membrana biljne stanice. Građa i funkcije bioloških membrana

Stanična membrana biljke jedna je od organela koja obavija citoplazmu i služi kao svojevrsna barijera između unutarnjeg sadržaja i vanjskog okoliša. Ovaj organoid ima i druga imena prihvaćena u biološkoj znanosti: plazma membrana, plazmalema i citolema. U potpunosti je proučen tek relativno nedavno - sedamdesetih godina prošlog stoljeća, proboj u proučavanju povezan je s pojavom prvih elektronskih mikroskopa, što je uvelike olakšalo rad istraživača. Prvi znanstveni eksperimenti koji su se ticali plazmaleme i koji su dali značajne rezultate, izvedeni su 1925. godine. Stanična membrana biljne stanice ima svojstva koja je razlikuju od sličnih životinjskih organela. U ovom će se članku detaljno raspravljati o tim značajkama.

A funkcije se ne razlikuju mnogo u različitim organizmima. Većina vrsta ima sljedeću strukturu plazma membrane:

1. vanjski sloj. Sastoji se od proteina, nije kontinuiran, ima posebne kanale u svojoj strukturi, koji se sastoje od iona, koji služe za transport unutar tvari koje nisu u stanju samostalno prevladati srednji sloj.
2. srednji sloj. Inače - bilipidni ili masni. Tekuće je i relativno homogeno, budući da različite vrste proteina prisutnih u vanjskim slojevima mogu prodrijeti unutar njega. Sadrži nekoliko vrsta lipida: fosfolipide, kolesterol i glikolipide. Kolesterol nije uvijek prisutan. Lipidi imaju glavu, koja se smatra hidrofilnom, kao i dva duga kraja, koji su, naprotiv, hidrofobni.
3. Unutarnji sloj. Slično kao i vanjski sloj, sastoji se od proteina. Također, proteinski slojevi imaju posebne prstenaste lipide, koji im služe kao zaštitni film, osiguravajući njihov rad.

Proteinski slojevi membrane biljne stanice sastoje se od:

• integralni proteini. Rasprostranjen po cijeloj širini plazmaleme;
• poluintegralni. Ugrađeni unutra, ali ne prolaze kroz citolemu;
• periferni. Prisutan samo na površini.

Gledano gore, što je uglavnom isto u različitim vrstama, još uvijek ima male razlike u organizmima kao što su biljke, gljive i bakterije. Da bismo razumjeli bit ovih razlika, potrebno je razmotriti zadatke koje plazmalema rješava u biljnim organizmima.

Pogledajte video o građi stanice i staničnoj membrani.

Stanična membrana biljke obavlja sljedeće funkcije:

1. Dostava. Pospješuje unos esencijalnih nutrijenata. Regulira cjelokupnu razmjenu stanice s vanjskim okolišem.
2. Matrica. Odgovoran je za položaj drugih unutarnjih organela, popravlja njihov položaj i potiče njihovu međusobnu interakciju.
3. Regulacija energetskog metabolizma. Omogućuje tijek različitih procesa, od fotosinteze do disanja stanica. Ti bi procesi bili nemogući bez proteinskih kanala plazmaleme.
4. Proizvodnja enzima. Enzimi se proizvode u proteinskim slojevima plazma membrana nekih stanica.

U životinjskim i biljnim stanicama građa stanične membrane je identična, ali su funkcije koje obavljaju različite. To se može objasniti prisutnošću biljaka. Ovaj zid je dodatni organoid koji prekriva citolemu izvana i, kao rezultat toga, preuzima neke od njegovih funkcija.

Funkcije koje preuzima stanična stijenka:

• zaštitnički. Ovaj zid je jak, što pomaže u sprječavanju mehaničkih oštećenja. Također selektivno propušta molekule unutra, sprječavajući one koje su patogene da uđu;
• formiranje zaliha. Neke korisne tvari talože se u zidu za korištenje u slučaju nepovoljnih uvjeta, kao i za osiguranje rasta i razvoja;
• regulira unutarnji tlak. Izvedba ove funkcije izravno je povezana sa snagom tijela;
• interakcija s drugim stanicama. Prisutnost posebnih kanala u zidu omogućuje vam razmjenu informacija o stanju vanjskog okruženja.

Razmatrani zid preuzima niz funkcija koje u životinjskim organizmima obavlja citolema. Zbog toga se struktura membrane biljaka i nekih drugih vrsta može razlikovati.

Vrijednost citoleme za tijelo

Unatoč činjenici da su mnoge funkcije u biljkama prenesene s citoleme na drugu organelu, ona i dalje igra vrlo važnu ulogu u životu organizma.

