§13. КЛІТИННА МЕМБРАНА
Основні поняття й ключові терміни: КЛІТИННА МЕМБРАНА. Клітинні контакти. Клітинна стінка. Глікокалікс.
Пригадайте! Що таке еукаріотична клітина?
Поміркуйте!
Губки - примітивні багатоклітинні тварини з дивними особливостями. Якщо пропустити губку крізь сито, то можна отримати фільтрат з живими відокремленими клітинами. Вони зберігають життєдіяльність впродовж декількох днів, а потім активно переміщуються, збираються в групи й перетворюються на маленькі губки. Як ці клітини розпізнають одна одну і за допомогою яких клітинних утворів поєднуються між собою?
ЗМІСТ
Як функції клітинної мембрани пов'язані з її будовою?
Весь потік речовин, енергії та інформації відбувається через клітинну мембрану, яку утворюють ліпіди, білки і вуглеводи (іл. 29). Основу мембрани становлять фос-фоліпіди, що утворюють подвійний біліпідний шар. Цей шар разом із білками визначає найзагальніші властивості мембран, тобто їхню рухливість, здатність самовід-новлюватися та вибіркову проникність для речовин. В оточенні води фосфоліпіди організовуються таким чином: гідрофільні «головки» спрямовані назовні та контактують з водою, а гідрофобні «хвости» орієнтовані всередину. Для зміцнення рухливої мембрани у ній наявні молекули холестеролу.
Відповідно до рідинно-мозаїчної моделі будови клітинна мембрана містить вбудовані у біліпідний шар молекули білків, що відповідають за транспортування речовин, обмін речовин та перетворення енергії, захист й опору для клітини. Деякі білки і ліпіди клітинних мембран, особливо у тваринних клітинах, пов’язані з вуглеводами й утворюють гліколіпіди й глікопротеїди. Ці молекули ймовірно беруть участь у розпізнаванні впливів середовища, контактуванні клітин між собою та реакціях клітин на подразнення. Таким чином, основними функціями клітинної мембрани є: 1) транспортна (обмін речовин, енергії та інформації з навколишнім середовищем через біліпідний шар, 
білкові канали тощо); 2) метаболічна (ферментні білки беруть участь у процесах взаємоперетворення речовин та енергії); 3) рецепторна (рецепторні білки в мембранах сприймають інформацію із середовища); 4) захисна (чужорідні мембранні білки-антигени спричиняють формування антитіл); 5) контактна (вуглеводи й фібрилярні білки забезпечують різні взаємодії між клітинами); 6) опорна (до білків мембрани прикріплюються елементи цитоскелета, який організовує рухи та переміщення елементів клітини) (іл. 30).
Мембрани різних клітин й організмів суттєво різняться за хімічним складом білків й ліпідів та їхнім умістом, але загальний план організації є подібним.
Отже, КЛІТИННА МЕМБРАНА - утвір клітини, що складається з ліпідів, білків та вуглеводів і забезпечує взаємовідносини клітини із зовнішнім середовищем.
Як відбувається контактування клітин?
Клітинні контакти - спеціалізовані ділянки поверхневого апарату, що забезпечують міжклітинну взаємодію. До основних функцій міжклітинних контактів належать поєднання клітин у тканинах, короткочасна взаємодія між клітинами і міжклітинне транспортування речовин. Найпоширенішими видами міжклітинних контактів є: десмосоми, щільні контакти, синапси, щілинні контакти і плазмодесми (іл. 31).
Десмосоми - це з’єднання двох клітин, що відбувається за допомогою елементів цитоскелета. Найпоширеніші вони у тих частинах тіла, 
які зазнають постійного механічного стресу, зокрема у гладких м’язах, міокарді, де формують вставні диски.
Щільні контакти - контакти, в яких мембрани клітин максимально зближуються і зшиваються спеціальними білками. Вони ізолюють клітини та запобігають дифузії у цих ділянках.
Синапси - комунікаційні контакти нервових клітин, які передають інформацію з нейронів на нейрони або з нейронів на м’язи.
Щілинні контакти (нексуси) - комунікаційні контакти, що характеризуються наявністю білкових каналів. Забезпечують передачу електричних імпульсів та поживних речовин.
