Функции клеточной мембраны

Клеточная мембрана обладает целым рядом функций. Погруженные в нее белки выполняют ферментативную функцию. Часто они располагаются в определенной последовательности для того, чтобы продукты катализа последовательно переходили от одной молекулы к другой. Образуется конвейер, который стабилизируют поверхностные белки, т. к. не дают ферментам плавать вдоль липидного бислоя.

Клеточная мембрана также выполняет барьерную функцию. Она ограничивает содержимое клетки от окружающей среды, а также транспортную функцию. Цитоплазматическая мембрана обладает высокой степенью прочности и свойством избирательной проницаемости, а также поддерживает постоянство состава внутренней среды организма. Такие многогранные свойства обусловлены необходимостью высокой степени адаптации клеток животных к различным изменениям окружающей среды.

При этом мембранный транспорт может проходить различными способами.

Активный транспорт происходит при наличии в мембране специализированных каналов. Такой вид транспорта протекает против градиента концентрации и с высокими затратами энергии. В нем участвуют белки – переносчики. Эта энергия получается клеткой при распаде молекул АТФ.

Пассивный транспорт протекает в разных концентрациях (из области высокой концентрации в низкую). При этом отсутствуют затраты энергии. Такой путь называют диффузией. Она может быть представлена в облегченном и стандартном видах.

Облегченная диффузия реализуется благодаря специфическим белкам – переносчикам. Это становится возможным благодаря наличию различных белковых конформаций. Как правило, в этом процессе участвует один или несколько белков.

Также существует транспорт веществ внутри клетки, который косвенно зависит от строения цитоплазматической мембраны или от возможности пропускания ею ряда веществ. Такой транспорт также зависит от наличия в ядре специфических отверстий или пор. Через цитоплазму данные вещества могут контактировать с клеточной мембраной, поддерживая обмен веществ в элементарной живой системе.

Также пассивный транспорт осуществляется по белкам – каналам. Они образуют водные поры, которые открыты в какой – либо период времени. По этим каналам белки могут транспортироваться из одной клетки в другую. Периодичность транспортировки обеспечивает точность обмена веществ между клетками.

Также мембрана может выполнять рецепторную функцию. На ее внешней стороне расположены структуры, распознающие химический и физический раздражитель. В основном это гликопротеиды, но могут быть и другие химические вещества.

Также рецепторную функцию клеточных мембран изучают на основе гормонов, а именно инсулина. Инсулин связывается с рецептором гликопротеидом и формируется активация каталитической внутриклеточной части данного белка.

Определение 2

Инсулин – это гормон, повышающий уровень сахара в крови человека и высших животных. Является производным поджелудочной железы.

При этом рецепторная функция цитоплазматической мембраны заключается в том, чтобы распознать соседние однотипные клетки. Внутри ткани существуют межклеточные контакты, которые помогают клеткам обмениваться между собой информацией при наличии синтезируемых низкомолекулярных веществ. Одним из примеров подобного взаимодействия является контактное торможение, когда клетки прекращают рост, получив информацию, что свободное пространство занято.

Таким образом, клеточная мембрана является весьма важной клеточной структурой, которая выполняет многочисленные функции. Она позволяет осуществлять целый ряд межклеточных контактов и передавать информацию между клетками внутри какой – либо живой ткани, органа, целостного живого организма

Рецепторная функция мембраны

Принципы работы мембранных рецепторов.

Клетка постоянно получает сигналы из внешней среды о наличии там разнообразных сигнальных молекул и должна адекватно отвечать на эти сигналы, передавая информацию от них внутрь клетки. Для этого в плазматической мембране встроены специальные рецепторные комплексы. Как правило, это сложные образования из нескольких белковых молекул (в состав рецепторов могут входить также мембранные липиды и углеводы).

Все разнообразные рецепторы клеточных мембран имеют ряд общих особенностей:

1. Рецепторы специфичны – т.е. связываются только с определенными веществами. Специфичность рецептора определяется структурой «активного центра» в его молекуле и возможностью других молекул связываться с этим активным центром.

2. Процесс рецепции и передачи сигнала на мембрану или вглубь клетки проходит со значительной затратой энергии.

