Opis ćelijske membrane. Struktura i funkcije bioloških membrana

Slika ćelijske membrane. Male plave i bijele kuglice odgovaraju hidrofilnim "glavama" lipida, a linije vezane za njih odgovaraju hidrofobnim "repovima". Na slici su prikazani samo integralni membranski proteini (crvene globule i žute spirale). Žute ovalne tačke unutar membrane - molekuli holesterola Žuto-zeleni lanci kuglica na vanjskoj strani membrane - oligosaharidni lanci koji formiraju glikokaliks

Biološka membrana također uključuje različite proteine: integralne (prodiru kroz membranu), poluintegralne (uronjene na jednom kraju u vanjski ili unutrašnji lipidni sloj), površinske (nalaze se na vanjskoj ili uz unutarnju stranu membrane). Neki proteini su tačke kontakta stanične membrane sa citoskeletom unutar ćelije i ćelijskim zidom (ako postoji) izvan. Neki od integralnih proteina funkcionišu kao jonski kanali, različiti transporteri i receptori.

Funkcije biomembrana

barijera - obezbeđuje regulisan, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam sa okolinom. Na primjer, peroksizomska membrana štiti citoplazmu od peroksida opasnih za ćeliju. Selektivna permeabilnost znači da propusnost membrane za različite atome ili molekule ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima. Selektivna permeabilnost osigurava odvajanje ćelije i ćelijskih odjeljaka iz okoline i opskrbu ih potrebnim tvarima.

transport - kroz membranu dolazi do transporta supstanci u ćeliju i van ćelije. Transport kroz membrane obezbeđuje: dopremanje hranljivih materija, uklanjanje krajnjih produkata metabolizma, lučenje različitih supstanci, stvaranje ionskih gradijenta, održavanje odgovarajućeg pH i koncentracije jona u ćeliji, koji su neophodni za rad ćelije. ćelijskih enzima.

Čestice koje iz nekog razloga ne mogu proći kroz fosfolipidni dvosloj (na primjer, zbog hidrofilnih svojstava, jer je membrana iznutra hidrofobna i ne propušta hidrofilne tvari, ili zbog njihove velike veličine), ali su neophodne za ćelije, mogu prodrijeti kroz membranu putem posebnih proteina nosača (transportera) i kanalnih proteina ili endocitozom.

U pasivnom transportu, supstance prelaze lipidni dvosloj bez trošenja energije, difuzijom. Varijanta ovog mehanizma je olakšana difuzija, u kojoj određeni molekul pomaže tvari da prođe kroz membranu. Ovaj molekul može imati kanal koji omogućava prolaz samo jednoj vrsti tvari.

Aktivni transport zahtijeva energiju, jer se odvija protiv gradijenta koncentracije. Na membrani se nalaze posebni proteini pumpe, uključujući ATPazu, koja aktivno pumpa ione kalija (K+) u ćeliju i pumpa ione natrija (Na+) iz nje.

matriks - obezbeđuje određeni relativni položaj i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju;

mehanički - osigurava autonomiju ćelije, njenih unutarćelijskih struktura, kao i povezanost sa drugim ćelijama (u tkivima). Ćelijski zidovi igraju važnu ulogu u obezbeđivanju mehaničke funkcije, a kod životinja - međućelijske supstance.

energija - tokom fotosinteze u hloroplastima i ćelijskog disanja u mitohondrijama u njihovim membranama funkcionišu sistemi prenosa energije u kojima učestvuju i proteini;

receptor - neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori (molekuli pomoću kojih ćelija percipira određene signale).

Na primjer, hormoni koji kruže krvlju djeluju samo na ciljne stanice koje imaju receptore koji odgovaraju tim hormonima. Neurotransmiteri (hemikalije koje provode nervne impulse) se također vezuju za specifične receptorske proteine na ciljnim stanicama.

enzimski - membranski proteini su često enzimi. Na primjer, plazma membrane epitelnih stanica crijeva sadrže probavne enzime.

implementacija stvaranja i provođenja biopotencijala.

Uz pomoć membrane u ćeliji se održava konstantna koncentracija jona: koncentracija iona K+ unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a koncentracija Na+ je mnogo niža, što je veoma važno, jer ovo održava razliku potencijala kroz membranu i stvara nervni impuls.

označavanje ćelija – na membrani se nalaze antigeni koji deluju kao markeri – „oznake“ koje omogućavaju identifikaciju ćelije. To su glikoproteini (odnosno proteini sa razgranatim bočnim lancima oligosaharida koji su vezani za njih) koji igraju ulogu "antene". Zbog mnoštva konfiguracija bočnih lanaca, moguće je napraviti poseban marker za svaki tip ćelije. Uz pomoć markera, ćelije mogu prepoznati druge ćelije i djelovati u skladu s njima, na primjer, prilikom formiranja organa i tkiva. Takođe omogućava imunološkom sistemu da prepozna strane antigene.

Struktura i sastav biomembrana

Membrane se sastoje od tri klase lipida: fosfolipida, glikolipida i holesterola. Fosfolipidi i glikolipidi (lipidi sa vezanim ugljikohidratima) sastoje se od dva duga hidrofobna ugljikovodična "repa" koja su povezana s nabijenom hidrofilnom "glavom". Kolesterol učvršćuje membranu tako što zauzima slobodan prostor između hidrofobnih lipidnih repova i sprječava njihovo savijanje. Zbog toga su membrane sa niskim sadržajem holesterola fleksibilnije, dok su membrane sa visokim sadržajem holesterola čvršće i krhke. Holesterol također služi kao "čep" koji sprječava kretanje polarnih molekula iz i u ćeliju. Važan dio membrane čine proteini koji prodiru u nju i odgovorni su za različita svojstva membrane. Njihov sastav i orijentacija u različitim membranama se razlikuju.

Stanične membrane su često asimetrične, odnosno slojevi se razlikuju po sastavu lipida, prijelazu pojedinog molekula iz jednog sloja u drugi (tzv. japanke) je teško.

Membranske organele

To su zatvoreni pojedinačni ili međusobno povezani dijelovi citoplazme, odvojeni od hijaloplazme membranama. Jednomembranske organele uključuju endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozome, vakuole, peroksizome; do dvomembranske - jezgra, mitohondrije, plastidi. Izvana je ćelija ograničena takozvanom plazma membranom. Struktura membrana različitih organela razlikuje se po sastavu lipida i membranskih proteina.

Selektivna propusnost

Stanične membrane imaju selektivnu propusnost: glukoza, aminokiseline, masne kiseline, glicerol i ioni polako difundiraju kroz njih, a same membrane u određenoj mjeri aktivno reguliraju ovaj proces – neke tvari prolaze, a druge ne. Postoje četiri glavna mehanizma za ulazak supstanci u ćeliju ili njihovo uklanjanje iz ćelije van: difuzija, osmoza, aktivni transport i egzo- ili endocitoza. Prva dva procesa su pasivne prirode, odnosno ne zahtijevaju energiju; zadnja dva su aktivni procesi povezani s potrošnjom energije.

