общие принципы структурно функциональной организации клеточных форм жизни
I. Общие принципы структурно-функциональной организации клетки и её компоненты. Плазмолемма, её структура и функции.
ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ
Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица в составе всех живых организмов.
Клетки всех типов характеризуются сходством общей организации и строения важнейших компонентов.
Каждая клетка эукариот состоит из двух основных компонентов: ядраи цитоплазмы,ограниченных клеточной мембраной (плазмолеммой).
Цитоплазмаотделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит:
• органеллы
• включения, погруженные в
• клеточный матрикс (цитозоль, гиалоплазма).
Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы, имеющие характерную структуру и специализированные на выполнении определенных функций в клетке.
Включения – непостоянные компоненты цитоплазмы, образованные в результате накопления продуктов метаболизма клеток.
ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА (плазмолемма, цитолемма, внешняя клеточная мембрана)
Все клетки эукариотических организмов имеют пограничную мембрану – плазмолемму. Плазмолемма играет роль полупроницаемого селективного барьера, и с одной стороны, отделяет цитоплазму от окружающей клетку среды, а с другой – обеспечивает её связь с этой средой.
Функции плазмолеммы:
• поддержание формы клетки;
• регуляция переноса веществ и частиц в цитоплазму и из неё;
• распознавание данной клеткой других клеток и межклеточного вещества, прикрепление к ним;
• установление межклеточных контактов и передача информации от одной клетки к другой;
• взаимодействие с сигнальными молекулами (гормоны, медиаторы, цитокины) в связи с наличием на поверхности плазмалеммы специфических рецепторов к ним;
• осуществление движения клетки благодаря связи плазмалеммы с сократимыми элементами цитоскелета.
Строение плазмолеммы:
Молекулярное строениеплазмолеммы описывается как жидкостно-мозаичная модель:липидный бислой, в который погружены молекулы белков (рис.1.).
Рис.1.
Толщина плазмолеммы варьирует от 7,5до10 нм;
Липидный бислойпредставлен преимущественно молекулами фосфолипидов состоящими из двух длинных неполярных (гидрофобных) цепей жирных кислот и полярной (гидрофильной) головки. В мембране гидрофобные цепи обращены внутрь бислоя, а гидрофильные головки – кнаружи.
Химический состав плазмолеммы:
· липиды(фосфолипиды, сфинголипиды, холестерин);
· белки;
· олигосахариды, ковалентно связанные с некоторыми из этих липидов и белков (гликопротеины и гликолипиды).
Белки плазмолеммы. Мембранные белки составляют более 50% массы мембран. Они удерживаются в липидном бислое за счет гидрофобных взаимодействий с молекулами липидов.Белки обеспечиваютспецифические свойствамембраны и играют различную биологическую роль:
• структурные молекулы;
• ферменты;
• переносчики;
• рецепторы.
Мембранные белки подразделяются на 2 группы: интегральные и периферические:
• периферические белки обычно находятся вне липидного бислоя и непрочно связаны с поверхностью мембраны;
• интегральные белки представляют собой белки, либо полностью (собственно интегральные белки), либо частично (полуинтегральные белки) погруженные в липидный бислой. Часть белков целиком пронизывает всю мембрану (трансмембранные белки); они обеспечивают каналы, через которые транспортируется мелкие водорастворимые молекулы и ионы по обе стороны мембраны.
Белки распределены в пределах клеточноймембраны мозаично.Липиды и белки мембран не фиксированы в пределах мембраны, а обладают подвижностью: белки могут перемещаться в плоскости мембран, как бы «плавая» в толще липидного бислоя (как «айсберги в липидном «океане»).
Олигосахариды. Цепочки олигосахаридов, связанные с белковыми частицами (гликопротеины) или с липидами (гликолипиды), могут выступать за пределы наружной поверхности плазмолеммы, и образуют основу гликокаликса, надмембранного слоя, который выявляется под электронным микроскопом в виде рыхлого слоя умеренной электронной плотности.
