Поверхностные структуры (клеточная стенка, гликокаликс), строение и функции.

Тема: Поверхностные структуры (клеточная стенка, гликокаликс), строение и функции.

Задачи урока: а) Образовательные: показать роль мембран в клетке, сформировать представление о важнейших функциях мембраны, барьерной, транспортной и рецепторной; б) Воспитательные: показать как строение мембраны соответствует ее функциям; в) Развивающие: дать представление о поверхностном аппарате клетки который осуществляет непосредственное взаимодействие как с окружающей средой, так и с другими клетками.

Тип урока: Комбинированный.

Основные понятия и термины: мембрана, мембранный транспорт, фосфолипиды, мембранные белки, жидкостно-мозаичная модель мембраны, натрий-калиевый насос, эндоцитоз, экзоцитоз, фагоцитоз, пиноцитоз.

Связь с ранее изученным материалом: Строение клеток.

Методы: Объяснение, беседа.

Ход урока.

I.            Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся.

Вопросы к учащимся:

1.      В чем основные отличия клеток прокариот и эукариот?

2.      В чем сходство клеток прокариот и эукариот?

3.      Какие из клеток являются более древними?

4.      Какие функции выполняют в клетке: ядро, митохондрии, хлоропласты?

II. Изучение нового материала.

План.

I.             

1.            Строение и свойства мембран.

2.            Функции мембран.

Рассказ учителя, с частичными записями в тетради.

Особенности клеточных мембран

·         Клеточные мембраны отделяют клеточное содержимое от внешней среды;

·         Регулируют обмен веществ между клеткой и средой;

·         Обладают избирательной проницаемостью: одни вещества пропускают, а другие – нет;

·         Делят клетку на отсеки, предназначенные для тех или иных процессов;

·         На мембранах протекают некоторые химические реакции (световые реакции фотосинтеза в хлоропластах или окислительное фосфорилирование при дыхании в митохондриях);

·         На мембранах располагаются рецепторные участки для распознавания внешних стимулов, поступающих из окружающей среды или из другой части самого организма;

·         Обеспечивают межклеточные контакты в многоклеточных организмах.

Строение клеточной мембраны

В основе любой мембраны лежит двойной фосфолипидный слой (стр. 57, рис. 38) – гидрофильно-гидрофобные молекулы, пронизанный белками, и комплексами белков и углеводов, липидов и углеводов. Некоторые белки пронизывают всю мембрану, а некоторые располагаются на ее поверхностях.

 Рис. 1. Схема строения плазматической мембраны:

1 — фосфолипиды;

2 — холестерин;

3 — интегральный белок;

4 — олигосахаридная боковая цепь.

Липидный бислой рассматривается как элементарная мембрана; белки плавают в этом липидном «море» подобно островам – иногда свободно, а иногда как бы на привязи – их удерживают микрофиломенты, проникающие в цитоплазму. Липиды также могут перемещаться, меняя свое положение.

Молекулы липидов состоят полярной головы и двух неполярных хвостов. Напомню, что полярные группы или молекулы несут заряд и проявляют сродство к воде (они гидрофильны), а не полярные с водой не смешиваются (они гидрофобны).

Функции белков:

1.      Некоторые белки действуют, как переносчики, транспортируя через мембрану те или иные вещества.

2.      Белки выполняют ферментативные функции. Ферментные белки, специфические рецепторы переносчики электронов, преобразователи энергии, участвующие в фотосинтезе и дыхании.

3.      Кроме того, в мембранах имеются гликопротеины. У них на свободных поверхностях находятся гликозильные группы – напоминающие антенны. Функция «антенны» связана с распознаванием внешних сигналов. Например: участки двух соседних клеток могут связаться друг с другом, обеспечивая сцепление клеток. Благодаря этому правильно ориентируются в области ткани.

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, причем сами мембраны в известной мере регулируют этот процесс – одни вещества пропускают, а другие нет.

Фагоцитоз – это поглощение твердых частиц. При фагоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем отшнуровываясь, превращаются в пузыри или вакуоли. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются (например: лейкоциты).

Пиноцитоз – это поглощение жидкого материала. Пиноцитоз характерен для амебоидных простейших и для многих других клеток (например: лейкоциты, клетки зародыша, клетки печени и так далее).

