Koje tvari čine osnovu staničnih membrana. Glavne funkcije i strukturne značajke stanične membrane

granični ( prepreka) - odvojiti stanični sadržaj od vanjskog okruženja;

Regulirati razmjenu između stanice i okoline;

Podijelite stanice u odjeljke, ili odjeljke, dizajnirane za određene specijalizirane metaboličke putove ( dijeleći);

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

Omogućiti komunikaciju između stanica u tkivima višestaničnih organizama;

Prijevoz- provodi transmembranski transport.

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

Prijevoz tvari 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 sudjelovanje ATP-a i enzima.

transport u membranskoj ambalaži. Postoje endocitoza (u stanicu) i egzocitoza (izvan stanice) – mehanizmi koji prenose velike čestice i makromolekule kroz membranu. Tijekom endocitoze, plazma membrana stvara invaginaciju, njezini 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 s tvarima otopljenim u njoj.

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

U srži pasivno transport nenabijenih molekula je razlika između koncentracija vodika i naboja, t.j. elektrokemijski gradijent. Tvari će se kretati iz područja s većim gradijentom u područje s nižim. Brzina transporta ovisi o razlici nagiba.

Jednostavna difuzija je transport tvari izravno kroz lipidni dvosloj. Karakteristično za plinove, nepolarne ili male nenabijene polarne molekule, topljive 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 prisutnosti u njoj posebnih proteina koji tvore kanale koji tvore pore vode.

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

aktivni transport provode proteini - prijenosnici (ATPaza) protiv elektrokemijskog gradijenta, uz utrošak energije. Njegov izvor su ATP molekule. Na primjer, natrij-kalijeva pumpa.

Koncentracija kalija unutar stanice mnogo je veća nego izvan nje, a natrija - obrnuto. Stoga kalijevi i natrijevi kationi pasivno difundiraju duž gradijenta koncentracije kroz vodene pore membrane. To je zbog činjenice da je propusnost membrane za kalijeve ione veća nego za natrijeve ione. Sukladno tome, kalij brže difundira iz stanice nego natrij u stanicu. Međutim, za normalno funkcioniranje stanice nužan je određeni omjer od 3 iona kalija i 2 natrijeva iona. Stoga se u membrani nalazi natrij-kalijeva pumpa koja aktivno ispumpava natrij iz stanice, a kalij u stanicu. Ova pumpa je transmembranski membranski protein sposoban za konformacijske preraspodjele. Stoga može na sebe vezati i kalijeve ione i natrijeve ione (antiport). Proces je energetski intenzivan:

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

Natrijevi ioni se spajaju s proteinskom molekulom, a protein poprima aktivnost ATPaze, t.j. sposobnost izazivanja hidrolize ATP-a, što je popraćeno oslobađanjem energije koja pokreće pumpu.

Fosfat oslobođen tijekom hidrolize ATP-a vezan je za protein, t.j. fosforilira protein.

Fosforilacija uzrokuje konformacijsku promjenu u proteinu, on nije u stanju zadržati natrijeve ione. Pušteni su i izlaze van ćelije.

Nova konformacija proteina potiče dodavanje kalijevih iona u njega.

Dodatak kalijevih iona uzrokuje defosforilaciju proteina. Opet mijenja svoju konformaciju.

Promjena konformacije proteina dovodi do oslobađanja kalijevih iona unutar stanice.

Protein je opet spreman pričvrstiti natrijeve ione na sebe.

U jednom ciklusu rada pumpa ispumpava 3 natrijeva iona iz ćelije i pumpa 2 iona kalija.

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

hijaloplazma

organele (stalne komponente citoplazme)

inkluzije - privremene komponente citoplazme.

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

Osnovna svojstva citoplazmatskog matriksa.

Određuje koloidna svojstva stanice. Zajedno s intracelularnim membranama vakuolarnog sustava, može se smatrati visoko heterogenim ili višefaznim koloidnim sustavom.

Omogućuje promjenu viskoznosti citoplazme, prijelaz iz gela (deblji) u sol (više tekućine), što se događa pod utjecajem vanjskih i unutarnjih čimbenika.

Omogućuje ciklozu, kretanje ameboida, diobu stanica i kretanje pigmenta u kromatoforama.

Određuje polaritet položaja unutarstaničnih komponenti.