Углеводные участки придают клетке отрицательный заряд и являются важным компонентом специфических молекул – рецепторов.Рецепторы обеспечивают такие важные процессы в жизнедеятельности клеток, как распознавание других клеток и межклеточного вещества, адгезивные взаимодействия, ответ на действие белковых гормонов, иммунный ответи.т.д.Гликокаликсявляется также местом концентрации многих ферментов, часть которых может образовываться не самой клеткой, а лишь адсорбироваться в слое гликокаликса.
Мембранный транспорт. Плазмолемма – место обмена материала между клеткой и окружающей клетку средой:
Механизмы мембранного транспорта (рис.2):
Рис.2.
Пассивный транспорт – это процесс, который не требует затрат энергии, так как перенос мелких водорастворимых молекул (кислород, углекислый газ, вода) и части ионов осуществляется путем диффузии. Такой процесс малоспецифичен, и зависит от градиента концентрации транспортируемой молекулы.
Облегченный транспорт также зависит от градиента концентрации и обеспечивает перенос более крупных гидрофильных молекул, таких как молекулы глюкозы и аминокислот. Этот процесс пассивный, но требует присутствия белков-переносчиков, обладающих специфичностью в отношении транспортируемых молекул.
Разновидностями эндоцитоза являются (рис.3):
• пиноцитоз,
• фагоцитоз,
• рецепторно-опосредованный эндоцитоз.
Рис.3. 
Фагоцитоз обычно сопровождается образованием выпячиваний цитоплазмы (псевдоподии, филоподии), которые охватывают плотный материал. Края цитоплазматических отростков смыкаются, и образуются фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами, образуя фаголизосомы, где ферменты лизосом переваривают биополимеры до мономеров.
Рецепторно-опосредованный эндоцитоз.Рецепторы ко многим веществам, расположены на клеточной поверхности. Эти рецепторы связываются с лигандами (молекулами поглощаемого вещества с высоким сродством к рецептору).
Рецепторы, перемещаясь, могут скапливаться в особых областях, называемых окаймленными ямками. Вокруг таких ямок и образующихся из них окаймленных пузырьков образуется сетевидная оболочка, состоящая из нескольких полипептидов, главный из которых белок клатрин.Окаймленные эндоцитозные пузырьки переносят комплекс рецептор-лиганд внутрь клетки. В дальнейшем, после поглощения веществ, комплекс рецептор-лиганд расщепляется, и рецепторы возвращаются в плазмолемму. С помощью окаймленных пузырьков транспортируются иммуноглобулины, факторы роста, липопротеины низкой плотности (ЛНП).
Во время эндоцитоза часть плазмолеммы становится эндоцитозным пузырьком; во время экзоцитоза, напротив, мембрана встраивается в плазмолемму. Это явление называется мембранным конвейером.
Дата добавления: 2016-03-22 ; просмотров: 7438 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
I. Общие принципы структурно-функциональной организации клетки и её компоненты. Плазмолемма, её структура и функции
ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ
Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица в составе всех живых организмов.
Клетки всех типов характеризуются сходством общей организации и строения важнейших компонентов.
Каждая клетка эукариот состоит из двух основных компонентов: ядраи цитоплазмы,ограниченных клеточной мембраной (плазмолеммой).
Цитоплазмаотделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит:
• органеллы
• включения, погруженные в
• клеточный матрикс (цитозоль, гиалоплазма).
Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы, имеющие характерную структуру и специализированные на выполнении определенных функций в клетке.
Включения – непостоянные компоненты цитоплазмы, образованные в результате накопления продуктов метаболизма клеток.
ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА (плазмолемма, цитолемма, внешняя клеточная мембрана)
Все клетки эукариотических организмов имеют пограничную мембрану – плазмолемму. Плазмолемма играет роль полупроницаемого селективного барьера, и с одной стороны, отделяет цитоплазму от окружающей клетку среды, а с другой – обеспечивает её связь с этой средой.
Функции плазмолеммы:
• поддержание формы клетки;
• регуляция переноса веществ и частиц в цитоплазму и из неё;
• распознавание данной клеткой других клеток и межклеточного вещества, прикрепление к ним;
• установление межклеточных контактов и передача информации от одной клетки к другой;
• взаимодействие с сигнальными молекулами (гормоны, медиаторы, цитокины) в связи с наличием на поверхности плазмалеммы специфических рецепторов к ним;
• осуществление движения клетки благодаря связи плазмалеммы с сократимыми элементами цитоскелета.
Строение плазмолеммы:
Молекулярное строениеплазмолеммы описывается как жидкостно-мозаичная модель:липидный бислой, в который погружены молекулы белков (рис.1.).
Рис.1.
Толщина плазмолеммы варьирует от 7,5до10 нм;
Липидный бислойпредставлен преимущественно молекулами фосфолипидов состоящими из двух длинных неполярных (гидрофобных) цепей жирных кислот и полярной (гидрофильной) головки. В мембране гидрофобные цепи обращены внутрь бислоя, а гидрофильные головки – кнаружи.
Химический состав плазмолеммы:
· липиды(фосфолипиды, сфинголипиды, холестерин);
· белки;
· олигосахариды, ковалентно связанные с некоторыми из этих липидов и белков (гликопротеины и гликолипиды).
Белки плазмолеммы. Мембранные белки составляют более 50% массы мембран. Они удерживаются в липидном бислое за счет гидрофобных взаимодействий с молекулами липидов.Белки обеспечиваютспецифические свойствамембраны и играют различную биологическую роль:
• структурные молекулы;
• ферменты;
• переносчики;
• рецепторы.
Мембранные белки подразделяются на 2 группы: интегральные и периферические:
• периферические белки обычно находятся вне липидного бислоя и непрочно связаны с поверхностью мембраны;
• интегральные белки представляют собой белки, либо полностью (собственно интегральные белки), либо частично (полуинтегральные белки) погруженные в липидный бислой. Часть белков целиком пронизывает всю мембрану (трансмембранные белки); они обеспечивают каналы, через которые транспортируется мелкие водорастворимые молекулы и ионы по обе стороны мембраны.
Белки распределены в пределах клеточноймембраны мозаично.Липиды и белки мембран не фиксированы в пределах мембраны, а обладают подвижностью: белки могут перемещаться в плоскости мембран, как бы «плавая» в толще липидного бислоя (как «айсберги в липидном «океане»).
Олигосахариды. Цепочки олигосахаридов, связанные с белковыми частицами (гликопротеины) или с липидами (гликолипиды), могут выступать за пределы наружной поверхности плазмолеммы, и образуют основу гликокаликса, надмембранного слоя, который выявляется под электронным микроскопом в виде рыхлого слоя умеренной электронной плотности.
Углеводные участки придают клетке отрицательный заряд и являются важным компонентом специфических молекул – рецепторов.Рецепторы обеспечивают такие важные процессы в жизнедеятельности клеток, как распознавание других клеток и межклеточного вещества, адгезивные взаимодействия, ответ на действие белковых гормонов, иммунный ответи.т.д.Гликокаликсявляется также местом концентрации многих ферментов, часть которых может образовываться не самой клеткой, а лишь адсорбироваться в слое гликокаликса.
Мембранный транспорт. Плазмолемма – место обмена материала между клеткой и окружающей клетку средой:
Механизмы мембранного транспорта (рис.2):
Рис.2.
Пассивный транспорт – это процесс, который не требует затрат энергии, так как перенос мелких водорастворимых молекул (кислород, углекислый газ, вода) и части ионов осуществляется путем диффузии. Такой процесс малоспецифичен, и зависит от градиента концентрации транспортируемой молекулы.
Облегченный транспорт также зависит от градиента концентрации и обеспечивает перенос более крупных гидрофильных молекул, таких как молекулы глюкозы и аминокислот. Этот процесс пассивный, но требует присутствия белков-переносчиков, обладающих специфичностью в отношении транспортируемых молекул.
Разновидностями эндоцитоза являются (рис.3):
• пиноцитоз,
• фагоцитоз,
• рецепторно-опосредованный эндоцитоз.
Рис.3. 
