Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Надмембранні комплекси клітини

До надмембранних компонентів клітини належать: клітинна стінка (рослини, гриби, прокаріоти) та глікокалікс (у тварин).

Клітинна стінка розміщується ззовні плазматичної мембрани, формується за її участі, є продуктом життєдіяльності клітини і багатошаровим утвором, який слугує своєрідним зовнішнім скелетом клітини.

Функції клітинної стінки:

• є зовнішнім каркасом клітини;
• надає клітині механічної міцності, захищає її вміст від пошкоджень;
• забезпечує тургор рослинних клітин, убезпечує їх від надмірної втрати вологи;
• бере участь в обміні речовин;
• виконує роль протиінфекційного бар’єру.

Клітинна стінка складається із двох компонентів: аморфного пластичного желеподібного матриксу (основи) з високим вмістом води та структурних компонентів (опорної системи).

До складу клітинної стінки входять такі речовини:

• структурні компоненти (целюлоза — у рослин, хітин — у грибів, муреїн — у прокаріотів);
• компоненти матриксу (геміцелюлози, пектин, білки, деякі мінеральні солі);
• інкрустуючі елементи (лігнін, суберин);
• речовини, що відкладаються на поверхні стінки (кутин, віск).

Целюлозні мікрофібрили клітинної стінки зеленої водорості

Структурний компонент (целюлоза) — нерозгалужені ланцюги, що складаються із 3-10 тис. залишків глюкози. Кілька десятків макромолекул глюкози за рахунок водневих зв’язків об’єднуються в пучки (мікрофібрили): переплетені мікрофібрили становлять каркас клітинної стінки. Вони занурені в матрикс — насичений водою гель, серед компонентів якого переважають геміцелюлози та пектинові речовини.

Геміцелюлози — полісахариди, ланцюгові молекули яких коротші, ніж у целюлози; більш розгалужені, менше впорядковані, легше розчиняються і руйнуються ферментами.

Пектинові речовини — гідрофільні продукти полімеризації деяких цукрів, що здатні набухати у воді, утворюючи слиз і склеюючи сусідні клітини.

Крім полісахаридів, до складу матриксу стінки може входити лігнін — полімер фенольної природи, вміст якого сягає 30 %. Інкрустація клітинних стінок лігніном призводить до їх здерев’яніння.

Відкладання ліпідів у вигляді суберину, воску та кутину в клітинній стінці робить її майже непроникною для води та газів.

У стінках деяких типів клітин (епідерміс осок, злаків) нагромаджується багато SiO₂ та СаСО₃, через що листки і стебла стають твердими.

Клітинна стінка не суцільна: у ній є пори, через які з однієї клітини в іншу тягнуться тоненькі нитки цитоплазми — плазмодесми, що сприяє об’єднанню всіх клітин організму в єдине ціле.

Клітинні стінки проникні для води й певних сполук. Якщо клітину помістити в розчин солей з вищою концентрацією, ніж у цитоплазмі, то вода виходить із клітини і спричиняє явище плазмолізу — відокремлення пристінкового шару цитоплазми від оболонки клітини. Якщо плазмоліз відбувається повільно, клітина тривалий час залишається живою. Зворотній процес надходження води у клітину з розчину солей, концентрація якого нижча за концентрацію розчину солей у цитоплазму, називають деплазмолізом.

У більшості грибів мікрофібрили клітинної стінки складаються з хітину — полімера із залишків глюкози. Окрім хітину, до складу клітинної стінки грибів можуть входити целюлоза, глікоген, речовини матриксу, глікопротеїди та різноманітні білки. До складу клітинних стінок деяких грибів входять темні пігменти — меланіни.

Опорним каркасом клітинної стінки прокаріотів слугує муреїн (сітка з полісахаридів), а до її складу входять також білки, полісахариди, фосфоліпіди тощо. Залежно від будови та властивостей клітинної стінки, бактерії поділяють на грампозитивні (клітинна стінка забарвлюється спеціальними барвниками) та грамнегативні (клітинна стінка не забарвлюється). У останніх є додаткова зовнішня мембрана і на них не діють деякі антибіотики. У багатьох бактерій клітинна стінка ззовні оточена слизовою капсулою.

Над плазматичною мембраною тваринних клітин лежить тонкий (10-20 нм) поверхневий шар — глікокалікс. Складається з вуглеводів, ковалентно приєднаних до мембранних білків (глікопротеїди), і частково зі сполук вуглеводів з ліпідами (гліколіпіди).

Глікокалікс, як і клітинні стінки рослин, утворюється внаслідок життєдіяльності самих клітин. Він приєднується до плазматичної мембрани й виконує такі функції:

• забезпечує безпосередній зв’язок між клітинами та зв’язок клітин з навколишнім середовищем;
• захисну;
• через глікокалікс клітина сприймає подразнення;
• рецепторну;
• завдяки наявності ферментів може брати участь у позаклітинному травленні.

Незначна товщина і низька щільність глікокаліксу не дають змоги виконувати опорну функцію.