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

Organele- trajne stanične strukture koje osiguravaju obavljanje specifičnih funkcija stanice. Ovisno o značajkama strukture, razlikuju se:

membranske organele – imaju membransku strukturu. Mogu biti jednomembranski (ER, Golgijev aparat, lizosomi, vakuole biljnih stanica). Dvostruka membrana (mitohondriji, plastidi, jezgra).

Nemembranske organele – nemaju membransku strukturu (kromosomi, ribosomi, stanični centar, citoskelet).

Organele opće namjene – karakteristične za sve stanice: jezgra, mitohondriji, stanični centar, Golgijev aparat, ribosomi, ER, lizosomi. Ako su organele karakteristične za određene vrste stanica, zovu se posebne organele (na primjer, miofibrile koje stežu mišićno vlakno).

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

Postoje dvije vrste EPS-a - grubi i glatki.

U grubom ili granularnom ER, cisterne i tubule su povezane s ribosomima. je vanjska strana membrane.Glatki ili agranularni ER nema veze s ribosomima. Ovo je unutrašnjost membrane.

Stanična membrana (plazma membrana) je tanka, polupropusna membrana koja okružuje stanice.

Funkcija i uloga stanične membrane

Njegova je funkcija zaštititi cjelovitost unutrašnjosti puštajući neke bitne tvari u stanicu i sprječavajući druge da uđu.

Također služi kao osnova za vezanje za neke organizme i za druge. Dakle, plazma membrana također daje oblik stanice. Druga funkcija membrane je reguliranje rasta stanica kroz ravnotežu i.

U endocitozi se lipidi i proteini uklanjaju iz stanične membrane kako se tvari apsorbiraju. U egzocitozi, vezikule koje sadrže lipide i proteine stapaju se sa staničnom membranom, povećavajući veličinu stanice. , a stanice gljivica imaju plazma membrane. Unutarnje, na primjer, također su zatvorene u zaštitne membrane.

Struktura stanične membrane

Plazma membrana se uglavnom sastoji od mješavine proteina i lipida. Ovisno o mjestu i ulozi membrane u tijelu, lipidi mogu činiti 20 do 80 posto membrane, a ostatak su proteini. Dok lipidi pomažu učiniti membranu fleksibilnom, proteini kontroliraju i održavaju kemiju stanice i pomažu u transportu molekula kroz membranu.

Membranski lipidi

Fosfolipidi su glavna komponenta plazma membrana. Oni tvore lipidni dvosloj u kojem se hidrofilna (vodom privučena) "glavna" područja spontano organiziraju kako bi se oduprla vodenom citosolu i izvanstaničnoj tekućini, dok su hidrofobna (vodoodbojna) "repna" područja okrenuta od citosola i izvanstanične tekućine. Lipidni dvosloj je polupropusni, dopuštajući samo nekim molekulama da difundiraju kroz membranu.

Kolesterol je još jedna lipidna komponenta životinjskih staničnih membrana. Molekule kolesterola selektivno su raspršene između membranskih fosfolipida. To pomaže u održavanju čvrstih staničnih membrana sprječavajući da fosfolipidi budu previše zbijeni. Kolesterol je odsutan u membranama biljnih stanica.

Glikolipidi se nalaze na vanjskoj površini staničnih membrana i s njima su povezani ugljikohidratnim lancem. Oni pomažu stanici da prepozna druge stanice u tijelu.

Membranski proteini

Stanična membrana sadrži dvije vrste povezanih proteina. Proteini periferne membrane su vanjski i povezani s njom u interakciji s drugim proteinima. Integralni membranski proteini se uvode u membranu i većina ih prolazi kroz nju. Dijelovi ovih transmembranskih proteina nalaze se s obje njegove strane.

Proteini plazma membrane imaju niz različitih funkcija. Strukturni proteini pružaju potporu i oblik stanicama. Proteini membranskih receptora pomažu stanicama da komuniciraju sa svojim vanjskim okruženjem korištenjem hormona, neurotransmitera i drugih signalnih molekula. Transportni proteini, kao što su globularni proteini, prenose molekule kroz stanične membrane olakšanom difuzijom. Glikoproteini imaju ugljikohidratni lanac vezan za njih. Oni su ugrađeni u staničnu membranu, pomažući u razmjeni i transportu molekula.

Membrane organela

Neke stanične organele također su okružene zaštitnim membranama. Jezgra,

plazma membrana , ili plazmalema,- najtrajnija, osnovna, univerzalna membrana za sve stanice. To je najtanji (oko 10 nm) film koji prekriva cijelu stanicu. Plazmalema se sastoji od molekula proteina i fosfolipida (slika 1.6).

Molekule fosfolipida raspoređene su u dva reda - hidrofobni krajevi prema unutra, hidrofilni prema unutrašnjoj i vanjskoj vodenoj sredini. Na nekim mjestima dvosloj (dvosloj) fosfolipida je prožet proteinskim molekulama (integralni proteini). Unutar takvih proteinskih molekula postoje kanali – pore kroz koje prolaze tvari topljive u vodi. Druge proteinske molekule prožimaju lipidni dvosloj s jedne ili druge strane (poluintegralni proteini). Na površini membrana eukariotskih stanica nalaze se periferni proteini. Molekule lipida i proteina drže se zajedno hidrofilno-hidrofobnim interakcijama.

Svojstva i funkcije membrana. Sve su stanične membrane pokretne fluidne strukture, budući da molekule lipida i proteina nisu povezane kovalentnim vezama i mogu se prilično brzo kretati u ravnini membrane. Zbog toga membrane mogu promijeniti svoju konfiguraciju, tj. imaju fluidnost.

Membrane su vrlo dinamične strukture. Brzo se oporavljaju od oštećenja, a također se rastežu i skupljaju staničnim pokretima.

Membrane različitih tipova stanica značajno se razlikuju i po kemijskom sastavu i po relativnom sadržaju proteina, glikoproteina i lipida u njima, a time i po prirodi receptora prisutnih u njima. Svaki tip stanice stoga karakterizira individualnost koja je uglavnom određena glikoproteini. Uključeni su glikoproteini razgranatog lanca koji strše iz stanične membrane prepoznavanje faktora vanjskom okruženju, kao i u međusobnom prepoznavanju srodnih stanica. Na primjer, jaje i spermija prepoznaju jedno drugo po glikoproteinima na površini stanice koji se uklapaju kao zasebni elementi cijele strukture. Takvo međusobno prepoznavanje nužna je faza koja prethodi oplodnji.

Sličan se fenomen opaža u procesu diferencijacije tkiva. U ovom slučaju, stanice slične strukture uz pomoć prepoznavanja dijelova plazmaleme ispravno se orijentiraju jedna prema drugoj, čime se osigurava njihovo prianjanje i formiranje tkiva. Povezan s priznanjem regulacija transporta molekule i ioni kroz membranu, kao i imunološki odgovor u kojem glikoproteini imaju ulogu antigena. Šećeri tako mogu funkcionirati kao informativne molekule (slično proteinima i nukleinskim kiselinama). Membrane također sadrže specifične receptore, prijenosnike elektrona, pretvarače energije, enzimske proteine. Proteini sudjeluju u osiguravanju transporta određenih molekula u ili iz stanice, provode strukturnu vezu citoskeleta sa staničnim membranama ili služe kao receptori za primanje i pretvaranje kemijskih signala iz okoline.

Najvažnije svojstvo membrane je također selektivna propusnost. To znači da kroz njega prolaze molekule i ioni različitim brzinama, a što su molekule veće, to je njihov prolazak kroz membranu sporiji. Ovo svojstvo definira plazma membranu kao osmotska barijera. Voda i plinovi otopljeni u njoj imaju najveću prodornu moć; ioni prolaze kroz membranu mnogo sporije. Difuzija vode kroz membranu naziva se osmoza.

Postoji nekoliko mehanizama za transport tvari kroz membranu.

Difuzija- prodiranje tvari kroz membranu uz gradijent koncentracije (iz područja gdje je njihova koncentracija veća do područja gdje je njihova koncentracija niža). Difuzni transport tvari (voda, ioni) provodi se uz sudjelovanje membranskih proteina, koji imaju molekularne pore, ili uz sudjelovanje lipidne faze (za tvari topljive u mastima).

Uz olakšanu difuziju posebni proteini nosači membrane selektivno se vežu na jedan ili drugi ion ili molekulu i prenose ih preko membrane duž gradijenta koncentracije.

aktivni transport povezan je s troškovima energije i služi za transport tvari protiv gradijenta njihove koncentracije. On provode posebni proteini nosači, koji tvore tzv ionske pumpe. Najviše proučavana je Na - / K - pumpa u životinjskim stanicama, koja aktivno ispumpava Na + ione, dok apsorbira K - ione. Zbog toga se u stanici održava velika koncentracija K - i niža Na + u usporedbi s okolišem. Ovaj proces troši energiju ATP-a.

Kao rezultat aktivnog transporta uz pomoć membranske pumpe, u stanici se također regulira koncentracija Mg 2- i Ca 2+.

U procesu aktivnog transporta iona u stanicu kroz citoplazmatsku membranu prodiru različiti šećeri, nukleotidi i aminokiseline.

Makromolekule proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida, kompleksa lipoproteina itd. ne prolaze kroz stanične membrane, za razliku od iona i monomera. Prijevoz makromolekula, njihovih kompleksa i čestica u stanicu odvija se na sasvim drugačiji način – endocitozom. Na endocitoza (endo...- unutar) određeni dio plazmaleme hvata i, takoreći, obavija izvanstanični materijal, zatvarajući ga u membransku vakuolu koja je nastala kao rezultat invaginacije membrane. Nakon toga, takva vakuola je povezana s lizosomom, čiji enzimi razgrađuju makromolekule do monomera.

Obrnuti proces endocitoze je egzocitoza (egzo...- vani). Zahvaljujući njemu, stanica uklanja unutarstanične produkte ili neprobavljene ostatke zatvorene u vakuole ili pu-

mjehurići. Vezikula se približava citoplazmatskoj membrani, spaja se s njom, a njen sadržaj se oslobađa u okoliš. Kako se izlučuju probavni enzimi, hormoni, hemiceluloza itd.

Dakle, biološke membrane, kao glavni strukturni elementi stanice, ne služe samo kao fizičke granice, već i kao dinamičke funkcionalne površine. Na membranama organela odvijaju se brojni biokemijski procesi kao što su aktivna apsorpcija tvari, pretvorba energije, sinteza ATP-a itd.

Funkcije bioloških membrana sljedeće:

Oni omeđuju sadržaj stanice od vanjske okoline i sadržaj organela od citoplazme.

Oni osiguravaju transport tvari u i iz stanice, od citoplazme do organela i obrnuto.

Oni imaju ulogu receptora (primanje i pretvaranje signala iz okoline, prepoznavanje staničnih tvari i sl.).

Oni su katalizatori (omogućuju membranske kemijske procese).

Sudjelujte u transformaciji energije.

stanična membrana

Slika stanične membrane. Male plave i bijele kuglice odgovaraju hidrofobnim "glavama" fosfolipida, a linije pričvršćene na njih odgovaraju hidrofilnim "repovima". Slika prikazuje samo integralne membranske proteine (crvene globule i žute spirale). Žute ovalne točkice unutar membrane - molekule kolesterola Žutozeleni lanci kuglica na vanjskoj strani membrane - oligosaharidni lanci koji tvore glikokaliks

Biološka membrana također uključuje različite proteine: integralne (prodiru kroz membranu), poluintegralne (uronjene jednim krajem u vanjski ili unutarnji lipidni sloj), površinske (nalaze se na vanjskoj ili uz unutarnju stranu membrane). Neki proteini su točke kontakta stanične membrane s citoskeletom unutar stanice i staničnom stijenkom (ako postoji) izvana. Neki od integralnih proteina djeluju kao ionski kanali, različiti transporteri i receptori.

Funkcije

barijera - osigurava reguliran, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam s okolinom. Na primjer, peroksizomska membrana štiti citoplazmu od peroksida opasnih za stanicu. Selektivna propusnost znači da propusnost membrane za različite atome ili molekule ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima. Selektivna propusnost osigurava odvajanje stanice i staničnih odjeljaka iz okoliša i opskrbu ih potrebnim tvarima.
transport – kroz membranu dolazi do transporta tvari u stanicu i van stanice. Transport kroz membrane osigurava: isporuku hranjivih tvari, uklanjanje krajnjih produkata metabolizma, izlučivanje raznih tvari, stvaranje ionskih gradijenta, održavanje optimalne i koncentracije iona u stanici, neophodnih za funkcioniranje. staničnih enzima.
Čestice koje iz nekog razloga ne mogu proći kroz fosfolipidni dvosloj (na primjer, zbog hidrofilnih svojstava, budući da je membrana iznutra hidrofobna i ne dopušta hidrofilnim tvarima da prođu, ili zbog svoje velike veličine), ali su neophodne za stanicu , mogu prodrijeti u membranu putem posebnih proteina nosača (transportera) i kanalnih proteina ili endocitozom.
U pasivnom transportu, tvari difuzijom prelaze lipidni dvosloj bez utroška energije duž gradijenta koncentracije. Varijanta ovog mehanizma je olakšana difuzija, u kojoj određena molekula pomaže tvari da prođe kroz membranu. Ova molekula može imati kanal koji propušta samo jednu vrstu tvari.
Aktivni transport zahtijeva energiju, budući da se događa protiv gradijenta koncentracije. Na membrani se nalaze posebni proteini pumpe, uključujući ATPazu, koja aktivno pumpa ione kalija (K +) u stanicu i pumpa ione natrija (Na +) iz nje.
matriks - osigurava određeni relativni položaj i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju.
mehanički - osigurava autonomiju stanice, njezinih unutarstaničnih struktura, kao i povezanost s drugim stanicama (u tkivima). Stanične stijenke igraju važnu ulogu u osiguravanju mehaničke funkcije, a kod životinja - međustanične tvari.
energija - tijekom fotosinteze u kloroplastima i staničnog disanja u mitohondrijima u njihovim membranama djeluju sustavi prijenosa energije u kojima sudjeluju i proteini;
receptor – neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori (molekule s kojima stanica percipira određene signale).
Na primjer, hormoni koji cirkuliraju u krvi djeluju samo na ciljne stanice koje imaju receptore koji odgovaraju tim hormonima. Neurotransmiteri (kemikalije koje provode živčane impulse) također se vežu na specifične receptorske proteine na ciljnim stanicama.
enzimski – membranski proteini su često enzimi. Na primjer, plazma membrane crijevnih epitelnih stanica sadrže probavne enzime.
provedba generiranja i provođenja biopotencijala.
Uz pomoć membrane u stanici se održava stalna koncentracija iona: koncentracija iona K+ unutar stanice mnogo je veća nego izvan nje, a koncentracija Na+ je znatno niža, što je vrlo važno, jer to održava razliku potencijala preko membrane i stvara živčani impuls.
obilježavanje stanica – na membrani se nalaze antigeni koji djeluju kao markeri – „oznake“ koje omogućuju identifikaciju stanice. To su glikoproteini (odnosno proteini s razgranatim oligosaharidnim bočnim lancima) koji imaju ulogu "antene". Zbog mnoštva konfiguracija bočnih lanaca, moguće je napraviti poseban marker za svaku vrstu stanice. Uz pomoć markera, stanice mogu prepoznati druge stanice i djelovati u skladu s njima, na primjer, prilikom formiranja organa i tkiva. Također omogućuje imunološkom sustavu da prepozna strane antigene.

Struktura i sastav biomembrana

Membrane se sastoje od tri klase lipida: fosfolipida, glikolipida i kolesterola. Fosfolipidi i glikolipidi (lipidi s vezanim ugljikohidratima) sastoje se od dva duga hidrofobna ugljikovodična "repa" koja su povezana s nabijenom hidrofilnom "glavom". Kolesterol učvršćuje membranu zauzimajući slobodni prostor između hidrofobnih lipidnih repova i sprječavajući njihovo savijanje. Stoga su membrane s niskim udjelom kolesterola fleksibilnije, dok su membrane s visokim udjelom kolesterola čvršće i krhke. Kolesterol također služi kao "čep" koji sprječava kretanje polarnih molekula iz i u stanicu. 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 često su asimetrične, odnosno slojevi se razlikuju po sastavu lipida, prijelazu pojedine molekule iz jednog sloja u drugi (tzv. japanka) teško je.