Фагоцитоз обычно сопровождается образованием выпячиваний цитоплазмы (псевдоподии, филоподии), которые охватывают плотный материал. Края цитоплазматических отростков смыкаются, и образуются фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами, образуя фаголизосомы, где ферменты лизосом переваривают биополимеры до мономеров.
Рецепторно-опосредованный эндоцитоз.Рецепторы ко многим веществам, расположены на клеточной поверхности. Эти рецепторы связываются с лигандами (молекулами поглощаемого вещества с высоким сродством к рецептору).
Рецепторы, перемещаясь, могут скапливаться в особых областях, называемых окаймленными ямками. Вокруг таких ямок и образующихся из них окаймленных пузырьков образуется сетевидная оболочка, состоящая из нескольких полипептидов, главный из которых белок клатрин.Окаймленные эндоцитозные пузырьки переносят комплекс рецептор-лиганд внутрь клетки. В дальнейшем, после поглощения веществ, комплекс рецептор-лиганд расщепляется, и рецепторы возвращаются в плазмолемму. С помощью окаймленных пузырьков транспортируются иммуноглобулины, факторы роста, липопротеины низкой плотности (ЛНП).
Во время эндоцитоза часть плазмолеммы становится эндоцитозным пузырьком; во время экзоцитоза, напротив, мембрана встраивается в плазмолемму. Это явление называется мембранным конвейером.
Основные принципы структурной организации клетки
Основными принципами структурной организации клетки являются мембранный, фибриллярно-трубчатый и глобулярный.
Мембранный принцип
Мембрана является универсальным строительным блоком большинства клеточных структур.
Рис. 3.5. Мембранные липиды:
а — полярные (фосфолипид); б — неполярные (холестерин)
Рис. 3.6. Электронограмма биологических мембран:
1 — плазматические мембраны соседних клеток; 2 — межклеточное вещество
Основу биологической мембраны составляет двойной слой фосфолипидов, молекулы которых расположены в пространстве таким образом, что их заряженные головки образуют наружный гидрофильный слой, а незаряженные жирнокислотные хвосты, ориентированные внутрь, формируют гидрофобный слой (рис. 3.7). Углеводородные хвосты придают молекуле форму, близкую к цилиндрической. Фосфолипидные молекулы, лишенные одного из хвостов, приобретают в пространстве конусовидную форму. В результате в бислойной мембране образуются поры, ее барьерная функция нарушается. Необходимо специально подчеркнуть, что формирование бислоя из фосфолипидов и других полярных липидов происходит но принципу самоассоциации. Дело в том, что неполярные группы их молекул нерастворимы в воде и их контакт с последней энергетически невыгоден. Необходимо иметь в виду, что по этой причине
Рис. 3.7. Молекулярная организация биологической мембраны:
1 — углеводные цепи интегральных белков; 2 — липидный бислой; 3 — интегральный белок; 4 — заряженные «головки» молекул фосфолипидов; 5 — периферический белок; 6 — жирнокислотные «хвосты» молекул фосфолипидов мембраны не имеют свободных краев, способных взаимодействовать с водным окружением, и поэтому замыкаются в везикулярные, цилиндрические и другие структуры.
Мембрана представляет собой анизотропный жидкий кристалл: в горизонтальном направлении она ведет себя как липидная жидкость (текучесть обусловлена наличием в жирнокислотных остатках ненасыщенных связей), в вертикальном — как твердое тело. Следует отметить, что от агрегатного состояния липидного микроокружения существенно зависит функционирование мембранных ферментов, белков-рецепторов, транспортных белков и др. Напомним, что главным регулятором вязкостных свойств липидного бислоя является холестерин.
