Главная страница
qrcode

биолог. УМО. Социального развития российской федерации астраханская государственная


Скачать 10.36 Mb.
НазваниеСоциального развития российской федерации астраханская государственная
Дата15.10.2020
Размер10.36 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлабиолог. УМО.docx
ТипУчебное пособие
#43478
страница3 из 11
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

4. Возникновение клеточной организации в процессе эволюции


Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что первыми на Земле появились прокариотические клетки, и произошло это примерно 3,0-3,5 млрд. лет тому назад. Эукариотические клетки возникли лишь 1,0-1,5 млрд. лет тому назад. Сходство биохимических процессов у про- и эукариотических клеток, а так же время их возникновения, свидетельствуют о том, что эукариоты произошли от прокариотической предковой формы.

Существуют две основные теории, объясняющие происхождение эукариотических клеток:

Симбиотическая теория, наиболее популярная в настоящее время, согласно которой органеллы эукариотической клетки произошли от прокариотических клеток, вступивших в симбиоз с клеткой – хозяином. Предположительно, такой клеткой служил анаэробный прокариот, способный лишь к амебовидному движению.

Инвагинационная теория так же предполагает предковой формой эукариотических клеток аэробного прокариота. Он содержал несколько различных наборов генов, каждый из которых прикреплялся к наружной клеточной мембране. Затем происходила инвагинация (впячивание) и отделение этих участков мембраны внутри клетки. В результате такого процесса образовались органеллы, имеющие собственный геном.

5. Структурная организация эукариотической клетки


Как уже было сказано выше, клетки эукариот состоят из трех структурных компонентов – наружной клеточной мембраны, цитоплазмы и ядра.




5.1 Наружная клеточная мембрана

В настоящее время общепринятой является жидкостно-мозаичная модель строения наружной клеточной мембраны, предложенная в 1972 году Зингером и Никольсоном. Согласно этой модели толщина наружной клеточной мембраны (цитолеммы) составляет 10-20 нм.


Схема. Строение цитоплазматической мембраны.

В основе мембраны лежит билипидный слой, состоящий из двух рядов липидных молекул. Вязкость этого слоя примерно соответствует вязкости оливкового масла. Масса липидов составляет около 40-45% от общей массы мембраны. Липиды в составе мембраны представлены фосфолипидами (в наибольшем количестве), гликолипидами и стеролами. Молекулы фосфолипидов и гликолипидов обладают полярностью и имеют заряженную, гидрофильную (водорастворимую) головку и два неполярных, гидрофобных (водонерастворимых) хвоста из жирных кислот. В билипидном слое молекулы фосфолипидов всегда располагаются «хвостами» друг к другу, а головками друг от друга. В связи с этим при электронной микроскопии гидрофильные головки, являясь электронноплотными, образуют два темных слоя, а гидрофобные хвосты образуют светлый слой.

Молекулы стеролов полярностью не обладают. Липидные молекулы способны перемещаться в бислое вправо и влево, а так же могут вращаться вокруг своей продольной оси. Именно липиды определяют структурные особенности наружной клеточной мембраны и с ними связаны следующие функции:
Способность мембраны к самосборке благодаря наличию гидрофобных хвостов, которые в водной среде всегда стремятся внутрь, друг к другу.
  • Липиды обеспечивают свойство полупроницаемости, легко пропуская небольшие неполярные молекулы и не пропуская более крупные заряженные.
  • Липиды являются диэлектриками, не передающими электрический ток и поэтому на разных сторонах мембраны могут формироваться разные потенциалы («+» и «-»). Это свойство особенно важно при передаче нервного импульса.
  • Липидный бислой активно участвует в воспалительном процессе. Из фосфолипидов высвобождается арахидоновая кислота. Под действием фермента простагландинсинтетазы из нее образуется особое вещество – простагландин, которое и вызывает симптомы воспаления – отек, боль, жар и другие. Аспирин блокируя простагландинсинтетазу, оказывает противовоспалительное действие.
  • Жирорастворяющие вещества, применяющиеся для наркоза (эфир, хлороформ и другие), растворяя липидный бислой изменяют мембранный потенциал, оказывая обезболивающий эффект.
    Масса белков, входящих в состав мембраны составляет 50-60%. Если липиды определяют структуру мембран, то с белками связаны функциональные особенности. Большинство мембранных белков имеют глобулярную структуру, но некоторые фибриллярную (нитевидную). Многие мембранные белки могут перемещаться в липидном бислое, а часть прочно встроена в него, образуя связи с фосфатными группами фосфолипидов и с жирными кислотами. По расположению белки мембраны разделяются: на интегральные – пронизывающие липидный бислой и периферические – находящиеся на наружней и внутренней поверхности мембраны.

