22. Строение и жизнедеятельность животных и растительных клеток: сходство и различие.

В строении и жизнедеятельности растительной и животной клеток много общего. И растительные, и животные клетки питаются, дышат, делятся. И растительные, и животные клетки имеют наружную клеточную мембрану, ядро, цитоплазму, эндоплазматическую сеть, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, клеточные включения. Однако, между клетками растений и животных имеется целый ряд отличий.

У растительной клетки способ питания автотрофный. В процессе фотосинтеза идет образование органических веществ (углеводов), которые используются клеткой как пластический материал и как источник энергии для процессов жизнедеятельности. Одним из отличительных признаков растительных клеток является наличие достаточно жесткой клеточной оболочки (клеточной стенки), которая отделена от цитоплазмы элементарной плазматической мембраной. Для растительной клетки характерны цитоплазматические вакуоли – полости, заполненные клеточным соком. Для растительной клетки характерно наличие пластид – органов, содержащих пигменты. Клетки голосеменных и покрытосеменных растений лишены центриолей. В животной клетке пластиды отсутствуют, синтез АТФ происходит в митохондриях, целлюлозная клеточная стенка отсутствует; вакуоли мелкие, клеточный центр есть у всех клеток.

Общими чертами являются:

- Принципиальное единство строения.

- Сходство в протекании многих химических процессов в цитоплазме и ядре (биосинтез белка, кислородное расщепление некоторых органических веществ, репликация ДНК).

- Единство принципа передачи наследственной информации при делении клетки.

- Сходное строение мембран.

- Единство химического состава.

Черты сходства, имеющиеся у клеток, указывают на близость их происхождения. Признаки различия говорят о том, что клетки вместе с их владельцами прошли длительный путь исторического развития, сопровождавшийся процессом дивергенции.

По строению различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств живой природы имеются заметные отличия. Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей. В клетках высших растений, помимо отмеченных выше особенностей – в клеточном центре отсутствует центриоль, встречающаяся только у водорослей, резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.

В клетках представителей царства грибов клеточная стенка обычно состоит из хитина – вещества, из которого устроен наружный скелет членистоногих животных. Имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Запасным углеводом в клетках грибов является гликоген.

В клетках животных отсутствует плотная клеточная стенка, нет пластид. Нет в животной клетке и центральной вакуоли. Центриоль характерна для клеточного центра животных клеток. Резервным углеводом в клетках животных также является гликоген.

23. Строение и функции цитоплазматической мембраны. Транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану.

Элементарная мембрана состоит из бислоя липидов в комплексе с белками (гликопротеины: белки + углеводы, липопротеины: жиры + белки). Среди липидов можно выделить фосфолипиды, холестерин, гликолипиды (углеводы + жиры), липопротеины. Каждая молекула жира имеет полярную гидрофильную головку и неполярный гидрофобный хвост. При этом молекулы ориентированы так, что головки обращены кнаружи и внутрь клетки, а неполярные хвосты – внутрь самой мембраны. Этим достигается избирательная проницаемость для веществ, поступающих в клетку.

Выделяют периферические белки (они расположены только по внутренней или наружной поверхности мембраны), интегральные (они прочно встроены в мембрану, погружены в нее, способны менять свое положение в зависимости от состояния клетки). Функции мембранных белков: рецепторная, структурная (поддерживают форму клетки), ферментативная, адгезивная, антигенная, транспортная.

Схема строения элементарной мембраны жидкостно-мозаичная: жиры составляют жидкокристаллический каркас, а белки мозаично встроены в него и могут менять свое положение.

Важнейшая функция: способствует компартментации – подразделению содержимого клетки на отдельные ячейки, отличающиеся деталями химического или ферментного состава. Этим достигается высокая упорядоченность внутреннего содержимого любой эукариотической клетки. Компартментация способствует пространственному разделению процессов, протекающих в клетке. Отдельный компартмент (ячейка) представлен какой-либо мембранной органеллой (например, лизосомой) или ее частью (кристами, отграниченными внутренней мембраной митохондрий).

Другие функции:

1) барьерная (отграничение внутреннего содержимого клетки);

2) структурная (придание определенной формы клеткам в соответствии с выполняемыми функциями);

3) защитная (за счет избирательной проницаемости, рецепции и антигенности мембраны);

4) регуляторная (регуляция избирательной проницаемости для различных веществ (пассивный транспорт без затраты энергии по законам диффузии или осмоса и активный транспорт с затратой энергии путем пиноцитоза, эндо– и экзоцито-за, работы натрий-калиевого насоса, фагоцитоза));

5) адгезивная функция (все клетки связаны между собой посредством специфических контактов (плотных и неплотных));

6) рецепторная (за счет работы периферических белков мембраны). Существуют неспецифические рецепторы, которые воспринимают несколько раздражителей (например, холодовые и тепловые терморецепторы), и специфические, которые воспринимают только один раздражитель (рецепторы световос-принимающей системы глаза);

7) электрогенная (изменение электрического потенциала поверхности клетки за счет перераспределения ионов калия и натрия (мембранный потенциал нервных клеток составляет 90 мВ));

8) антигенная: связана с гликопротеинами и полисахаридами мембраны. На поверхности каждой клетки имеются белковые молекулы, которые специфичны только для данного вида клеток. С их помощью иммунная системы способна различать свои и чужие клетки.

Транспорт вещества происходит через цитоплазматическую мембрану под действием разности концентраций (для неэлектролитов) или разности электрических потенциалов (для ионов) по обе стороны мембраны. Таким способом в клетку поступает преимущественно вода, кислород и некоторые ионы. Скорость переноса веществ в клетку незначительна.

Большинство растворенных веществ проходит через мембрану благодаря действию специальной системы переноса, включающей белки-переносчики и ферменты пермеазы. Пермеазы – это специфические ферменты, катализирующие связь субстрата с белком-переносчиком. Подобно аллостерическим ферментам, они имеют несколько активных центров, т.е. участков, связывающихся с определенным субстратом. Они являются субстратспецифичными, их синтез индуцируется субстратом. Пермеазы локализованы в цитоплазматической мембране и составляют значительную часть мембранного белка. Они связывают молекулы растворенных веществ на внешней поверхности мембраны и переносят их к внутренней, откуда эти вещества высвобождаются в цитоплазму.

С участием пермеаз осуществляется два типа переноса веществ: облегченная диффузия и активный транспорт.