Особого внимания заслуживает вопрос о горизонтальной неоднородности биомембран. Дело в том, что холестерин вместе со сфинго- миелином путем самоассоциации образуют в плоскости мембраны частично изолированные островки (размером 10—200 нм), отличающиеся более высокой упорядоченностью составляющих их молекул и, таким образом, являющиеся более «твердыми» по сравнению с окружающей их «жидкой» фазой. Физиологическая роль этих молекулярных кластеров, получивших название рафты, очень велика. Так, они позволяют группировать различные белки в плане мембраны, благодаря чему достигается более эффективное протекание ряда жизненно важных процессов, таких как адресный транспорт пептидов внутри клетки, слияние и разделение мембран, проникновение внутрь клетки вирусов и токсинов и др. Приведем один конкретный пример. Показано, что кластеризация белков-рецепторов в рафтах плазмалеммы Т-лимфоцитов является обязательным условием их эффективного взаимодействия с антигеп-нредстав- ляющими клетками с образованием иммунологического синапса.
Мембрана характеризуется асимметричностью, ее поверхности существенно различаются по липидному составу и по набору связанных с ними белков. Важная роль в распределении фосфолипидов по слоям мембраны принадлежит специальным ферментам (флиппазам) и белкам-транспортерам (флоппазам). Это обстоятельство дает основание полагать, что данный процесс находится под косвенным генетическим контролем.
Оба слоя биомембраны имеют электрический заряд, обусловленный полярными головками фосфолипидных молекул; этот заряд экранируется противоположно заряженными ионами электролитов.
Фибриллярный принцип
Некоторые внутриклеточные структуры имеют нитчатое строение. К ним относятся следующие:
Трубчатый (тубулярный) принцип
Ряд клеточных структур имеют трубчатое строение. К ним относятся следующие:
Лекция 2 Основные принципы структурной и функциональной организации человека и животных
Клетка как структурная и функциональная единица организма.
Функции ядра и органоидов.
Структура и функции мембран.
Ткани, органы, системы органов.
Организм. Основные проявления жизнедеятельности и их регуляция.
Сложная структурная организация отличает живой организм от неживых объектов, созданных природой или руками человека. Структурная сложность живого проявляется на всех уровнях – начиная с макромолекул, субклеточных структур, клеток и кончая целостным организмом.
Тело животных состоит из клеток и неклеточных структур. К последним относят синцитии, симпласты и межклеточное вещество.
Синцитии (соклетия) – это сетчатые структуры, образованные клетками тела и отростки которых связаны между собой цитоплазматическими перемычками (например, мезенхима, костная ткань). Синцитий – название условное, так как отсутствует непрерывный переход цитоплазмы одной клетки в другую. Между клетками есть границы, образованные мембранами.
Симпласты – образования из протоплазмы и множества ядер, в которых нельзя выделить отдельные клетки (например, волокна скелетных мышц, мегакариоциты костного мозга).
Межклеточное, или промежуточное, вещество расположено между клетками, синцитиями и симпластами. Это сложная система, состоящая из основного аморфного вещества, в котором содержится то или иное количество волокон – не самостоятельное образование, а продукт активной деятельности отдельных групп клеток.
Между клетками организма существует «разделение труда»: они в той или иной мере специализированы для выполнения определённой функции. Поэтому в принципе можно рассматривать организм как совокупность специализированных клеток, интегрированных в сложные системы органов и тканей.
Клетка как структурная и функциональная единица организма
Согласно клеточной теории элементарной структурно-функциональной единицей всех организмов является клетка. Обмен веществ, использование и трансформация энергии, раздражимость, способность к самовоспроизведению и другие признаки, свойственные живому, обнаруживаются в совокупности впервые на клеточном уровне, хотя отдельные компоненты клеток также обладают специфическими функциональными проявлениями.
Строение и регенерация клеток. Диаметр большинства животных клеток варьирует в пределах 10 – 100 мкм. Клетки ограничены плазматической мембраной, содержат ядро и цитоплазму. Плазматическая мембрана (плазмалемма) имеет толщину 7 – 10 нм, что лежит за пределами разрешающей способности светового микроскопа. Задача мембраны – сохранять внутреннюю среду клетки, отличную от внешней, и поддерживать постоянство микросреды, окружающей клетку.
Я д р о, окружённое двойной оболочкой с порами, локализуется в середине клетки. Внутри ядра находятся одно или несколько ядрышек.