Selektivna permeabilnost membrane tokom pasivnog transporta je zbog posebnih kanala - integralnih proteina. Oni prodiru kroz membranu kroz i kroz, formirajući neku vrstu prolaza. Elementi K, Na i Cl imaju svoje kanale. S obzirom na gradijent koncentracije, molekuli ovih elemenata kreću se i izlaze iz ćelije. Kada su iritirani, natrijum jonski kanali se otvaraju i dolazi do oštrog priliva natrijumovih jona u ćeliju. To dovodi do neravnoteže membranskog potencijala. Nakon toga se obnavlja membranski potencijal. Kalijumski kanali su uvek otvoreni, kroz koje joni kalijuma polako ulaze u ćeliju.

Linkovi

Bruce Alberts, et al. Molekularna biologija ćelije. - 5th ed. - New York: Garland Science, 2007. - ISBN 0-8153-3218-1 - udžbenik molekularne biologije na engleskom jeziku. jezik

Rubin A.B. Biofizika, udžbenik u 2 toma. . - 3. izdanje, revidirano i prošireno. - Moskva: Moscow University Press, 2004. - ISBN 5-211-06109-8

Gennis R. Biomembrane. Molekularna struktura i funkcije: prijevod s engleskog. = Biomembrane. Molekularna struktura i funkcija (Robert B. Gennis). - 1. izdanje. - Moskva: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0

Ivanov V.G., Berestovski T.N. lipidni dvosloj bioloških membrana. - Moskva: Nauka, 1982.

Antonov V.F., Smirnova E.N., Ševčenko E.V. Lipidne membrane tokom faznih prelaza. - Moskva: Nauka, 1994.

vidi takođe

Vladimirov Yu. A., Oštećenje komponenti bioloških membrana u patološkim procesima

Wikimedia fondacija. 2010 .

Proučavanje strukture organizama, kao i biljaka, životinja i ljudi, je grana biologije koja se zove citologija. Naučnici su otkrili da je sadržaj ćelije, koji se nalazi u njoj, prilično složen. Okružen je takozvanim površinskim aparatom koji uključuje vanjsku ćelijsku membranu, supramembranske strukture: glikokaliks i mikrofilamente, pelikule i mikrotubule koje čine njegov submembranski kompleks.

U ovom članku proučavat ćemo strukturu i funkcije vanjske stanične membrane, koja je dio površinskog aparata različitih tipova stanica.

Koje su funkcije vanjske stanične membrane?

Kao što je ranije opisano, vanjska membrana je dio površinskog aparata svake ćelije, koji uspješno odvaja njen unutrašnji sadržaj i štiti ćelijske organele od nepovoljnih uvjeta okoline. Druga funkcija je osigurati razmjenu supstanci između ćelijskog sadržaja i tkivne tekućine, stoga vanjska ćelijska membrana prenosi molekule i ione koji ulaze u citoplazmu, a također pomaže u uklanjanju toksina i viška toksičnih tvari iz stanice.

Struktura ćelijske membrane

Membrane, ili plazmaleme, različitih tipova ćelija veoma se razlikuju jedna od druge. Uglavnom, hemijska struktura, kao i relativni sadržaj lipida, glikoproteina, proteina u njima i, shodno tome, priroda receptora u njima. Eksterno koje je determinisano prvenstveno individualnim sastavom glikoproteina, učestvuje u prepoznavanju podražaja iz sredine i u reakcijama same ćelije na njihovo delovanje. Neke vrste virusa mogu stupiti u interakciju s proteinima i glikolipidima staničnih membrana, zbog čega prodiru u ćeliju. Virusi herpesa i gripe mogu koristiti za izgradnju svoje zaštitne ljuske.

A virusi i bakterije, takozvani bakteriofagi, vezuju se za staničnu membranu i otapaju je na mjestu kontakta uz pomoć posebnog enzima. Tada molekul virusne DNK prolazi u nastalu rupu.

Značajke strukture plazma membrane eukariota

Podsjetimo da vanjska ćelijska membrana obavlja funkciju transporta, odnosno prijenosa tvari u i iz nje u vanjsko okruženje. Za izvođenje takvog procesa potrebna je posebna struktura. Zaista, plazmalema je konstantan, univerzalni sistem površinskog aparata za sve. Ovo je tanak (2-10 Nm), ali prilično gust višeslojni film koji prekriva cijelu ćeliju. Njegovu strukturu su 1972. proučavali naučnici kao što su D. Singer i G. Nicholson, a takođe su kreirali fluidno-mozaični model ćelijske membrane.

Glavna hemijska jedinjenja koja ga formiraju su uređeni molekuli proteina i određenih fosfolipida, koji su umešani u tečno lipidno okruženje i podsećaju na mozaik. Dakle, ćelijska membrana se sastoji od dva sloja lipida, čiji se nepolarni hidrofobni "repovi" nalaze unutar membrane, a polarne hidrofilne glave su okrenute prema citoplazmi ćelije i međućelijskoj tekućini.

U sloj lipida prodiru veliki proteinski molekuli koji formiraju hidrofilne pore. Kroz njih se transportuju vodene otopine glukoze i mineralnih soli. Neki proteinski molekuli nalaze se i na vanjskoj i na unutrašnjoj površini plazmaleme. Tako se na vanjskoj ćelijskoj membrani u stanicama svih organizama s jezgrom nalaze molekule ugljikohidrata vezane kovalentnim vezama s glikolipidima i glikoproteinima. Sadržaj ugljikohidrata u ćelijskim membranama kreće se od 2 do 10%.

Struktura plazmaleme prokariotskih organizama

Vanjska ćelijska membrana kod prokariota obavlja slične funkcije kao i plazma membrane ćelija nuklearnih organizama, a to su: percepcija i prijenos informacija koje dolaze iz vanjskog okruženja, transport jona i otopina u i iz stanice, te zaštita citoplazma od stranih reagensa izvana. Može formirati mezozome - strukture koje nastaju kada plazmalema strši u ćeliju. Mogu sadržavati enzime uključene u metaboličke reakcije prokariota, na primjer, u replikaciji DNK, sintezi proteina.

Mezozomi također sadrže redoks enzime, dok fotosintetici sadrže bakteriohlorofil (u bakterijama) i fikobilin (u cijanobakterijama).

Uloga vanjskih membrana u međućelijskim kontaktima

U nastavku odgovora na pitanje koje funkcije obavlja vanjska ćelijska membrana, zadržimo se na njenoj ulozi u biljnim ćelijama.U biljnim ćelijama na zidovima vanjske ćelijske membrane nastaju pore koje prelaze u sloj celuloze. Preko njih je moguć izlazak citoplazme ćelije prema van; takvi tanki kanali nazivaju se plazmodesmati.

