Краткое содержание: Параграф § 12. / Биология 10 класс

Структура и Функции Плазматической Мембраны

Плазматическая мембрана (или плазмалемма) — это обязательный компонент любой клетки, отделяющий её содержимое от внешней среды. У эукариотических клеток она является частью наружной клеточной оболочки. Химический анализ показывает, что плазмалемма состоит из липидов (в основном фосфолипидов) и белков, а также включает гликолипиды и стериды (например, холестерин у животных).

Согласно жидкостно-мозаичной модели (Сингер и Николсон, 1972 г.), мембрана представляет собой липидный бислой, в который встроены или с которым связаны молекулы белков. Липидный бислой образован фосфолипидами, молекулы которых амфифильны: они имеют гидрофильную головку и два гидрофобных хвоста. В водной среде эти молекулы самопроизвольно образуют двойные слои, где гидрофобные хвосты направлены внутрь бислоя, а гидрофильные головки — наружу, контактируя с водой. Липидный бислой обладает текучестью, что позволяет молекулам липидов и некоторым белкам перемещаться в плоскости мембраны.

Мембранные белки делятся на:

• Интегральные (трансмембранные), которые пронизывают липидный бислой насквозь или погружены в него. Они могут образовывать гидрофильные каналы для прохода полярных, водорастворимых и заряженных частиц.
• Периферические, которые расположены на поверхности липидного бислоя.

Белки выполняют множество функций: структурную, ферментативную, рецепторную (гликопротеины и гликолипиды образуют гликокаликс на внешней стороне животной клетки для межклеточного узнавания), а также участвуют в транспорте веществ.

Одним из важнейших свойств мембраны является избирательная проницаемость (полупроницаемость). Плазмалемма легко проницаема для мелких незаряженных молекул (например, \( \text{O}_2 \), \( \text{CO}_2 \), спирт \( \text{C}_2 \text{H}_5 \text{OH} \)) и жирорастворимых веществ, но непроницаема для полярных, крупных молекул и заряженных ионов (за исключением специальных каналов).

Транспорт Веществ через Мембрану

Транспорт веществ подразделяется на:

• Пассивный транспорт (без затрат энергии АТФ):

  • Простая диффузия: движение веществ по градиенту концентрации (из области большей концентрации в область меньшей). Так движутся \( \text{O}_2 \), \( \text{CO}_2 \).
  • Облегчённая диффузия: движение по градиенту концентрации через специальные белковые каналы или с помощью белков-переносчиков. Так переносятся ионы и молекулы глюкозы.
  • Осмос: диффузия молекул воды через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией растворённого вещества (гипотонический раствор) в область с большей концентрацией (гипертонический раствор). В гипертоническом растворе клетка сморщивается (плазмолиз), в гипотоническом — набухает, что может привести к её разрушению (лизис, например, гемолиз эритроцитов).

• Активный транспорт: движение веществ против градиента концентрации (из области меньшей концентрации в область большей) с обязательной затратой энергии АТФ. Осуществляется специальными белками-переносчиками, которые действуют как насосы. Примером является натрий-калиевый насос, который постоянно выкачивает ионы натрия (\( \text{Na}^+ \)) наружу и закачивает ионы калия (\( \text{K}^+ \)) внутрь клетки, используя энергию гидролиза АТФ.

Крупные молекулы и высокомолекулярные вещества транспортируются с помощью эндоцитоза (внутрь клетки) и экзоцитоза (наружу). Оба процесса сопровождаются образованием/слиянием мембранных пузырьков:

• Эндоцитоз: включает фагоцитоз (поглощение твёрдых частиц, например, лейкоцитами) и пиноцитоз (поглощение жидкости).
• Экзоцитоз: вынос секретов и непереваренных остатков из клетки.

Клеточная Стенка

Клеточная стенка — это внешняя структура, расположенная над плазматической мембраной у растений, грибов и бактерий, но отсутствующая у животных клеток. Она обеспечивает форму, защиту и поддерживает целостность клетки. У растений она состоит из волокон целлюлозы, являясь их внутренним каркасом. У грибов стенка образована хитином.

Клеточные стенки соседних растительных клеток связаны между собой через плазмодесмы — тонкие цитоплазматические нити, пронизывающие поры мембраны. Плазмодесмы объединяют клетки в единую систему (симпласт), обеспечивая транспорт веществ между ними.