Uz pomoć plazmaleme odvijaju se glavni metabolički procesi, izraženi sljedećim reakcijama:

1. Egzocitoza. Oslobađanje van tvari koje su već prethodno obrađene ili su stvorene posebno za ulazak u vanjsko okruženje (na primjer, hormoni ili enzimi). Da bi ih uklonili, na unutarnjoj površini citoleme stvaraju se posebne vezikule koje prolaze kroz redove lipida, a zatim se njihov sadržaj ispušta prema van.
2. Fagocitoza. Apsorpcija citolemom čestica pojedinih hranjivih tvari i njihova daljnja obrada. Za taj proces odgovorne su posebne stanice zvane fagociti, koje su pričvršćene na citolemu.
3. Pinocitoza. Apsorpcija plazmaleme tekućih molekula koje su joj u neposrednoj blizini. To čine posebne flagele smještene na površini plazmaleme, zbog kojih tekućina koja ulazi na površinu poprima oblik kapljice i može se uhvatiti.

Zbog prisutnosti ionskih kanala kroz citolemu ulazi niz tvari potrebnih za život. Važnost ovih kanala teško se može precijeniti, o njihovoj važnosti govori barem činjenica da ako kanali izgube tonus i prestanu ispravno obavljati svoje funkcije, stanica počinje gladovati kisikom, zbog čega nakon nekog vremena može se degenerirati u stanicu raka.

U biljnoj stanici, ne samo citolema, već i stanična stijenka odgovorna je za procese prehrane, stoga je toliko važno da kombinacija ovih organela bude u ispravnom stanju, život izravno ovisi o tome.

Mislite li da su u materijalu navedene sve funkcije stanične membrane? Možda među vama ima najpažljivijih, koji znaju još jednu beznačajnu funkciju? Podijelite svoja zapažanja na

Priroda je stvorila mnogo organizama i stanica, ali unatoč tome, struktura i većina funkcija bioloških membrana su iste, što nam omogućuje da razmotrimo njihovu strukturu i proučavamo njihova ključna svojstva bez vezanja uz određenu vrstu stanice.

Što je membrana?

Membrane su zaštitni element koji je sastavni dio stanice svakog živog organizma.

Strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama na planetu je stanica. Njegova životna aktivnost neraskidivo je povezana s okolinom s kojom razmjenjuje energiju, informacije, materiju. Dakle, nutritivna energija potrebna za funkcioniranje stanice dolazi izvana i troši se na provedbu njezinih različitih funkcija.

Struktura najjednostavnije strukturne jedinice živog organizma: membrana organele, razne inkluzije. Okružen je membranom, unutar koje se nalazi jezgra i sve organele. To su mitohondriji, lizosomi, ribosomi, endoplazmatski retikulum. Svaki strukturni element ima svoju membranu.

Uloga u životu stanice

Biološka membrana ima vrhunsku ulogu u strukturi i funkcioniranju elementarnog živog sustava. Samo stanica okružena zaštitnim omotačem može se s pravom nazvati organizmom. Proces kao što je metabolizam također se provodi zbog prisutnosti membrane. Ako je povrijeđen njegov strukturni integritet, to dovodi do promjene funkcionalnog stanja organizma u cjelini.

Stanična membrana i njezine funkcije

Odvaja citoplazmu stanice od vanjske sredine ili od membrane. Stanična membrana osigurava pravilno obavljanje specifičnih funkcija, specifičnosti međustaničnih kontakata i imunoloških manifestacija te podupire transmembransku razliku u električnom potencijalu. Sadrži receptore koji mogu percipirati kemijske signale - hormone, medijatore i druge biološki aktivne komponente. Ti mu receptori daju još jednu sposobnost – mijenjanje metaboličke aktivnosti stanice.

Funkcije membrane:

1. Aktivni prijenos tvari.

2. Pasivni prijenos tvari:

2.1. Difuzija je jednostavna.

2.2. transport kroz pore.

2.3. Prijenos koji se provodi difuzijom nosača zajedno s membranskom tvari ili polaganjem tvari duž molekularnog lanca nosača.

3. Prijenos neelektrolita zahvaljujući jednostavnoj i olakšanoj difuziji.

Građa stanične membrane

Komponente stanične membrane su lipidi i proteini.

Lipidi: fosfolipidi, fosfatidiletanolamin, sfingomijelin, fosfatidilinozitol i fosfatidilserin, glikolipidi. Udio lipida je 40-90%.

Proteini: periferni, integralni (glikoproteini), spektrin, aktin, citoskelet.

Glavni strukturni element je dvostruki sloj fosfolipidnih molekula.

Krovna membrana: definicija i tipologija

Malo statistike. Na području Ruske Federacije, membrana se ne tako davno koristi kao krovni materijal. Udio membranskih krovova od ukupnog broja mekih krovnih ploča je samo 1,5%. Bitumenski i mastiksni krovovi postali su sve rašireniji u Rusiji. Ali u zapadnoj Europi membranski krovovi čine 87%. Razlika je opipljiva.