Zahvaljujući njima, veza između susjednih biljnih ćelija je vrlo jaka. U ljudskim i životinjskim stanicama mjesta kontakta između susjednih ćelijskih membrana nazivaju se dezmozomi. Karakteristični su za endotelne i epitelne ćelije, a nalaze se i u kardiomiocitima.

Pomoćne formacije plazmaleme

Da bi se razumjelo po čemu se biljne stanice razlikuju od životinjskih, pomaže proučavanje strukturnih karakteristika njihovih plazma membrana, koje zavise od funkcija koje vanjska stanična membrana obavlja. Iznad njega u životinjskim ćelijama nalazi se sloj glikokaliksa. Formiran je od molekula polisaharida povezanih s proteinima i lipidima vanjske stanične membrane. Zahvaljujući glikokaliksu dolazi do adhezije (sljepljivanja) između stanica, što dovodi do stvaranja tkiva, pa sudjeluje u signalnoj funkciji plazmaleme - prepoznavanju podražaja iz okoline.

Kako se odvija pasivni transport određenih supstanci kroz ćelijske membrane

Kao što je ranije spomenuto, vanjska ćelijska membrana je uključena u proces transporta tvari između ćelije i vanjskog okruženja. Postoje dvije vrste transporta kroz plazmalemu: pasivni (difuzijski) i aktivni transport. Prvi uključuje difuziju, olakšanu difuziju i osmozu. Kretanje tvari duž gradijenta koncentracije ovisi prvenstveno o masi i veličini molekula koji prolaze kroz ćelijsku membranu. Na primjer, male nepolarne molekule lako se otapaju u srednjem lipidnom sloju plazmaleme, kreću se kroz njega i završavaju u citoplazmi.

Velike molekule organskih tvari prodiru u citoplazmu uz pomoć posebnih proteina nosača. Oni su specifični za vrstu i, kada su kombinovani sa česticom ili jonom, pasivno ih transportuju kroz membranu duž gradijenta koncentracije (pasivni transport) bez trošenja energije. Ovaj proces leži u osnovi takvog svojstva plazmaleme kao što je selektivna permeabilnost. Pri tome se energija molekula ATP-a ne koristi, a ćelija je čuva za druge metaboličke reakcije.

Aktivan transport hemijskih jedinjenja kroz plazmalemu

Budući da vanjska ćelijska membrana osigurava prijenos molekula i iona iz vanjskog okruženja u ćeliju i natrag, postaje moguće ukloniti produkte disimilacije, a to su toksini, prema van, odnosno u međućelijsku tekućinu. javlja se protiv gradijenta koncentracije i zahtijeva korištenje energije u obliku ATP molekula. Takođe uključuje proteine nosače zvane ATPaze, koji su takođe enzimi.

Primer takvog transporta je natrijum-kalijum pumpa (joni natrijuma prelaze iz citoplazme u spoljašnju sredinu, a kalijevi ioni se pumpaju u citoplazmu). Za to su sposobne epitelne ćelije crijeva i bubrega. Raznovrsnosti ovog načina prenosa su procesi pinocitoze i fagocitoze. Dakle, proučavajući koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana, može se ustanoviti da su heterotrofni protisti, kao i stanice viših životinjskih organizama, na primjer, leukociti, sposobne za pino- i fagocitozu.

Bioelektrični procesi u ćelijskim membranama

Utvrđeno je da postoji razlika potencijala između vanjske površine plazmaleme (ona je pozitivno nabijena) i parijetalnog sloja citoplazme koji je negativno nabijen. Zvao se potencijal mirovanja, a svojstven je svim živim ćelijama. A nervno tkivo ima ne samo potencijal mirovanja, već je i sposobno provoditi slabe biostruje, što se naziva procesom ekscitacije. Vanjske membrane nervnih stanica-neurona, primajući iritaciju od receptora, počinju mijenjati naboje: joni natrija masovno ulaze u ćeliju i površina plazmaleme postaje elektronegativna. A parijetalni sloj citoplazme, zbog viška kationa, prima pozitivan naboj. Ovo objašnjava zašto se vanjska ćelijska membrana neurona puni, što uzrokuje provođenje nervnih impulsa koji su u osnovi procesa ekscitacije.

Ogromna većina organizama koji žive na Zemlji sastoji se od ćelija koje su u velikoj meri slične po svom hemijskom sastavu, strukturi i vitalnoj aktivnosti. U svakoj ćeliji se odvija metabolizam i pretvaranje energije. Podjela ćelija je u osnovi procesa rasta i reprodukcije organizama. Dakle, ćelija je jedinica strukture, razvoja i reprodukcije organizama.

Ćelija može postojati samo kao integralni sistem, nedjeljiv na dijelove. Integritet ćelije obezbeđuju biološke membrane. Ćelija je element sistema višeg ranga - organizam. Dijelovi i organele ćelije, koji se sastoje od složenih molekula, integralni su sistemi nižeg ranga.

Ćelija je otvoreni sistem povezan sa okolinom putem razmene materije i energije. Ovo je funkcionalni sistem u kojem svaki molekul obavlja određene funkcije. Ćelija ima stabilnost, sposobnost samoregulacije i samoreprodukcije.

Ćelija je samoupravni sistem. Kontrolni genetski sistem ćelije predstavljaju složeni makromolekuli - nukleinske kiseline (DNK i RNK).

Godine 1838-1839. Njemački biolozi M. Schleiden i T. Schwann sumirali su saznanja o ćeliji i formulisali glavni stav ćelijske teorije, čija je suština da se svi organizmi, i biljni i životinjski, sastoje od ćelija.

Godine 1859. R. Virchow je opisao proces diobe ćelije i formulirao jednu od najvažnijih odredbi ćelijske teorije: "Svaka ćelija dolazi iz druge ćelije." Nove ćelije nastaju kao rezultat deobe matične ćelije, a ne iz nestanične supstance, kako se ranije mislilo.

Otkriće jajašca sisara od strane ruskog naučnika K. Baera 1826. godine dovelo je do zaključka da je ćelija u osnovi razvoja višećelijskih organizama.

Moderna ćelijska teorija uključuje sljedeće odredbe:

1) ćelija je jedinica građe i razvoja svih organizama;

2) ćelije organizama iz različitih carstava divljači su slične po strukturi, hemijskom sastavu, metabolizmu i glavnim manifestacijama vitalne aktivnosti;

3) nove ćelije nastaju kao rezultat deobe matične ćelije;

4) u višećelijskom organizmu ćelije formiraju tkiva;

5) Organi se sastoje od tkiva.

Uvođenjem savremenih bioloških, fizičkih i hemijskih metoda istraživanja u biologiju, postalo je moguće proučavati strukturu i funkcionisanje različitih komponenti ćelije. Jedna od metoda za proučavanje ćelija je mikroskopija. Savremeni svetlosni mikroskop uvećava objekte 3000 puta i omogućava vam da vidite najveće organele ćelije, posmatrate kretanje citoplazme i deobu ćelije.

