Uloga membrane. Struktura ćelije

By funkcionalne karakteristike Stanična membrana se može podijeliti na 9 funkcija koje obavlja.
Funkcije stanične membrane:
1. Transport. Prenosi supstance od ćelije do ćelije;
2. Barijera. Ima selektivnu propusnost, osigurava neophodan metabolizam;
3. Receptor. Neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori;
4. Mehanički. Osigurava autonomiju ćelije i njenih mehaničkih struktura;
5. Matrica. Osigurava optimalnu interakciju i orijentaciju matriksnih proteina;
6. Energija. Membrane sadrže sisteme prenosa energije tokom ćelijskog disanja u mitohondrijima;
7. Enzimski. Membranski proteini su ponekad enzimi. Na primjer, membrane crijevnih stanica;
8. Označavanje. Membrana sadrži antigene (glikoproteine) koji omogućavaju identifikaciju ćelije;
9. Generisanje. Vrši stvaranje i provođenje biopotencijala.

Kako izgleda ćelijska membrana možete vidjeti na primjeru strukture životinjske ili biljne ćelije.

 

Na slici je prikazana struktura ćelijske membrane.
Komponente ćelijske membrane uključuju različite proteine ​​ćelijske membrane (globularne, periferne, površinske), kao i lipide ćelijske membrane (glikolipide, fosfolipide). Takođe u strukturi ćelijske membrane nalaze se ugljeni hidrati, holesterol, glikoprotein i protein alfa heliks.

Sastav ćelijske membrane

Glavni sastav ćelijske membrane uključuje:
1. Proteini - odgovorni za različita svojstva membrane;
2. Lipidi tri vrste(fosfolipidi, glikolipidi i holesterol) odgovorni za rigidnost membrane.
Proteini ćelijske membrane:
1. Globularni protein;
2. Površinski protein;
3. Periferni protein.

Glavna namjena ćelijske membrane

Glavna namjena ćelijske membrane:
1. Reguliše razmjenu između ćelije i okoline;
2. Odvojite sadržaj bilo koje ćelije od spoljašnje okruženječime se osigurava njen integritet;
3. Intracelularne membrane dijele ćeliju u specijalizirane zatvorene odjeljke – organele ili odjeljke u kojima se održavaju određeni uvjeti okoline.

Struktura ćelijske membrane

Struktura ćelijske membrane je dvodimenzionalni rastvor globularnih integralnih proteina rastvorenih u tečnom fosfolipidnom matriksu. Ovaj model strukture membrane predložila su dva naučnika Nicholson i Singer 1972. godine. Dakle, osnova membrane je bimolekularni lipidni sloj, sa uređenim rasporedom molekula, kao što možete vidjeti.

Cell- ovo nije samo tekućina, enzimi i druge tvari, već i visoko organizirane strukture koje se nazivaju intracelularne organele. Organele za ćeliju nisu ništa manje važne od njenih hemijskih komponenti. Dakle, u nedostatku organela kao što su mitohondrije, zaliha energije ekstrahovane iz nutrijenata će se odmah smanjiti za 95%.

Većina organela u ćeliji je pokrivena membrane koji se uglavnom sastoje od lipida i proteina. Postoje ćelijske membrane, endoplazmatski retikulum, mitohondrije, lizozomi, Golgijev aparat.

Lipidi su netopivi u vodi, pa stvaraju barijeru u ćeliji koja sprječava kretanje vode i tvari topljivih u vodi iz jednog odjeljka u drugi. Proteinski molekuli, međutim, čine membranu propusnom za različite supstance korišćenjem specijalizovane strukture zvane pore. Mnogi drugi membranski proteini su enzimi koji katalizuju brojne hemijske reakcije, o čemu će biti reči u narednim poglavljima.

Ćelijska (ili plazma) membrana je tanka, fleksibilna i elastična struktura debljine od samo 7,5-10 nm. Sastoji se uglavnom od proteina i lipida. Približan omjer njegovih komponenti je sljedeći: proteini - 55%, fosfolipidi - 25%, holesterol - 13%, ostali lipidi - 4%, ugljikohidrati - 3%.

Lipidni sloj ćelijske membrane sprečava prodiranje vode. Osnova membrane je lipidni dvosloj - tanak lipidni film koji se sastoji od dva monosloja i potpuno prekriva ćeliju. Proteini se nalaze po cijeloj membrani u obliku velikih globula.

Šematski prikaz ćelijske membrane, koji odražava njene glavne elemente
- fosfolipidni dvosloj i veliki broj proteinski molekuli koji strše iznad površine membrane.
Lanci ugljikohidrata su vezani za proteine ​​na vanjskoj površini
i na dodatne proteinske molekule unutar ćelije (nije prikazano na slici).

Lipidni dvosloj sastoji se uglavnom od molekula fosfolipida. Jedan kraj takve molekule je hidrofilan, tj. rastvorljiv u vodi (na njemu se nalazi fosfatna grupa), drugi je hidrofoban, tj. rastvorljiv samo u mastima (sadrži masnu kiselinu).

Zbog činjenice da je hidrofobni dio molekule fosfolipida odbija vodu, ali ga privlače slični dijelovi istih molekula koje imaju fosfolipidi prirodno dobro pričvrstiti jedno na drugo u debljini membrane, kao što je prikazano na sl. 2-3. Hidrofilni dio sa fosfatnom grupom čini dvije površine membrane: vanjsku, koja je u kontaktu sa vanćelijskom tekućinom, i unutrašnju, koja je u kontaktu sa intracelularnom tekućinom.

Sredina lipidnog sloja nepropusna za jone i vodeni rastvori glukoze i uree. Supstance rastvorljive u mastima, uključujući kiseonik, ugljen-dioksid, alkohol, naprotiv, lako prodire u ovo područje membrane.

Molekule kolesterol, koji je dio membrane, također po prirodi pripada lipidima, jer je njihova steroidna grupa vrlo topljiva u mastima. Čini se da su ovi molekuli otopljeni u lipidnom dvosloju. Njihova glavna svrha je regulacija propusnosti (ili nepropusnosti) membrana za komponente tjelesnih tekućina koje su rastvorljive u vodi. Osim toga, holesterol je glavni regulator viskoznosti membrane.

Proteini ćelijske membrane. Na slici su globularne čestice vidljive u lipidnom dvosloju - to su membranski proteini, od kojih su većina glikoproteini. Postoje dvije vrste membranskih proteina: (1) integralni, koji prodiru kroz membranu; (2) periferne, koje strše samo iznad jedne od svojih površina, a ne dopiru do druge.

Mnogi integralni proteini formiraju kanale (ili pore) kroz koje voda i tvari rastvorljive u vodi, posebno joni, mogu difundirati u intra- i ekstracelularnu tekućinu. Zbog selektivnosti kanala, neke tvari bolje difundiraju od drugih.

Ostali integralni proteini funkcionišu kao proteini nosači, prenoseći supstance za koje je lipidni dvosloj nepropustan. Ponekad proteini nosači djeluju u smjeru suprotnom od difuzije; takav transport se naziva aktivni transport. Neki integralni proteini su enzimi.

Integralni membranski proteini mogu poslužiti i kao receptori za supstance rastvorljive u vodi, uključujući peptidne hormone, jer je membrana za njih nepropusna. Interakcija receptorskog proteina sa specifičnim ligandom dovodi do konformacijskih promjena u proteinskom molekulu, što zauzvrat stimulira enzimsku aktivnost intracelularnog segmenta proteinske molekule ili prijenos signala od receptora u ćeliju pomoću drugi glasnik. Dakle, integralni proteini ugrađeni u ćelijsku membranu uključuju je u proces prenošenja informacija o vanjskom okruženju u ćeliju.

Molekuli proteina periferne membranečesto povezan sa integralnim proteinima. Većina perifernih proteina su enzimi ili imaju ulogu dispečera transporta tvari kroz pore membrane.

Cell- samoregulirajuća strukturna i funkcionalna jedinica tkiva i organa. Ćelijsku teoriju strukture organa i tkiva razvili su Schleiden i Schwann 1839. godine. Naknadno, uz pomoć elektronska mikroskopija i ultracentrifugiranjem, bilo je moguće odrediti strukturu svih glavnih organela životinjskih i biljnih ćelija (slika 1).

Rice. 1. Shema strukture životinjske ćelije

Glavni dijelovi ćelije su citoplazma i jezgro. Svaka ćelija je okružena vrlo tankom membranom koja ograničava njen sadržaj.

Ćelijska membrana se zove plazma membrana i karakterizira ga selektivna propusnost. Ovo svojstvo omogućava esencijalne nutrijente i hemijski elementi prodiru u ćeliju, a višak proizvoda je napušta. Plazma membrana se sastoji od dva sloja molekula lipida koji sadrže specifične proteine. Glavni membranski lipidi su fosfolipidi. Sadrže fosfor, polarnu glavu i dva nepolarna repa dugolančanih masnih kiselina. Membranski lipidi uključuju holesterol i estere holesterola. U skladu sa tečnim mozaičkim modelom strukture, membrane sadrže inkluzije proteinskih i lipidnih molekula koje se mogu miješati u odnosu na dvosloj. Za svaku vrstu membrane bilo koja životinjska ćelija karakteriše relativno konstantan sastav lipida.

Membranski proteini se prema svojoj strukturi dijele u dvije vrste: integralne i periferne. Periferni proteini se mogu ukloniti iz membrane bez njenog uništavanja. Postoje četiri tipa membranskih proteina: transportni proteini, enzimi, receptori i strukturni proteini. Neki membranski proteini imaju enzimska aktivnost, drugi se povezuju određene supstance i promoviraju njihov prijenos u ćeliju. Proteini obezbeđuju nekoliko puteva za kretanje supstanci kroz membrane: formiraju velike pore koje se sastoje od nekoliko proteinskih podjedinica koje omogućavaju molekulima vode i jonima da se kreću između ćelija; formiraju jonske kanale specijalizovane za kretanje određenih vrsta jona kroz membranu pod određenim uslovima. Strukturni proteini povezani sa unutrašnjim lipidnim slojem i obezbeđuju citoskelet ćelije. Citoskelet pruža mehaničku čvrstoću ćelijskoj membrani. U različitim membranama proteini čine od 20 do 80% mase. Membranski proteini se mogu slobodno kretati u bočnoj ravni.

Membrana također sadrži ugljikohidrate koji se mogu kovalentno vezati za lipide ili proteine. Postoje tri vrste membranskih ugljikohidrata: glikolipidi (gangliozidi), glikoproteini i proteoglikani. Većina membranskih lipida se nalazi u tečno stanje i imaju određenu fluidnost, tj. mogućnost kretanja iz jednog područja u drugo. On vani membrane sadrže receptorska mjesta koja vezuju različite hormone. Druga specifična područja membrane ne mogu prepoznati i vezati određene proteine ​​i različite biološki aktivne spojeve koji su strani za ove stanice.

Unutrašnji prostor ćelije ispunjen je citoplazmom, u kojoj se odvija većina enzimski katalizovanih reakcija ćelijskog metabolizma. Citoplazma se sastoji od dva sloja: unutrašnjeg, koji se naziva endoplazma, i perifernog, ektoplazme, koji ima visok viskozitet i lišen je granula. Citoplazma sadrži sve komponente ćelije ili organele. Najvažnije od ćelijskih organela su endoplazmatski retikulum, ribozomi, mitohondriji, Golgijev aparat, lizozomi, mikrofilamenti i mikrotubuli, peroksizomi.

Endoplazmatski retikulum je sistem međusobno povezanih kanala i šupljina koji prodiru kroz cijelu citoplazmu. Osigurava transport tvari iz okoline i unutar ćelija. Endoplazmatski retikulum također služi kao depo za intracelularne ione Ca 2+ i služi kao glavno mjesto sinteze lipida u ćeliji.

ribosomi - mikroskopske sferne čestice prečnika 10-25 nm. Ribosomi se slobodno nalaze u citoplazmi ili su pričvršćeni za vanjsku površinu membrana endoplazmatskog retikuluma i nuklearne membrane. Oni stupaju u interakciju sa glasnikom i transportnom RNK, a u njima se odvija sinteza proteina. Oni sintetiziraju proteine ​​koji ulaze u cisterne ili Golgijev aparat, a zatim se oslobađaju van. Ribosomi, koji su slobodno locirani u citoplazmi, sintetiziraju proteine ​​koje koristi sama stanica, a ribozomi povezani s endoplazmatskim retikulumom proizvode protein koji se izlučuje iz stanice. Ribosomi sintetiziraju različite funkcionalne proteine: proteine ​​nosače, enzime, receptore, proteine ​​citoskeleta.

Golgijev aparat formiran sistemom tubula, cisterni i vezikula. Povezuje se sa endoplazmatskim retikulumom, i onima koji ovdje dolaze biološki aktivne supstance pohranjeni u zbijenom obliku u sekretornim vezikulama. Potonji se stalno odvajaju od Golgijevog aparata, transportuju do ćelijske membrane i spajaju se s njom, a tvari sadržane u vezikulama se uklanjaju iz stanice kroz proces egzocitoze.

lizozomi - membranom okružene čestice veličine 0,25-0,8 mikrona. Sadrže brojne enzime uključene u razgradnju proteina, polisaharida, masti, nukleinskih kiselina, bakterija i stanica.

Peroksizomi formirani od glatkog endoplazmatskog retikuluma, podsjećaju na lizozome i sadrže enzime koji katalizuju razgradnju vodikovog peroksida koji se razgrađuje pod utjecajem peroksidaza i katalaze.

Mitohondrije sadrže spoljašnje i unutrašnje membrane i predstavljaju „energetsku stanicu“ ćelije. Mitohondrije su okrugle ili izdužene strukture sa dvostrukom membranom. Unutrašnja membrana formira nabore koji strše u mitohondrije - kriste. U njima se odvija sinteza ATP-a, oksidacija supstrata Krebsovog ciklusa i mnoge biohemijske reakcije. Formira se u mitohondrijima ATP molekuli difundiraju u sve dijelove ćelije. Mitohondrije sadrže malu količinu DNK, RNK i ribozoma, a uz njihovo učešće dolazi do obnove i sinteze novih mitohondrija.

Mikrofilamenti Oni su tanki proteinski filamenti koji se sastoje od miozina i aktina i čine kontraktilni aparat ćelije. Mikrofilamenti su uključeni u formiranje nabora ili izbočina stanične membrane, kao i u kretanju različitih struktura unutar ćelija.

Mikrotubulečine osnovu citoskeleta i obezbeđuju njegovu snagu. Citoskelet daje ćelijama njihove karakteristike izgled i oblik, služi kao mjesto za vezivanje unutarćelijskih organela i raznih tijela. IN nervne celije snopovi mikrotubula su uključeni u transport tvari od tijela ćelije do krajeva aksona. Uz njihovo učešće, mitotičko vreteno funkcioniše tokom deobe ćelije. Oni igraju ulogu motoričkih elemenata u resicama i flagelama kod eukariota.

Core je glavna struktura ćelije, učestvuje u prenošenju naslednih karakteristika i u sintezi proteina. Jezgro je okruženo nuklearnom membranom koja sadrži mnoge nuklearne pore, kroz koje se odvija razmjena različitih supstanci između jezgra i citoplazme. Unutar njega se nalazi nukleol. Utvrđena je važna uloga nukleola u sintezi ribosomske RNK i histonskih proteina. Preostali dijelovi jezgre sadrže kromatin, koji se sastoji od DNK, RNK i niza specifičnih proteina.

Funkcije ćelijske membrane

Stanične membrane igraju ključnu ulogu u regulaciji unutarćelijskog i međućelijskog metabolizma. Imaju selektivnu propusnost. Njihova specifična struktura omogućava im da obezbede funkcije barijera, transporta i regulacije.

Funkcija barijere manifestira se u ograničavanju prodiranja spojeva otopljenih u vodi kroz membranu. Membrana je nepropusna za velike proteinske molekule i organske anione.

Regulatorna funkcija membrane reguliraju unutarćelijski metabolizam kao odgovor na kemijske, biološke i mehaničke utjecaje. Posebni membranski receptori percipiraju različite utjecaje s naknadnom promjenom aktivnosti enzima.

Transportna funkcija kroz biološke membrane može se provoditi pasivno (difuzija, filtracija, osmoza) ili korištenjem aktivnog transporta.

difuzija - kretanje gasa ili rastvorljive supstance duž koncentracijskog i elektrohemijskog gradijenta. Brzina difuzije ovisi o permeabilnosti stanične membrane, kao i o gradijentu koncentracije za nenabijene čestice, te o električnom i koncentracijskom gradijentu za nabijene čestice. Jednostavna difuzija javlja se kroz lipidni dvosloj ili kroz kanale. Nabijene čestice kreću se prema elektrohemijskom gradijentu, a nenabijene čestice kreću se prema kemijskom gradijentu. Na primjer, kisik, steroidni hormoni, urea, alkohol, itd. prodiru kroz lipidni sloj membrane jednostavnom difuzijom. Kroz kanale se kreću različiti joni i čestice. Ionski kanali su formirani od proteina i dijele se na zatvorene i nepropusne kanale. U zavisnosti od selektivnosti, razlikuje se ionsko selektivne kablove, koji propuštaju samo jedan jon, i kanale koji nemaju selektivnost. Kanali imaju otvor i selektivni filter, a kontrolirani kanali imaju mehanizam za zatvaranje.

Olakšana difuzija - proces u kojem se supstance transportuju kroz membranu pomoću posebnih membranskih transportnih proteina. Na taj način aminokiseline i monosaharidi prodiru u ćeliju. Ova vrsta transporta se odvija veoma brzo.

osmoza - kretanje vode kroz membranu iz rastvora sa nižim u rastvor sa višim osmotskim pritiskom.

aktivni transport - transport tvari protiv gradijenta koncentracije pomoću transportnih ATPaza (jonske pumpe). Ovaj prijenos se događa s utroškom energije.

Na + /K + -, Ca 2+ - i H + -pumpe su više proučavane. Pumpe se nalaze na ćelijskim membranama.

