Зовнішній шар клітини. Біологія: будову рослинної клітини, схема

Клітини, які формують тканини представників флори і фауни, мають суттєві відмінності за розмірами, формою, складовим елементам. Однак у всіх них виявляється схожість в основних рисах зростання, обміну, життєдіяльності, подразливості, здатності до мінливості, розвитку. Далі розглянемо докладніше будова рослинної клітини (Таблиця основних компонентів буде приведена у кінці статті).

Коротка історична довідка

За допомогою осмотичного удару в 1925-му році Грендель і Гортер отримали порожні оболонки еритроцитів, їх так звані "тіні". Їх склали в стопку, визначивши площа їх поверхні. З використанням ацетону були виділені ліпіди. Також було визначено їх кількість на одиницю площі еритроцитів. Незважаючи на похибки в розрахунках, був виведений випадково вірний результат і відкритий ліпідний бішар.

Загальна інформація

Вивченням розвитку і зростання елементів тканин представників флори і фауни займається біологія. Будова рослинної клітини являє собою комплекс трьох нерозривно пов`язаних один з одним компонентів:

• Ядро. Воно відокремлене від цитоплазми за допомогою пористої мембрани. У ньому міститься ядерце, ядерний сік і хроматин.
• Цитоплазма і комплекс спеціалізованих структур - органоїдів. До останніх, зокрема, відносять пластиди, мітохондрії, лізосоми і комплекс Гольджі, клітинний центр. Органели присутні постійно. Крім них, є й тимчасові освіти, іменовані включеннями.
• Структура, що формує поверхню - оболонка рослинної клітини.

Особливості поверхневого апарату

У лейкоцитів і одноклітинних організмів оболонка клітини забезпечує проникнення води, іонів, дрібних молекул інших з`єднань. Процес, в ході якого відбувається проникнення твердих частинок, іменують фагоцитозом. Якщо ж потрапляють краплі рідких сполук, то говорять про пиноцитоз.

Органели

Вони присутні в еукаріотичних клітинах. З органоїдами пов`язані біологічні перетворення, які відбуваються в клітині. Їх покриває подвійна мембрана - пластиди і мітохондрії. У них присутні власні ДНК, а також апарат, що синтезує білок. Розмноження здійснюється поділом. У мітохондріях, крім АТФ, синтезується білок в невеликій кількості. Пластида присутні в рослинних клітинах. Їх розмноження здійснюється поділом.

Мембрана

Помилково вважати, що зовнішній шар клітки - це цитоплазма. Мембрана є молекулярної еластичної структурою. Зовнішній шар клітини називається поверхневим апаратом, за допомогою якого здійснюється відділення вмісту від зовнішнього середовища. Існують різні функції оболонки клітки. Одним з основних завдань є забезпечення цілісності всього елементу. Усередині також присутні структури, що розділяють клітину на так звані відсіки. Ці замкнуті зони іменують органеллами або компартментами. Усередині них підтримуються певні умови. У функції оболонки клітки входить регулювання обміну між середовищем і кліткою.

Мембрана

Яке ж будова оболонки клітини? Клітинна мембрана - це бислой (подвійний) з молекул ліпідного класу. Більшість з них являє собою ліпіди складного типу - фосфоліпіди. У молекулах присутні гидрофобная (хвіст) і гідрофільна (головка) частини. Коли формується оболонка клітини, хвости звернені всередину, а головки - у зворотний бік. Мембрани - це інваріабельние структури. Оболонка тваринної клітини має багато подібностей з елементом представника флори. Товщина мембрани - близько 7-8 нм. Біологічний зовнішній шар клітки включає в себе різні білкові сполуки: полуінтегральние (одним кінцем занурені в зовнішній або внутрішній ліпідний шар), інтегральні (пронизують наскрізь), поверхневі (прилеглі до внутрішніх сторонам або перебувають на зовнішній стороні). Ряд білків є точками примикання мембрани і цитоскелета всередині клітини і зовнішньою стінкою (якщо вона присутня). Деякі інтегральні з`єднання виконують роль іонних каналів, різноманітних рецепторів і транспортерів.

Захисна завдання

Будова оболонки клітини в чому визначає її діяльність. Зокрема, мембрана має виборчої проникністю. Це означає, що ступінь прохідності молекул через мембрану залежить від їх розмірів, хімічних властивостей, електричного заряду. Основна функція, яку виконує зовнішній шар клітки, називається бар`єрної. За рахунок неї забезпечується виборчий, регульований, активний і пасивний обмін сполук з навколишнім середовищем. Наприклад, оболонка пероксисом забезпечує захист цитоплазми від небезпечних пероксидів.

Транспорт

Крізь зовнішній шар клітки відбувається перехід речовин. За рахунок транспорту забезпечується доставка живильних компонентів, усунення кінцевих продуктів процесу обміну, секреція різних речовин, формування іонних інгредієнтів. Крім того, в клітці підтримується оптимальний рН і концентрація іонів, необхідних для роботи ферментів. Якщо необхідні частинки з яких-небудь причин не можуть пройти крізь бислой з фосфоліпідів, наприклад, у зв`язку з гідрофільними властивостями, оскільки мембрана гидрофобна всередині, або через свого великого розміру, вони можуть перетнути мембрану за допомогою спеціальних транспортерів (білків-переносників) , шляхом ендоцитозу або по білках-каналах. У процесі пасивного транспорту з`єднання проходять зовнішній шар клітки без енергетичних витрат шляхом дифузії за градієнтом концентрації. Одним з варіантів цього процесу вважається полегшене впровадження. У цьому випадку речовині допомагає перетнути зовнішній шар клітки якась специфічна молекула. У неї може бути присутнім канал, який здатний пропускати речовини тільки 1 типу. Для активного транспорту необхідна енергія. Це пов`язано з тим, що рух в даному випадку відбувається назад градієнту концентрації. На мембрані в даному випадку присутні особливі білки-насоси, АТФаза в тому числі, яка досить активно закачує в клітку калійні іони і викачує натрієві.

Інші завдання

Зовнішній шар клітини виконує матричну функцію. За рахунок цього забезпечується певний взаємне розташування і орієнтація мембранних білкових з`єднань, а також їх оптимальну взаємодію. За рахунок механічної функції забезпечується автономність клітини і внутрішніх структур, а також сполуки з іншими клітинами. Велике значення в даному випадку у представників флори мають стінки структур. У тварин забезпечення механічної функції залежить від міжклітинної речовини. Мембрани виконують і енергетичні завдання. У процесі фотосинтезу в хлоропластах і клітинного дихання в мітохондріях в їх стінках активізуються системи з перенесення енергії. У них, як і в багатьох інших випадках, беруть участь білки. Однією з найважливіших вважається рецепторная функція. Деякі білки, які знаходяться в мембрані, є рецепторами. Завдяки цим молекулам клітина може сприймати ті чи інші сигнали. Приміром, стероїди, циркулюючі з потоком крові, впливають тільки на ті клітини-мішені, які мають рецептори, що відповідають тим чи іншим гормонам. Існують також і нейромедіатори. Ці хімічні сполуки забезпечують імпульсну передачу. Вони теж мають зв`язок із специфічними білками мішеней. Мембранні компоненти найчастіше є ферментами. Звідси і ферментативна функція оболонки клітини. У плазматичних мембранах епітеліальних елементів кишечника присутні травні з`єднання. У зовнішньому шарі клітини генеруються і проводяться біопотенціали.

Концентрація іонів

За допомогою мембрани підтримується внутрішній зміст К + іона на більш високому, ніж зовні, рівні. При цьому концентрація Na + істотно нижче, ніж із зовнішнього боку. Це має особливе значення, оскільки так забезпечується різниця потенціалів на стінці і генерація нервового імпульсу.

Маркування

На мембрані присутні антигени, які діють як якихось "ярликів". Маркування дозволяє впізнавати клітку. Глікопротеїни - білки з стикованими до них олігосахаридних розгалуженими бічними ланцюгами - виконують роль "антен". Так як конфігурацій бічних ланцюгів незліченна безліч, можна для кожної групи клітин зробити свій маркер. За допомогою них відбувається розпізнавання одних елементів іншими, що, в свою чергу, дозволяє їм діяти узгоджено. Так відбувається, наприклад, при формуванні тканин і органів. За цим же механізмом здійснюється робота імунної системи з розпізнавання чужорідних антигенів.