Плазмодесми - контакти у вигляді цитоплазматичних містків між клітинами. Основною функцією плазмодесм є забезпечення взаємодії і транспортування речовин між клітинами, що ізольовані жорсткими клітинними оболонками. У рослинному організмі майже всі клітини з’єднані таким чином.
Отже, різні типи міжклітинних контактів пристосовані до особливих функцій певних клітин.
Яке значення надмембранних структур клітини?
Надмембранні структури можуть бути представлені в клітинах клітинною стінкою й глікокаліксом. У представників різних царств живої природи ці структури влаштовані по-різному.
Клітинна стінка - надмембранна структура, що оточує клітини прокаріотів, грибів і рослин. На відміну від мембран клітинна стінка не в змозі контролювати транспортування молекул до клітини із зовнішнього середовища. У прокаріотичних клітин клітинна стінка складається з муреїну, у рослинних клітин - з целюлози, а у грибів -з хітину. Особливу роль виконує ця структура у рослин. Її целюлозні волокна утворюють каркас, проміжки якого можуть бути заповнені пектиновими речовинами, лігніном. Залежно від типу тканин рослин і функцій до складу стінки можуть входити й неорганічні сполуки (наприклад, силіцій(ІУ) оксид, солі Кальцію). Рослинні стінки виконують цілий ряд функцій: забезпечують транспортування речовин, надають форму клітині, визначають напрямок її росту, протидіють внутрішньому тиску, захищають від несприятливих чинників середовища тощо.
Глікокалікс - над мембранний комплекс тваринних клітин, утворений молекулами глікопротеїдів та гліколіпідів. Основними функціями є зв’язок між клітинами, сприйняття подразників, а також участь у позаклітинному пристінковому травленні завдяки наявності в ньому ферментів. Оскільки шар дуже тоненький, він не виконує опорної функції, притаманної клітинним стінкам. Особливе значення глікокаліксу проявляється у фагоцитозі, до якого здатні тваринні клітини.
Отже, надмембранні структури клітин захищають клітини від несприятливих умов довкілля, є опорою для протопласту та забезпечують зв'язок із середовищем.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Біологія + Фізика
Клітинні мембрани більш проникні для води, ніж для більшості йонів, малих полярних молекул та макромолекул. Така різниця великою мірою виникає внаслідок наявності в мембранах білків аквапоринів, що пропускають лише молекули води. Що таке гіпертонічні, ізотонічні та гіпотонічні розчини? Яка роль клітинних мембран у забезпеченні життєдіяльності клітин?
Домашні досліди
Проведіть досліди й оцініть можливості практичного застосування знань про клітинні мембрани.
Дослід 1. Відріжте ножем тонку скибку лимона і покладіть її на тарілку. Посипте скибку цукром. Посипати цукром можна й пошинковану моркву. Поясніть результати.
Дослід 2. Виріжте з картоплини три кубики однакового розміру. Приготуйте три склянки. В одну налийте підсолену воду, в іншу - концентрований розчин солі, а в третю - воду з-під крана. У кожну банку опустіть по картопляному кубику. За 2 год розгляньте кубики. Запропонуйте пояснення результатів.
СТАВЛЕННЯ
Явище фагоцитозу відкрив лауреат Нобелівської премії з фізіології та медицини (1908) український учений 1.1. Мечников (1845 - 1916). У процесі фагоцитозу активна роль належить клітинній мембрані, яка обволікає часточку, що фа-гоцитується, і втягує її в глиб цитоплазми з утворенням фагосоми. З лізосом клітини до фагосом надходять гідролітичні ферменти, які перетравлюють поглинуту часточку. Яке значення має це відкриття у розвитку знань про клітину?
РЕЗУЛЬТАТ
|
Оцінка |
Завдання для самоконтролю |
|
1 - 6 |
1. Що таке клітинна мембрана? 2. Назвіть функції клітинної мембрани. 3. Що таке мембранне транспортування? 4. Які є механізми транспортування речовин крізь мембрани? 5. Що таке надмембранні структури клітини? 6. Назвіть надмембранні структури. |
|
7 - 9 |
7. Як функції клітинної мембрани пов'язані з її будовою? 8. Як відбувається транспортування речовин крізь клітинну мембрану? 9. Яке значення надмембранних структур клітини? |
|
10 - 12 |
10. Яка роль клітинних мембран у адаптації клітин до умов існування? |
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Соболь