Vrsta aktivnog transporta je endocitoza I egzocitoza. Uz pomoć ovih mehanizama, veće supstance (proteini, polisaharidi, nukleinske kiseline), koji se ne može transportovati kroz kanale. Ovaj transport je češći u epitelnim stanicama crijeva, bubrežnim tubulima i vaskularnom endotelu.

At Kod endocitoze, stanične membrane stvaraju invaginacije u ćeliji, koje se, kada se oslobode, pretvaraju u vezikule. Tokom egzocitoze, vezikule se sa svojim sadržajem prenose na ćelijsku membranu i stapaju s njom, a sadržaj vezikula se oslobađa u vanćelijsku sredinu.

Struktura i funkcije stanične membrane

Razumjeti procese koji osiguravaju postojanje električni potencijali u živim ćelijama, prije svega, morate zamisliti strukturu stanične membrane i njena svojstva.

Trenutno je najšire prihvaćen model tekućeg mozaika membrane, koji su predložili S. Singer i G. Nicholson 1972. godine. Membrana se zasniva na dvostrukom sloju fosfolipida (dvosloj), čiji su hidrofobni fragmenti molekula uronjene u debljinu membrane, a polarne hidrofilne grupe su orijentirane prema van, one. u okolinu vodena sredina(Sl. 2).

Membranski proteini su lokalizirani na površini membrane ili mogu biti ugrađeni na različite dubine u hidrofobnu zonu. Neki proteini pokrivaju membranu, a različite hidrofilne grupe istog proteina nalaze se na obje strane ćelijske membrane. Proteini pronađeni u plazma membrana, igraju veoma važnu ulogu: učestvuju u formiranju jonskih kanala, igraju ulogu membranskih pumpi i transportera razne supstance, a može obavljati i funkciju receptora.

Glavne funkcije stanične membrane: barijerna, transportna, regulatorna, katalitička.

Funkcija barijere je da ograniči difuziju kroz membranu jedinjenja rastvorljivih u vodi, što je neophodno za zaštitu ćelija od stranih, toksične supstance i održavanje relativno konstantnog sadržaja različitih supstanci unutar ćelija. Dakle, ćelijska membrana može usporiti difuziju različitih supstanci za 100.000-10.000.000 puta.

Rice. 2. Trodimenzionalni dijagram tečno-mozaičnog modela Singer-Nicholsonove membrane

Prikazani su globularni integralni proteini ugrađeni u lipidni dvosloj. Neki proteini su jonski kanali, drugi (glikoproteini) sadrže bočne lance oligosaharida koji su uključeni u prepoznavanje stanica među sobom iu međućelijskom tkivu. Molekuli holesterola su usko uz fosfolipidne glave i fiksiraju susjedne dijelove "repova". Unutrašnji dijelovi repova molekula fosfolipida nisu ograničeni u svom kretanju i odgovorni su za fluidnost membrane (Bretscher, 1985.)

Membrana sadrži kanale kroz koje prodiru joni. Kanali mogu biti zavisni od napona ili potencijalno nezavisni. Kanali zavisni od napona otvoren kada se razlika potencijala promijeni, i potencijalno nezavisni(hormonski regulisano) otvara se kada receptori stupaju u interakciju sa supstancama. Kanali se mogu otvarati ili zatvarati zahvaljujući vratima. U membranu su ugrađene dvije vrste kapija: aktivacija(duboko u kanalu) i inaktivacija(na površini kanala). Kapija može biti u jednom od tri stanja:

• otvoreno stanje (obe vrste kapija su otvorene);
• zatvoreno stanje (aktivacijska kapija zatvorena);
• stanje inaktivacije (inaktivaciona kapija zatvorena).

Drugi karakteristična karakteristika membrane je sposobnost obavljanja selektivnog prijenosa anorganskih iona, hranjivih tvari, kao i raznih metaboličkih proizvoda. Postoje sistemi pasivnog i aktivnog transfera (transporta) supstanci. Pasivno transport se odvija kroz jonske kanale sa ili bez pomoći proteina nosača, a njegov pokretačka snaga je razlika u elektrohemijskim potencijalima jona između intra- i ekstracelularnog prostora. Selektivnost jonskih kanala određena je njegovim geometrijskim parametrima i hemijske prirode grupe koje oblažu zidove kanala i njegovog ušća.

Trenutno su najbolje proučeni kanali koji su selektivno propusni za jone Na+, K+, Ca 2+, kao i za vodu (tzv. akvaporini). Prečnik jonskih kanala, prema različitim studijama, iznosi 0,5-0,7 nm. Kapacitet kanala može varirati; 10 7 - 10 8 jona u sekundi može proći kroz jedan jonski kanal.