Ц и т о п л а з м а – сложная динамическая система. Где осуществляются основные процессы жизнедеятельности клеток: дыхание, освобождение и аккумуляция энергии, синтез белков и других веществ.
Различают собственно цитоплазму (гиалоплазму) и её структурированные части. К последним относятся:
органоиды, постоянно присутствующие в любой клетке и необходимые для её жизнедеятельности (рибосомы, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы);
включения, появляющиеся или исчезающие в зависимости от условий обитания клетки (жировые капли, вакуоли, зёрна);
специализированные структуры, связанные с работой данного типа клеток (миофибриллы, тигроидная субстанция нервных клеток и т.п.)
Продолжительность жизни клеток различна – от нескольких часов или дней (В-лимфоциты, покровный эпителий) до нескольких месяцев или лет (клетки соединительной ткани, Т-лимфоциты). Некоторые виды клеток (нервные) сохраняются на свою жизнь.
Восстановление фонда клеток при их естественном обновлении или повреждении называется регенерацией. Регенерация может быть физиологической (естественная смена клеток а процессе жизнедеятельности) или репаративной (появление новых клеток в ответ на повреждение или гипертрофия сохранившихся клеток).
Функции ядра и органоидов. В ядре сосредоточен генетический (наследственный) материал, который передаётся как при делении клеток, так и в пределах клетки (в цитоплазме), когда осуществляется синтез белка.
Центральная роль в процессах синтеза принадлежит ДНК ядра, которая выполняет свою роль через разные формы РНК.
Рибосомы – округлые субмикроскопические структурные единицы, состоящие из двух неравных частей. Осуществляют биосинтез белка и таким образом реализуют генетическую информацию. Каждая клетка содержит десятки, сотни тысяч или миллионы этих частиц.
Митохондрии – частицы диаметром 0,5 – 1 мкм, ограниченные наружной и внутренней мембранами. Число их зависит от активности клеток. Митохондрии выполняют функцию «силовой установки» клеток, поставляющей энергию для их жизнедеятельности. Наряду с этим в митохондриях синтезируются некоторые аминокислоты, стероидные гормоны, а также активно накапливаются ионы кальция.
Комплекс Гольджи – пластинообразная структура, состоящая из утолщённых мешочков, связанных с мелкими пузырьками. Хорошо развит в клетках секреторного типа. В комплексе Гольджи также синтезируются полисахариды, изменяются белки (образуются глюкопротеиды, липопротеиды), формируются лизосомы.
Лизосомы – клетки в виде мелких, окружённых мембраной плотных зёрен. Содержат большое число (более 20) гидролитических ферментов. Участвуют в процессах внутриклеточного переваривания ненужных клетке собственных и поступивших извне белков, нуклеиновых кислот, липидов.
Структура и функции мембран. Согласно жидкостно-мозаичной модели плазматическая мембрана представляет собой двумерные растворы определённым образом ориентированных глобулярных белков и липидов.
Для увеличения контакта с окружающей средой на мембранах клеток имеются микроворсинки. Их особенно много в покровных клетках кишечника и почек там, где происходит интенсивное всасывание.
Плазматическая мембрана животных клеток покрыта снаружи полисахаридным слоем (10 – 20 нм) – гликокаликсом. В нём происходит внеклеточное пищеварение, располагаются рецепторы клеток. Гликокаликс способствует слипанию (адгезии) клеток друг с другом.
Помимо основной плазматической мембраны, в клетке присутствуют внутренние мембраны, обосабливающие различные органоиды. Это обеспечивает разграничение пространств в клетке (компартментализацию), что необходимо для осуществления многообразных метаболических реакций. Основные функции мембран – барьерная, транспортная и регуляторная.
Б а р ь е р н а я ф у н к ц и я заключается в ограничении проникновения через мембрану растворённых в воде соединений, включая и чужеродные, токсические вещества, и сохранении внутри клеток определённых концентраций метаболитов.
Мембрана практически непроницаема для крупных белковых молекул и органических анионов (составляющих значительную часть внутриклеточных анионов), ограниченно проницаема для катионов Na+ и свободно проходима для K+, Cl- и жирорастворимых веществ. Избирательная проницаемость мембран обусловливает разную концентрацию ионов во внеклеточной и внутриклеточной средах.