3. По принципу работы все рецепторы можно разделить на три группы: рецепторы прямого действия; рецепторы непрямого действия и каталитические рецепторы. В первом случае молекула связывается с рецепторной частью комплекса и передает сигнал непосредственно на ионный канал. Во втором варианте рецепторная часть комплекса передает сигнал на ионный канал в мембране или вглубь клетки через систему вспомогательных белков, называемых «вторичными посредниками». При третьем варианте рецепторная часть комплекса после взаимодействия с сигнальной молекулой активируется и выполняет функции фермента, влияя, таким образом, на работу клетки.

Строение

Одномембранные органеллы могут быть самостоятельными структурами либо соединяться друг с другом. Они залегают в гиалоплазме и отделяются от нее также мембранами. Их строение может значительно отличаться, особенно по содержанию липидов и белков.

Мембрана

Мембраны имеют различную проницаемость, зависящую от основных функций, возложенных на органеллу. Так, они с различной скоростью пропускают ионы, глицерол, амино- и жирные кислоты, глюкозу. Процесс объясняется четырьмя происходящими явлениями:

• диффузия;
• осмос;
• экзо- и эндоцитоз;
• собственно транспортировка.

Экзо- и эндоцитоз происходят без затрат энергии, поэтому называются пассивными. Такое избирательное проникновение различных веществ связано с наличием специальных каналов, которые называются интегральными белками. Они расположены по всей мембране, оставляя функциональные ходы.

Химические элементы, такие, как K, Na, Cl, передвигаются посредством своих каналов. При их раздражении в клетку начинают мигрировать, например, ионы натрия. Однако такое явление не исключает появления дисбаланса в мембранном содержимом. В здоровых клетках нормальные концентрации быстро восстанавливаются.

Каналы для движения К при этом остаются все время открытыми. Однако движутся йоны калия не спеша.

Цитоплазма

Органоиды клетки не висят в невесомости. Они залегают в цитозоле. Он полностью заполняет клетку и имеет второе название — цитоплазма. Ее агрегатное состояние может представлять гель с определенной степенью вязкости или редкий золь.

Для цитоплазмы характерно сложное химическое строение, которое выражается соответствующим термином: биологический коллоид.

Удельный вес различных компонентов следующий:

• соли (около 1%);
• сахара (может содержаться от 4 до 6%);
• белки и аминокислоты, из которых они образуются (характерно от 10 до 12%);
• липидные и жировые клетки (2%);
• ферменты АТФ;
• вода (80%).

Примечание

Несмотря на то, что часть названных веществ растворимы в жидкости, они представляют собой коллоидный состав.

Рибосомы, лизосомы

К немембранным органоидам относятся рибосомы — структурные единицы, условно разделяемые на две части — большую и малую. В каждой части содержатся РНК и белки. Химики считают рибосому нуклеопритеидом. Клетка может содержать различное количество рибосом: от нескольких штук до миллиона.

Эукариотическая клетка может содержать два вида рибосом: расположенные свободно в цитогеле и прикрепленные к эндоплазматической сети. Синтезированные элементы с мембраны ядра попадают и располагаются именно в этих местах. Это цитоплазматические рибосомы. Однако существуют еще и рибосомы, расположенные в митохондриях и пластидах. Их отличие — в уменьшенном количестве рРНК и белков.

Ядро

Главным элементом клетки эукаритов является ядро. Его структура образована ядерной оболочкой, кариоплазмой, хроматином и ядрышками.

Оболочка аналогична клеточной. Ее предназначение — защищать генетическое содержимое клетки. Кроме этого, она контролирует перемещение веществ. В кариоплазме присутствуют белки, углеводы, органические и неорганические соединения, нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК отдельных видов. Очень важный компонент — ядрышко. В нем заложено все необходимое для синтеза зародыша рибосом. В кариоплазме присутствуют ДНК, заключенные в хроматин. Со временем из хроматина образуются хромосомы.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Митохондрии

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий.

Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом, отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагается межмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки, так называемые кристы. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии.

Рисунок 9. Митохондрии.