Aktivan transport se odvija uz utrošak energije i obavlja se takozvanim jonskim pumpama. Jonske pumpe su molekularne proteinske strukture, ugrađen u membranu i vrši transfer jona prema višem elektrohemijskom potencijalu.

Pumpe rade koristeći energiju ATP hidrolize. Trenutno, Na+/K+ - ATPaza, Ca 2+ - ATPaza, H + - ATPaza, H + /K + - ATPaza, Mg 2+ - ATPaza, koji osiguravaju kretanje iona Na +, K +, Ca 2+, respektivno , su dobro proučeni, H+, Mg 2+ izolovani ili konjugovani (Na+ i K+; H+ i K+). Molekularni mehanizam aktivnog transporta nije u potpunosti shvaćen.

Main strukturna jedinicaživi organizam - ćelija, koja je diferencirani dio citoplazme okružen staničnom membranom. Zbog činjenice da stanica obavlja mnoge važne funkcije, kao što su reprodukcija, prehrana, kretanje, membrana mora biti plastična i gusta.

Istorija otkrića i istraživanja ćelijske membrane

Godine 1925. Grendel i Gorder izveli su uspješan eksperiment kako bi identificirali "sjene" crvenih krvnih zrnaca, odnosno praznih membrana. Uprkos nekoliko primljenih grube greške, naučnici su otkrili lipidni dvosloj. Njihov rad nastavili su Danielli, Dawson 1935. i Robertson 1960. godine. Kao rezultat dugogodišnjeg rada i gomilanja argumenata, Singer i Nicholson su 1972. godine stvorili fluidno-mozaični model strukture membrane. Dalji eksperimenti i studije potvrdili su radove naučnika.

Značenje

Šta je ćelijska membrana? Ova se riječ počela koristiti prije više od stotinu godina; u prijevodu s latinskog znači "film", "koža". Tako se označava granica ćelije, koja je prirodna barijera između unutrašnjeg sadržaja i spoljašnje sredine. Struktura stanične membrane podrazumijeva polupropusnost, zbog koje vlaga i hranjivi sastojci i produkti razgradnje mogu slobodno prolaziti kroz nju. Ova ljuska se može nazvati glavnom strukturnom komponentom organizacije ćelije.

Razmotrimo glavne funkcije stanične membrane

1. Odvaja unutrašnji sadržaj ćelije i komponente spoljašnjeg okruženja.

2. Pomaže u održavanju konstantnog hemijskog sastava ćelije.

3. Reguliše pravilan metabolizam.

4. Omogućava komunikaciju između ćelija.

5. Prepoznaje signale.

6. Funkcija zaštite.

"plazma školjka"

Vanjska ćelijska membrana, također nazvana plazma membrana, je ultramikroskopski film čija se debljina kreće od pet do sedam nanomilimetara. Sastoji se uglavnom od proteinskih jedinjenja, fosfolida i vode. Film je elastičan, lako upija vodu i brzo vraća svoj integritet nakon oštećenja.

Ima univerzalnu strukturu. Ova membrana zauzima granični položaj, učestvuje u procesu selektivne permeabilnosti, uklanjanja produkata raspadanja i sintetizira ih. Odnos sa komšijama i pouzdana zaštita unutrašnji sadržaj od oštećenja čini ga važnom komponentom u takvoj stvari kao što je struktura ćelije. Stanična membrana životinjskih organizama ponekad je prekrivena tankim slojem - glikokaliksom, koji uključuje proteine ​​i polisaharide. Biljne ćelije izvan membrane zaštićene su ćelijskom stijenkom, koja služi kao potpora i održava oblik. Glavna komponenta njegovog sastava su vlakna (celuloza) - polisaharid koji je nerastvorljiv u vodi.

Dakle, vanjska ćelijska membrana ima funkciju popravke, zaštite i interakcije s drugim stanicama.

Struktura ćelijske membrane

Debljina ove pokretne školjke varira od šest do deset nanomilimetara. Stanična membrana ćelije ima poseban sastav, čiju osnovu čini lipidni dvosloj. Postavljaju se hidrofobni repovi, inertni na vodu unutra, dok su hidrofilne glave u interakciji s vodom okrenute prema van. Svaki lipid je fosfolipid, koji je rezultat interakcije supstanci kao što su glicerol i sfingozin. Lipidni okvir je usko okružen proteinima, koji su raspoređeni u neprekinutom sloju. Neki od njih su uronjeni u lipidni sloj, ostali prolaze kroz njega. Kao rezultat, formiraju se područja propusna za vodu. Funkcije koje obavljaju ovi proteini su različite. Neki od njih su enzimi, ostali su transportni proteini koji prenose različite tvari iz vanjskog okruženja u citoplazmu i natrag.