Izmišljen 40-ih godina. 20ti vijek Elektronski mikroskop daje uvećanje desetine i stotine hiljada puta. Elektronski mikroskop koristi struju elektrona umjesto svjetlosti i elektromagnetna polja umjesto sočiva. Stoga, elektronski mikroskop daje jasnu sliku pri mnogo većim uvećanjima. Uz pomoć takvog mikroskopa bilo je moguće proučavati strukturu ćelijskih organela.

Metodom se proučava struktura i sastav ćelijskih organela centrifugiranje. Zdrobljena tkiva sa uništenim ćelijskim membranama stavljaju se u epruvete i rotiraju u centrifugi velikom brzinom. Metoda se zasniva na činjenici da različite ćelijske organele imaju različite mase i gustine. Gušće organele se talože u epruveti pri malim brzinama centrifugiranja, manje guste - pri visokim. Ovi slojevi se proučavaju zasebno.

u širokoj upotrebi metoda kulture ćelija i tkiva, koji se sastoji u tome da iz jedne ili više ćelija na posebnom hranljivom mediju možete dobiti grupu iste vrste životinjskih ili biljnih ćelija, pa čak i uzgojiti celu biljku. Koristeći ovu metodu, možete dobiti odgovor na pitanje kako se iz jedne ćelije formiraju različita tkiva i organi tijela.

Glavne odredbe ćelijske teorije prvi su formulirali M. Schleiden i T. Schwann. Ćelija je jedinica građe, života, razmnožavanja i razvoja svih živih organizama. Za proučavanje ćelija koriste se metode mikroskopije, centrifugiranja, kulture ćelija i tkiva itd.

Ćelije gljiva, biljaka i životinja imaju mnogo zajedničkog ne samo u hemijskom sastavu, već iu strukturi. Kada se ćelija pregleda pod mikroskopom, u njoj su vidljive različite strukture - organele. Svaka organela obavlja određene funkcije. U ćeliji su tri glavna dijela: plazma membrana, jezgro i citoplazma (slika 1).

plazma membrana odvaja ćeliju i njen sadržaj od okoline. Na slici 2 možete vidjeti: membranu formiraju dva sloja lipida, a proteinski molekuli prodiru u debljinu membrane.

Glavna funkcija plazma membrane transport. Osigurava dotok hranjivih tvari u ćeliju i uklanjanje metaboličkih proizvoda iz nje.

Važno svojstvo membrane je selektivna propusnost, ili polupropusnost, omogućava ćeliji interakciju sa okolinom: samo određene supstance ulaze i izlaze iz nje. Mali molekuli vode i nekih drugih supstanci ulaze u ćeliju difuzijom, dijelom kroz pore u membrani.

Šećeri, organske kiseline, soli otopljeni su u citoplazmi, ćelijskom soku vakuola biljnih ćelija. Štaviše, njihova koncentracija u ćeliji je mnogo veća nego u okolini. Što je veća koncentracija ovih supstanci u ćeliji, ona više upija vodu. Poznato je da stanica stalno troši vodu, zbog čega se povećava koncentracija ćelijskog soka i voda ponovo ulazi u ćeliju.

Ulazak većih molekula (glukoze, aminokiselina) u ćeliju osiguravaju transportni proteini membrane, koji ih, spajajući se s molekulima transportiranih tvari, prenose kroz membranu. Enzimi koji razgrađuju ATP su uključeni u ovaj proces.

Slika 1. Generalizovana šema strukture eukariotske ćelije.
(kliknite na sliku za uvećanje slike)

Slika 2. Struktura plazma membrane.
1 - piercing vjeverice, 2 - potopljene vjeverice, 3 - vanjske vjeverice

Slika 3. Šema pinocitoze i fagocitoze.

Čak i veći molekuli proteina i polisaharida ulaze u ćeliju fagocitozom (od grč. phagos- proždiranje i kitos- posuda, ćelija) i kapi tečnosti - pinocitozom (od grč. pinot- piće i kitos) (Sl. 3).

Životinjske ćelije, za razliku od biljnih, okružene su mekanim i fleksibilnim „krznenim kaputom“, formiranim uglavnom od molekula polisaharida, koji vezujući se za neke membranske proteine i lipide, okružuju ćeliju izvana. Sastav polisaharida je specifičan za različita tkiva, zbog čega se ćelije međusobno "prepoznaju" i povezuju.

Biljne ćelije nemaju takav "krzneni kaput". Imaju membranu ispunjenu porama iznad plazma membrane. ćelijski zid sastoji se pretežno od celuloze. Niti citoplazme protežu se od ćelije do ćelije kroz pore, povezujući ćelije jedne s drugima. Tako se ostvaruje veza između ćelija i postiže integritet tela.

Stanična membrana kod biljaka ima ulogu snažnog skeleta i štiti ćeliju od oštećenja.

Većina bakterija i svih gljiva imaju ćelijsku membranu, samo je njen hemijski sastav drugačiji. U gljivama se sastoji od supstance nalik hitinu.

Ćelije gljiva, biljaka i životinja imaju sličnu strukturu. U ćeliji su tri glavna dijela: jezgro, citoplazma i plazma membrana. Plazma membrana se sastoji od lipida i proteina. Osigurava ulazak tvari u ćeliju i njihovo oslobađanje iz ćelije. U stanicama biljaka, gljiva i većine bakterija, iznad plazma membrane nalazi se ćelijska membrana. Obavlja zaštitnu funkciju i igra ulogu skeleta. Kod biljaka se ćelijska stijenka sastoji od celuloze, dok je u gljivama građena od tvari slične hitinu. Životinjske ćelije su prekrivene polisaharidima koji obezbeđuju kontakt između ćelija istog tkiva.

Znate li da je najveći dio ćelije citoplazma. Sastoji se od vode, aminokiselina, proteina, ugljenih hidrata, ATP-a, jona neorganskih supstanci. Citoplazma sadrži jezgro i organele ćelije. U njemu se tvari kreću iz jednog dijela ćelije u drugi. Citoplazma osigurava interakciju svih organela. Ovdje se odvijaju hemijske reakcije.

Čitava citoplazma je prožeta tankim proteinskim mikrotubulama, formirajući se ćelijski citoskelet zbog čega zadržava svoj trajni oblik. Ćelijski citoskelet je fleksibilan, jer mikrotubule mogu mijenjati svoj položaj, pomicati se s jednog kraja i skraćivati s drugog. Različite supstance ulaze u ćeliju. Šta im se dešava u kavezu?

U lizosomima - malim zaobljenim membranskim vezikulama (vidi sliku 1), molekule složenih organskih supstanci se razlažu na jednostavnije molekule uz pomoć hidrolitičkih enzima. Na primjer, proteini se razlažu na aminokiseline, polisaharidi na monosaharide, masti na glicerol i masne kiseline. Za ovu funkciju, lizozomi se često nazivaju "probavnim stanicama" ćelije.

Ako je membrana lizosoma uništena, enzimi sadržani u njima mogu probaviti samu ćeliju. Stoga se ponekad lizozomi nazivaju "alatima za ubijanje ćelije".

Enzimska oksidacija malih molekula aminokiselina, monosaharida, masnih kiselina i alkohola nastalih u lizosomima do ugljičnog dioksida i vode počinje u citoplazmi i završava u drugim organelama - mitohondrije. Mitohondrije su štapićaste, filamentozne ili sferične organele, ograničene od citoplazme sa dvije membrane (slika 4). Vanjska membrana je glatka, dok unutrašnja formira nabore - cristae koji povećavaju njegovu površinu. Enzimi uključeni u reakcije oksidacije organskih tvari do ugljičnog dioksida i vode nalaze se na unutrašnjoj membrani. U tom slučaju se oslobađa energija koju ćelija pohranjuje u molekulima ATP-a. Stoga se mitohondrije nazivaju "elektranama" ćelije.

U ćeliji se organske tvari ne samo oksidiraju, već se i sintetiziraju. Sinteza lipida i ugljikohidrata vrši se na endoplazmatskom retikulumu - EPS (slika 5), a proteina - na ribosomima. Šta je EPS? Ovo je sistem tubula i cisterni, čiji su zidovi formirani membranom. Oni prožimaju cijelu citoplazmu. Kroz ER kanale, supstance se kreću u različite dijelove ćelije.

Postoji gladak i grub EPS. Ugljikohidrati i lipidi se sintetiziraju na površini glatkog EPS-a uz učešće enzima. Hrapavost EPS-u daju mala zaobljena tijela smještena na njemu - ribozomi(vidi sliku 1), koji su uključeni u sintezu proteina.

Sinteza organskih supstanci se odvija u plastidi nalazi se samo u biljnim ćelijama.

Rice. 4. Šema strukture mitohondrija.
1.- vanjska membrana; 2.- unutrašnja membrana; 3.- nabori unutrašnje membrane - kriste.

Rice. 5. Šema strukture grubog EPS-a.

Rice. 6. Shema strukture hloroplasta.
1.- vanjska membrana; 2.- unutrašnja membrana; 3.- unutrašnji sadržaj hloroplasta; 4. - nabori unutrašnje membrane, skupljeni u "slagalice" i formiraju granu.

U bezbojnim plastidima - leukoplasti(iz grčkog. leukos- bijela i plastos- stvoren) skrob se akumulira. Gomolji krompira su veoma bogati leukoplastima. Voću i cvijeću daju se žuta, narandžasta, crvena boja hromoplasti(iz grčkog. hrom- boja i plastos). Sintetiziraju pigmente uključene u fotosintezu, - karotenoidi. U životu biljaka, važnost hloroplasti(iz grčkog. chloros- zelenkasto i plastos) - zeleni plastidi. Na slici 6 možete vidjeti da su hloroplasti prekriveni s dvije membrane: vanjskom i unutrašnjom. Unutrašnja membrana formira nabore; između nabora su mehurići složeni u hrpe - zrna. Zrna sadrže molekule hlorofila koji su uključeni u fotosintezu. Svaki hloroplast sadrži oko 50 zrnaca raspoređenih u šahovnici. Ovakav raspored osigurava maksimalno osvjetljenje svakog zrna.

U citoplazmi se mogu akumulirati proteini, lipidi, ugljikohidrati u obliku zrnaca, kristala, kapljica. Ove inkluzija- rezervišu hranljive materije koje ćelija troši po potrebi.

U biljnim ćelijama, deo rezervnih hranljivih materija, kao i produkti raspadanja, akumuliraju se u ćelijskom soku vakuola (vidi sliku 1). Oni mogu činiti do 90% zapremine biljne ćelije. Životinjske ćelije imaju privremene vakuole koje ne zauzimaju više od 5% svog volumena.

Rice. 7. Šema strukture Golgijevog kompleksa.

Na slici 7 vidite sistem šupljina okruženih membranom. to golgi kompleks, koji obavlja različite funkcije u ćeliji: učestvuje u akumulaciji i transportu supstanci, njihovom uklanjanju iz ćelije, formiranju lizosoma, stanične membrane. Na primjer, molekuli celuloze ulaze u šupljinu Golgijevog kompleksa, koji se uz pomoć mjehurića pomiču na površinu ćelije i uključuju se u ćelijsku membranu.

Većina ćelija se razmnožava dijeljenjem. Ovaj proces uključuje ćelijski centar. Sastoji se od dva centriola okružena gustom citoplazmom (vidi sliku 1). Na početku diobe centriole se razilaze prema polovima ćelije. Od njih se odvajaju proteinski filamenti, koji su povezani s hromozomima i osiguravaju njihovu ravnomjernu distribuciju između dvije kćeri ćelije.

Sve organele ćelije su međusobno blisko povezane. Na primjer, proteinski molekuli se sintetiziraju u ribosomima, transportuju se kroz EPS kanale u različite dijelove stanice, a proteini se uništavaju u lizosomima. Novosintetizirani molekuli se koriste za izgradnju staničnih struktura ili se akumuliraju u citoplazmi i vakuolama kao rezervni nutrijenti.

Ćelija je ispunjena citoplazmom. Citoplazma sadrži jezgro i razne organele: lizozome, mitohondrije, plastide, vakuole, ER, ćelijski centar, Golgijev kompleks. Razlikuju se po svojoj strukturi i funkcijama. Sve organele citoplazme međusobno djeluju, osiguravajući normalno funkcioniranje stanice.