Т р а н с п о р т н а я ф у н к ц и я обеспечивает поддержание объёма, состава клеточной жидкости, извлечение из внеклеточной среды субстратов энергетического и пластического обмена, выведение продуктов метаболизма, создание ионных и электрохимических градиентов по обе стороны мембраны.
Транспорт веществ через мембрану может быть пассивным или активным. К первому относится диффузия, осмос и «облегчённая» диффузия, ко второму – транспорт с переносчиком и эндоцитоз (экзоцитоз). В отличие от активного пассивный транспорт не требует притока свободной энергии.
Диффузия – движение растворимого вещества по концентрационному и электрохимическому градиенту. Скорость диффузии обратно пропорциональна корню квадратному из молекулярной массы вещества, поэтому более крупные молекулы диффундируют медленнее. Диффузия через клеточную мембрану осуществляется медленнее, чем через искусственную полупроницаемую, так как липиды мембраны ограничивают скорость диффузии.
Осмос – движение воды через полупроницаемую мембрану из раствора с более низким в раствор с более высоким осмотическим давлением.
Р е г у л я т о р н а я ф у н к ц и я мембраны состоит в регуляции внутриклеточного метаболизма в ответ на поступающие извне воздействия – химические (гормоны, метаболиты, медиаторы, ионы), механические, термические. Воздействия воспринимаются специальными мембранными рецепторами с последующим изменением активности ключевых ферментов метаболизма.
Наружная и внутренняя поверхность всех биологических мембран различаются не только по ферментативной активности, но и по концентрации ионов.
Ткани, органы, системы органов
Группы одинаково специализированных клеток образуют ткани. Ткань – система клеток и межклеточных структур, обладающих общностью строения, происхождения, развития и функции.
Каждая ткань образуется в процессе индивидуального развития из определённых эмбриональных зачатков (зародышевых листков). Все разновидности тканей в животном организме объединяют в четыре типа: эпителиальные, опорно-трофические, мышечные и нервные.
Структура ткани отражает её функции. Используя гистологические, морфометрические, гистохимические и другие методы исследования, можно судить о функциональном состоянии ткани.
Железы – это образования, вырабатывающие и выделяющие специфические вещества – секреты, которые участвуют в физиологических отправлениях организма (например, слюна, желудочный сок, слизь, пот, секреты придаточных половых желез и др.)
Железы делят по форме и способу высвобождения секрета. По форме различают трубчатые, альвеолярные, трубчато-альвеолярные и сложные железы. По типу выделения секрета имеются железы с голокриновой, апокриновой, леммокриновой, мерокриновой секрецией.
На определённом этапе онтогенеза из разных тканей образуются органы. Орган – это часть тела определённой формы, состоящая из нескольких закономерно расположенных тканей и специализирующаяся на выполнении специфических видов деятельности: так, сердце, сокращаясь, обеспечивает движение крови; почки, формируя мочу, способствуют удалению из организма конечных продуктов обмена, и т.д.
Однако организм – это не простая сумма органов. Группы органов разной формы и строения, совокупно и постоянно участвующих в осуществлении какого-либо сложного акта жизнедеятельности, объединяются в морфо-функциональные образования – системы органов.
Краткий обзор проявлений жизнедеятельности позволяет уложить эти системы в определенную схему.
Известно, что одним из основных свойств живого организма является способность к активному движению. Движение обеспечивает поиск пищи, устранение от опасности, взаимодействие с другими особями, защиту потомства.
Таким образом, у высших животных сформировались и функционируют следующие системы: опорно-двигательная, пищеварительная, дыхательная, транспортная (кровь, кровообращение, лимфообращение), выделительная, половая, иммунная, а также системы регуляции и координации функций – нервная и эндокринная.
Нет специальных систем роста и развития животных, обмена веществ и энергии, поддержания теплового баланса, продуктивности. Эти физиологические процессы обеспечиваются всеми перечисленными системами.