Презентація на тему:
КЛІТИНА – ЕЛЕМЕНТАРНА ОДИНИЦЯ ЖИВОГО. БІОМЕМБРАНИ

КЛІТИНА – ЕЛЕМЕНТАРНА ОДИНИЦЯ ЖИВОГО. БІОМЕМБРАНИ

Мета: сформувати знання про клітину як елементарну одиницю живого; вивчити будову і функції біомембрани і види мембранного транспорту, познайомити студентів зі складом і властивостями цитоплазми, цитозоля; сформувати знання про структуру і функції клітини і клітинних органел як основи знань для розуміння механізмів дії лікарських засобів і їх метаболізму.

Основними складовими поверхневого апарату клітини: Біомембрана та Глікокалікс

Функції біологічних мембран 1. Обмежуюча. Мембрана обмежує цитоплазму від міжклітинного простору, і більшість клітинних органел від цитоплазми, захищає клітину від проникнення непотрібних речовин, підтримує її гомеостаз. 2. Формування гідрофобної зони. Гідрофобна зона є основним бар'єром, що оберігає клітину від проникнення більшості речовин. Ряд найважливіших метаболічних процесів протікає тільки в неполярному середовищі.

3. Бар’єрна. Через мембрану проходять далеко не всі речовини, які знаходяться в клітині і поза її межами, тобто мембрана є напівпроникною. 4. Транспортна. Це перенесення речовин через мембрану, яка забезпечує переміщення певних молекул та іонів, створює трансмембранну різницю електричного потенціалу, яка слугує поштовхом для транспорту. 5. Компартменталізація клітини. Система внутрішніх мембран розділяє вміст клітини на відсіки (компартменти). В них зосереджені певні речовини, необхідні для виконання конкретних функцій. Всі мембранні органели є внутрішньоклітинними компартментами.

6. Утворення органел. Мембранні органели забезпечують одночасне протікання багатьох різноспрямованих метаболічних процесів. 7. Рецепторна. Наявність в мембрані різноманітних рецепторів, що сприймають хімічні сигнали у вигляді гормонів, медіаторів та інших біологічноактивних речовин, обумовлює здатність клітини змінювати метаболічну активність та обмінюватися “інформацією” з іншими клітинами. 8. Утворення міжклітинних контактів. Біомембрани можуть утворювати наступні види контактів: простий контакт, щільний замикаючий контакт, десмосоми, щілинний контакт, синаптичний контакт.

9. Енерготрансформуюча. Створення градієнта (різниці) заряду на внутрішній мембрані мітохондрії. Використання цього потенціалу для утворення АТФ.

глікокалікс На зовнішній поверхні плазматичної мембрани в тваринній клітині білкові і ліпідні молекули пов'язані з вуглеводними ланцюгами і утворюють глікокалікс. Вуглеводні ланцюги виконують роль рецепторів. Завдяки ним здійснюється міжклітинне розпізнавання, клітина набуває здатності специфічно реагувати на зовнішні впливи.

Клітинна стінка В рослинних клітинах ззовні мембрани розташована щільна структура - клітинна оболонка, або клітинна стінка складається з полісахаридів Целюлоза Геміцелюлоза Пектини

СХЕМА ПУХИРЦЕВОГО ТРАНСПОРТУ

СХЕМА ТРАСПОРТУ СЕКРЕТУЄМИХ РЕЧОВИН З КЛІТИНИ

ТРАНСПОРТ РЕЧОВИН Активний – перенос молекул через мембрану за допомогою спеціальних білків проти концентраційного градієнту з витратою енергії АТФ. Пасивний – без витрати енергії АТФ за концентраційним градієнтом (дифузія, осмос)

Дифузія - транспорт молекул і іонів через мембрану з області з високою концентрацією в область з нижчою їх концентрацією. Проста дифузія Полегшена дифузія

Осмосом називається транспорт розчинника через напівпроникну мембрану. В живих системах таким розчинником є вода, яка здатна проходити через спеціальні водяні канали, утворені білками-аквапоринами, і переносити молекули і іони розчинених в ній речовин.

