Строение эукариотической клетки

Строение эукариотической клетки.

Все эукариотические клетки имеют общий план строения. Клетка состоит из двух основных компонентов – ядра и цитоплазмы. Цитоплазма отделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит органеллы и включения, погруженные в цитоплазматический матрикс (гиалоплазма). Цитоплазматический матрикс – сложная каллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. В состав гиалоплазмы входят растворимые белки, РНК, полисахариды, липиды.

Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы. Различают мембранные и немембранные органеллы. Мембранные органеллы представлены двумя вариантами: одномембранные и двумембранные. К первым относятся органеллы вакуолярной системы – эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие специализированные вакуоли, а также плазматическая мембрана. К двумембранным органеллам относятся митохондрии и пластиды, а также клеточное ядро. К немембранным органеллам принадлежат рибосомы, клеточный центр животных клеток, а также элементы цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты)

Включения представляют собой непостоянные компоненты цитоплазмы, образующиеся в результате накопления продуктов метаболизма клеток.

Структура клеточных мембран.

 

Структурной основой мембран является двойной слой липидов, в который включены молекулы белка. К липидам относится большая группа органических веществ, обладающих плохой растворимостью в воде (гидрофобность) и хорошей растворимостью в органических растворителях (липофильность). Состав липидов, входящих в мембраны клеток, очень разнообразен. Характерными представителями липидов, встречающихся в клеточных мембранах, являются фосфолипиды, сфингомиелины и холестерин (в растительных клетках не обнаружен). Характерной особенностью липидов мембран является разделение их молекулы на две функционально различные части: неполярные хвосты, состоящие из жирных кислот, и заряженные полярные головки.

Обязательным компонентом клеточных мембран являются белки (протеины). В среднем они составляют 50% массы мембраны (в мембранах митохондрий на долю белков приходится около 75%, а в плазматической мембране клеток миелиновой оболочки – около 25%).

Выявлено два типа мембранных белков. Белки первого типа, называемые периферическими белками, связаны с мембраной в основном ионными взаимодействиями. Мембранные белки второго типа называют интегральными белками. Эти протеины или погружены в толщу липидного бислоя, или пронизывают мембрану насквозь (трансмембранные белки). Интегральные белки перемещаются в плоскости мембраны.

 

По биологической роли мембранные белки можно разделить на три группы: ферменты, рецепторные белки и структурные белки.

Особое место среди клеточных мембран занимает плазматическая мембрана или плазмалемма. Плазматической мембраной называется барьер, который окружает цитоплазму, определяя границы клетки. Она имеет толщину около 10 нм и представляет собой самую толстую из клеточных мембран. Большая ее толщина обусловлена тем, что на ее внутренней стороне локализован слой периферических белков. На наружной стороне клеток животных располагается слой углеводных компонентов (гликокаликс), а у растений – клеточная стенка.

Функции мембран:

· Ограничение клетки от внешней среды, поддержание формы клетки;

· Обеспечение транспорта различных веществ как внутрь клетки, так и из нее. Различают активный и пассивный типы транспорта. К пассивным механизмам относят диффузию, облегченную диффузию и осмос, к активным – работу белковых ионных насосов, эндоцитоз и экзоцитоз;

· Восприятие сигналов и передача их внутрь клетки. На поверхности плазмалеммы располагаются различные рецепторные структуры (для гормонов, медиаторов и др.), специфически взаимодействующие с внеклеточными факторами и с соседними клетками;

· Отдельные участки плазматической мембраны в специализированных клетках животных принимают участие в построении специальных отростков клетки, таких, как микроворсинки, реснички, рецепторные выросты и др.;

· Плазматическая мембрана играет важную роль при делении клетки;

· Участие в биохимических процессах, поскольку большинство ферментов связано с мембранами;

· Формирование мембранных структур клетки;

· Плазматическая мембрана принимает участие в образовании межклеточных взаимодействий у многоклеточных организмов, что способствует формированию тканей.

 

Эндоплазматический ретикулум (ЭПР)

ЭПР представляет собой систему уплощенных мембранных мешочков, канальцев, цистерн, пузырьков. Вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Выделяют два типа ЭПР: гранулярный (шероховатый) и агранулярный (гладкий).

Мембраны гранулярного эндоплазматического ретикулума со стороны гиалоплазмы покрыты рибосомами.

Функции гранулярного ЭПР:

· Обеспечение биосинтеза белков, предназначенных для выведения из клетки;

· Сегрегация (отделение) вновь синтезированных белковых молекул от гиалоплазмы;

· Биосинтез мембранных белков;

· Начальные посттрансляционные изменения белков.

Гладкий ЭПР также представлен мембранами, образующими мелкие вакуоли и трубки, канальцы, которые могут ветвиться, сливаться друг с другом. В отличие от гранулярного на мембранах гладкого ЭПР нет рибосом. Гладкий и шероховатый ЭПР связаны между собой и переходят друг в друга.

Функциями гладкого ЭПР является:

· Синтез и метаболизм липидов (в том числе мембранных);

· Метаболизм гликогена. Гликоген откладывается в гладком ЭПР клеток печени и мышечных волокон;

· Синтез холестерина и стероидных гормонов;

· Деградация и детоксикация различных вредных веществ (канцерогены, ядовитые вещества, гормональные препараты и др. лекарственные вещества, алкоголь);

· Депонирование ионов Са ²⁺ (саркоплазматический ретикулум).