Tabela 1. STRUKTURA ĆELIJE

ORGANELLES	STRUKTURA I SVOJSTVA	FUNKCIJE
Shell	Sastoji se od celuloze. Okružuje biljne ćelije. Ima pore	Daje ćeliji snagu, održava određeni oblik, štiti. Je skelet biljaka
spoljna ćelijska membrana	Stanična struktura sa dvostrukom membranom. Sastoji se od bilipidnog sloja i mozaično isprepletenih proteina, ugljikohidrati se nalaze izvana. Polupropusna	Ograničava živi sadržaj ćelija svih organizama. Pruža selektivnu propusnost, štiti, reguliše ravnotežu vode i soli, razmjenu sa vanjskim okruženjem.
Endoplazmatski retikulum (ER)	jednomembranska struktura. Sistem tubula, tubula, cisterni. Prodire kroz cijelu citoplazmu ćelije. Glatki ER i granularni ER sa ribosomima	Dijeli ćeliju u zasebne odjeljke u kojima se odvijaju hemijski procesi. Omogućava komunikaciju i transport supstanci u ćeliji. Sinteza proteina se odvija na granularnom endoplazmatskom retikulumu. O glatkoj - sintezi lipida
golgijev aparat	jednomembranska struktura. Sistem mehurića, rezervoara, u kojima se nalaze proizvodi sinteze i raspadanja	Omogućava pakovanje i uklanjanje supstanci iz ćelije, formira primarne lizozome
Lizozomi	Jednomembranske sferne ćelijske strukture. Sadrži hidrolitičke enzime	Osigurava razgradnju makromolekularnih tvari, unutarćelijsku probavu
Ribosomi	Nemembranske strukture u obliku gljiva. Sastoji se od malih i velikih podjedinica	Sadrži u jezgru, citoplazmi i na granularnom endoplazmatskom retikulumu. Učestvuje u biosintezi proteina.
Mitohondrije	Dvomembranske duguljaste organele. Vanjska membrana je glatka, unutrašnja formira kriste. ispunjen matricom. Postoje mitohondrijski DNK, RNK, ribozomi. Poluautonomna struktura	One su energetske stanice ćelija. Oni osiguravaju respiratorni proces - oksidaciju organskih tvari kisikom. Sinteza ATP-a je u toku
Plastidi Kloroplasti	karakteristika biljnih ćelija. Dvomembranske, poluautonomne duguljaste organele. Iznutra su ispunjeni stromom, u kojoj se nalazi grana. Grana se formira od membranskih struktura - tilakoida. Ima DNK, RNK, ribozome	Dolazi do fotosinteze. Na membranama tilakoida odvijaju se reakcije svijetle faze, u stromi - tamne faze. Sinteza ugljikohidrata
Hromoplasti	Dvomembranske sferne organele. Sadrži pigmente: crvenu, narandžastu, žutu. Nastaje od hloroplasta	Dajte boju cvijeću i voću. Formirani u jesen od hloroplasta, daju lišću žutu boju
Leukoplasti	Dvomembranski neobojeni sferni plastidi. Na svjetlosti se mogu transformirati u hloroplaste	Čuva hranljive materije u obliku škrobnih zrnaca
Cell Center	nemembranske strukture. Sastoji se od dva centriola i centrosfere	Formira vreteno diobe ćelija, učestvuje u diobi. Ćelije se udvostručuju nakon diobe
Vacuole	karakteristika biljne ćelije. Membranska šupljina ispunjena ćelijskim sokom	Reguliše osmotski pritisak ćelije. Akumulira hranljive materije i otpadne proizvode ćelije
Nukleus	Glavna komponenta ćelije. Okružen dvoslojnom poroznom nuklearnom membranom. ispunjen karioplazmom. Sadrži DNK u obliku hromozoma (hromatin)	Reguliše sve procese u ćeliji. Omogućava prijenos nasljednih informacija. Broj hromozoma je konstantan za svaku vrstu. Podržava replikaciju DNK i sintezu RNK
nucleolus	Tamna formacija u jezgru, nije odvojena od karioplazme	Mjesto formiranja ribosoma
Organele pokreta. Cilia. Flagella	Izrasline citoplazme okružene membranom	Omogućavaju kretanje ćelija, uklanjanje čestica prašine (cilijarni epitel)

Najvažnija uloga u vitalnoj aktivnosti i diobi stanica gljiva, biljaka i životinja ima jezgro i hromozomi koji se u njemu nalaze. Većina ćelija ovih organizama ima jedno jezgro, ali postoje i ćelije sa više jezgara, kao što su mišićne ćelije. Jezgro se nalazi u citoplazmi i ima okrugli ili ovalni oblik. Prekrivena je školjkom koja se sastoji od dvije membrane. Nuklearna membrana ima pore kroz koje se odvija razmjena tvari između jezgre i citoplazme. Jezgra je ispunjena nuklearnim sokom, koji sadrži jezgre i hromozome.

Nukleoli su "radionice za proizvodnju" ribozoma, koji se formiraju od ribosomske RNK formirane u jezgru i proteina sintetiziranih u citoplazmi.

Glavna funkcija jezgra - skladištenje i prijenos nasljednih informacija - povezana je s hromozoma. Svaki tip organizma ima svoj skup hromozoma: određeni broj, oblik i veličinu.

Sve tjelesne ćelije osim polnih se nazivaju somatski(iz grčkog. som- tijelo). Ćelije organizma iste vrste sadrže isti skup hromozoma. Na primjer, kod ljudi, svaka ćelija tijela sadrži 46 hromozoma, u voćnoj mušici Drosophila - 8 hromozoma.

Somatske ćelije obično imaju dvostruki skup hromozoma. To se zove diploidni i označeno sa 2 n. Dakle, osoba ima 23 para hromozoma, odnosno 2 n= 46. Polne ćelije sadrže upola manje hromozoma. Da li je samac ili haploidni, kit. Osoba 1 n = 23.

Svi hromozomi u somatskim ćelijama, za razliku od hromozoma u zametnim ćelijama, su upareni. Hromozomi koji čine jedan par su identični jedan drugom. Upareni hromozomi se nazivaju homologno. Zovu se hromozomi koji pripadaju različitim parovima i koji se razlikuju po obliku i veličini nehomologna(Sl. 8).

Kod nekih vrsta, broj hromozoma može biti isti. Na primjer, u crvenoj djetelini i grašku 2 n= 14. Međutim, njihovi hromozomi se razlikuju po obliku, veličini, nukleotidnom sastavu molekula DNK.

Rice. 8. Skup hromozoma u ćelijama Drosophila.

Rice. 9. Struktura hromozoma.

Za razumijevanje uloge hromozoma u prenošenju nasljednih informacija potrebno je upoznati se s njihovom strukturom i hemijskim sastavom.

Kromosomi ćelije koja se ne dijeli izgledaju kao dugačke tanke niti. Svaki hromozom prije diobe stanice sastoji se od dvije identične niti - hromatide, koji su spojeni između steznih peraja - (slika 9).

Hromozomi se sastoje od DNK i proteina. Budući da nukleotidni sastav DNK varira između vrsta, sastav hromozoma je jedinstven za svaku vrstu.

Svaka ćelija osim bakterije ima jezgro koje sadrži jezgre i hromozome. Svaku vrstu karakterizira specifičan skup hromozoma: broj, oblik i veličina. U somatskim ćelijama većine organizama, skup hromozoma je diploidan, u polnim ćelijama je haploid. Upareni hromozomi se nazivaju homologni. Hromozomi se sastoje od DNK i proteina. Molekuli DNK obezbjeđuju skladištenje i prijenos nasljednih informacija od ćelije do ćelije i od organizma do organizma.

