Підручник Біологія 9 клас - В. І. Соболь - Абетка 2017

Тема 2. СТРУКТУРА КЛІТИНИ

§ 13. КЛІТИННА МЕМБРАНА

Межі надають живому порядок.

Дитяча енциклопедія

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 фосфоліпіди, що утворюють подвійний біліпідний шар. Цей шар разом із білками визначає найзагальніші властивості мембран, тобто їхню рухливість, здатність самовідновлюватися 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).

Іл. 29. Будова й хімічний склад клітинної мембрани: 1 - біліпідний шар; 2 - гліколіпід; 3 - глікопротеїд; 4 - молекули холестеролу; 5 - глобулярний білок; 6 - білковий канал; 7 - фібрилярний білок

Іл. 30. Функції мембрани в життєдіяльності клітини: 1 - транспортна; 2 - метаболічна; 3 - рецепторна; 4 - захисна;

5 - контактна; 6 - опорна

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.

Іл. 31. Основні види міжклітинних контактів: 1 - десмосоми; 2 - щільні контакти; 3 - синапси; 4 - щілинні контакти;

5 - плазмодесми

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(ІV) 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.

Пошинкована морква одразу після посипання цукром (а) і за 1 год (б)

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 фагоцитується, 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?



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити