1. Можно ли увидеть плазмалемму в световой микроскоп? Каковы химический состав и строение цитоплазматической мембраны?

Толщина плазмалеммы очень мала (около 10 нм), поэтому увидеть её в световой микроскоп невозможно.

Основными компонентами цитоплазматической мембраны являются липиды и белки. Липиды составляют около 40% массы мембран, среди них преобладают фосфолипиды. Молекулы фосфолипидов располагаются в виде двойного слоя, причём их гидрофильные головки обращены к наружной и внутренней сторонам мембраны, а гидрофобные хвосты – внутрь мембраны.

В состав мембран также входят белки двух типов: интегральные и периферические. Интегральные белки более или менее глубоко погружены в мембрану, либо пронизывают её насквозь. Периферические белки располагаются на внешней и внутренней поверхностях мембраны, многие из них обеспечивают взаимодействие плазмалеммы с надмембранными и внутриклеточными структурами.

На внешней поверхности цитоплазматической мембраны могут располагаться молекулы олиго- и полисахаридов. Они ковалентно связываются с мембранными липидами и белками, образуя гликолипиды и гликопротеины.

2. Что такое гликокаликс? Для каких клеток он характерен?

Гликокаликс – надмембранный комплекс клеток животных. Он образован молекулами олиго- и полисахаридов, ковалентно связанными с липидами и белками цитоплазматической мембраны, и покрывает всю поверхность плазмалеммы. Основные функции гликокаликса – рецепторная и узнавательная.

3. Перечислите и поясните основные функции плазмалеммы.

● Барьерная функция. Плазмалемма окружает клетку со всех сторон, играя роль преграды между внутриклеточным содержимым и внеклеточной средой. Эту функцию обеспечивает, прежде всего, липидный бислой, не позволяющий содержимому клетки растекаться и препятствующий проникновению в клетку чужеродных веществ.

● Рецепторная функция. В плазмалемме имеются белки, способные в ответ на действие различных факторов внешней среды изменять свою пространственную структуру и передавать сигналы внутрь клетки. Таким образом, цитоплазматическая мембрана обеспечивает раздражимость клеток, осуществляет обмен информацией между клеткой и окружающей средой. Некоторые рецепторные белки плазмалеммы способны распознавать определённые вещества и специфически связываться с ними. Такие белки могут участвовать в отборе необходимых молекул, поступающих в клетки.

● Транспортная функция. Плазмалемма обеспечивает транспорт определённых веществ в клетку и в обратном направлении – из клетки во внеклеточную среду.

4. Какими способами может осуществляться транспорт веществ через мембрану? В чём заключается принципиальное отличие пассивного транспорта от активного?

Основными способами транспорта веществ через биологические мембраны являются простая и облегчённая диффузия, а также активный транспорт. Разновидностью мембранного транспорта также является транспорт в мембранной упаковке. В этом случае вещества (или частицы) не проходят через мембрану, а обволакиваются определёнными её участками с образованием мембранных пузырьков.

Пассивный транспорт характеризуется тем, что вещества транспортируются через мембрану без затрат энергии и только в том направлении, где наблюдается меньшая концентрация данных веществ. Активный транспорт представляет собой перенос веществ через мембрану из области низкой концентрации этих веществ в область более высокой, при этом затрачивается энергия (чаще всего используется энергия АТФ). К пассивному транспорту относится простая и облегчённая диффузия, к активному – транспорт, осуществляемый мембранными насосами.

5. Чем отличаются процессы фагоцитоза и пиноцитоза? В чём проявляется сходство этих процессов?

Фагоцитоз и пиноцитоз – разновидности эндоцитоза. В обоих случаях определённый участок плазмалеммы обволакивает внеклеточный материал и захватывает его, заключая в мембранную упаковку. Главное различие состоит в том, что путём фагоцитоза происходит захват и поглощение твёрдых частиц, а путём пиноцитоза – жидкости в виде микроскопических капель.

6. Сравните различные типы транспорта веществ в клетку. Укажите черты их сходства и различия.

● При простой и облегчённой диффузии вещества транспортируются через мембрану без затрат энергии, причём только в том направлении, где наблюдается меньшая концентрация данных веществ. Таким образом, простая диффузия и облегчённая диффузия – разновидности пассивного транспорта. В отличие от них, транспорт с помощью мембранных насосов относят к активному – вещества переносятся из области их низкой концентрации в область более высокой, при этом затрачивается энергия.

● При простой диффузии неполярные молекулы траснспортируются непосредственно через липидный бислой, а полярные молекулы и ионы – через каналы, образованные специальными белками (канальцевая диффузия).

● Простая диффузия может осуществляться без участия белков (через липидный бислой), а для осуществления облегчённой диффузии и активного транспорта необходимы специальные мембранные белки.

● Скорость переноса веществ при облегчённой диффузии во много раз выше, чем при простой.

● Путём простой и облегчённой диффузии могут транспортироваться только низкомолекулярные вещества, а транспорт в мембранной упаковке позволяет поглощать или выводить из клетки макромолекулы, их комплексы и более крупные частицы.

● Как при эндоцитозе, так и при экзоцитозе вещества транспортируются в мембранных пузырьках, но путём эндоцитоза осуществляется поглощение веществ клеткой, а путём экзоцитоза – выведение веществ из неё.

...и (или) другие черты сходства и различия.

7. Какие функции не смогла бы выполнять цитоплазматическая мембрана, если бы в её состав не входили белки? Ответ обоснуйте.

Цитоплазматическая мембрана не смогла бы выполнять рецепторную функцию, т.к. ведущая роль в выполнении этой функции принадлежит белкам. Не осуществлялись бы процессы канальцевой и облегчённой диффузии (их обеспечивают белки, формирующие мембранные каналы, и белки-переносчики соответственно), активного транспорта (мембранные насосы являются белками). Невозможным стало бы выполнение каталитической (ферменты – вещества белковой природы) и других функций.

8*. Некоторые вещества (например, диэтиловый эфир, хлороформ) проникают через биологические мембраны даже быстрее, чем вода, хотя их молекулы намного больше молекул воды. С чем это связано?

Эти низкомолекулярные гидрофобные вещества обладают хорошей растворимостью в липидах, поэтому их молекулы быстро диффундируют непосредственно через липидный бислой мембраны.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению