Головна

Акушерство   Анатомія   Анестезіологія   Вакцинопрофілактика   Валеологія   Ветеринарія   Гігієна   Захворювання   Імунологія   Кардіологія   Неврологія   Нефрологія   Онкологія   Оториноларингологія   Офтальмологія   Паразитології   Педіатрія   Перша допомога   Психіатрія   Пульмонологія   Реанімація   Ревматологія   Стоматологія   Терапія   Токсикологія   Травматологія   Урологія   Фармакологія   Фармацевтика   Фізіотерапія   Фтизіатрія   Хірургія   Ендокринологія   Епідеміологія  

Клітинна мембрана

Мембрана клітки являє собою мозаїку з липидов і білків, її товщина біля 6-8 нанонеметров (нм). Липиди клітинної мембрани здебільшого відносяться до фосфолипидам, в молекулах яких є полярна, т. е. несуча електричний заряд, головка і два неполярних хвости, побудованих з атомів вуглеводу і водня (мал. 1.3).

Такі молекули погано розчиняються у воді - полярному розчиннику: розчиненню заважають їх неполярні хвости. Тому у воді фосфолипиди утворять мицелли - мікроскопічні капельки, всередині яких ховаються неполярні хвости молекул, а полярні головки звернені назовні - до води. Коли концентрація фосфолипидов висока, мицелли сполучаються один з одним так, що утвориться двійчастий або бимолекулярний липидний шар, всередину якого звернені гидрофобние хвости, а зовнішню поверхню представляють гидрофильние полярні головки.

Саме так і виглядає липидная основа клітинної мембрани. Крім представляючого фосфолипиди фосфатидилхолина в ній є гликолипиди. Вони звичайно розташовані на зовнішній поверхні мембрани так, що виступаючі вуглеводні частини молекул утворять надмембранний шар. Ще один компонент мембрани - холестерин, навпаки, знаходиться у внутрішньому шарі мембрани і грає роль регулятора агрегатного стану липидной частини мембрани: щільну мембрану він розріджує, а рідку - ущільняє. Нормальний стан мембрани - це рідка плівка певної в'язкості, приблизно відповідної в'язкості оливкового масла.

У бимолекулярном липидном шарі знаходяться мембранние білки, молекули яких значно крупніше, ніж у фосфолипидов, і часто згорнені на зразок клубка, утворюючи досить об'ємну структуру: вона називається глобулой. Неполярні частини білкових молекул звичайно занурені вовнутрь, а полярні виступають над мембранной поверхнею, як із зовнішньої, так і з внутрішньої сторони. Є і такі великі білкові молекули, які пронизують мембрану наскрізь. Їх прийнято називати інтегральними білками на відміну від інших, названих периферичними. Занурені в рідку плівку бимолекулярного шара липидов білки здатні повільно переміщатися з однієї дільниці в інший; використовуючи метафору, про мембрану можна сказати так: це липидное море, в якому, як айсберги, плавають білки.

Яким шляхом можуть пройти через мембрану необхідні клітці речовини, як віддаляються продукти її життєдіяльності? Жирорастворимие речовини, природно, розчиняються і в липидах мембрани і тому можуть досить легко пройти через неї шляхом звичайної дифузії. Так само легко диффундируют через липидную частину мембрани розчинні в рідинах гази, наприклад кисень і вуглекислий газ. Але розчинені у воді молекули (звичайно несучі електричний заряд), іони і крупномолекулярние з'єднання здатні пройти через мембрану тільки за допомогою спеціальних транспортних білків, серед яких розрізнюють канали і насоси.

Канали - це трубчасті білки, вони мають заповнену водою пору, через яку по концентраційному або електричному градієнту проходить той або інакший іон або молекулу. Такий транспорт називають пасивним, оскільки він не вимагає витрати енергії спеціально для перенесення. Інакша справа, якщо іони або молекули знадобиться перенести проти концентраційного або електричного градієнта: в цьому випадку знадобиться енергія. Такий транспорт названий активним і його здійснюють білки-насоси, які використовують енергію аденозинтрифосфорной кислоти (АТФ).

Багато які мембранние білки діють як ферменти: вони прискорюють біохімічні реакції в самій мембрані і біля її поверхонь. Ферменти високо специфічні, т. е. кожний з них контролює тільки одну біохімічну операцію. У зв'язку з цим кожній клітці доводиться мати не одну сотню різних ферментів, як механіку, вимушеному носити з собою набір різних гайкових ключів.

Клітинні рецептори - ще один різновид мембранних білків, Вони виступають над зовнішньою поверхнею мембрани і в цій частині своєї молекули мають дільниці, специфічно зв'язуючі суворо певні речовини: нейромедиатори, гормони або інакші біологічно активні з'єднання. Прикріплення такої речовини до рецептору впливає на діяльність клітки, наприклад, змінює проникність її мембрани або швидкість обмінних реакцій всередині клітки. Деякі білки потрібні для збереження форми клітки і субклеточних структур, для об'єднання кліток один з одним - такі білки називають структурними. Всі білки, незалежно від функції, що виконується, згодом руйнуються, а на зміну їм синтезуються нові білкові молекули.