Натрій - калієва АТФаза (активний транспорт) Інша назва - Nа+, К+-АТФаза або Nа+, К+-насос Nа+, К+-насос викачує 3 іони Nа+ з клітини в обмін на 2 іони К+ Фермент регулює концентрацію Nа+ і К+ всередині клітини, потоки Н2О, підтримує постійний об'єм клітини, забезпечує Nа+-зв'язаний транспорт багатьох молекул, які беруть участь в створенні мембранного потенціалу і потенціалів дії.

Na+ K+ насос

Кальцієва АТФаза (активний транспорт) Інша назва - Ca2+-АТФаза або Ca2+-насос Ca2+- насос викачує іони кальцію з клітини, регулючи концентрацію Ca2+в цитоплазмі, який є необхідним для процесу м'язового скорочення.

Піноцитоз – це процес поглинання рідини і розчинених в ній речовин з утворенням специфічних мембранних пухирців. Опосередкований рецепторами ендоцитоз характеризується поглинанням з позаклітинної рідини певних макромолекул за участю мембранних рецепторів.

Фагоцитоз – це процес захоплення і поглинання клітиною великих частинок (іноді цілих клітин і їх частин). Спеціальні клітини, що здійснюють фагоцитоз, називаються фагоцитами. В результаті утворюються великі пухирці ‑ фагосоми.

ЦИТОПЛАЗМА Цитоплазма складає основну масу клітини - це весь її внутрішній вміст, за винятком ядра Містить 75-85 % води, 10-20 % білків і багато інших речовин, але в менших кількостях. Цитоплазма складається з цитозолю (цитоплазматичний матрикс), внутрішньоклітинних органел і включень.

Цитозоль це структурований колоїд, що складається з складної суміші розчинених у воді органічних макромолекул - білків, жирів, вуглеводів, малих органічних молекул Фізичні властивості цитозолю: Колоїд може переходити з більш рідкого стану - золю, в більш твердий стан - гель. Постійний броунівський рух молекул і постійне зіткнення молекул ініціює метаболічні реакції. Перехід ділянок цитоплазми зі стану гелю в стан золю і навпаки обумовлює циклоз - рух цитоплазми. За допомогою хімічних буферів підтримується постійність рН. Підтримується певний розмір і форма клітини.

Хімічний склад і властивості цитозолю: Неорганічні речовини: вода, солі, гази. Органічні речовини: білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеотиди. Біологічні властивості цитозолю: Забезпечення метаболізму; Здатність до руху; Забезпечення росту і диференціювання клітин; Підтримка гомеостазу клітини; Містить органели, сприяє виконанню ними специфічних функцій.

ОРГАНЕЛИ Органели - постійні компоненти клітини, що мають певну будову і виконують певні функції. Їх можна розділити на дві групи: Мембранні Нембранні Одномембранні Двомембранні

ОДНОМЕМБРАННІ ОРГАНЕЛИ Ендоплазматична сітка Агранулярна Функції гладенької ЕПС: 1. Синтез фосфоліпідів та вуглеводів; 2. Накопичення і модифікація синтезованих речовин; 3. Упаковка їх у везикули і транспортування до місця використання; 4. Участь в процесах детоксикації шляхом біохімічного ферментативного Перетворення токсинів у нетоксичні речовини, які є більш зручними для екскреції.

Ганулярна ЕС Функції зернистої ЕПС: 1. Участь в процесі синтезу білків; 2. Накопичення і модифікація білків, що синтезуються; 3. Упаковка білків у везикули, які синтезуються і транспортуються до місця використання; 4. Утворення мембранної системи гладенької ЕПС.

Комплекс Гольджі (КГ), або апарат Гольджі (АГ) Функції комлексу Гольджі: Накопичення і модифікація синтезованих в ЕПС макромолекул; 2. Утворення складних секретів і секреторних везикул; 3. Синтез і модифікація вуглеводів, утворення глікопротеїнів; 4. КГ грає важливу роль в оновленні цитоплазматичної мембрани шляхом утворення мембранних везикул та їх подальшого злиття з клітинною мембраною; 5. Утворення лізосом і пероксисом. Спеціальні функції комплексу Гольджі: 1. Формування акросоми сперматозоїда під час сперматогенезу; 2. Віттелогенез - процес синтезу і формування жовтка в яйцеклітині.

