§ 13 Мембрани і мембранні комплекси клітин

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Сучасну модель, яка описує будову клітинних мембран, називають рідинно-мозаїчною. А що може означати така дивна назва і чому вона з’явилася?

Назва «рідинно-мозаїчна» означає, що основу мембрани утворює подвійний шар рідких ліпідів, у якому молекули вільно переміщуються, а білкові молекули занурені в цей шар або пронизують його наче мозаїка. Ця назва з’явилася після відкриття вченими рухливості ліпідів і білків, що довело: мембрана є динамічною текучою структурою, а не суцільною нерухомою стінкою.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. На поверхні клітинних мембран під електронним мікроскопом можна побачити розгалужені молекули глікопротеїдів — складних білків, до складу яких входять білкова і вуглеводна частини. За зовнішнім виглядом ці молекули схожі на якісь дивні антени. Чи може вони схожі не тільки за виглядом? Чи можуть ці молекули виконувати функції антен?

Так, молекули глікопротеїдів справді виконують функції антен, оскільки вони сприймають і розпізнають сигнали з навколишнього середовища, наприклад гормони чи медіатори. Вони допомагають клітині впізнавати сусідні клітини, відрізняти власні клітини організму від чужорідних і передають інформацію про зовнішні зміни всередину клітини.

2. Якщо помістити шкірочку синьої цибулі у гіпертонічний розчин (з високою концентрацією солі), то об’єм цитоплазми швидко зменшиться. Результат зображено на фото (мал. 13.1), і ти можеш спостерігати цей процес під мікроскопом. Поміркуй, чому так відбувається. Зобрази на схемі в зошиті, рух яких речовин відбувається і в якому напрямку. (Виконай в e-ДОДАТКУ лабораторне дослідження цього процесу (завдання 13.1).)

Це явище має назву плазмоліз і відбувається через осмос — переміщення молекул води крізь напівпроникну мембрану в зону вищої концентрації солей. Оскільки зовні концентрація солі вища, ніж у клітині, вода виходить із цитоплазми назовні, об’єм цитоплазми зменшується і вона відстає від клітинної стінки.

Схема руху речовин у зошиті:

Цитоплазма клітини (низька концентрація солі) ── вода ($H_2O$) виходить назовні ──> Зовнішнє середовище (висока концентрація солі)

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Поясни, які властивості фосфоліпідів визначили їх головну роль у структурі клітинних мембран.

Головною властивістю фосфоліпідів є їхня амфіфільність: молекула має гідрофільну «голівку», яка контактує з водою, та гідрофобні «хвости», які відштовхують воду. У водному середовищі фосфоліпіди самі впорядковуються у подвійний шар так, що хвости ховаються всередину, а голівки повертаються назовні. Це створює надійний напівпроникний бар’єр, який не пропускає більшість водорозчинних речовин без спеціальних білків.

2. Які функції у мембрані виконують білки? Скористайся текстом параграфа та інформацією в e-ДОДАТКУ (завданням 13.5).

Білки мембрани виконують такі функції:

• Транспортна: білкові канали та переносники переміщують через мембрану йони, глюкозу, амінокислоти та воду.
• Рецепторна: білки сприймають хімічні сигнали з довкілля та запускають клітинну відповідь.
• Структурна: закріплюють елементи цитоскелету під мембраною та утримують форму клітини.
• Ферментативна: каталізують біохімічні реакції безпосередньо на поверхні або всередині мембрани.
• Захисна та міжклітинна: у складі глікопротеїдів забезпечують розпізнавання клітин і з’єднання їх між собою у тканини.

3. У чому відмінність між пасивним і активним транспортом?

Пасивний транспорт відбувається за градієнтом концентрації (із зони високої концентрації в зону низької) і не потребує витрат енергії АТФ. Активний транспорт спрямований проти градієнта концентрації (із зони низької концентрації у вищу) і вимагає обов’язкових витрат енергії АТФ.

4. Визнач, яким видом транспорту в клітину надходять кисень, глюкоза, йони Калію та молекули білків.

Кисень потрапляє в клітину шляхом простої дифузії (пасивний транспорт). Глюкоза надходить шляхом полегшеної дифузії за допомогою білків-переносників (пасивний транспорт). Йони Калію переносяться за допомогою натрій-калієвої помпи (активний транспорт). Молекули білків поглинаються у везикулах шляхом ендоцитозу (активний транспорт).

5. Який вид транспорту відбувається за: 1) вивільнення нейромедіатора у синапсі; 2) захопленні лейкоцитом бактерії?

1. Вивільнення нейромедіатора у синапсі відбувається шляхом екзоцитозу.
2. Захоплення лейкоцитом бактерії відбувається шляхом ендоцитозу (а саме фагоцитозу).

6. Макромолекули потрапляють у клітину або з клітини у везикулах (міхурцях). Визнач, якою цифрою на малюнку 13.4 позначено ендоцитоз, а якою — екзоцитоз. Наведи приклади транспортування речовин такими способами.

На малюнку 13.4 цифрою 1 позначено екзоцитоз, а цифрою 2 — ендоцитоз. Прикладом екзоцитозу є виділення клітинами залоз ферментів, гормонів або вивільнення нейромедіаторів нервовими клітинами. Прикладом ендоцитозу є знешкодження бактерій лейкоцитами крові (фагоцитоз) або поглинання краплин рідини з розчиненими поживними речовинами (піноцитоз).

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Основою клітинної мембрани є подвійний шар фосфоліпідів, у якому молекули рухаються подібно до двовимірної рідини.
• Для транспортування води крізь мембрану існують спеціальні білкові канали — аквапорини.
• Робота натрій-калієвого насоса споживає до 70% молекул АТФ, які утворюються в нейронах.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…

Я став більш обізнаним щодо механізмів вибіркового перенесення молекул і йонів через мембрану за допомогою активного й пасивного транспорту.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?

Було непросто одразу запам’ятати різні способи пасивного та активного перенесення речовин, але мені допоміг детальний аналіз схеми напрямків руху молекул за градієнтом і проти градієнта концентрації.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?

Ці знання пояснюють, чому після дуже солоної їжі виникає спрага і чому не можна удобрювати рослини надто концентрованими розчинами солей, адже це призводить до втрати води клітинами.