Nakon što ste proradili kroz ove teme, trebali biste biti u mogućnosti:

Recite u kojim slučajevima je potrebno koristiti svjetlosni mikroskop (struktura), transmisijski elektronski mikroskop.
Opišite strukturu ćelijske membrane i objasnite odnos između strukture membrane i njene sposobnosti razmjene tvari između stanice i okoline.
Definisati procese: difuzija, olakšana difuzija, aktivni transport, endocitoza, egzocitoza i osmoza. Ukažite na razlike između ovih procesa.
Navedite funkcije struktura i navedite u kojim se stanicama (biljnim, životinjskim ili prokariotskim) nalaze: jezgro, nuklearna membrana, nukleoplazma, hromozomi, plazma membrana, ribosom, mitohondrij, ćelijski zid, kloroplast, vakuola, lizozom, glatki endoplazmatski retikulum ( agranularni) i hrapavi (granularni), ćelijski centar, golgijev aparat, cilium, flagellum, mezozom, pili ili fimbrije.
Navedite najmanje tri znaka po kojima se biljna stanica može razlikovati od životinjske.
Navedite glavne razlike između prokariotskih i eukariotskih ćelija.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Mjagkova A.N. "Opća biologija". Moskva, "Prosvetljenje", 2000

Tema 1. "Plazma membrana." §1, §8 str. 5;20
Tema 2. "Kavez." §8-10 str. 20-30
Tema 3. "Prokariotske ćelije. Virusi." §11, str. 31-34

Stanična membrana je struktura koja prekriva vanjski dio ćelije. Naziva se i citolema ili plazmolema.

Ova formacija je izgrađena od bilipidnog sloja (dvosloja) sa proteinima ugrađenim u njega. Ugljikohidrati koji čine plazmalemu su u vezanom stanju.

Distribucija glavnih komponenti plazmaleme je sljedeća: više od polovine hemijskog sastava otpada na proteine, četvrtinu zauzimaju fosfolipidi, a desetina holesterol.

Ćelijska membrana i njeni tipovi

Stanična membrana je tanak film, koji se temelji na slojevima lipoproteina i proteina.

Po lokalizaciji razlikuju se membranske organele koje imaju neke karakteristike u biljnim i životinjskim stanicama:

mitohondrije;
jezgro;
endoplazmatski retikulum;
Golgijev kompleks;
lizozomi;
hloroplasti (u biljnim ćelijama).

Tu su i unutrašnja i vanjska (plazmolema) ćelijska membrana.

Struktura ćelijske membrane

Stanična membrana sadrži ugljikohidrate koji je prekrivaju u obliku glikokaliksa. Ovo je supramembranska struktura koja obavlja funkciju barijere. Proteini koji se nalaze ovdje su u slobodnom stanju. Nevezani proteini su uključeni u enzimske reakcije, osiguravajući ekstracelularnu razgradnju tvari.

Proteini citoplazmatske membrane predstavljeni su glikoproteinima. Prema hemijskom sastavu izdvajaju se proteini koji su u potpunosti uključeni u lipidni sloj (u celosti) - integralni proteini. Također periferno, ne dopire do jedne od površina plazmaleme.

Prvi funkcionišu kao receptori, vezujući se za neurotransmitere, hormone i druge supstance. Insercijski proteini su neophodni za izgradnju jonskih kanala kroz koje se transportuju joni i hidrofilni supstrati. Potonji su enzimi koji kataliziraju unutarstanične reakcije.

Osnovna svojstva plazma membrane

Lipidni dvosloj sprečava prodiranje vode. Lipidi su hidrofobna jedinjenja prisutna u ćeliji kao fosfolipidi. Fosfatna grupa je okrenuta prema van i sastoji se od dva sloja: vanjskog, usmjerenog u vanćelijsku sredinu, i unutrašnjeg, koji ograničava unutarćelijski sadržaj.

Područja topiva u vodi nazivaju se hidrofilne glave. Mjesta masnih kiselina su usmjerena unutar ćelije, u obliku hidrofobnih repova. Hidrofobni dio stupa u interakciju sa susjednim lipidima, što osigurava njihovo međusobno vezivanje. Dvostruki sloj ima selektivnu propusnost u različitim područjima.

Dakle, u sredini je membrana nepropusna za glukozu i ureu, ovdje slobodno prolaze hidrofobne tvari: ugljični dioksid, kisik, alkohol. Holesterol je važan, sadržaj potonjeg određuje viskoznost plazma membrane.

Funkcije vanjske membrane ćelije

Karakteristike funkcija su ukratko navedene u tabeli:

Funkcija membrane	Opis
uloga barijere	Plazmalema obavlja zaštitnu funkciju, štiteći sadržaj ćelije od djelovanja stranih agenasa. Zbog posebne organizacije proteina, lipida, ugljikohidrata, osigurana je polupropusnost plazma membrane.
Funkcija receptora	Kroz ćelijsku membranu aktiviraju se biološki aktivne supstance u procesu vezivanja za receptore. Dakle, imunološke reakcije su posredovane kroz prepoznavanje stranih agenasa od strane receptorskog aparata ćelija lokalizovanih na ćelijskoj membrani.
transportna funkcija	Prisutnost pora u plazmalemi omogućava vam regulaciju protoka tvari u ćeliju. Proces prijenosa se odvija pasivno (bez potrošnje energije) za spojeve niske molekularne težine. Aktivni prijenos je povezan s utroškom energije koja se oslobađa tokom razgradnje adenozin trifosfata (ATP). Ova metoda se koristi za prijenos organskih jedinjenja.
Učešće u procesima probave	Supstance se talože na ćelijskoj membrani (sorpcija). Receptori se vezuju za supstrat, pomičući ga unutar ćelije. Formira se vezikula koja slobodno leži unutar ćelije. Spajajući se, takve vezikule formiraju lizozome sa hidrolitičkim enzimima.
Enzimska funkcija	Enzimi, neophodne komponente intracelularne probave. Reakcije koje zahtijevaju učešće katalizatora odvijaju se uz učešće enzima.

Koliki je značaj ćelijske membrane

Stanična membrana je uključena u održavanje homeostaze zbog visoke selektivnosti tvari koje ulaze i izlaze iz stanice (u biologiji se to naziva selektivna permeabilnost).

Izrasline plazmoleme dijele ćeliju na odjeljke (kompartmente) odgovorne za obavljanje određenih funkcija. Specifično raspoređene membrane, koje odgovaraju shemi fluid-mozaik, osiguravaju integritet ćelije.

delimitativno ( barijera) - odvojiti ćelijski sadržaj od spoljašnje sredine;

Reguliše razmjenu između ćelije i okoline;

Podijelite ćelije u odjeljke, ili odjeljke, dizajnirane za određene specijalizirane metaboličke puteve ( podjela);

Mjesto je nekih kemijskih reakcija (svjetlosne reakcije fotosinteze u hloroplastima, oksidativna fosforilacija tokom disanja u mitohondrijima);

Osiguravaju komunikaciju između stanica u tkivima višećelijskih organizama;

Transport- vrši transmembranski transport.

Receptor- su mjesto lokalizacije receptorskih mjesta koja prepoznaju vanjske podražaje.

Transport materija kroz membranu je jedna od vodećih funkcija membrane, koja osigurava razmjenu tvari između stanice i vanjskog okruženja. Ovisno o troškovima energije za prijenos tvari, razlikuju se:

pasivni transport, ili olakšana difuzija;

aktivni (selektivni) transport uz učešće ATP-a i enzima.

transport u membranskoj ambalaži. Postoje endocitoza (u ćeliju) i egzocitoza (izvan ćelije) - mehanizmi koji prenose velike čestice i makromolekule kroz membranu. Tokom endocitoze, plazma membrana formira invaginaciju, njeni rubovi se spajaju, a vezikula se uvlači u citoplazmu. Vezikula je odvojena od citoplazme jednom membranom, koja je dio vanjske citoplazmatske membrane. Razlikovati fagocitozu i pinocitozu. Fagocitoza je apsorpcija velikih čestica, prilično čvrstih. Na primjer, fagocitoza limfocita, protozoa, itd. Pinocitoza je proces hvatanja i apsorpcije kapljica tekućine sa tvarima otopljenim u njoj.

