се отблъстват от водните молекули. Това заставя фосфолипидните молекули да се подредят само по един възможен начин – в два слоя, противоположно насочени. Образуваният двоен слой е непрекъснат и затваря определено пространство. Така хидрофобните опашки нямат контакт с водните молекули.
В резултат на свойствата на фосфолипидните молекули възниква структура, която затваря определено пространство и не е свободно пропусклива за водата и разтворените в нея вещества.
Тази структура се нарича фосфлипидна мембрана и тя обособява както клетката като цяло, така и нейните мамбранни органили.
При научни изследвания често се използват изкуствени липидни слоеве, които във водна среда образуват микроскопични сферични мехурчета – липозоми. В бъдеще се предвижда тяхното широко използване в практиката, тъй като с тяхна помощ лесно се преодолява мембранната бариера и в клетките на организма могат да се въвеждат различни вещества, например лекарства.
Белтъците на плазмената мембрана са разположени по различен начин неравномерно след фосфолипидните молекули, подобно на мозайка.Ако белтъчната молекула изцяло е покрита с хидрофилни участъци,тя остава на повърхността на двойния фосфолипиден слой.Ако обаче белтъчната молекула съдържа хидрофобен участък, тя потъва частично в слоя или го пронизва – хидрофобният участък се помества между опашките на фосфолипидните молекули. Така в зависимост от природата си, бълтъците на мембраната имат различно разположение.

















Мембранните белтъци изпълняват различни функции: едни укрепват структурата на мембраната, други са ензими, трети образуват хидрофилни канали в двойния фосфолипиден слой, през които могат да преминат заредени частици, четвърти свързват молекули на определени вещества, като ги пренасят през мембраната, пети свързват хормони. Избирателната пропускливост на мембраната се дължи главно на белтъците-преносители.
Така описаната структура на плазмената мембрана има дебелина около 10 nm .Тя не е втвърдена, статична, а е полутечна – свойство, което се определя от фосфолипидите. Белтъците на мембраната могат да променят своето положение – те „плуват като айсберги в липидното езеро”. Тези особености са дали основание моделът, по който е построена мембраната, да бъде наречен течностно-мозаичен.
При животинаските клетки някои белтъци и липиди по външната повърхност на мембраната са свързани с въглехидрати /захари/, които са различни за типовете клетки, за различните видове организми, а понякога и за отделните индивиди от един вид. По специфичната повърхност на клетъчните мембрани, създавана от захарите, имунната система познава чуждите нашественици в организма, което включва имунен отговор. Разпознаването на „свои” и „чужди” е причината и за често наблядаваното отхвърляне /неприемане/ на присаден орган от приемащия организам.