U pravilu, membrana kao glavni materijal u krovnom preklopu idealna je za ravne krovove. Za one s velikom pristranošću, manje je prikladan.

Obujam proizvodnje i prodaje membranskih krovova na domaćem tržištu ima pozitivan trend rasta. Zašto? Razlozi su više nego jasni:

• Vijek trajanja je oko 60 godina. Zamislite, samo jamstveno razdoblje korištenja, koje je postavio proizvođač, doseže 20 godina.
• Jednostavnost postavljanja. Za usporedbu: ugradnja bitumenskog krova traje 1,5 puta više vremena od ugradnje membranskog poda.
• Lakoća održavanja i popravka.

Debljina krovnih membrana može biti 0,8-2 mm, a prosječna težina jednog kvadratnog metra je 1,3 kg.

Svojstva krovnih membrana:

• elastičnost;
• snaga;
• otpornost na ultraljubičaste zrake i druge agresorske medije;
• otpornost na mraz;
• otpornost na vatru.

Postoje tri vrste krovnih membrana. Glavna značajka klasifikacije je vrsta polimernog materijala koji čini osnovu platna. Dakle, krovne membrane su:

• koji pripadaju skupini EPDM, izrađeni su na bazi polimeriziranog etilen-propilen-dien monomera, drugim riječima, Prednosti: visoka čvrstoća, elastičnost, otpornost na vodu, prihvatljivost za okoliš, niska cijena. Nedostaci: ljepljiva tehnologija za spajanje platna pomoću posebne trake, spojevi niske čvrstoće. Područje primjene: koristi se kao hidroizolacijski materijal za stropove tunela, izvore vode, skladišta otpada, umjetne i prirodne rezervoare itd.
• PVC membrane. To su školjke, u čijoj se proizvodnji kao glavni materijal koristi polivinil klorid. Prednosti: otpornost na UV zračenje, otpornost na vatru, širok raspon boja membranskih ploča. Nedostaci: niska otpornost na bitumenske materijale, ulja, otapala; emitira štetne tvari u atmosferu; boja platna s vremenom blijedi.
• TPO. Izrađen od termoplastičnih olefina. Mogu biti armirane i nearmirane. Prvi su opremljeni poliesterskom mrežom ili tkaninom od stakloplastike. Prednosti: ekološka prihvatljivost, izdržljivost, visoka elastičnost, otpornost na temperaturu (i na visokim i niskim temperaturama), zavareni spojevi šavova platna. Nedostaci: visoka cjenovna kategorija, nedostatak proizvođača na domaćem tržištu.

Profilirana membrana: karakteristike, funkcije i prednosti

Profilirane membrane su inovacija na građevinskom tržištu. Takva se membrana koristi kao hidroizolacijski materijal.

Materijal korišten u izradi je polietilen. Potonji je dvije vrste: visokotlačni polietilen (LDPE) i niskotlačni polietilen (HDPE).

Tehničke karakteristike membrane od LDPE i HDPE

Indeks
Vlačna čvrstoća (MPa)
Vlačno istezanje (%)
Gustoća (kg / m3)
Čvrstoća na pritisak (MPa)
Čvrstoća na udar (narezana) (KJ/sqm)
Modul savijanja (MPa)
Tvrdoća (MPa)
Radna temperatura (˚S)	-60 do +80	-60 do +80
Dnevna stopa apsorpcije vode (%)

Profilirana membrana od visokotlačnog polietilena ima posebnu površinu - šuplje bubuljice. Visina ovih formacija može varirati od 7 do 20 mm. Unutarnja površina membrane je glatka. To omogućuje nesmetano savijanje građevinskih materijala.

Promjena oblika pojedinih dijelova membrane je isključena, jer je pritisak ravnomjerno raspoređen po cijelom području zbog prisutnosti svih istih izbočina. Geomembrana se može koristiti kao ventilacijska izolacija. U tom slučaju osigurana je besplatna izmjena topline unutar zgrade.

Prednosti profiliranih membrana:

• povećana snaga;
• otpornost na toplinu;
• stabilnost kemijskog i biološkog utjecaja;
• dug radni vijek (više od 50 godina);
• jednostavnost ugradnje i održavanja;
• pristupačan trošak.

Profilirane membrane su tri vrste:

• s jednim slojem;
• s dvoslojnim platnom = geotekstil + drenažna membrana;
• s troslojnim platnom = skliska podloga + geotekstil + drenažna membrana.

Jednoslojna profilirana membrana koristi se za zaštitu glavne hidroizolacije, ugradnje i demontaže betonske pripreme zidova s ​​visokom vlagom. Dvoslojna zaštitna se koristi kod opreme.Troslojna se koristi na tlu koje je podložno dizanju od mraza i dubokom tlu.