Мембранние білки визначають специфічну поведінку тієї або інакшої клітки, саме від них залежить: які саме речовини, і в якій кількості зможуть увійти в клітку або покинути її. Ця обставина важлива не тільки для окремо взятої клітки, але і для міжклітинних відносин, т. е. для міжклітинної сигналізації. Передача сигналу від клітки до клітки можлива тільки двома способами: проведенням електричного струму або використанням спеціальних хімічних речовин як кур'єри для передачі інформації. І в тому, і в іншому випадку клітинні мембрани повинні виборче змінювати свою проникність, виборче регулювати характер біохімічних реакцій, виборче зв'язуватися з певними речовинами і т. д. По-різному вирішуючи всі ці проблеми вибору, клітки демонструють свою індивідуальність тільки завдяки індивідуальному підбору білків.

Як вже було сказано, органелли клітки мають власні мембрани. До цього потрібно додати, що вони багато в чому нагадують плазматическую мембрану клітки по своїй будові і функціональній організації.

Ядро клітки

Ще в XIX віці в ядрі були виявлені хромосоми - що інтенсивно забарвлюються тельця, які регулярно з'являються під час клітинного ділення або митоза. Пізніше стало відомо, що хромосоми - це щільно упаковані в ядерні білки двійчасті спіралі дезоксирибонуклеиновой кислоти (ДНК). У кожного вигляду тварин виявляється постійне число хромосом певної форми і величини. У людини є 23 пари гомологичних, т. е. відповідних один одному по визначальних ознаках, хромосом. Одна з хромосом кожної пари успадкована від батька, інша - від матері. Оскільки всі клітки організму відбуваються від однієї заплідненої яйцеклетки, вони мають абсолютно однаковий набір хромосом незалежно від приналежності клітки до тієї або іншої тканини.

ДНК - це високомолекулярний полімер, освічений сполученими друг з іншому нуклеотидами, кожний з яких складається з молекули вуглеводу D-2-дезоксирибози, залишку фосфорної кислоти і однієї з чотирьох азотистих основ: аденина, гуанина, цитозина і тимина. У 1953 році Джеймс Уотсон і Френсис Крик (Watson J. & Crick F.) побудували модель ДНК, яка складається з двох довгих ланцюгів, скручених у вигляді спіралі; при цьому звернені всередину азотисті основи попарно сполучені один з одним водневим зв'язком, причому аденин завжди сполучений з тимином, а гуанин - з цитозином (мал. 1.4).

У певній послідовності цих нуклеотидов укладена вся генетична інформація ДНК: комбінація трьох наступних друг за іншому нуклеотидов (вона називається триплет або кодон) означає вибір однієї з 20 існуючих амінокислот для включення її в молекулу білка, що знову синтезується. Кожний з чотирьох нуклеотидов можна представити, як «букву генетичної мови», а триплет - як кодове слово, з яких складається більш або менш довга фраза. Вона містить повну інструкцію для синтезу якого-небудь конкретного білка, а дільниця хромосоми, на якій записана така інформація, отримала назву - ген. Кожний ген містить також розділові знаки у вигляді т. н. ініціюючих і терминирующих кодонов, які визначають початок і кінець лічення генетичної інформації.

Існують спеціальні механізми експресії генів, т. е. затребування генетичної інформації. При виникненні потреби в якому-небудь білку відбувається деконденсация хромосоми, т. е. разуплотнение в тому локусе (дільниці), де знаходиться потрібний ген. Двійчаста спіраль ДНК в цьому місці розходиться, щоб надати можливість для синтезу молекули інформаційної рибонуклеиновой кислоти (иРНК). Цей синтез - не що інакше, як переписування генетичної інформації (транскрипція), причому транскрипція контролюється спеціальним ферментом. Коли ж транскрипція завершиться, що розійшлася для неї нитці ДНК знову сполучаться, як застібка на блискавці.

ИРНК, що Утворюється відрізняється від ДНК тим, що має лише один ланцюг, що синтезується на нитці ДНК, як на матриці. Крім того, замість D-2-дезоксирибози вона містить інший вуглевод - рибозу, а замість тимина інший нуклеотид - урацил. При синтезі иРНК аде-нин підстроюється навпроти тимина ДНК, а замінюючий тимин урацил - навпроти аденина ДНК. Цитозин розташовується навпроти гуанина і навпаки, а в результаті в точності відтворюється генетичний код ДНК. Потім відбувається редакція прочитаного матеріалу, яка полягає у вирізуванні не кодуючих послідовність амінокислот дільниць генома (вони були потрібні лише для транскрипції). Отримана в результаті молекула иРНК містить всю інформацію про синтез потрібного білка, сам же синтез станеться в іншому місці, після того, як молекула иРНК піде з ядра крізь пору ядерної оболонки.