Митохондрии имеют свой собственный ДНК-геном и прокариотические рибосомы, что, безусловно, указывает на симбиотическое происхождение этих органелл. В ДНК митохондрий закодированы совсем не все митохондриальные белки, большая часть генов митохондриальных белков находятся в ядерном геноме, а соответствующие им продукты синтезируются в цитоплазме, а затем транспортируются в митохондрии. Геномы митохондрий отличаются по размерам: например геном человеческих митохондрий содержит всего 13 генов.

Функции

• Барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.
• Транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных ферментов.Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортёры) и белки-каналы или путём эндоцитоза.При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту концентрации (градиент концентрации указывает направление увеличения концентрации) путём диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивает в клетку ионы калия (K+) и выкачивает из неё ионы натрия (Na+).
• Матричная — обеспечивает определённое взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.
• Механическая — обеспечивает автономность клетки, её внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечении механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.

Ультраструктура хлоропласта: 1. наружная мембрана 2. межмембранное пространство 3. внутренняя мембрана (1+2+3: оболочка) 4. строма (жидкость) 5. тилакоид с просветом (люменом) внутри 6. мембрана тилакоида 7. грана (стопка тилакоидов) 8. тилакоид (ламела) 9. зерно крахмала 10. рибосома 11. пластидная ДНК 12. пластоглобула (капля жира)

Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Эндоплазматический ретикулум

В эукариотической клетке существует система переходящих друг в друга мембранных отсеков (трубок и цистерн), которая называется эндоплазматическим ретикулумом (или эндоплазматическая сеть, ЭПР или ЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикреплены рибосомы, относят к шероховатому (гранулярному, грубому) эндоплазматическому ретикулуму, на его мембранах происходит синтез белков. Те компартменты, на стенках которых нет рибосом, относят к гладкому ЭПР, принимающему участие в синтезе липидов. Внутренние пространства гладкого и гранулярного ЭПР не изолированы, а переходят друг в друга и сообщаются с просветом ядерной оболочки.

Рисунок 4. Эндоплазмический ретикулум

Гранулярный ЭПР

•  Расположены в плоских мешках
•  Рибосомы на поверхности придают ей грубый вид
•  Некоторые полипептидные цепи входят в грубый ЭПР и модифицированы
•  Клетки, которые специализируются на секретировании белков, имеют много грубых ЭПР

Гладкий ЭПР

•  Серия взаимосвязанных трубочек
•  На поверхности нет рибосом
•  Липиды собраны внутри канальцев
•  Гладкая ЭПР печени инактивирует отходы, лекарства
•  Саркоплазматическая сеть мышц является специализированной формой, которая хранит кальций

Гладкий ЭПР

1. Синтезирует липиды
2. Метаболизирует углеводы
3. Детоксифицирует лекарства и яды
4. Накапливает ионы кальция

Гранулированный ЭПР

1. Имеет связанные рибосомы
2. Распределяет транспортные пузырьки, белки, окруженные мембранами
3. Является мембранным заводом для клетки
4. Аппарат Гольджи

Возникновение клеток

Доподлинно неизвестно, когда на Земле появилась первая клетка и каким путем она возникла. Наиболее ранние вероятные ископаемые остатки клеток, приблизительный возраст которых оценен в 3,49 млрд лет, найдены на востоке Пилбары (Австралия), хотя биогенность их происхождения была поставлена под сомнение. О существовании жизни в раннем архее свидетельствуют также строматолиты того же периода.

Возникновению первых клеток должно было предшествовать накопление органических веществ в среде и появление определенной формы пребиотического метаболизма. Протоклетки содержали как минимум два обязательных элемента: наследственную информацию в виде молекул, способных к саморепликации, и определенного рода оболочки, которая ограждала внутреннее содержимое первых клеток от окружающей среды.

Наиболее вероятным кандидатом на роль саморепликативных молекул является РНК, поскольку она может одновременно выступать и носителем наследственной информации, и катализатором; кроме того, РНК, в отличие от ДНК, самодостаточна для осуществления биосинтеза белков.

Подробнее о клетке вы можете узнать из видео:

Без клетки нет жизни, клетка — это наша жизнь. Поэтому если узнавать больше о клетке, то можно объяснить, например, действие многих компонентов на нашу жизнь и самочувствие

Изучайте строение клетки и особенно важно изучать клетку будущим врачам

Цитоплазма

Цитоплазма — обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром; подразделяется на гиалоплазму (основное вещество цитоплазмы), органоиды (постоянные компоненты цитоплазмы) и включения (временные компоненты цитоплазмы). Химический состав цитоплазмы: основу составляет вода (60–90% всей массы цитоплазмы), различные органические и неорганические соединения. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Характерная особенность цитоплазмы эукариотической клетки — постоянное движение (циклоз). Оно обнаруживается, прежде всего, по перемещению органоидов клетки, например хлоропластов. Если движение цитоплазмы прекращается, клетка погибает, так как, только находясь в постоянном движении, она может выполнять свои функции.

Гиалоплазма (цитозоль) представляет собой бесцветный, слизистый, густой и прозрачный коллоидный раствор. Именно в ней протекают все процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов. В зависимости от преобладания в гиалоплазме жидкой части или крупных молекул, различают две формы гиалоплазмы: золь — более жидкая гиалоплазма и гель — более густая гиалоплазма. Между ними возможны взаимопереходы: гель превращается в золь и наоборот.

Функции цитоплазмы:

1. объединение всех компонентов клетки в единую систему,
2. среда для прохождения многих биохимических и физиологических процессов,
3. среда для существования и функционирования органоидов.

Общие характеристики

Мембраны представляют собой довольно динамичные структуры, которые широко варьируются в зависимости от типа клеток и состава их липидов. Мембраны модифицируются в соответствии с этими характеристиками следующим образом:

Текучесть мембраны

Мембрана не является статичной сущностью, она ведет себя как жидкость. Степень текучести структуры зависит от нескольких факторов, включая липидный состав и температуру, при которой мембраны подвергаются воздействию..

Когда все связи, которые существуют в углеродных цепях, насыщены, мембрана имеет тенденцию вести себя как гель, и ван-дер-ваальсовы взаимодействия стабильны. Наоборот, когда есть двойные связи, взаимодействия меньше, и текучесть увеличивается

Кроме того, существует влияние длины углеродной цепи. Чем дольше, тем больше взаимодействий с соседями, что увеличивает беглость. Когда температура увеличивается, текучесть мембраны также увеличивается.

Холестерин играет незаменимую роль в регуляции текучести и зависит от концентрации холестерина. Когда хвосты длинные, холестерин действует как иммобилайзер, снижая текучесть. Это явление происходит при нормальном уровне холестерина.

Эффект изменяется, когда концентрации холестерина ниже. При взаимодействии с хвостами липидов, эффект, который вызывает их разделение, снижает текучесть.

кривизна

Как и текучесть, кривизна мембраны определяется липидами, которые составляют каждую мембрану в частности.

Кривизна зависит от размера головки липида и хвоста. Те, у кого длинные хвосты и большие головы, плоские; те с относительно меньшими головами имеют тенденцию изгибаться намного больше, чем предыдущая группа.

Это свойство важно при явлениях мембранной эвагинации, образования пузырьков, микроворсинок и др.

Распределение липидов

Два «листа», которые образуют каждую мембрану — мы помним, что это бислой — не имеют одинакового состава липидов внутри нее; поэтому говорят, что распределение асимметрично. Этот факт имеет важные функциональные последствия.

Конкретным примером является состав плазматической мембраны эритроцитов. В этих клетках крови сфингомиелин и фосфатидилхолин (которые образуют мембраны с большей относительной текучестью) обнаруживаются при обращении к внешней стороне клетки.

Липиды, которые имеют тенденцию образовывать более жидкие структуры, сталкиваются с цитозолем. За этим паттерном не следует холестерин, который более или менее однородно распределен в обоих слоях..

Структура и состав

Основным компонентом мембран являются фосфолипиды. Эти молекулы амфипатические, имеют полярную и аполярную зоны. Полярность позволяет им взаимодействовать с водой, в то время как хвост представляет собой гидрофобную углеродную цепь.

Ассоциация этих молекул происходит спонтанно в бислое, причем гидрофобные хвосты взаимодействуют друг с другом, а головки направлены наружу..

В клетке маленького животного мы находим невероятно большое количество липидов, порядка 109 молекулы. Мембраны имеют толщину около 7 нм. Гидрофобное внутреннее ядро, почти во всех мембранах, занимает толщину от 3 до 4 нм..

Жидкая мозаичная модель

Модель, которая в настоящее время обрабатывается биомембранами, известна как «жидкая мозаика», сформулированная в 70-х годах исследователями Сингером и Николсоном. Модель предполагает, что мембраны состоят не только из липидов, но также из углеводов и белков. Термин мозаика относится к указанной смеси.

Лицо мембраны, которая обращена к внешней стороне клетки, называется экзоплазматическим лицом. Напротив, внутренняя сторона цитозольная.

Эта же номенклатура применяется к биомембранам, составляющим органеллы, за исключением того, что экзоплазматическая поверхность в этом случае указывает на внутреннюю часть клетки, а не на внешнюю..

Липиды, которые составляют мембраны, не являются статичными. Они имеют возможность перемещаться с определенной степенью свободы в определенных регионах через структуру.

Мембраны состоят из трех основных типов липидов: фосфоглицериды, сфинголипиды и стероиды; все они амфипатические молекулы. Далее мы подробно опишем каждую группу:

Типы липидов

Первая группа, состоящая из фосфоглицеридов, происходит из глицерол-3-фосфата. Хвост, имеющий гидрофобный характер, состоит из двух цепей жирных кислот. Длина цепей различна: они могут содержать от 16 до 18 атомов углерода. Они могут иметь одинарные или двойные связи между атомами углерода.

Подклассификация этой группы дается типом головы, которую они представляют. Фосфатидилхолины являются наиболее распространенными, а голова содержит холин. В других типах различные молекулы, такие как этаноламин или серин, взаимодействуют с фосфатной группой..

Другой группой фосфоглицеридов являются плазмалогены. Липидная цепь связана с глицерином сложноэфирной связью; в свою очередь, существует углеродная цепь, связанная с глицерином посредством эфирной связи. Их довольно много в сердце и мозге.

Сфинголипиды происходят из сфингозина. Сфингомиелин является обильным сфинголипидом. Гликолипиды состоят из головок, образованных из сахаров.

Третий и последний класс липидов, которые составляют мембраны, являются стероидами. Это кольца из углерода, объединенные в группы по четыре. Холестерин — стероид, присутствующий в мембранах и особенно распространенный у млекопитающих и бактерий..

Липидные плоты

Существуют специфические зоны мембран эукариотических организмов, где сосредоточены холестерин и сфинголипиды. Эти домены также известны как рафт липид.

В этих регионах они также несут различные белки, функции которых являются клеточной передачи сигналов. Считается, что липидные компоненты модулируют белковые компоненты в рафтах.

Мембранные белки

Внутри плазматической мембраны закреплены ряд белков. Они могут быть цельными, закрепленными на липидах или расположенными на периферии..

Интегралы проходят через мембрану. Следовательно, они должны обладать гидрофильными и гидрофобными белковыми доменами, чтобы иметь возможность взаимодействовать со всеми компонентами..

В белках, которые прикреплены к липидам, углеродная цепь закреплена в одном из слоев мембраны. Белок действительно не проникает в мембрану.

Наконец, периферические не взаимодействуют напрямую с гидрофобной зоной мембраны. Напротив, они могут быть соединены посредством интегрального белка или полярными головками. Они могут быть расположены с обеих сторон мембраны.

Процент белков в каждой мембране варьируется в широких пределах: от 20% в нейронах до 70% в митохондриальной мембране, поскольку для осуществления метаболических реакций, которые там происходят, требуется большое количество белковых элементов..

Поверхностный комплекс клетки

Плазматическая мембрана называется также плазмалеммой, наружной клеточной мембраной. Это биологическая мембрана, толщиной около 10 нанометров. Обеспечивает в первую очередь разграничительную функцию по отношению к внешней для клетки среде. Кроме этого она выполняет транспортную функцию.