Membranske organele

To su zatvoreni pojedinačni ili međusobno povezani dijelovi citoplazme, odvojeni od hijaloplazme membranama. Jednomembranske organele uključuju endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizosome, vakuole, peroksisome; do dvomembranske - jezgra, mitohondriji, plastidi. Struktura membrana različitih organela razlikuje se u 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 taj proces – neke tvari prolaze, a druge ne. Četiri su glavna mehanizma za ulazak tvari u stanicu ili njihovo uklanjanje iz stanice prema van: difuzija, osmoza, aktivni transport i egzo- ili endocitoza. Prva dva procesa su pasivne prirode, odnosno ne zahtijevaju energiju; posljednja dva su aktivni procesi povezani s potrošnjom energije.

Selektivna propusnost membrane tijekom pasivnog transporta posljedica je posebnih kanala - integralnih proteina. Oni prodiru kroz membranu kroz i kroz, tvoreći neku vrstu prolaza. Elementi K, Na i Cl imaju svoje kanale. S obzirom na gradijent koncentracije, molekule ovih elemenata kreću se unutar stanice i iz nje. Kod nadraženosti otvaraju se natrijevi ionski kanali i dolazi do oštrog dotoka natrijevih iona u stanicu. To rezultira neravnotežom membranskog potencijala. Nakon toga se obnavlja membranski potencijal. Kalijevi kanali su uvijek otvoreni, kroz koje ioni kalija polako ulaze u stanicu.

vidi također

Književnost

Antonov V. F., Smirnova E. N., Shevchenko E. V. Lipidne membrane tijekom faznih prijelaza. - M .: Nauka, 1994.
Gennis R. Biomembrane. Molekularna struktura i funkcije: prijevod s engleskog. = Biomembrane. Molekularna struktura i funkcija (autor Robert B. Gennis). - 1. izdanje. - M .: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
Ivanov V.G., Berestovski T.N. lipidni dvosloj bioloških membrana. - M .: Nauka, 1982.
Rubin A. B. Biofizika, udžbenik u 2 sv. - 3. izdanje, revidirano i prošireno. - M .: Moscow University Press, 2004. -

stanična membrana.
Stanična membrana odvaja sadržaj bilo koje stanice od vanjskog okruženja, osiguravajući njezin integritet; regulira razmjenu između stanice i okoline; unutarstanične membrane dijele stanicu u specijalizirane zatvorene odjeljke – odjeljke ili organele, u kojima se održavaju određeni uvjeti okoline.
Struktura.
Stanična membrana je dvostruki sloj (dvosloj) molekula klase lipida (masti), od kojih većinu čine takozvani složeni lipidi – fosfolipidi. Molekule lipida imaju hidrofilni ("glava") i hidrofobni ("rep") dio. Kada se formiraju membrane, hidrofobni dijelovi molekula okreću se prema unutra, dok se hidrofilni dijelovi okreću prema van. Membrane su vrlo slične strukture u različitim organizmima. Debljina membrane je 7-8 nm. (10-9 metara)
hidrofilnost- sposobnost tvari da se navlaži vodom.
hidrofobnost- nesposobnost tvari da se navlaži vodom.
Biološka membrana također uključuje različite proteine:
- integralni (prodiranje kroz membranu)
- poluintegralni (uronjeni na jednom kraju u vanjski ili unutarnji lipidni sloj)
- površinski (nalazi se na vanjskoj ili uz unutarnje strane membrane).
Neki proteini su točke kontakta stanične membrane s citoskeletom unutar stanice i staničnom stijenkom (ako postoji) izvana.
citoskelet- stanična skela unutar ćelije.
Funkcije.
1) Barijera- osigurava reguliran, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam s okolinom.
2) Prijevoz- tvari se transportiraju kroz membranu u i iz stanice matriks - osigurava određeni relativni položaj i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju.
3) Mehanički- osigurava autonomiju stanice, njezinih unutarstaničnih struktura, kao i povezanost s drugim stanicama (u tkivima) Međustanična tvar ima važnu ulogu u osiguravanju mehaničke funkcije.
4) Receptor- neki proteini u membrani su receptori (molekule pomoću kojih stanica percipira određene signale).
Na primjer, hormoni koji cirkuliraju u krvi djeluju samo na ciljne stanice koje imaju receptore koji odgovaraju tim hormonima. Neurotransmiteri (kemikalije koje provode živčane impulse) također se vežu na specifične receptorske proteine na ciljnim stanicama.
Hormoni- biološki aktivne signalne kemikalije.
5) Enzimski Membranski proteini su često enzimi. Na primjer, plazma membrane crijevnih epitelnih stanica sadrže probavne enzime.
6) Implementacija generiranja i provođenja biopotencijala.
Uz pomoć membrane u stanici se održava stalna koncentracija iona: koncentracija iona K+ unutar stanice mnogo je veća nego izvan nje, a koncentracija Na+ je znatno niža, što je vrlo važno, jer to održava razliku potencijala preko membrane i stvara živčani impuls.
živčani impuls – val uzbuđenja koji se prenosi duž živčanog vlakna.
7) Označavanje stanica- na membrani se nalaze antigeni koji djeluju kao markeri - "oznake" koje omogućuju identifikaciju stanice. To su glikoproteini (odnosno proteini s razgranatim oligosaharidnim bočnim lancima) koji imaju ulogu "antene". Zbog mnoštva konfiguracija bočnih lanaca, moguće je napraviti poseban marker za svaku vrstu stanice. Uz pomoć markera, stanice mogu prepoznati druge stanice i djelovati u skladu s njima, na primjer, prilikom formiranja organa i tkiva. Također omogućuje imunološkom sustavu da prepozna strane antigene.
karakteristike propusnosti.
Stanične membrane imaju selektivnu propusnost: polako prodiru kroz njih na različite načine:
Glukoza je glavni izvor energije.