    По функциям мембранные белки классифицируются следующим образом:
    Маркерные белки – обеспечивают обединение клеток одного типа в ткани. С ними так же связаны индивидуальные отличия организмов одного и разных видов.
  • Структурные белки – выполняют в мембране опорные функции, вступая в химические связи с углеводами и липидами.
  • Ферментативные белки – участвуют в химических реакциях связанных с деятельностью наружной клеточной мембраны.
  • Рецепторные белки – осуществляют присоединение и перенос в цитоплазму клеток гормонов и некоторых других биологически активных веществ, влияющих на клеточный обмен.
  • Белки-переносчики – транспортируют вещества через клеточную мембрану.
    Углеводы составляют от 2% до 10% от общей массы мембраны. У разных типов эукариотических клеток углеводный комплекс отличается своим составом. Так, у животных это олигосахаридный гликокаликс, представленный небольшими ветвящимися молекулами с малой молекулярной массой, а у растений это полисахариды (целлюлоза и др.), образующие мощную клеточную стенку.

    Основу гликокаликса составляют сложные цепи разных по составу олигосахаридов: галактоза, лактоза, Н-гликозамин и другие. Углеводные молекулы образуют комплексы с белками – гликопротеины, и липидами – гликолипиды. Основную массу гликокаликса составляют гликопротеины.

    Функции гликокаликса в животной клетке следующие:
    Контактное узнавание клеток. Например, сперматозоид «узнает» яйцеклетку. Особенно большое значение эта функция имеет в процессах эмбриогенеза, когда миллионы клеток мигрируют и находят свое точное месторасположение в организме.
  • Участвуют в процессах всасывания и поэтому гликокаликс очень развит в клетках тонкого кишечника.
  • Осуществляет межклеточные контакты.
  • Гликокаликс принимает активное участие в проникновении в клетку вирусов и бактериальных токсинов.
    :
    Осуществляет избирательный перенос веществ в клетку (эндоцитоз) и из клетки (экзоцитоз).
  • Поддерживает постоянство внутренней среды клетки.
  • Осуществляет межклеточные контакты.
  • Участвует в процессах движения и перемещения клеток.
  • Участвует в образовании специализированных структур – ресничек, жгутиков, ворсинок.
    Различают активный и пассивный перенос веществ через клеточную мембрану.

    Активный перенос осуществляется с затратой клеткой энергии против градиента концентрации и включает фагоцитоз, пиноцитоз, калиево – натриевый насос.

    Пассивный перенос происходит без затраты энергии по градиенту концентрации. К такому переносу относят: диффузию, осмос. Осмос – это перенос молекул растворителя через полупроницаемую мембрану по градиенту концентрации. Диффузия может быть свободной и облегченной. Свободная диффузия осуществляется при движении ионов и газов через полупроницаемую мембрану по электрохимическому градиенту. Облегченная диффузия осуществляется с участием белков переносчиков.

    Рисунок. Экзоцитоз




    При мембрана образует впячивания, которые затем трансформируются в пузырьки или вакуоли. Различают поглощение твёрдых частиц (например, лейкоцитами крови) – и – поглощение жидкостей. Э процесс, обратный эндоцитозу; из клеток выводятся непереварившиеся остатки твёрдых частиц и жидкий секрет.
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

    перейти в каталог файлов


  • связь с админом