ВОПРОС: Почему транспорт веществ через мембраны жизненно важен для клеток?

ОТВЕТ:

1.Транспорт должен обеспечить поддержание в клетке соответствующего рН.

2. Транспорт питательных веществ.

3. Выделение из клетки токсичных отходов.

ВЫВОДЫ

·         Через мембраны живой клетки могут проникнуть вещества как пассивно, так и активно, если:

o    они способны растворить липиды мембраны,

o    они растворены в воде и имеют достаточно малые размеры молекул,

o    в клетке концентрация этих веществ меньше, чем в окружающей среде,

o    есть специальные молекулы – переносчики, запрограммированные на перенос этих веществ.

·         Не все вещества, окружающие клетку, способны проникнуть через мембрану. Следовательно мембрана - полупроницаема.

·         Она транспортирует те вещества, которые необходимы для собственного обмена веществ, т. е. транспорт – избирателен.

 Строение и функции гликокаликса.

Гликокаликс — «заякоренные» в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции, а также участвует в обеспечении избирательности транспорта веществ и пристеночном (примембранном) пищеварении. Наличие гликокаликса характерно для клеток животных (в отличие от прокариотов, растений и грибов, где его нет.)

Гликокаликс хорошо развит на апикальной мембране каёмчатых энтероцитов и представляет собой молекулярное сито, пропускающего или не пропускающего молекулы, в зависимости от их величины, заряда и других параметров. В слое гликокаликса располагаются пищеварительные ферменты, как поступающие туда из полости кишечника, так и синтезированные самими энтероцитами. Толщина гликокаликса равна приблизительно 15—40 нм на боковой поверхности энтероцита и 50—100 нм — на апикальной. Гликокаликс, микроворсинки и апикальная мембрана вместе называются исчерченной каёмкой.

Таким образом, гликокаликс — это обогащенная углеводными компонентами высокозарядная оболочка, представляющая собой совокупность связанных с мембраной биологических макромолекул. Этот слой служит дополнительным барьером между клеткой и окружающей средой и выполняет множество функций, которые подразделяются на стабилизирующие, защитные и специфические. Гликокаликс характерен только для прокариотических организмов и животных. Мембраны растительных клеток подобной оболочки не образуют. Функции Полный набор функций гликокаликса в клетках и на тканевом уровне макроорганизмов в настоящий момент не определен. Однако уже установлено, что этот слой: участвует в трансдукции сигнала из внеклеточной среды во внутриклеточную; предохраняет цитоплазматическую мембрану от стрессовых и механических воздействий; обеспечивает адгезивные свойства некоторых клеток; выполняет роль фактора распознавания. У бактерий гликокаликс обеспечивает прикрепление к поверхности, предохраняет от потери влаги при попадании в сухую среду, защищает от действия антибактериальных веществ. У патогенных микроорганизмов данный слой может препятствовать обнаружению возбудителя иммунной системой.

Функции мембран

1.      Транспортная функция.

Транспорт

Пассивный

Активный                   Е не затрачивается

Е затрачивается                                        (диффузия, по градиенту концентрации)

 (против градиента

концентрации)

Эндоцитоз – активный процесс транспорта различных веществ через мембрану в клетки: фагоцитоз – поглощение твердых частиц, а пиноцитоз – поглощение жидкого материала.

Экзоцитоз – активный процесс транспорта различных веществ через мембрану из клетки.

Мембраны обеспечивают межклеточные контакты в многоклеточных организмах.

2.      Барьерная функция. Мембраны предотвращают проникновение в клетки разнообразных химических веществ и других агентов.

3.      Рецепторная функция. Клеточная поверхность обладает большим набором рецепторов, делающих возможными специфические реакции с различными агентами. Роль многих клеточных рецепторов заключается в передаче сигналов извне внутрь клетки.

III. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся.

Вопросы к учащимся:

1.      Дайте определение: что такое мембрана.

2.      Каков химический состав мембран?

3.      Каково строение мембран?

4.      Каковы основные функции и свойства мембран?

5.      Как может осуществлятся транспорт веществ через мембрану?

V. Домашнее задание: & 7, схемы в тетради выучить.