Клетките произвеждат белтъци за свои нужди, но и за „износ”. Белтъците, необходими на клетката –клетъчни ензими, белтъци, изграждащи вътрешноклетъчни структури и др., се синтезират в свободни полизоми, намиращи се в цитозола. Но много клетки /например клетките на жлезистия епител/ произвеждат белтъци, които не са им необходими, а участват в процеси и функции в други клетки и органи на организма – белтъци на клъвната плазма, белтъци-хормони, белтъци-ензими на храносмилателните сокове и др. След като синтезира такива белтъци, клетката трябва да ги отдели в извънклетъчната среда. При това, без да се допусне влияние на тези белтъци върху процесите и функциите на клетката-производител, нито пък самите „износни” продукти да бъдат увредени. В синтезата и изнасянето от клетката на такива белтъци участва ендоплазмената мрежа.
Едноплазмена мрежа представлява мембранен органел, състоящ се от плоски и тръбовидни цистерни, които пронизват голяма част от клетъчното пространство, и свързани с тях мехурчета. Тези структури са обединени в обща система и са отделени от цитозола чрез мембрана, по-тънка от плазмената, но с подобно устройство. Едноплазмената мрежа може да бъде зърнеста и гладка. При зърнестата външната повърхност е осеяна с рибозоми, свързани в полизоми, които са здраво прикрепени към мембраната. Гладката ендоплазмена мрежа не съдържа рибозоми.
Синтезираните белтъчни молекули от прикрепените рибозоми преминават през мембранни канали направо във вътрешните пространства на ендоплазмената мрежа и по този начин се изолират то цитозола.
Чрез мембранни мехурчета, откъсващи се от ендоплазмената мрежа, белтъците се пренасят до друг мембранен органел и оттам се изнасят в клетка. Ендоплазмената мрежа – зърнестата и част, е особено силно развита в клетки, чиято функция е свързана с продукция на голямо количество белтъци. При животните такива са клетките на жлезите на храносмилателната система, клетките на млечната жлеза и др. Тези клетки отделят секрети, в които основен компонент са белтъците. При растенията такива са клетките на основната тъкан, които натрупват белтъци като запасни вещества /например клетките на семеделите/.
Освен белтъци, в ендоплазмената мрежа се образуват мазнини и фосфолипиди. За разлика от белтъцие, те се синтезират в гладката ендоплазмена мрежа. Същата изпълнява и други функции в някои специализирани клетки – обезвреждане на токсични вещества и лекарствени препарати в чернодробните клетки, синтеза на стероидни хормони в клетките на надбъбречните и половите жлези, натрупване на Са++ в скелетните мускулни вклакна.
Производството на белтъци в клетките протича според нуждите с променлива скорост. При високо натоварване клетката може да синтезира огромно количество белтък. Например някои клетки на висши организми могат за 24h да удвоят масата си.
Изграждането на белтъчните молекули е сравнително бърз процес. Синтезата на една полипептидна верига от стотина аминокиселини протича за 1-2 min .
Много специализирани клетки произвеждат вещества, които не са им необходими. Такива вещества при животните обслужват процеси и функции в други клетки или са необходими за нормалното функциониране на целия организъм – ензими и други съставки на храносмилателните сокове, вещества на кръвната плазма (главно белтъци), хормони, невромедиатори, междуклетъчно вещество и пр. При растенията също се отделят ензими, хормони, но и етерични масла, смола, парлива течност, нектар и др. Процесът на обрезуване и отделяне на тези вещества от клетката се нарича секреция. Той е типичен за клетките на жлезите.
Централна роля в секрецията играе мембранен органел, наречен комплекс на Голджи, по името на неговия откривател. Това е структура, образувана от няколко сплеснати цистерни, събрани в пачка, и множество различни по големина мехурчета. Цистерните и мехурчетата са огреничени с единична мембрана.
Основен компонент в секрета са белтъците. Те се синтезират в рибозомите на зърнестата ендоплазмена мрежа и навлизат в нейните кухини. От ендоплазмената мрежа се отделят мембранни мехурчета, съдържащи секрета, които се сливат с цистерните на комплекса на Голджи. Попаднал там, секретът се кондензира (обезводнява, сгъстява), а в някои случаи се променя химически. След това секретът се отделя от комплекса на Голджи като секреторно мехурче, „опакован” отново в мембрана. То се предвижва до периферията на клетката и секретът се изхвърля навън чрез екзоцитоза. При това мембраната на мехурчето се слива с плазмената мембрана.
Лизозомите приличат на мехурчетата, носещи секрет. Те също съдържат белтъци (ензими) и също са ограничени с единична мембрана. Лизозомите възникват в клетката като секреторните мехурчета – от комплекса на Голджи. За разлика от тях обаче, те функционират вътрешноклетъчно.
Погълнатите частици или разтворени вещества се подлагат в клетката на смилане. Активни участници в смилането са лизозомите. Те са цитоплазмен органел – мехурче, ограничено от цитозола с мембрана, което съдържа множество различни ензими. Тези ензими катализират разграждането на белтъци, полизахариди, нуклеинови киселини и др.
Лизозомите са мембранни мехурчета с диаметър 0,2 – 0,5 µm.
Когато в клетката се образува мембранно мехурче с погълнат обект, към него се насочват една или няколко лизозоми.

















Мембранта на лизозомата се слива с тази на мехурчето и се образува смилателна вакуола, в която погълнатият обект се смила (разгражда) под действието на ензимите.
Неговите вещества се разграждат до прости продукти – аминокиселини, прости захари и др., които преминават през мембраната в цитозола и се използват от клетката като храна. Този процес не е характерен за растителните клетки и затова при тях често лизозоми отсъстват.
Ако във вакуолата останат несмлени частици, те могат да се запазят за дълго време в клетката, но може и да бъдат изхвърлени от нея.
Клетките на висшите животни не могат да изхвърлят несмлените остатъци от погълнати частици (отпадъчни вещества). Те се натрупват като остатъчни телца , които смущават нормалното протичане на клетъчните процеси. Счита се, че те са една от причините за стареенето на клетките. Амебите и други едноклетъчни, за разлика от клетките на висшите животни, изхвърлят несмлените частици, натрупани в смилателната вакуола.
Интересно е, че по същия начин клетката се справя и с увредените собствени структури, които вече няма да й служат (например митохондрии). Тя ги обгръща с мембрана от ендоплазмената мреж и след това ги обработва като чужди частици.