Ćelijska membrana je prožeta i usko povezana integralnim proteinima, a veza sa perifernim je slabija. Ovi proteini obavljaju važnu funkciju, a to je da održavaju strukturu membrane, primaju i pretvaraju signale iz okoline, transportuju supstance i katalizuju reakcije koje se dešavaju na membranama.

Compound

Osnova ćelijske membrane je bimolekularni sloj. Zbog svog kontinuiteta, ćelija ima barijeru i mehanička svojstva. U različitim fazama života, ovaj dvosloj može biti poremećen. Kao rezultat, formiraju se strukturni defekti kroz hidrofilne pore. U ovom slučaju mogu se promijeniti apsolutno sve funkcije takve komponente kao što je ćelijska membrana. Jezgro može patiti od vanjskih utjecaja.

Svojstva

Ćelijska membrana ćelije ima zanimljive karakteristike. Zbog svoje fluidnosti, ova membrana nije kruta struktura, a većina proteina i lipida koji je čine slobodno se kreće po ravni membrane.

Općenito, ćelijska membrana je asimetrična, pa se sastav proteinskog i lipidnog sloja razlikuje. Plazma membrane u životinjskim stanicama sa svojim vlastitim vani imaju glikoproteinski sloj koji obavlja receptorske i signalne funkcije, a također igra glavnu ulogu u procesu spajanja stanica u tkivo. Ćelijska membrana je polarna, odnosno naelektrisanje spolja je pozitivno, a naelektrisanje iznutra negativno. Pored svega navedenog, ćelijska membrana ima selektivni uvid.

To znači da, osim vode, samo određene grupe molekula i jona otopljenih supstanci. Koncentracija tvari kao što je natrij u većini stanica je mnogo niža nego u vanjskom okruženju. Kalijum joni imaju drugačiji odnos: njihova količina u ćeliji je mnogo veća nego u okruženje. U tom smislu, joni natrija imaju tendenciju da prodru kroz ćelijsku membranu, a ioni kalija imaju tendenciju da se otpuste van. U takvim okolnostima, membrana aktivira poseban sistem koji igra ulogu "pumpanja", ujednačavajući koncentraciju supstanci: ioni natrija se pumpaju na površinu ćelije, a ioni kalija se upumpavaju unutra. Ova funkcija uključeno u bitne funkcije stanične membrane.

Ova sklonost jona natrijuma i kalija da se kreću prema unutra s površine igra veliku ulogu u transportu šećera i aminokiselina u ćeliju. U procesu aktivnog uklanjanja iona natrijuma iz ćelije, membrana stvara uslove za nove unose glukoze i aminokiselina unutra. Naprotiv, u procesu prenošenja kalijevih jona u ćeliju, broj “transportera” produkata raspadanja iz unutrašnjosti ćelije u vanjsku sredinu se obnavlja.

Kako se ishrana ćelija odvija kroz ćelijsku membranu?

Mnoge ćelije preuzimaju supstance kroz procese kao što su fagocitoza i pinocitoza. U prvoj opciji, fleksibilna vanjska membrana stvara malu depresiju u kojoj zarobljena čestica završava. Prečnik udubljenja tada postaje veći sve dok okružena čestica ne upadne u njega ćelijska citoplazma. Fagocitozom se hrane neke protozoe, kao što su amebe, kao i krvne ćelije - leukociti i fagociti. Slično, ćelije apsorbiraju tekućinu koja sadrži potrebne hranjive tvari. Ovaj fenomen se naziva pinocitoza.

Vanjska membrana je usko povezana sa endoplazmatskim retikulumom ćelije.

Mnoge vrste glavnih komponenti tkiva imaju izbočine, nabore i mikrovile na površini membrane. Biljne ćelije vanjska strana ove školjke je prekrivena drugom, debelom i jasno vidljivom pod mikroskopom. Vlakna od kojih su napravljena pomažu u formiranju potpore biljnim tkivima, kao što je drvo. Životinjske ćelije također imaju niz vanjske strukture, koji se nalaze na vrhu ćelijske membrane. Oni su isključivo zaštitne prirode, primjer za to je hitin koji se nalazi u integumentarnim stanicama insekata.

Pored ćelijske membrane postoji i intracelularna membrana. Njegova funkcija je da podijeli ćeliju u nekoliko specijaliziranih zatvorenih odjeljaka – odjeljaka ili organela, gdje se mora održavati određena sredina.

