Основы общей цитологии. Биологические мембраны презентация

Волгоградский государственный медицинский университет Кафедра гистологии, эмбриологии, цитологии Основы общей цитологии. Биологические мембраны.

Клетка – это сложная динамическая структура из ядра и цитоплазмы, в которой идет непрерывный процесс обмена веществ, самообновления и самовоспроизведения, непрерывные химические реакции, которые порождают и поддерживают определенные структуры (В.Г.Елисеев) Клетка – это сложная динамическая структура из ядра и цитоплазмы, в которой идет непрерывный процесс обмена веществ, самообновления и самовоспроизведения, непрерывные химические реакции, которые порождают и поддерживают определенные структуры (В.Г.Елисеев)

Клетка – это одна из основных форм организации живого вещества, лежащая в основе строения, развития и жизнедеятельности человека (животных и растений) Клетка – это одна из основных форм организации живого вещества, лежащая в основе строения, развития и жизнедеятельности человека (животных и растений) Является наиболее распространенной живой системой, возникающей в ходе эволюции органического мира

Функциональные атрибуты клетки: Возбудимость – способность реагировать на действие химических веществ, электрических импульсов, температуру Проводимость – стимулы могут изменять ионную проницаемость клеточной мембраны, и это изменение может распространяться по поверхности клетки в виде волны возбуждения Сократимость – стимулы могут вызывать укорочение клетки в некоторых измерениях

Функциональные атрибуты клетки: Поглощение и ассимиляция – клетка поглощает и утилизирует питательные вещества и различные исходные материалы, в которых она нуждается для синтеза своих продуктов Дыхание – кислород требуется клетке для продукции энергии, путем окисления своих продуктов Экскреция – клетка избавляется от потенциально вредных побочных продуктов метаболизма, позволяя им диффундировать наружу через клеточную мембрану

Функциональные атрибуты клетки: Секреция – некоторые клетки синтезируют вещества для наружного использования и активно выводят их наружу Рост – клетки увеличиваются в размерах, синтезируя все больше клеточного вещества Репродукция – клетки, обычно, избегают безудержного роста, делясь на две новые клетки, но с приобретением высокой специализации утрачивают способность к делению

Вариации в структуре клеток: Размер: 5 – 200 мкм Форма: – плоская – кубическая – цилиндрическая – округлая – овальная – веретеновидная – пирамидная – с ровной поверхностью – с выростами (отростками, филоподиями, псевдоподиями, микроворсинками, ресничками) Количество типов клеток – свыше 200

Общий план строения клетки

Основные компоненты клетки Плазмолемма Ядро Цитоплазма

Биологические мембраны плазмолемма – плазматическая мембрана внутренняя и наружная мембраны ядерной оболочки внутренняя и наружная мембраны митохондрий мембрана ЭПС мембрана лизосом мембрана пероксисом мембрана транспортных пузырьков

Принцип строения биомембран двойной слой амфифильных липидов или липидный бислой мембранный липид = гидрофильная «головка» + 2 гидрофобных «хвоста» гидрофобные части ориентированы друг к другу гидрофильные части ориентированы к воде белки мембран: интегральные и периферические углеводы мембран: гликолипиды и гликопротеины

Общий план строения биомембран

под световым микроскопом мембраны не различимы под световым микроскопом мембраны не различимы при электронной микроскопии мембраны трехслойные: внутренняя темная полоса средняя светлая полоса наружная темная полоса

Основные свойства мембран: 1) Замкнутость – липидные бислои всегда самостоятельно замыкаются на себя с образованием полностью отграниченных отсеков только в этом случае гидрофобные части липидов оказываются изолированными от водной фазы

Основные свойства мембран: 2) Латеральная подвижность – компоненты мембраны могут перемещаться в пределах своего слоя модель строения мембран называется жидкостно-мозаичной

Основные свойства мембран: 3) Асимметрия – наружная и внутренняя поверхности мембраны различаются по своему составу углеводные компоненты – на внешней поверхности некоторые белки всегда только с наружной, а другие – только с внутренней стороны

Липиды мембран фосфолипиды сфинголипиды гликолипиды холестерин

Молекула фосфолипида положительно заряженные азотистые группы отрицательно заряженные фосфатные группы глицерин два хвоста жирных кислот

Белки мембран: 1) Структурные белки придают клетке и органеллам определенную форму придают мембране механические свойства обеспечивают связь мембраны с цитоскелетом

Белки мембран: 2) Транспортные белки создают устойчивые транспортные потоки определенных веществ транспорт ионов приводит к возникновению трансмембранного потенциала

Белки мембран: 3) Белки межклеточного взаимодействия адгезивные белки связывают клетки друг с другом или с неклеточными структурами участвуют в образовании специализированных межклеточных контактов

Плазмолемма Функции: установление структурной целостности клетки селективная проницаемость регуляция межклеточных взаимодействий узнавание, через рецепторы, антигенов, поврежденных клеток, чужих клеток трансдукция внешнего химического и физического сигнала во внутриклеточное событие служит разделом сред между цитоплазмой и внешним окружением образует транспортные системы для особых молекул, как, например, глюкоза

E- и P-поверхности плазмолеммы при замораживании-скалывании клеточная мембрана расщепляется на два листка: внутренний (Р-поверхность, протоплазматическая) содержит большую часть интегральных белков наружный (Е- поверхность, external) содержит некоторую часть белков

Перенос веществ через мембрану = трансмембранный транспорт 2 вида: пассивный без затрат энергии по градиенту концентрации активный требует затрат энергии против градиента концентрации

Пассивный транспорт простая диффузия – без посредство других агентов низкомолекулярные гидрофобные соединения (жирные кислоты, мочевина) небольшие нейтральные молекулы (вода, углекислый газ, кислород) облегченная диффузия – при участии специальных интегральных белков – транслоказ: ионные каналы белки-переносчики

Пассивный транспорт

Активный транспорт несет затраты энергии идет против градиента концентраций происходит только при участии белков-переносчиков унипорт – перенос одного вещества симпорт – перенос двух веществ в одном направлении антипорт – перенос двух веществ в противоположных направлениях

Активный транспорт

Транспорт частиц и крупных молекул при активном участии цитолеммы выделяют: по направлению транспорта: эндоцитоз – перенос веществ в клетку экзоцитоз – перенос веществ из клетки по характеру переносимых веществ: пиноцитоз – перенос жидкости и растворенных в ней веществ фагоцитоз – перенос твердых частиц по специфичности транспорта: неселективный селективный = опосредованный рецепторами

Эндоцитоз

Экзоцитоз

Межклеточные контакты Выделяют 4 типа: простые контакты окклюзионный тип или плотный контакт адгезионный тип коммуникационный тип

Простые контакты клетки сближаются и взаимодействуют адгезивными молекулами своих плазмолемм интердигитации – плазмолеммы двух клеток инвагинируют в цитоплазму вначале одной, а затем второй клетке

Окклюзионный тип zonula occludens fascia occludens связывают клетки с образованием непроницаемого барьера встречаются только в эпителии при образовании этих контактов мембраны соседних клеток сливаются

Окклюзионный тип связывают соседние клетки вместе, обеспечивая барьерные свойства эпителиев разделяют апикальный и базально-латеральный домены клетки предотвращают диффузию молекул между соседними клетками предотвращают латеральную миграцию специализированных мембранных белков максимального развития достигают в тонкой кишке, предотвращая проникновение молекул переваренной пищи между клетками имеют особое значение у клеток, которые активно транспортируют вещества против градиента концентраций, способствуя предотвращению обратной диффузии транспортированных веществ

Адгезионный тип zonula adherens macula adherens = десмосома прикрепляют цитоскелеты клеток друг к другу или к подлежащим тканям обеспечивают механическую стабильность соединений клеток

Адгезионный тип

Zonula adherens обычно расположены базальнее zonulae occludens окружают всю клетку филаменты цитоскелета – актиновые филаменты внутриклеточный связывающий белок – винкулин трансмембранный белок – интегрин межклеточное пространство 15-20 нм заполнено экстрацеллюлярными молекулами кадгеринов

macula adherens = десмосома обычно расположены базальнее zonulae adherens филаменты цитоскелета – промежуточные филаменты внутриклеточный связывающий белок – десмоплакин трансмембранный белок – десмоглеин межклеточное пространство 30 нм

Полудесмосома прикрепляет клетку к базальной мембране

Щелевые контакты дают возможность клеткам общаться обеспечивают селективную диффузию молекул между соседними клетками плотность данного типа соединений преобладают в эмбриональных тканях у взрослого организма плотность снижается таким образом играют роль в пространственной организации клеток при гистогенезе в кардиомиоцитах и гладкомышечных клетках передают от клетки к клетке сигналы к сокращению

Щелевые контакты пронизано сотнями пор пора отграничена белковыми субъединицами – коннексонами, пронизывающие плазмалеммы соседних клеток коннексон образован 6 плотно упакованных трансмембранных белков – коннексинов позволяют мелким молекулам перемещаться от клетки к клетке регулируются pH среды и концентрацией Ca++ закрываются при снижении pH и повышении концентрации Ca++

Щелевые контакты