Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
КОНСПЕКТ
Біологічна мембрана – вибірково проникний бар'єр, який регулює обмін між клітиною і середовищем. Біологічні мембрани забезпечують впорядкований обмін у клітині між органоїдами, запобігають змішуванню різних ферментів і речовин у середині клітини. В усіх клітинах біологічні мембрани – основний структурний компонент.
За молекулярною будовою (рис.1) біологічна мембрана – це подвійний шар фосфоліпідів (біліпідний шар) із зануреними в нього молекулами білка.
Гідрофільні полюси ліпідів орієнтовані назовні, гідрофобні – всередину біліпідного шару. Білки мають декілька варіантів розташування: а) на поверхні біліпідного шару; б) частково занурені в біліпідний шар; в) повністю просякають біліпідний шар. На зовнішній поверхні плазматичної мембрани тваринних клітин є полісахаридний шар – глікокалікс. Мембрани клітин виділяють речовину для утворення додаткового захисту клітинної стінки. В окремих клітинах є декілька зовнішніх мембран (аксони нейронів).
Рис. 1. Мозаїчна модель
клітинної мембрани:
1 – гідрофільні кінці ліпідів;
2 – гідрофобні кінці ліпідів;
З – білкові молекули;
4 – молекули вуглеводів
Властивості біологічних мембран:
- напівпроникливість;
- еластичність;
- асиметричність (зовнішня і внутрішня поверхні мембрани відрізняються білковим, вуглеводним та ліпідним складом);
- здатність до самовідновлення – процес "затягування" пошкоджень мембрани за рахунок рухливості ліпідних молекул, тому що мембрана
напіврідка; якщо пошкодження велике – клітина гине.
Функції мембран:
- ізоляційна;
- транспортна (мембранні канали і переносники речовин);
- захисна (бере участь у фагоцитозі);
- електрична (створює трансмембранний електричний потенціал);
- різниця потенціалів між внутрішньою та зовнішньою сторонами
мембрани, яка утворюється за рахунок розділення мембраною іонів;
- з'єднує клітини за рахунок: а) складчастих виростів; б) спеціальних
білкових тілець – десмосом (м'язи серця, епітеліальні клітини); - через мембрани з клітини виводяться: іони, продукти життєдіяльності,
секрети (слина, травний сік, гормони);
- багато ферментів щільно зв'язані з мембранами, впорядковано на них розташовані, забезпечують ефективну трансформацію різних речовин;
- мембрани забезпечують роз'єднання продуктів, які каталізують різні реакції;
- розділяють різні за складом рідини в цитоплазмі (явище компартменту).
Плазматична мембрана (мембрана, клітинна плазмолема) – мембрана, яка оточує клітину і межує з тканинною рідиною. Її товщина складає 9-10 нм, вона не візуалізується у світловому мікроскопі. Мембрани клітин бувають перерваними і не завжди мають безпосередній контакт між собою. Простір між плазматичними мембранами заповнений речовиною, багатою на вуглеводи.
Плазматична мембрана має тришарову будову (два шари молекул фосфоліпідів розташовані перпендикулярно до поверхні мембрани і між ними – вкраплення білкових молекул). Клітинна мембрана непроникна для макромолекул (білки цитоплазми не можуть виходити крізь неї з клітини у тканинну рідину. Це зумовлює в клітині осмотичний тиск).
Плазматична мембрана має діелектричну властивість – забезпечує різницю потенціалів між поверхнями мембрани. Є відмінності між внутрішніми і зовнішніми поверхнями мембрани (зовнішня поверхня містить молекули, які називаються рецепторами, вони взаємодіють з певними молекулами середовища, що оточує клітини).
Пластичний обмін (анаболізм (від грец. άναβάλλω – кидаю, направляю вгору), асиміляція (від лат. аssimilo – уподібнюю)) – сукупність хімічних ферментативних процесів переробки й використання організмами речовин, що надходять з навколишнього середовища, синтез біоорганічних сполук у живому організмі, направлених на утворення складових елементів клітин і тканин.
Поживні речовини (білки, ліпіди і вуглеводи), які поступають з їжею, не схожі на відповідні високомолекулярні сполуки організму. У процесі травлення ці сполуки розпадаються до мономерів, які використовуються в процесі біосинтезу специфічних високомолекулярних речовин.
