Головна ⇒ 📌Біологія ⇒ ПОВЕРХНЕВИЙ АПАРАТ КЛІТИНИ

ПОВЕРХНЕВИЙ АПАРАТ КЛІТИНИ

Розділ 3 Клітинний рівнь організації живої природи

Тема 6. Структура клітинного рівня: біомолекули та органели клітин

§ 37. ПОВЕРХНЕВИЙ АПАРАТ КЛІТИНИ

Терміни та поняття: надмембранні та підмембранні комплекси клітини, матрикс, фібрили, лігнін, тургор, глікокалікс, мікротрубочки, мікронитки.

Поверхневий апарат клітин складається зі структур, розташованих над плазматичною мембраною (надмембранні комплекси), самої мембрани, а також деяких структур під нею (підмембранні комплекси).

Що таке надмембранні комплекси клітин. У клітинах

прокаріотів, грибів і рослин плазматична мембрана ззовні вкрита клітинною стінкою (мал. 185). У рослин вона складається переважно з нерозчинних у воді, зібраних у пучки волокон целюлози. Ці волокна утворюють каркас, заглиблений в основу – матрикс (від лат. матрикс – основа). Матрикс також складається здебільшого із полісахаридів.

Залежно від типу тканин рослин і функцій, які вони виконують, до складу клітинної стінки можуть входити й інші сполуки: ліпіди, білки, неорганічні сполуки (силіцій(]Т) оксид, солі Кальцію тощо).

Наприклад, стінки клітин корка або судин просочуються жироподібними сполуками.

Внаслідок цього вміст клітин відмирає, що сприяє здійсненню ними певних функцій (опорної або провідної). Клітинні стінки можуть і дерев’яніти, тобто проміжки між волокнами целюлози заповнюються особливою органічною речовиною – лігніном, що також сприяє виконанню опорної функції.

Через клітинні стінки рослин відбувається транспорт води і певних сполук. Проникність стінок рослинних клітин можна проілюструвати на прикладі явищ плазмолізу і деплазмолізу. Наприклад, як що клітину занурити у розчин з концентрацією солей, вищою, ніж у цитоплазмі, то вода виходитиме з неї. Це спричиняє явище плазмолізу (від грец. плазма – виліплення, утворення та лізіс – розчинення) – відшарування пристінкового шару цитоплазми від клітинної стінки.

Мал. 185.Схема типової будови клітинної оболонки рослин (а), а також вигляд стінок трьох сусідніх клітин в електронний мікроскоп (темна область у центрі – міжклітинна речовина) (б)

Мал. 186. Різні типи (1-3) целюлозних фібрил

Якщо ж клітину помістити у розчин солей з концентрацією нижчою, ніж у її цитоплазмі, то спостерігається зворотний процес: вода надходитиме в клітину, внаслідок чого зростає внутрішньоклітинний тиск. Це явище називають деплазмолізом (від лат. де – префікс, що означає відміну).

У різних груп грибів структура і хімічний склад клітинної стінки можуть розрізнятись. Як і у рослин, її основу складають різноманітні полісахариди (целюлоза, хітин тощо). До складу клітинних стінок деяких грибів можуть входити темні пігменти (меланіни), амінокислоти, фосфати та інші сполуки.

У прокаріотів структура клітинної стінки досить складна. У більшості бактерій вона складається з високомолекулярної сполуки – муреїну, який надає їй міцності. До складу клітинної стінки бактерій також входять білки, сполуки ліпідів з полісахаридами тощо.

У клітинах рослин оболонка здійснює насамперед механічні функції: слугує опорою і захищає від ушкоджень. Крім того, сукупність оболонок клітин, що містяться у стеблі, формує опору всій рослині. Під час росту клітину оточує лише первинна клітинна оболонка – тонка, еластична і здатна до розтягування. Вона складається з переплетених ниток клітковини і матрикса. Міжклітин ний простір у рослинній тканині заповнений полісахаридом пектином, який відіграє роль цементу і з’єднує клітини рослин. Із припиненням росту між первинною стінкою клітини і клітинною мембраною починає формуватися вторинна клітинна стінка, яка складається з трьох шарів. Власне, вона й утворює тверду клітинну оболонку, завдяки якій клітина не може змінювати своєї форми.

Молекули целюлози, які містяться у клітинній оболонці, об’єднуються в особливі ниткоподібні структури – фібрили (від лат. фібрилла – волоконце), що сплітаються одна з одною в товсті нитки (мал. 186). Цей будівельний принцип використовується при виготовленні канатів: спочатку тоненькі ниточки сплітають у мотузки, а потім мотузки – в канати. Іншим механізмом зміцнення клітинної оболонки є насичення сплетення фібрил спеціальною речовиною – лігніном.

Завдяки такій мікроструктурі клітинної стінки, а також через те, що фібрили у волокні розташовуються паралельно одна до одної, міцність волокна бавовнику можна порівняти з міцністю сталі. Певний порядок розміщення фібрил у волокнах клітинної оболонки визначає рівномірність зафарбовування рослинних тканин – фарбник заповнює проміжки між фібрилами, сполучаючись із молекулами целюлози.

Одне волоконце бавовнику містить близько 10 млрд. молекул целюлози, які складаються з 60 квадрильйонів (6 · 1025) молекул глюкози, і це дуже мала частина рослини. Приклад ілюструє масштаби і точність біологічного синтезу – потужний біологічний конвеєр запобігає браку.

Ще однією функцією клітинної оболонки рослин є обмеження надходження води всередину клітини. Целюлозна оболонка неперешкоджає проникненню води у клітину. Гідростатичний тиск води на клітину дорівнює 5-10 атмосфер. Цей тиск створює напругу в клітинній стінці – тургор (від лат. тугор – набрякаю), який надає тілу рослини пружності, а трав’янисті рослини завдяки йому мають вертикальне стебло. (Тепер вирозумієте, чому рослини в разі нестачі води в’януть.)

Важливу роль відіграє клітинна оболонка в розпізнаванні і контактуванні клітин одна з одною.

У клітин тварин над плазматичною мембраною розташований поверхневий шар завтовшки в декілька десятків нанометрів. Його називають глікокаліксом (від лат. глікіс – солодкий і каллюм – товста шкіра). Він складається з білків, зв’язаних із вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами. Глікокалікс приєднується до плазматичної мембрани і забезпечує безпосередній зв’язок клітин з навколишнім середовищем. Через нього клітина сприймає подразники. Завдяки наявності ферментів глікокалікс може брати участь у позаклітинному травленні. Крім того, глікокалікс забезпечує зв’язок між клітинами.

Що та ке підмембранні комплекси клітин. До підмембранних комплексів клітин належать різноманітні структури білкової природи: мікронитки і мікротрубочки, які складають цитоскелет, тобто виконують опорну функцію. Елементи цитоскелета також сприяють закріпленню у певному положенні органелі їх переміщенню в клітині.

Мікронитки – тонкі (діаметром 4-7 нм) ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків (актину, міозину та ін.). Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини. Пучки мікрониток одним кінцем прикріплюються до однієї структури (наприклад, плазматичної мембрани), а другим – до іншої (певної органели, молекули біополімерів).

Мікротрубочки – це циліндричні структури діаметром від 10 нм до 25 нм, які беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, а також у внутрішньоклітинному транспортуванні речовин та входять до складу війок, джгутиків тощо.

Невід’ємною частиною кожної клітини є її поверхневий апарат, який складається зі структур, розташованих над плазматичною мембраною (надмембранні комплекси), самої мембрани, а також деяких структур, під нею (підмембранні комплекси). Головне їх призначення – це захист і опора клітини, механічне поєднання клітин у тканини і забезпечення контакту між ними. У клітинах прокаріотів, грибів і рос лин плазматична мембрана ззовні вкрита клітинною стінкою. У тваринних клітинах над плазматичною мембраною розташований поверхневий шар – глікокалікс.