Цис- и транс- компартменты аппарата Гольджи

Лізосоми Первинні лізосоми ‑ тільця невеликих розмірів з великою кількістю ферментів у неактивному стані. 2. Вторинні лізосоми ‑ більші тільця, у яких відбувається активний процес перетравлення макромолекул та клітинних структур. 3. Залишкові тільця. Неперетравлений в лізосомах матеріал залишається в них, зменшується в розмірах, утворюючи залишкові тільця в цитоплазмі. 4. Аутофагуючі вакуолі. Первинні лізосоми можуть зливатися з зовнішніми і внутрішніми структурами клітини і руйнувати їх.

Функції лізосом: 1. Перетравлення речовин, які надходять в клітину ззовні в процесі фагоцитозу. 2. Перетравлення пошкоджених внутрішньоклітинних макромолекул і органел та тих, що виконали свою функцію (аутофагія). 3. Участь у перетравлення загиблих клітин. 4. Рециклізація органічних молекул, розщепення білків, вуглеводів та нуклеїнових кислот до мономерів для повторного їх використання в процесах синтезу.

Пероксисоми – дрібні мембранні пухирці, які містять ферменти каталазу та пероксидазу. 2Н2О2 → 2Н2О + О2↑ Вакуолі (лише у рослинній клітині) Вони відокремлені від цитоплазми одинарною мембраною - тонопластом. Порожнина вакуолі заповнена клітинним соком, який є водним розчином неорганічних солей, глюкози, органічних кислот та інших речовин. Вони виконують запасаючу, видільну, осмотичну та лізосомну (санітарну) функції.

ДВОМЕМБРАННІ ОРГАНЕЛИ Мітохондрії

1 – наружная мембрана, 2 – внутрішня мембрана, 3 – кристи, 4- матрикс Схема будови мітохондрії

Пластиди : хлоропласти, хромопласти та лейкопласти. Хлоропласти

Схема строения хлоропласта 1- граны, 2- наружная мембрана, 3- строма, 4 – ламеллы, 5- включения (зерна крахмала или жировые капли) 1- тилакоиды, 2 -ламеллы

Пространственная модель хлоропласта

НЕМЕМБРАННІ ОРГАНЕЛИ Рибосоми Схема будови прокариотичної рибосоми Схема будови еукаріотичної рибосоми

Схема полисомы и транспорта белка в ЭПР

Цитоскелет, актиновые филаменты

Структура микротрубочки

Структура молекулы миозина и комплекса актин-тропомиозин

Функції цитоскелету: 1. Підтримка об'єму і форми клітин 2. Зміна форми клітин 3. Пересування органел і транспортних везикул 4. Утворення мультиферментних комплексів 5.Координоване розміщення комплексів ферментів 6. Утворення веретена поділу під час мітозу 7. Утворення ворсинок і джгутиків у найпростіших 8. Утворення міжклітинних контактів (десмосом) 9. Забезпечення скоротливої функції м'язових волокон 10.Зміна фазового стану цитозолю: перехід золь - гель

Клітинний центр (центросома) – немембранна органела, розташована поблизу ядра. Складається з двох взаємоперпендикулярних центріолей.

Базальні тільця лежать в цитоплазмі в основі війок та джгутиків. Кожне базальне тільце є циліндром, утвореним дев'ятьма триплетами мікротрубочок. Базальні тільця здатні відновлювати війки та джгутики після їхньої втрати.

Війки та джгутики

ВКЛЮЧЕННЯ У цитоплазмі клітин є також включення - непостійні компоненти, що виконують функцію запасання поживних речовин (краплі жиру, глибки глікогену), різних секретів, підготовлених до виведення з клітини. До включень відносять також деякі пігменти (білірубін, ліпофусцин) та ін. Включення синтезуються в клітині в процесі її життєдіяльності та метаболізуються.