Біосинтез – ендотермічний процес, тобто проходить з використанням енергії самої клітини чи енергії навколишнього середовища. За характером живлення та використання енергії в процесі біосинтезу всі організми поділяються на авто-, гетеро- та міксотрофи:
- автотрофні організми (від грец. αύτός – сам і τροφή – їжа) – організми, які синтезують специфічні, потрібні для побудови свого тіла органічні речовини з неорганічних речовин повітря, води, ґрунту використовуючи енергію сонця (фотосинтезувальні організми – усі зелені рослини) та енергію хімічних процесів,
окисно-відновних реакцій (хемосинтезувальні організми – нітрифікуючі бактерії, залізо- та сіркобактерії);
- гетеротрофні організми (від грец. έτερος – інший і τροφή – їжа) – організми, які для живлення та побудови своїх органічних речовин використовують інші готові органічні сполуки як джерела енергії та пластичний(будівельний) матеріал. До гетеротрофів належать усі тварини, гриби, більшість бактерій та деякі рослини. Серед гетеротрофів виділяють, з одного боку, хижаків і паразитів (використовують органічний матеріал живих організмів) та сапрофітів (відповідно мертвих організмів);
- міксотрофні організми (від грец. µίζις – змішування і τροφή – їжа) – організми, які мають змішаний тип живлення, поєднують два типи живлення – автотрофне і гетеротрофне (наприклад, евглена зелена). Мікотрофний тип живлення мають комахоїдні рослини і зелені мікоризні рослини.
Біосинтез виконує пластичну функцію, тобто він необхідний для заміни
органічних сполук і клітинних структур у процесі життєдіяльності. В усіх
клітинах організму синтезуються як необхідні для життя органічні речовини, так
і специфічні для даної тканини чи органа сполуки (наприклад, симпласти
м’язової тканини синтезують специфічні для м'язового скорочення білки актин і
міозин; клітини острівців Лангерганса підшлункової залози спеціалізовані на
продукції інсуліну, глюкагону та соматостатину тощо).
Обмін речовин, як найбільш загальна властивість всіх живих організмів
(метаболізм), становить сукупність ферментативних біохімічних реакцій
енергетичного і пластичного обміну або катаболізму й анаболізму, пов'язаних
між собою та навколишнім середовищем. Суть обміну речовин полягає в
підтриманні сталості складу внутрішнього середовища шляхом постійного
обміну з довкіллям.
Пластичний обмін (анаболізм, асиміляція) – сукупність процесів
біосинтезу специфічних для даного організму складних органічних сполук
(другий бік метаболізму).
Енергетичний обмін (катаболізм (від грец. χαταβολή – скидання вниз),
дисиміляція (від лат. dissimilis – несхожий)) – це процес розпаду, розщеплення й
окиснення органічних сполук, великих органічних молекул, що надходять з їжею
(одна сторона метаболізму) з перетворенням їх на простіші речовини з
виділенням енергії.
Процеси енергетичного обміну проходять з утворенням енергії
(екзотермічні реакції), а пластичного – з поглинанням (ендотермічні процеси).
Сполукою, яка акумулює енергію, утворену в процесі розпаду складних
органічних сполук, і надає її для процесів біосинтезу, є аденозинтрифосфат
(АТФ). АТФ є двічі фосфорильованим аденіловим нуклеотидом і складається з
азотистої основи аденіну, цукру рибози і трьох залишків фосфорної кислоти.
Енергія в молекулі АТФ запасається у двох високоенергетичних (макроергічних)
фосфодіефірних зв'язках. Синтезується АТФ, в основному, в мітохондріях.
Завдяки АТФ енергія може запасатися наперед і транспортуватися у різні відділи
клітини. АТФ – носій енергії для внутрішньоклітинних процесів і в автотрофних,
і в гетеротрофних організмах.
Енергетичний обмін проходить трьома етапами:
- на першому, підготовчому етапі, великі полімери розпадаються на
мономери (білки – до амінокислот, ліпіди, зокрема жири – до гліцерину, жирних
кислот і ряду інших сполук, вуглеводи – до моносахаридів глюкози, мальтози, каталізаторів властивостей. Швидкість ферментативного каталізу значно (у
десятки тисяч разів) вища за швидкість реакцій, прискорених небіологічними
каталізаторами; саме така особливість дії ферментів і зумовила існування
біологічних систем із кінетичної точки зору.
Якщо б біохімічні процеси прискорювалися виключно небіологічними
каталізаторами, це зумовило неспроможність живих систем швидко
пристосовуватися до мінливих умов навколишнього середовища та
унеможливило би життя взагалі. Активність ферментів залежить від багатьох
факторів (рН середовища, атмосферного тиску, температури, концентрації
субстрату та кількості самого ферменту).
Головною метою підтримання сталості параметрів внутрішнього
середовища організму (гомеостазу) є забезпечення належного рівня активності
ферментів, а звідси й інтенсивності обміну речовин. При денатурації білкової
молекули порушується структура активного центру ферменту, і він виявляється
неспроможним виконувати свої функції; саме тому необхідне підтримання
сталості температури тіла; активність ферментів регулюється. Ферментам
притаманна висока специфічність дії (один фермент каталізує тільки одну
біохімічну реакцію). Практично всі біохімічні реакції у живих системах
каталізуються ферментами (так, в організмі людини є лише кілька реакцій, які
проходять неферментативним шляхом).
У процесі обміну речовин в організмі утворюються продукти, які можуть
негативно впливати на процеси життєдіяльності клітин і цілого організму: аміак,
сечовина, сечова кислота, вуглекислий газ, фосфати та інші сполуки. Із тканин ці
продукти дисиміляції переходять у кров, переносяться нею до органів виділення і
виводяться з організму. У виведенні кінцевих продуктів метаболізму беруть
участь легені, шкіра, травний апарат і органи сечовидільної системи. Через шкіру
виводяться із секретом потових залоз надлишок води, мінеральних солей,
сечовина, деякі метали; через легені – вуглекислий газ, аміак, леткі органічні
сполуки (спирти, ефіри). Через органи травного тракту можуть виводитися
неперетравлені органічні рештки, мінеральні солі, надлишок води, деякі метали,
продукти гниття. Більша частина продуктів дисиміляції виводиться через нирки,
які беруть участь у підтриманні сталості об'єму рідин тіла, осмотичного тиску та
іонного складу, регуляції кислотно-лужної рівноваги та ін.
Якщо б біохімічні процеси прискорювалися виключно небіологічними
каталізаторами, це зумовило неспроможність живих систем швидко
пристосовуватися до мінливих умов навколишнього середовища та
унеможливило би життя взагалі. Активність ферментів залежить від багатьох
факторів (рН середовища, атмосферного тиску, температури, концентрації
субстрату та кількості самого ферменту).
Головною метою підтримання сталості параметрів внутрішнього
середовища організму (гомеостазу) є забезпечення належного рівня активності
ферментів, а звідси й інтенсивності обміну речовин. При денатурації білкової
молекули порушується структура активного центру ферменту, і він виявляється
неспроможним виконувати свої функції; саме тому необхідне підтримання
сталості температури тіла; активність ферментів регулюється. Ферментампритаманна висока специфічність дії (один фермент каталізує тільки одну
біохімічну реакцію). Практично всі біохімічні реакції у живих системах
каталізуються ферментами (так, в організмі людини є лише кілька реакцій, які
проходять неферментативним шляхом).
У процесі обміну речовин в організмі утворюються продукти, які можуть
негативно впливати на процеси життєдіяльності клітин і цілого організму:
аміак, сечовина, сечова кислота, вуглекислий газ, фосфати та інші сполуки. Із
тканин ці продукти дисиміляції переходять у кров, переносяться нею до органів
виділення і виводяться з організму. У виведенні кінцевих продуктів метаболізму
беруть участь легені, шкіра, травний апарат і органи сечовидільної системи.
Через шкіру виводяться із секретом потових залоз надлишок води, мінеральних
солей, сечовина, деякі метали; через легені – вуглекислий газ, аміак, леткі
органічні сполуки (спирти, ефіри). Через органи травного тракту можуть
виводитися неперетравлені органічні рештки, мінеральні солі, надлишок води,
деякі метали, продукти гниття. Більша частина продуктів дисиміляції
виводиться через нирки, які беруть участь у підтриманні сталості об'єму рідин
тіла, осмотичного тиску та іонного складу, регуляції кислотно-лужної рівноваги
та ін