Таким чином, функція клітинного ядра пов'язана із зберіганням генетичної інформації. При появі запиту на яку-небудь її частину інформація копіюється з ДНК на иРНК, яка відносить отриману інструкцію для синтезу білка до місця такого синтезу. Інша сторона діяльності клітинного ядра пов'язана з його діленням шляхом митоза. Це питання тут не розглядається, оскільки сформовані нервові клітки не діляться.

Описаний вище механізм видобування генетичної інформації використовується завжди, коли потрібно замінити зношені білкові молекули, синтезувати ферменти, що знову знадобилися, збільшити кількість яких-небудь рецепторов або структурних білків. Окремі види генів кодують, наприклад, утворення великих молекул-попередниць, з яких потім формуються т. н. нейропептиди, що використовуються нервовими клітками для передачі інформації іншим кліткам. Всі ці процеси посилюються при формуванні нових зразків поведінки, т. е. при навчанні, коли утворяться енграмми пам'яті (сліди). Не дивно, що в нервовій тканині виявлено біля 200 000 різноманітних молекул иРНК, що в 10-20 раз більше, ніж, наприклад в печінці або бруньках. З великою кількістю генетичної інформації, що використовується в нервовій тканині частково пов'язано і різноманіття клітинних типів нейронів.

Рібосоми

Маленькі тельця діаметром біля 20-22 нм, не мають власної мембрани і містять особливий різновид РНК, який називається рибосомальной. Після виходу з ядра молекули иРНК до неї приєднується декілька рибосом, внаслідок чого утвориться полисома, на якій відбувається синтез білка (мал. 1.5). Синтез полягає в тому, щоб зібрати амінокислоти в певній послідовності, закодованій триплетами иРНК. Кожну амінокислоту представляє для синтезу специфічна транспортна РНК. На одному кінці її молекули є дільниця для з'єднання з певною амінокислотою, а на іншому - антикодон, т. е. три нук-леотида, комплементарних (взаємно доповнюючих) відповідному кодону иРНК.

Перенесення інформації з генетичного коду иРНК в амінокислотну послідовність білкової молекули називається трансляцією. При цьому рибосома переміщається по нитці иРНК і одночасно з цим одна за іншою, в потрібній послідовності сполучаються амінокислоти. Представивши амінокислоту, що є потрібен, транспортна РНК відділяється від неї і знов сполучається з такою ж амінокислотою, знайшовши її в цитоплазме.

Деяка частина рибосом і полісом знаходиться поблизу від ядра в цитозоле - їх називають вільними. Інша частина рибосом прикріплена до мембрани ендоплазматического ретикулума. На вільних рибосомах звичайно синтезуються білки для цитозоля, микротрубочек, микрофиламентов, т. е. для внутрішнього використання, тоді як на пов'язаних з ендоплазматическим ретикулумом рибосомах утворяться білки, призначені для виділення з клітки, наприклад, нейропептидние медіатори.

1.5. Ендоплазматический ретикулум і апарат Гольджі

Розрізнюють шероховатий або гранулярний ЕР і гладкий (см мал. 1.5).

Шероховатий ЕР являє собою мережу сполучених порожнистих структур (їх часто називають цистернами), до зовнішніх стінок яких прикріпляються рибосоми. У гладкого ЕР рибосом немає, в ньому синтез білка не відбувається, а здійснюється утворення потрібних для клітки вуглеводів і липидов

Об'єднані з мембраною шероховатого ЕР рибосоми синтезують білки, в тому числі призначені для експорту нейромедиатори, нейрогормони. Синтезовані молекули виходять з цистерн ЕР в упаковці, викроєній з власної мембрани ЕР, - це т н. транспортний пухирець, Транспортні пухирці переміщаються до апарату Гольджі.

Апарат Гольджі схожий на чарку з 3-10 блюдцеобразних мішечків. У нервовій клітці такі чарки утворять навколишню ядро сітчасту структуру. Поступаючі від ЕР транспортні пухирці зливаються з найближчим мішечком апарату Гольджі так, що мембрана транспортного пухирця стає частиною мембрани самого апарату Гольджі. Білок, що Містився в декількох транспортних пухирцях нагромаджується і зазнає ряду змін. Наприклад, тут може відбуватися синтез гликопротеинов - з'єднань білка з вуглеводами Після цього порція готових продуктів знов покривається мембраною (на цей раз вона запозичається з стінки мішечка апарату Гольджі і надзвичайно схожа на клітинну мембрану) - так утвориться секреторний пухирець Він транспортується в нервове закінчення, де його вміст може виділятися шляхом екзоцитоза речовини, що Виділяються призначені для передачі інформації іншим кліткам.

Техніка торакоцентеза.
Таракоцентез і дренування плевральної порожнини.
Завдання для самостійної аудиторной/внеаудиторной роботи по даній темі
додаткового утворення
ОБОВ'ЯЗКОВЕ НАВЧАННЯ УЧНІВ З АУТИЗМОМ У БЕЛЬГІЇ
НЕОБХІДНІ ЗАГАЛЬНІ ЗУСИЛЛЯ
МЕДИКАМЕНТОЗНА ТЕРАПІЯ РАННЬОГО ДИТЯЧОГО АУТИЗМА

© 2018-2022  medmat.pp.ua