Структурно-функциональная и молекулярная организация эукариотической клетки

Эукариотическая клетка состоит, как было сказано, выше из трех основных частей: клеточной оболочки, цитоплазмы и ядра. Высокая степень упорядоченности внутреннего содержимого клетки достигается путем разделения ее объема на отсеки (ячейки), которые различаются по химическому составу и процессам, происходящим в них. Такое разделение называется компартмента —лизацией и обеспечивается биомембранами клетки. Каждый отсек (компартмен) является органеллой или ее частью. Биомембраны выполняют ряд функций: барьерную, регуляцию транспорта веществ, обеспечение избирательной проницаемости и пр. Молекулярный состав мембран, набор соединений и ионов на ее поверхности различаются от структуры к структуре, что обеспечивает функциональную специализацию мембран клетки.

Клеточная оболочка.

Клеточная оболочка животной клетки состоит из:

• 1. основной части — цитоплазматической биомембраны (плазмолеммы), которая является наружной и самой толстой из всех биомембран клетки (7,5 — 11 нм);
• 2. гликокаликса;
• 3. подмембранного слоя опорно-сократительных структур.

Биомембраны. Структура и функции.

Биомембраны (рис.) — это липопротеидные образования, которые ограничивают клетку снаружи и формируют некоторые органеллы, а также ядерную оболочку — кариолемму.

Различают несколько типов мембран, отличающихся по химическому составу (табл.), размерам и функциям, но имеющих единый план строения (рис.).

• 1. Плазмолемма (наружная мембрана) — окружает клетку, изолируя ее от других клеток и внеклеточного вещества, определяет ее размеры, обеспечивает транспорт веществ в клетку и из нее, поддерживает разницу концентраций ионов по обе стороны мембраны, участвует в формировании межклеточных контактов и передаче сигналов.
• 2. Кариолемма или ядерная оболочка — состоит из двух мембран, имеет поры, обеспечивает транспорт веществ в ядро из цитоплазмы и из ядра в цитоплазму (РНК, регуляторные белки и пр.). Внутри мембраны имеются специальные белки для связи с белками ядерного матрикса — ламинами (играют важную роль в растворении ядерной оболочки в процессе митоза)
• 3. Мембрана эндоплазматической сети — мембраны шероховатой эндоплазматической сети несут рибосомы, которые обеспечивают синтез белков мембран, эдоплазматической сети, аппарата Гольджи, лизосом и секретируемых белков. На мембранах гладкой ЭПС завершается синтез холестерола, фосфолипидов и др. мембранных сложных липидов.
• 4. Мембрана аппарата Гольджи — белки мембран аппарата Гольджи принимают участие в завершении образования сложных белков — гликопротеинов. Кроме того, аппарат Гольджи принимает участие в модификации, сортировке белков, с последующим направлением их в составе транспортных пузырьков в соответствующие органеллы и компартменты клетки.
• 5. Мембрана митохондрий — является двойной мембраной. Наружная мембрана обеспечивает транспорт ионов, мелких молекул (до 10 кДа), при участии белка мембраны — порина; внутренняя мембрана содержит 70% белков, обеспечивающих каталитическую и транспортную функции, а также — синтез АТФ.
• 6. Мембрана лизосомы — мембраны лизосом изолируют ферменты, обеспечивающие распад белков от цитоплазмы; содержат белки (АТФ-зависимая протонная помпа), поддерживающие кислотную среду в лизосоме, необходимую для протеолитического действия гидролитических ферментов и транспортные белки, удаляющие продукты распадыа из лизосом. Белки лизосомных мембран на внутренней поверхности имеют сильную степенью гликозилирования, что защищает их от действия протеаз самой органеллы .

Основными химическими компонентами мембран являются липиды (40%), белки (50%) и углеводы (10%).

В основе структуры биомембран — двойной слой липидов, в который встроены молекулы белка, насквозь пронизывая его или лишь связываясь с одной из поверхностей мембран (рис.). Липиды выполняют главную роль в образовании мембран, определяя ее форму и физико-химические свойства.