Egzocitoza je proces uklanjanja različitih supstanci iz ćelije. Tokom egzocitoze, membrana vezikule ili vakuole se spaja sa vanjskom citoplazmatskom membranom. Sadržaj vezikule se uklanja sa površine ćelije, a membrana je uključena u vanjsku citoplazmatsku membranu.

U srži pasivno transport nenabijenih molekula je razlika između koncentracija vodika i naboja, tj. elektrohemijski gradijent. Supstance će se kretati iz područja sa većim gradijentom u područje sa nižim. Brzina transporta ovisi o razlici nagiba.

Jednostavna difuzija je transport supstanci direktno kroz lipidni dvosloj. Karakteristično za gasove, nepolarne ili male nenabijene polarne molekule, rastvorljive u mastima. Voda brzo prodire kroz dvosloj, jer. njegova molekula je mala i električno neutralna. Difuzija vode kroz membrane naziva se osmoza.

Difuzija kroz membranske kanale je transport nabijenih molekula i iona (Na, K, Ca, Cl) koji prodiru kroz membranu zbog prisustva u njoj posebnih proteina koji formiraju kanale koji formiraju pore vode.

Olakšana difuzija je transport tvari uz pomoć posebnih transportnih proteina. Svaki protein odgovoran je za strogo definiranu molekulu ili grupu srodnih molekula, stupa u interakciju s njim i kreće se kroz membranu. Na primjer, šećeri, aminokiseline, nukleotidi i druge polarne molekule.

aktivni transport provode proteini - nosači (ATPaza) protiv elektrohemijskog gradijenta, uz utrošak energije. Njegov izvor su ATP molekuli. Na primjer, natrijum-kalijum pumpa.

Koncentracija kalijuma unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a natrijuma - obrnuto. Stoga kationi kalija i natrija pasivno difundiraju duž gradijenta koncentracije kroz vodene pore membrane. To je zbog činjenice da je propusnost membrane za jone kalija veća nego za jone natrija. Shodno tome, kalijum brže difunduje iz ćelije nego natrijum u ćeliju. Međutim, za normalno funkcioniranje stanice neophodan je određeni omjer od 3 iona kalija i 2 natrijeva iona. Dakle, u membrani postoji natrijum-kalijum pumpa, koja aktivno pumpa natrijum iz ćelije, a kalijum u ćeliju. Ova pumpa je transmembranski membranski protein sposoban za konformacijske preraspodjele. Stoga, može na sebe vezati i jone kalija i jone natrijuma (antiport). Proces je energetski intenzivan:

Joni natrijuma i molekula ATP ulaze u protein pumpe s unutarnje strane membrane, a ioni kalija izvana.

Joni natrijuma se spajaju sa proteinskim molekulom, a protein stiče aktivnost ATPaze, tj. sposobnost izazivanja hidrolize ATP-a, što je praćeno oslobađanjem energije koja pokreće pumpu.

Fosfat koji se oslobađa tokom hidrolize ATP-a vezuje se za protein, tj. fosforiliše protein.

Fosforilacija uzrokuje konformacijsku promjenu u proteinu, on nije u stanju zadržati ione natrijuma. Puštaju se i izlaze van ćelije.

Nova konformacija proteina potiče dodavanje kalijevih jona u njega.

Dodatak kalijevih jona uzrokuje defosforilaciju proteina. Ponovo mijenja svoju konformaciju.

Promjena konformacije proteina dovodi do oslobađanja kalijevih jona unutar ćelije.

Protein je ponovo spreman da na sebe veže jone natrijuma.

U jednom ciklusu rada, pumpa pumpa 3 jona natrijuma iz ćelije i pumpa 2 jona kalijuma.

Citoplazma- obavezna komponenta ćelije, zatvorena između površinskog aparata ćelije i jezgra. To je složen heterogeni strukturni kompleks koji se sastoji od:

hijaloplazma

organele (stalne komponente citoplazme)

inkluzije - privremene komponente citoplazme.

citoplazmatski matriks(hijaloplazma) je unutrašnji sadržaj ćelije – bezbojna, gusta i prozirna koloidna otopina. Komponente citoplazmatskog matriksa provode procese biosinteze u ćeliji, sadrže enzime neophodne za stvaranje energije, uglavnom zbog anaerobne glikolize.

Osnovna svojstva citoplazmatskog matriksa.

Određuje koloidna svojstva ćelije. Zajedno sa intracelularnim membranama vakuolarnog sistema, može se smatrati visoko heterogenim ili višefaznim koloidnim sistemom.

Omogućava promjenu viskoznosti citoplazme, prijelaz iz gela (deblji) u sol (tečnije), što nastaje pod utjecajem vanjskih i unutrašnjih faktora.

Osigurava ciklozu, ameboidno kretanje, diobu stanica i kretanje pigmenta u hromatoforama.

Određuje polaritet lokacije intracelularnih komponenti.

Pruža mehanička svojstva ćelija - elastičnost, sposobnost spajanja, krutost.

Organelles- trajne ćelijske strukture koje osiguravaju obavljanje specifičnih funkcija ćelije. U zavisnosti od karakteristika konstrukcije, razlikuju se:

membranske organele - imaju membransku strukturu. Mogu biti jednomembranski (ER, Golgijev aparat, lizozomi, vakuole biljnih ćelija). Dvostruka membrana (mitohondrije, plastidi, nukleus).

Nemembranske organele – nemaju membransku strukturu (hromozomi, ribozomi, ćelijski centar, citoskelet).

Organele opšte namene - karakteristične za sve ćelije: jezgro, mitohondrije, ćelijski centar, Golgijev aparat, ribozomi, ER, lizozomi. Ako su organele karakteristične za određene tipove stanica, nazivaju se posebnim organele (na primjer, miofibrile koje stežu mišićno vlakno).

Endoplazmatski retikulum- jedinstvena kontinuirana struktura, čija membrana formira mnoge invaginacije i nabore koji izgledaju kao tubule, mikrovakuole i velike cisterne. EPS membrane su, s jedne strane, povezane sa ćelijskom citoplazmatskom membranom, as druge strane, sa vanjskom ljuskom nuklearne membrane.

Postoje dve vrste EPS-a - grubi i glatki.

U grubom ili granularnom ER, cisterne i tubule su povezane s ribosomima. je vanjska strana membrane.Nema veze sa ribosomima u glatkom ili agranularnom EPS-u. Ovo je unutrašnjost membrane.