Područja primjene drenažnih membrana

Profilirana membrana nalazi svoju primjenu u sljedećim područjima:

1. Osnovna hidroizolacija temelja. Pruža pouzdanu zaštitu od destruktivnog utjecaja podzemnih voda, korijenskog sustava biljaka, slijeganja tla i mehaničkih oštećenja.
2. Drenaža temeljnog zida. Neutralizira utjecaj podzemnih voda, oborina prenoseći ih u sustave odvodnje.
3. Horizontalni tip - zaštita od deformacije zbog strukturnih značajki.
4. Analog betonske pripreme. Koristi se kod građevinskih radova na izgradnji objekata u zoni niskih podzemnih voda, u slučajevima kada se horizontalna hidroizolacija koristi za zaštitu od kapilarne vlage. Također, funkcije profilirane membrane uključuju nepropusnost cementnog mlijeka u tlo.
5. Ventilacija zidnih površina s visokom razinom vlage. Može se postaviti i na unutarnju i na vanjsku stranu prostorije. U prvom slučaju aktivira se cirkulacija zraka, au drugom se osigurava optimalna vlažnost i temperatura.
6. Rabljeni obrnuti krov.

Super difuzijska membrana

Superdifuzijska membrana je materijal nove generacije, čija je glavna svrha zaštititi elemente krovne konstrukcije od vjetra, padalina i pare.

Proizvodnja zaštitnog materijala temelji se na korištenju netkanog materijala, visokokvalitetnih gustih vlakana. Na domaćem tržištu popularna je troslojna i četveroslojna membrana. Recenzije stručnjaka i potrošača potvrđuju da što je više slojeva u osnovi dizajna, to su jače njegove zaštitne funkcije, a time i veća energetska učinkovitost prostorije u cjelini.

Ovisno o vrsti krova, njegovim značajkama dizajna, klimatskim uvjetima, proizvođači preporučuju davanje prednosti jednoj ili drugoj vrsti difuzijskih membrana. Dakle, postoje za kose krovove složenih i jednostavnih konstrukcija, za kose krovove s minimalnim nagibom, za sklopljene krovove itd.

Superdifuzijska membrana postavlja se izravno na toplinski izolacijski sloj, pod od dasaka. Nema potrebe za ventilacijskim otvorom. Materijal je pričvršćen posebnim nosačima ili čeličnim čavlima. Rubovi difuznih ploča su spojeni Radovi se mogu izvoditi čak iu ekstremnim uvjetima: pri jakim udarima vjetra i sl.

Osim toga, predmetni premaz može se koristiti kao privremeni krovni pokrov.

PVC membrane: suština i svrha

PVC membrane su krovni materijal izrađen od polivinil klorida i imaju elastična svojstva. Takav moderni krovni materijal potpuno je zamijenio bitumenske analoge u rolama, koji imaju značajan nedostatak - potrebu za sustavnim održavanjem i popravkom. Danas karakteristične značajke PVC membrana omogućuju njihovu upotrebu pri izvođenju popravaka na starim ravnim krovovima. Koriste se i kod postavljanja novih krovova.

Krov izrađen od takvog materijala je jednostavan za korištenje, a njegova ugradnja je moguća na bilo kojoj vrsti površine, u bilo koje doba godine iu svim vremenskim uvjetima. PVC membrana ima sljedeća svojstva:

• snaga;
• stabilnost pri izlaganju UV zrakama, raznim vrstama oborina, točkastim i površinskim opterećenjima.

Zahvaljujući svojim jedinstvenim svojstvima, PVC membrane će vam vjerno služiti dugi niz godina. Razdoblje korištenja takvog krova jednako je razdoblju rada same zgrade, dok su valjani krovni materijali potrebni redoviti popravci, au nekim slučajevima čak i demontaža i postavljanje novog poda.

Listovi PVC membrane međusobno su povezani zavarivanjem vrućim dahom, čija je temperatura u rasponu od 400-600 stupnjeva Celzijusa. Ova veza je potpuno zapečaćena.

Prednosti PVC membrana

Njihove prednosti su očite:

• fleksibilnost krovnog sustava, što je najviše u skladu s građevinskim projektom;
• izdržljiv, hermetički spojni šav između listova membrane;
• idealna tolerancija na klimatske promjene, vremenske uvjete, temperaturu, vlagu;
• povećana propusnost pare, što doprinosi isparavanju vlage nakupljene u prostoru ispod krova;
• mnogo opcija boja;
• protupožarna svojstva;
• sposobnost održavanja izvornih svojstava i izgleda dugo vremena;
• PVC membrana je apsolutno ekološki prihvatljiv materijal, što potvrđuju relevantni certifikati;
• postupak instalacije je mehaniziran, tako da neće trebati puno vremena;
• radna pravila dopuštaju ugradnju raznih arhitektonskih dodataka izravno na sam krov od PVC membrane;
• jednoslojni styling će vam uštedjeti novac;
• jednostavnost održavanja i popravka.

