Краткое содержание: Параграф §16 / Биология 10 класс

Основные компоненты клетки и их функции

Клетки демонстрируют значительное разнообразие, однако все они имеют общую структурную схему, включающую внешнюю оболочку, называемую плазматической мембраной, и внутреннее содержимое – цитоплазму с генетическим аппаратом. Эти элементы обеспечивают хранение, передачу и реализацию наследственной информации, что является ключевым для нормального функционирования и воспроизведения клетки.

Плазматическая мембрана: структура и роль

Плазматическая мембрана, или клеточная мембрана, выполняет роль барьера, отделяющего внутреннее содержимое клетки от окружающей среды. Её основу составляет фосфолипидный бислой (двойной слой), толщиной 6–10 нм. Фосфолипиды, будучи амфифильными молекулами (имеют гидрофильные головки и гидрофобные хвосты), располагаются таким образом, что их гидрофобные части обращены внутрь мембраны, а гидрофильные – наружу. Это придает мембране способность самопроизвольно растворяться при повреждении, что важно для её устойчивости.

В двойном липидном слое находятся молекулы белков, которые могут быть поверхностными, погружёнными или пронизывать мембрану насквозь. Белки выполняют ряд жизненно важных функций:

• Обеспечение транспорта веществ.
• Участие в ферментативных процессах (например, в цикле Кребса в митохондриях).
• Выполнение роли рецепторов для восприятия внешних сигналов (например, родопсин в сетчатке глаза).
• Защита клетки (например, каталаза в пероксисомах разлагает опасный пероксид водорода).
• Обеспечение контактов с соседними клетками (белки десмосом).

Основные функции плазматической мембраны:

• Определение и поддержание формы клетки.
• Защита от механических повреждений и патогенов.
• Регуляция обмена веществ между клеткой и средой.
• Осуществление узнавания молекулярных сигналов (например, гормонов).
• Участие в формировании межклеточных контактов и специализированных структур (ресничек, жгутиков).

Клеточная стенка и гликокаликс

У многих клеток (растительных, грибковых, бактериальных) помимо плазматической мембраны есть дополнительные структуры, придающие им определённые физико-химические свойства. Например, у растительных клеток наружная оболочка состоит из полисахарида целлюлозы (полимера глюкозы) и других веществ, образуя клеточную стенку. Зрелые растительные клетки благодаря этой стенке не меняют своей формы. Клеточная стенка грибов образована хитином. В клеточной стенке имеются поры для контакта с другими клетками через плазмодесмы.

У животных клеток клеточная стенка отсутствует. На наружной стороне плазматической мембраны образуется гликокаликс в результате соединения липидов и белков с полисахаридами (образуются гликолипиды и гликопротеины). Гликокаликс участвует в объединении клеток в ткани и в локализации ферментов, расщепляющих питательные вещества (в кишечном эпителии).

Транспорт веществ: эндоцитоз и экзоцитоз

Транспорт веществ через мембрану может происходить разными путями. Относительно крупные частицы и капли жидкости могут попадать в клетку путём эндоцитоза. Эндоцитоз включает:

• Фагоцитоз (захват твёрдых частиц) — частица поглощается мембраной, образуя фагосому.
• Пиноцитоз (захват капелек жидкости) — мембрана образует везикулы с жидкостью.
• Рецепторно-опосредованный эндоцитоз — специфическое поглощение веществ, связанных с рецепторами на мембране.

Обратный процесс – удаление веществ из клетки – называется экзоцитозом.

Цитоплазма и цитоскелет

Цитоплазма – это внутреннее содержимое клетки, исключая некоторые структуры (например, ядро). Она обеспечивает внутриклеточное перемещение органоидов и различных веществ. Цитоплазма состоит из полужидкой среды – гиалоплазмы, органоидов и клеточных включений.

Гиалоплазма может менять своё состояние от более жидкого до более густого, что связано с формированием цитоскелета. Цитоскелет – это сложная сеть белковых нитей и трубочек, пронизывающая всю цитоплазму эукариотической клетки. Он обеспечивает опорно-двигательный аппарат клетки, определяет её форму, фиксирует органоиды и участвует в процессах эндоцитоза и экзоцитоза.

В состав цитоскелета входят три компонента:

• Микрофиламенты (тонкие нити белка актина).
• Микротрубочки (более толстые нити белка тубулина).
• Промежуточные филаменты (нити, представляющие собой наименее изменчивую часть).

Клеточный центр

Клеточный центр – это немембранный органоид эукариотических клеток, обычно расположенный возле ядра. В клетках животных он состоит из двух перпендикулярно расположенных центриолей (цилиндров из девяти триплетов микротрубочек). Клеточный центр играет ключевую роль в построении цитоскелета и формировании веретена деления во время митоза и мейоза. В высших растениях, грибах и простейших центриоли могут отсутствовать.

Особенности мембраны архей

Мембрана древних организмов – архей – имеет особенности, отличающие её от мембран других живых существ. Например, фосфолипидный бислой может быть заменён на единый слой, а входящие в состав фосфолипидов углеводородные цепи разветвлены, что повышает устойчивость и прочность мембраны, позволяя археям существовать в экстремальных условиях.