§ 13 Мембрани і мембранні комплекси клітин

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

А що може означати така дивна назва і чому вона з’явилася?

Назва «рідинно-мозаїчна» означає, що основу мембрани становить подвійний шар рідких ліпідів, у якому молекули можуть вільно переміщатися, а білки вкраплені у цей шар, наче елементи мозаїки. Така назва з’явилася у 1972 році завдяки науковцям Сінгеру та Ніколсону, які за допомогою електронного мікроскопа з’ясували, що мембрана є рухливою і гнучкою структурою, а не жорсткою та нерухомою оболонкою.

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 виконують функції антен, оскільки вони сприймають і розпізнають хімічні сигнали з навколишнього середовища, такі як гормони та інші біологічно активні речовини. Також вони допомагають клітині розпізнавати сусідні клітини, відрізняти власні клітини організму від чужорідних та передавати інформацію всередину клітини для відповідної реакції.

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 відбувається внаслідок осмосу — пасивного руху води крізь напівпроникну мембрану в бік розчину з вищою концентрацією солей. Оскільки концентрація солі поза клітиною вища, ніж усередині її цитоплазми, вода виходить із клітини назовні, що призводить до зменшення об’єму цитоплазми та її відшарування від клітинної стінки (явище плазмолізу).

Схема руху речовин під час плазмолізу:

[ Усередині клітини (низька концентрація солі) ] ── Вода (H₂O) ──> [ Навколишнє середовище (висока концентрація солі) ]

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

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

Головною властивістю фосфоліпідів є їх амфіфільність, тобто наявність гідрофільної «голівки», яка розчиняється у воді, та гідрофобних «хвостів», які відштовхують воду. У водному середовищі організму вони самочинно орієнтуються та утворюють подвійний шар, у якому гідрофобні хвости спрямовані всередину, а гідрофільні голівки — назовні. Це утворює напівпроникний бар’єр, що відокремлює внутрішній вміст клітини від зовнішнього середовища і не пропускає водорозчинні речовини без спеціальних переносників.

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

Білки у клітинній мембрані виконують такі основні функції:

• Транспортна: утворюють канали та білки-переносники (наприклад, аквапорини, натрій-калієва помпа) для перенесення речовин і йонів через мембрану.
• Рецепторна: сприймають зовнішні сигнальні молекули та передають інформацію про зміни довкілля всередину клітини.
• Структурна: підтримують форму мембрани, зв’язуючи її з підмембранним комплексом цитоскелету та міжклітинною речовиною.
• Ферментативна: прискорюють біохімічні реакції, які відбуваються на поверхні або всередині мембрани.
• Захисна та міжклітинна взаємодія: у складі глікопротеїдів беруть участь у розпізнаванні клітин та забезпечують їхнє зчеплення у тканинах.

3. У чому відмінність між пасивним і активним транспортом?

Пасивний транспорт здійснюється із зони з високою концентрацією речовини в зону з її низькою концентрацією (за градієнтом концентрації) і відбувається без витрат енергії АТФ. Активний транспорт здійснюється із зони з низькою концентрацією в зону з високою концентрацією (проти градієнта концентрації) і потребує обов’язкових витрат енергії клітини.

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

Кисень надходить у клітину шляхом пасивного транспорту (через просту дифузію). Глюкоза потрапляє в клітину шляхом пасивного транспорту (через полегшену дифузію за допомогою білків-переносників). Йони Калію надходять шляхом активного транспорту (за допомогою натрій-калієвого насоса). Молекули білків потрапляють у клітину шляхом активного везикулярного транспорту (ендоцитозу).

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

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

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 виведення клітиною травних ферментів, гормонів або вивільнення нейромедіаторів у синаптичну щілину. Прикладом ендоцитозу є поглинання лейкоцитом патогенної бактерії (фагоцитоз) або захоплення клітиною краплин рідини з розчиненими речовинами (піноцитоз).

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

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

• Клітинна мембрана має рідинно-мозаїчну будову, в якій ліпіди вільно пересуваються, а білки плавають у них, наче елементи мозаїки.
• Натрій-калієва помпа витрачає до 70% енергії АТФ нейронів, перекачуючи три йони натрію з клітини та два йони калію всередину.
• Транспортування води через клітинну мембрану відбувається за допомогою спеціальних білкових каналів — аквапоринів.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я стал більш обізнаним щодо того, як клітинна мембрана регулює вибіркове потрапляння речовин у клітину за допомогою пасивного та активного транспорту.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Складно було одразу запам’ятати різницю між різними видами пасивного та активного транспорту, але мені допомогв детальний розгляд схем у підручнику та аналіз напрямку руху речовин за градієнтом концентрації.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Отримані знання допомагають зрозуміти біологічну причину виникнення спраги після вживання солоної їжі, а також чому не можна поливати кімнатні рослини надто концентрованими розчинами добрив, щоб не викликати зневоднення їхніх клітин.