Membranska tkanina

Membranska tkanina već je dugo poznata tekstilnoj industriji. Od ovog materijala izrađuju se obuća i odjeća: za odrasle i djecu. Membrana - osnova membranske tkanine, predstavljena u obliku tankog polimernog filma i ima karakteristike kao što su vodootpornost i paropropusnost. Za proizvodnju ovog materijala, ovaj film je prekriven vanjskim i unutarnjim zaštitnim slojevima. Njihovu strukturu određuje sama membrana. To je učinjeno kako bi se sačuvala sva korisna svojstva čak iu slučaju oštećenja. Drugim riječima, membranska odjeća se ne smoči kada je izložena padalinama u obliku snijega ili kiše, ali istovremeno savršeno propušta paru iz tijela u vanjski okoliš. Ova propusnost omogućuje koži da diše.

S obzirom na sve navedeno, možemo zaključiti da je od takve tkanine napravljena idealna zimska odjeća. Membrana, koja se nalazi u osnovi tkanine, može biti:

• s porama;
• bez pora;
• kombinirani.

Teflon je uključen u sastav membrana s mnogo mikropora. Dimenzije takvih pora ne dosežu niti veličinu kapi vode, već su veće od molekule vode, što ukazuje na vodootpornost i sposobnost uklanjanja znoja.

Membrane koje nemaju pore obično se izrađuju od poliuretana. Njihov unutarnji sloj koncentrira sve znojno-masne izlučevine ljudskog tijela i istiskuje ih van.

Struktura kombinirane membrane podrazumijeva prisutnost dva sloja: poroznog i glatkog. Ova tkanina ima visoke karakteristike kvalitete i trajat će dugi niz godina.

Zahvaljujući ovim prednostima, odjeća i obuća izrađena od membranskih tkanina namijenjena za nošenje u zimskoj sezoni je izdržljiva, ali lagana i savršeno štiti od mraza, vlage i prašine. Jednostavno su nezamjenjivi za mnoge aktivne vrste zimske rekreacije, planinarenje.

Stanična membrana.

Stanična membrana odvaja sadržaj bilo koje stanice od vanjskog okruženja, osiguravajući njenu cjelovitost; 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 dvoslojna (dvoslojna) molekula iz klase lipida (masti), od kojih većinu čine takozvani složeni lipidi - fosfolipidi. Molekule lipida imaju hidrofilni ("glava") i hidrofobni ("rep") dio. Tijekom formiranja membrana, 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 kvasi vodom.
hidrofobnost- nesposobnost tvari da se kvasi vodom.

Biološka membrana također uključuje različite proteine:
- integralni (prodiru kroz membranu)
- poluintegralni (uronjen jednim krajem u vanjski ili unutarnji lipidni sloj)
- površinski (nalazi se na vanjskoj ili uz unutarnju stranu membrane).
Neki proteini su kontaktne točke stanične membrane s citoskeletom unutar stanice, i staničnom stijenkom (ako postoji) izvana.

citoskelet- stanična skela unutar ćelije.

Funkcije.

1) Zapreka- osigurava reguliran, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam s okolinom.

2) Prijevoz- kroz membranu se odvija transport tvari u stanicu i iz nje.matriks - osigurava određeni relativni položaj i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju.

3) Mehanički- osigurava autonomiju stanice, njezine unutarstanične strukture, kao i povezanost s drugim stanicama (u tkivima).Veliku ulogu u osiguravanju mehaničke funkcije ima međustanična tvar.

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) Provedba generiranja i provođenja biopotencijala.
Uz pomoć membrane održava se stalna koncentracija iona u stanici: koncentracija iona K + unutar stanice mnogo je veća nego izvana, a koncentracija Na + znatno niža, što je vrlo važno, jer ovo održava razliku potencijala preko membrane i stvara živčani impuls.

živčani impuls – val uzbude koji se prenosi duž živčanog vlakna.

7) Označavanje stanica- na membrani postoje antigeni koji djeluju kao markeri - "oznake" koje vam omogućuju prepoznavanje stanice. To su glikoproteini (odnosno proteini na koje su pričvršćeni razgranati oligosaharidni bočni lanci) koji imaju ulogu "antena". Zbog mnoštva konfiguracija bočnog lanca, moguće je izraditi specifičan marker za svaki tip stanice. Uz pomoć markera, stanice mogu prepoznati druge stanice i djelovati usklađeno s njima, na primjer, pri formiranju 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 stvaranje urina.
• Ioni su enzimi za reakcije.

Štoviše, same membrane u određenoj mjeri aktivno reguliraju taj proces - neke tvari prolaze, a druge ne. Postoje četiri glavna mehanizma za ulazak tvari u stanicu ili njihovo uklanjanje iz stanice prema 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 dopušta prolaz samo jednoj vrsti tvari.