Склад і структура

Як вище було сказано, оболонки клітин складаються з фосфоліпідів. Однак крім них в структурі присутній холестерол і гліколіпіди. Останні є ліпіди з стикованими до них вуглеводами. Глико- і фосфоліпіди, в основному формують оболонки клітин, складаються з 2-х довгих вуглеводних гідрофобних "хвостів". Вони пов`язані з гидрофильной, зарядженої "головою". За рахунок присутності холестеролу мембрана володіє необхідним рівнем жорсткості. З`єднання займає вільний простір між ліпідними гідрофобними хвостами, перешкоджаючи, таким чином, їх изгибанию. У зв`язку з цим, ті мембрани, в яких менше холестеролу, більш гнучкі і м`які, а там, де його більше, навпаки, більше жорсткості і крихкості в стінках. Крім того, з`єднання виступає як стопора, що перешкоджає переміщенню з клітки в клітку полярних молекул. Особливе значення мають білки, які пронизують мембрану і відповідають за різні її властивості. Та чи інша оболонка рослинної клітини має певні за складом і своєї орієнтації білки.

Аннулярная ліпіди

Ці сполуки знаходяться поруч з білками. Однак аннулярная ліпіди більш впорядковані і менш рухливі. У їх складі присутні жирні кислоти з більшою насиченістю. Ліпіди виходять з мембран разом з білковим з`єднанням. Без аннулярная елементів мембранні білки працювати не будуть. Найчастіше оболонки асиметричні. Іншими словами, це означає, що шари мають різний склад ліпідів. У зовнішньому містяться переважно гліколіпіди, сфінгомієліни, фосфатидилхолін, фосфатіділнозітол. У внутрішньому ж шарі присутні фосфатіділнозітол, фосфатидилетаноламін і фосфатіділсерін. Перехід з одного рівня в інший певної молекули дещо ускладнений. Тим не менш, він цілком може статися спонтанно. Це трапляється приблизно раз на півроку. Перехід також може бути здійснений за допомогою білків-фліппаз і скрамблази. При появі в зовнішньому шарі фосатіділсеріла, макрофаги беруть захисну позицію і спрямовують свою активність на знищення клітини.

Органели

Ці ділянки можуть бути поодинокими і замкнутими або пов`язаними один з одним, відокремленими мембранами від гіалоплазми. Одномембранних органеллами вважаються періксісоми, вакуолі, лізосоми, апарат Гольджі, ендоплазматична мережа. До двумембранним відносять пластиди, мітохондрії, ядро. Що стосується будови мембран, то у різних органел стінки відрізняються за складом білків і ліпідів.

Виборча проникність

Крізь клітинні мембрани повільно дифундують жирні і амінокислоти, іони і гліцерин, глюкоза. При цьому самі стінки досить активно регулюють даний процес, пропускаючи одні і затримуючи інші речовини. Для вступу з`єднання в клітку існує чотири головних механізму. До них відносять ендо- або екзоцитоз, активний транспорт, осмос і дифузія. Останні два володіють пасивним характером і не вимагають енергетичних витрат. А ось перші два - активні. Для них необхідна енергія. При пасивному транспорті виборча проникність обумовлюється інтегральними білками - спеціальними каналами. Мембрана пронизана ними наскрізь. Ці канали формують в деякому роді прохід. Свої білки є для елементів Cl, Na, К. Що стосується градієнта концентрації, то молекули елементів здійснюють рух в клітку з нього. На тлі роздратування відбувається розкриття каналів натрієвих іонів. Вони, в свою чергу, починають різко надходити в клітину. Це супроводжується дисбалансом мембранного потенціалу. Однак після цього він відновлюється. Калійні канали залишаються відкритими завжди. Іони надходять через них в клітку повільно.

На закінчення

Нижче представлені коротко завдання і будова рослинної клітини. Таблиця містить також інформацію і про склад біологічного елементу.