Aminokiseline su građevni blokovi koji čine sve proteine u tijelu.

Masne kiseline – strukturne, energetske i druge funkcije.

Glicerol – tjera tijelo da zadržava vodu i smanjuje proizvodnju mokraće.

Ioni su enzimi za reakcije.

Štoviše, same membrane u određenoj mjeri aktivno reguliraju ovaj proces - neke tvari prolaze, dok druge ne. Četiri su glavna mehanizma za ulazak tvari u stanicu ili njihovo uklanjanje iz stanice van:
Mehanizmi pasivne propusnosti:
1) Difuzija.
Varijanta ovog mehanizma je olakšana difuzija, u kojoj određena molekula pomaže tvari da prođe kroz membranu. Ova molekula može imati kanal koji propušta samo jednu vrstu tvari.
Difuzija- proces međusobnog prodiranja molekula jedne tvari između molekula druge.
Osmoza– proces jednosmjerne difuzije kroz polupropusnu membranu molekula otapala prema višoj koncentraciji otopljene tvari.
Membrana koja okružuje normalnu krvnu stanicu propusna je samo za molekule vode, kisik, neke od hranjivih tvari otopljenih u krvi i stanične otpadne produkte.
Aktivni mehanizmi propusnosti:
1) Aktivni transport.
aktivni transport– prijenos tvari iz područja niske koncentracije u područje visoke koncentracije.
Aktivni transport zahtijeva energiju, jer se kreće iz područja niske koncentracije u područje visoke koncentracije. Na membrani se nalaze posebni pumpni proteini koji aktivno pumpaju ione kalija (K+) u stanicu i iz nje pumpaju ione natrija (Na+), ATP služi kao energija.
ATP– univerzalni izvor energije za sve biokemijske procese. .(više kasnije)
2) Endocitoza.
Čestice koje iz nekog razloga nisu u stanju prijeći staničnu membranu, ali su nužne za stanicu, mogu endocitozom prodrijeti kroz membranu.
Endocitoza– proces preuzimanja vanjskog materijala od strane stanice.
Selektivna propusnost membrane tijekom pasivnog transporta posljedica je posebnih kanala - integralnih proteina. Oni prodiru kroz membranu kroz i kroz, tvoreći neku vrstu prolaza. Elementi K, Na i Cl imaju svoje kanale. S obzirom na gradijent koncentracije, molekule ovih elemenata kreću se unutar stanice i iz nje. Kod nadraženosti otvaraju se natrijevi ionski kanali i dolazi do oštrog dotoka natrijevih iona u stanicu. To rezultira neravnotežom membranskog potencijala. Nakon toga se obnavlja membranski potencijal. Kalijevi kanali su uvijek otvoreni, kroz koje ioni kalija polako ulaze u stanicu.
Struktura membrane
Propusnost
aktivni transport
Osmoza
Endocitoza