Difuzija- proces međusobnog prodiranja molekula jedne tvari između molekula druge.

Osmoza– proces jednosmjerne difuzije kroz polupropusnu membranu molekula otapala prema većoj koncentraciji otopljene tvari.

Membrana koja okružuje normalne krvne stanice propusna je samo za molekule vode, kisik, neke hranjive tvari otopljene u krvi i stanične otpadne proizvode.

Mehanizmi aktivne propusnosti:

1) Aktivni transport.

aktivni transport– prijenos tvari iz područja niske koncentracije u područje visoke koncentracije.

Aktivni transport zahtijeva energiju, jer se kreće od područja niske koncentracije do područja visoke koncentracije. Na membrani postoje posebni proteini pumpe koji aktivno pumpaju ione kalija (K +) u stanicu i pumpaju ione natrija (Na +) iz nje, ATP služi kao energija.

ATP– univerzalni izvor energije za sve biokemijske procese. .(više kasnije)

2) Endocitoza.

Čestice koje iz nekog razloga ne mogu prijeći staničnu membranu, ali su stanici neophodne, mogu prodrijeti kroz membranu endocitozom.

Endocitoza– proces uzimanja vanjskog materijala od strane stanice.

Selektivna propusnost membrane tijekom pasivnog transporta je zbog 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 koncentracijski gradijent, molekule ovih elemenata ulaze i izlaze iz stanice. Kada se nadražuju, kanali natrijevih iona se otvaraju i dolazi do oštrog priljeva natrijevih iona u stanicu. To rezultira neravnotežom u membranskom potencijalu. Nakon toga dolazi do obnavljanja membranskog potencijala. Uvijek su otvoreni kalijevi kanali kroz koje ioni kalija polako ulaze u stanicu.

Struktura membrane

Propusnost

aktivni transport

Osmoza

Endocitoza

9.5.1. Jedna od glavnih funkcija membrana je sudjelovanje u transportu tvari. Ovaj proces osiguravaju tri glavna mehanizma: jednostavna difuzija, olakšana difuzija i aktivni transport (Slika 9.10). Prisjetite se najvažnijih značajki ovih mehanizama i primjera transportiranih tvari u svakom slučaju.

Slika 9.10. Mehanizmi transporta molekula kroz membranu

jednostavna difuzija- prijenos tvari kroz membranu bez sudjelovanja posebnih mehanizama. Prijenos se odvija duž gradijenta koncentracije bez potrošnje energije. Male biomolekule - H2O, CO2, O2, urea, hidrofobne tvari niske molekulske mase prenose se jednostavnom difuzijom. Brzina jednostavne difuzije proporcionalna je koncentracijskom gradijentu.

Olakšana difuzija- prijenos tvari kroz membranu pomoću proteinskih kanala ili posebnih proteina nosača. Provodi se uz gradijent koncentracije bez utroška energije. Prenose se monosaharidi, aminokiseline, nukleotidi, glicerol, neki ioni. Karakteristična je kinetika zasićenja - pri određenoj (zasićenoj) koncentraciji prenesene tvari u prijenosu sudjeluju sve molekule nositelji i transportna brzina doseže graničnu vrijednost.

aktivni transport- također zahtijeva sudjelovanje posebnih proteina nosača, ali prijenos se odvija protiv koncentracijskog gradijenta i stoga zahtijeva energiju. Uz pomoć ovog mehanizma ioni Na+, K+, Ca2+, Mg2+ transportiraju se kroz staničnu membranu, a protoni kroz membranu mitohondrija. Aktivni transport tvari karakterizira kinetika zasićenja.

9.5.2. Primjer transportnog sustava koji obavlja aktivni transport iona je Na+,K+ -adenozin trifosfataza (Na+,K+ -ATPaza ili Na+,K+ -pumpa). Ovaj protein se nalazi u debljini plazma membrane i može katalizirati reakciju hidrolize ATP-a. Energija koja se oslobađa tijekom hidrolize 1 molekule ATP-a koristi se za prijenos 3 iona Na + iz stanice u izvanstanični prostor i 2 iona K + u suprotnom smjeru (slika 9.11). Kao rezultat djelovanja Na +, K + -ATPaze stvara se koncentracijska razlika između citosola stanice i izvanstanične tekućine. Budući da je prijenos iona neekvivalentan, dolazi do razlike u električnim potencijalima. Tako nastaje elektrokemijski potencijal koji je zbroj energije razlike električnih potencijala Δφ i energije razlike koncentracija tvari ΔS s obje strane membrane.

Slika 9.11. Shema Na+, K+ -pumpe.