Stoga je nemoguće precijeniti ulogu takve komponente osnovne jedinice živog organizma kao što je ćelijska membrana. Struktura i funkcije ukazuju na značajno proširenje ukupne površine ćelije i poboljšanje metaboličkih procesa. Ovo molekularna struktura uključuje proteine ​​i lipide. Odvajajući ćeliju od vanjskog okruženja, membrana osigurava njen integritet. Uz njegovu pomoć, međustanične veze se održavaju na prilično jakom nivou, formirajući tkiva. S tim u vezi, možemo zaključiti da je jedan od kritične ulogeĆelijska membrana igra ulogu u ćeliji. Struktura i funkcije koje obavlja radikalno se razlikuju u različitim ćelijama, ovisno o njihovoj namjeni. Kroz ove karakteristike postižu se različite fiziološke aktivnosti ćelijske membrane i njihove uloge u postojanju ćelija i tkiva.

Membrana je ultrafina struktura, formirajući površine organela i ćeliju u cjelini. Sve membrane imaju sličnu strukturu i povezane su u jedan sistem.

Hemijski sastav

Stanične membrane su hemijski homogene i sastoje se od proteina i lipida različitih grupa:

• fosfolipidi;
• galaktolipidi;
• sulfolipidi.

Sadrže i nukleinske kiseline, polisaharide i druge supstance.

Fizička svojstva

Pri normalnim temperaturama, membrane su u tekućem kristalnom stanju i stalno fluktuiraju. Njihov viskozitet je blizak viskoznosti biljnog ulja.

Membrana je povratna, izdržljiva, elastična i porozna. Debljina membrane je 7 - 14 nm.

TOP 4 člankakoji čitaju uz ovo

Membrana je nepropusna za velike molekule. Mali molekuli i ioni mogu proći kroz pore i samu membranu pod utjecajem razlika u koncentraciji preko različite strane membrane, kao i uz pomoć transportnih proteina.

Model

Tipično, struktura membrana se opisuje korištenjem fluidnog modela mozaika. Membrana ima okvir - dva reda molekula lipida, čvrsto prislonjenih jedan uz drugi, poput cigli.

Rice. 1. Biološka membrana vrsta sendviča.

Sa obje strane površina lipida je prekrivena proteinima. Mozaički uzorak formiraju proteinski molekuli neravnomjerno raspoređeni na površini membrane.

Prema stepenu uronjenja u bilipidni sloj proteinski molekuli podijeljena tri grupe:

• transmembranski;
• potopljeni;
• površno.

Proteini osiguravaju glavno svojstvo membrane - njenu selektivnu propusnost za različite tvari.

Vrste membrana

Sve stanične membrane prema lokalizaciji mogu se podijeliti na sljedeće vrste:

• vanjski;
• nuklearna;
• membrane organela.

Na otvorenom citoplazmatska membrana, ili plazmalema, je granica ćelije. Povezujući se s elementima citoskeleta, održava svoj oblik i veličinu.

Rice. 2. Citoskelet.

Nuklearna membrana, ili kariolema, je granica nuklearnog sadržaja. Sastoji se od dvije membrane, vrlo slične vanjskoj. Vanjska membrana jezgra povezana je s membranama endoplazmatskog retikuluma (ER) i, kroz pore, s unutrašnjom membranom.

ER membrane prodiru kroz cijelu citoplazmu, formirajući površine na kojima se odvija sinteza različitih tvari, uključujući membranske proteine.

Organele membrane

Većina organela ima membransku strukturu.

Zidovi su građeni od jedne membrane:

• Golgijev kompleks;
• vakuole;
• lizozomi

Plastidi i mitohondrije građeni su od dva sloja membrana. Njihova vanjska membrana je glatka, a unutrašnja formira mnogo nabora.

Karakteristike fotosintetskih membrana hloroplasta su ugrađene molekule hlorofila.

Životinjske ćelije imaju na površini vanjska membrana sloj ugljikohidrata koji se naziva glikokaliks.

Rice. 3. Glikokaliks.

Glikokaliks je najrazvijeniji u ćelijama crevnog epitela, gde stvara uslove za varenje i štiti plazmalemu.

Tabela "Struktura ćelijske membrane"

Šta smo naučili?

Pogledali smo strukturu i funkcije stanične membrane. Membrana je selektivna (selektivna) barijera ćelije, jezgra i organela. Struktura ćelijske membrane je opisana modelom fluidnog mozaika. Prema ovom modelu, proteinski molekuli su ugrađeni u dvosloj viskoznih lipida.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

prosječna ocjena: 4.5. Ukupno primljenih ocjena: 264.