Поверхностый аппарат животных клеток дополнительно включает гликокаликс. Гликокаликс представляет собой «заякоренные» в плазмалемме молекулы углеводов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции.

У большинства грибов и растений есть клеточная стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции.

Рисунок 3. Клеточная мембрана.

Коммуникативная функция цитоплазматической мембраны

К числу коммуникативных функций стоит отнести транспорт и рецепцию. Эти оба качества характерны именно для плазматической мембраны и кариолеммы. Мембрана органелл не всегда имеет рецепторы или пронизана транспортными каналами, а у кариолеммы и цитолеммы эти образования имеются. Именно посредством их осуществляется реализация данных коммуникативных функций.

Транспорт реализуется двумя возможными механизмами: с затратой энергии, то есть активным путем, и без затрат, простой диффузией. Однако клетка может транспортировать вещества и путем фагоцитоза или пиноцитоза. Это реализуется путем захвата облака жидкости или твердой частицы выпячиваниями цитоплазмы. Тогда клетка как будто руками захватывает частицу или каплю жидкости, втягивая ее внутрь и образуя вокруг нее цитоплазматический слой.

Органеллы

Структурно-функциональная организация растительной и животной клеток гомологична, т.е. похожа. Однако клетки отличаются специфичными органеллами.

Рис. 2. Строение клеток животных и растений.

Основные компоненты эукариотической клетки и их описание представлены в таблице.

Органоиды	Строение	Функции
Ядро	Состоит из двух мембран, имеющих поры. Внутри находится вязкая нуклеоплазма, состоящая из нуклеиновых кислот, хроматина (содержит белки, ДНК, РНК), белков, воды	Контролирует все клеточные процессы. Хранит и передаёт наследственную информацию
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)	Образована внешней ядерной мембраной. На поверхности могут находиться рибосомы (шероховатая ЭПС)	Синтезирует липиды и углеводы. Нейтрализует яды
Рибосома	Немембранная структура, состоящая из двух частей – субъединиц. В состав каждой части входит белок и рибосомальная РНК	Осуществляет все этапы биосинтеза белка – инициацию, элонгацию, терминацию
Комплекс (аппарат) Гольджи	Мембранная органелла, состоящая из стопок – цистерн, заполненных ферментами. Взаимосвязан с ЭПС	Модифицирует органические вещества, производит ферменты, гормоны, лизосомы
Лизосома	Одномембранная органелла, характерная для животных клеток. Заполнена ферментами. В растительных клетках встречается редко и в небольших количествах	Переваривает жидкие и твёрдые частицы, попадающие в клетку при метаболизме
Митохондрия	Состоит из двух мембран. Внешняя гладкая, внутренняя образует складки – кристы. Внутри заполнена вязким веществом – матриксом, в котором находятся белки и митохондриальная ДНК	Осуществляет синтез АТФ в ходе клеточного дыхания
Клеточный центр (центросома)	Характерен только для животной клетки. Состоит из двух белковых центриолей – материнской и дочерней	Материнская центриоль производит микротрубочки, образующие веретено деления
Пластиды	Специфичные органеллы растительной клетки. Бывают трёх видов. Заполнены гелеобразной белковой жидкостью – стромой, в которой находится собственная ДНК	– Хлоропласты содержат хлорофилл и осуществляют фотосинтез; – хромопласты содержат яркие пигменты, окрашивающие цветки и плоды; – лейкопласты накапливают питательные вещества
Вакуоль	Присутствует только в растениях. Образуется с помощью ЭПС и комплекса Гольджи. Состоит из тонкой мембраны, под которой находятся запасы питательных веществ, ферменты. Занимает 90 % всей клетки	Поддерживает тургор (внутреннее давление), водно-солевой баланс

Все органеллы располагаются в цитоплазме – вязком веществе, состоящем из жидкости – гиалоплазмы (цитозоли). Также в неё входят клеточные включения (капли жира, зёрна крахмала) и цитоскелет, состоящий из микротрубочек и осуществляющий клеточное движение. Благодаря движению происходит обмен веществ между органеллами и с внешней средой.