9.5.3. Prijenos čestica i makromolekularnih spojeva kroz membrane

Uz prijenos organskih tvari i iona koji obavljaju prijenosnici, u stanici postoji vrlo poseban mehanizam namijenjen apsorbiranju i uklanjanju makromolekularnih spojeva iz stanice promjenom oblika biomembrane. Takav mehanizam se zove vezikularni transport.

Slika 9.12. Vrste vezikularnog transporta: 1 - endocitoza; 2 - egzocitoza.

Tijekom prijenosa makromolekula dolazi do uzastopnog stvaranja i spajanja vezikula (vezikula) okruženih membranom. Prema smjeru transporta i prirodi prenesenih tvari, razlikuju se sljedeći tipovi vezikularnog transporta:

Endocitoza(Slika 9.12, 1) - prijenos tvari u stanicu. Ovisno o veličini nastalih vezikula, postoje:

a) pinocitoza - apsorpcija tekućih i otopljenih makromolekula (proteini, polisaharidi, nukleinske kiseline) pomoću malih mjehurića (promjera 150 nm);

b) fagocitoza — apsorpcija velikih čestica, poput mikroorganizama ili staničnih ostataka. U tom slučaju nastaju velike vezikule, koje se nazivaju fagosomi promjera većeg od 250 nm.

Pinocitoza je karakteristična za većinu eukariotskih stanica, dok velike čestice apsorbiraju specijalizirane stanice – leukociti i makrofagi. U prvoj fazi endocitoze tvari ili čestice se adsorbiraju na površini membrane; taj se proces odvija bez potrošnje energije. U sljedećoj fazi, membrana s adsorbiranom tvari produbljuje se u citoplazmu; rezultirajuće lokalne invaginacije plazma membrane su isprepletene sa površine stanice, tvoreći vezikule, koje zatim migriraju u stanicu. Taj je proces povezan sustavom mikrofilamenata i energetski je ovisan. Vezikule i fagosomi koji ulaze u stanicu mogu se spojiti s lizosomima. Enzimi sadržani u lizosomima razgrađuju tvari sadržane u vezikulama i fagosomima na produkte niske molekularne težine (aminokiseline, monosaharide, nukleotide), koji se transportiraju u citosol, gdje ih stanica može iskoristiti.

Egzocitoza(Slika 9.12, 2) - prijenos čestica i velikih spojeva iz stanice. Ovaj proces, poput endocitoze, odvija se uz apsorpciju energije. Glavne vrste egzocitoze su:

a) lučenje - uklanjanje iz stanice spojeva topivih u vodi koji se koriste ili utječu na druge stanice tijela. Mogu je provoditi i nespecijalizirane stanice i stanice endokrinih žlijezda, sluznice probavnog trakta, prilagođene za izlučivanje tvari koje proizvode (hormoni, neurotransmiteri, proenzimi), ovisno o specifičnim potrebama organizma. .

Izlučeni proteini se sintetiziraju na ribosomima povezanim s membranama hrapavog endoplazmatskog retikuluma. Ti se proteini zatim transportiraju do Golgijevog aparata, gdje se modificiraju, koncentriraju, razvrstavaju i zatim pakiraju u vezikule, koje se cijepaju u citosol i potom stapaju s plazmatskom membranom tako da je sadržaj vezikula izvan stanice.

Za razliku od makromolekula, male izlučene čestice, poput protona, transportiraju se iz stanice pomoću olakšane difuzije i aktivnih transportnih mehanizama.

b) izlučivanje - uklanjanje iz stanice tvari koje se ne mogu iskoristiti (npr. uklanjanje retikularne tvari iz retikulocita tijekom eritropoeze, koja je agregirani ostatak organela). Mehanizam izlučivanja, očito, sastoji se u činjenici da su izlučene čestice u početku u citoplazmatskoj vezikuli, koja se zatim spaja s plazma membranom.

Nikome nije tajna da su sva živa bića na našem planetu sastavljena od svojih stanica, tih bezbrojnih "" organskih tvari. Stanice su pak obavijene posebnom zaštitnom membranom - membranom koja igra vrlo važnu ulogu u životu stanice, a funkcije stanične membrane nisu ograničene samo na zaštitu stanice, već predstavljaju najsloženiji mehanizam uključen u staničnoj reprodukciji, prehrani i regeneraciji.

Što je stanična membrana

Sama riječ "membrana" s latinskog se prevodi kao "film", iako membrana nije samo vrsta filma u koji je omotana stanica, već kombinacija dva filma koja su međusobno povezana i imaju različita svojstva. Zapravo, stanična membrana je troslojna lipoproteinska (masno-proteinska) ljuska koja odvaja svaku stanicu od susjednih stanica i okoline, te vrši kontroliranu razmjenu između stanica i okoline, to je akademska definicija stanice membrana je.

Vrijednost membrane je jednostavno ogromna, jer ona ne samo da odvaja jednu stanicu od druge, već također osigurava interakciju stanice, kako s drugim stanicama, tako i s okolinom.

Povijest istraživanja stanične membrane

Važan doprinos proučavanju stanične membrane dala su dva njemačka znanstvenika Gorter i Grendel još 1925. godine. Tada su uspjeli provesti složeni biološki eksperiment na crvenim krvnim stanicama - eritrocitima, tijekom kojeg su znanstvenici dobili takozvane "sjene", prazne ljuske eritrocita, koje su presavijali u jednu hrpu i mjerili površinu, a također izračunali količinu lipida u njima. Na temelju količine dobivenih lipida znanstvenici su došli do zaključka da su oni dovoljni taman za dvostruki sloj stanične membrane.

Godine 1935. još jedan par istraživača stanične membrane, ovaj put Amerikanci Daniel i Dawson, nakon niza dugih eksperimenata odredili su sadržaj proteina u staničnoj membrani. Inače je bilo nemoguće objasniti zašto membrana ima tako visoku površinsku napetost. Znanstvenici su domišljato predstavili model stanične membrane u obliku sendviča, u kojem ulogu kruha igraju homogeni lipidno-proteinski slojevi, a između njih je umjesto maslaca praznina.

Godine 1950., s pojavom elektronske teorije Daniela i Dawsona, već je bilo moguće potvrditi praktična zapažanja - na mikrofotografijama stanične membrane jasno su vidljivi slojevi lipidnih i proteinskih glava kao i prazan prostor između njih.

Godine 1960. američki biolog J. Robertson razvio je teoriju o troslojnoj strukturi staničnih membrana, koja se dugo vremena smatrala jedinom istinitom, no daljnjim razvojem znanosti počele su se javljati sumnje u njezinu nepogrešivost. Tako bi, primjerice, sa stajališta stanica bilo teško i naporno transportirati potrebne korisne tvari kroz cijeli "sendvič"

I tek 1972. američki biolozi S. Singer i G. Nicholson uspjeli su objasniti nedosljednosti Robertsonove teorije uz pomoć novog fluidno-mozaičnog modela stanične membrane. Konkretno, otkrili su da stanična membrana nije homogenog sastava, štoviše, asimetrična je i ispunjena tekućinom. Osim toga, stanice su u stalnom pokretu. A ozloglašeni proteini koji čine stanične membrane imaju različite strukture i funkcije.

Svojstva i funkcije stanične membrane

Sada pogledajmo koje funkcije obavlja stanična membrana:

Funkcija barijere stanične membrane - membrana, kao pravi granični stražar, čuva granice stanice, zadržava, ne propušta štetne ili jednostavno neprikladne molekule

Transportna funkcija stanične membrane - membrana nije samo granični stražar na vratima stanice, već i svojevrsna carinska kontrolna točka, kroz koju neprestano prolazi izmjena korisnih tvari s drugim stanicama i okolišem.

Funkcija matrice - to je stanična membrana koja određuje položaj jedna u odnosu na drugu, regulira interakciju između njih.

Mehanička funkcija - odgovorna je za odvajanje jedne stanice od druge i paralelno za pravilno povezivanje stanica jedne s drugom, za njihovo formiranje u homogeno tkivo.

Zaštitna funkcija stanične membrane temelj je izgradnje zaštitnog štita stanice. U prirodi se ova funkcija može prikazati tvrdim drvetom, gustom kožom, zaštitnim omotačem, a sve zahvaljujući zaštitnoj funkciji membrane.

Enzimska funkcija je još jedna važna funkcija koju obavljaju neki stanični proteini. Na primjer, zbog ove funkcije, sinteza probavnih enzima javlja se u crijevnom epitelu.

Također, uz sve to, preko stanične membrane odvija se i stanični metabolizam koji se može odvijati kroz tri različite reakcije:

• Fagocitoza je stanična izmjena u kojoj fagocitne stanice ugrađene u membranu hvataju i probavljaju različite hranjive tvari.
• Pinocitoza - je proces hvatanja stanične membrane, molekule tekućine u kontaktu s njom. Da bi se to postiglo, na površini membrane formiraju se posebne vitice, koje kao da okružuju kap tekućine, tvoreći mjehurić, koji membrana kasnije "proguta".
• Egzocitoza - je obrnuti proces, kada stanica oslobađa sekretornu funkcionalnu tekućinu kroz membranu na površinu.

Građa stanične membrane

Tri su klase lipida u staničnoj membrani:

• fosfolipidi (kombinacija su masti i fosfora),
• glikolipidi (kombinacija masti i ugljikohidrata),
• kolesterol.

Fosfolipidi i glikolipidi se pak sastoje od hidrofilne glave, u koju se protežu dva duga hidrofobna repa. Kolesterol, s druge strane, zauzima prostor između ovih repova, sprječava ih da se savijaju, a sve to u nekim slučajevima čini membranu pojedinih stanica vrlo krutom. Uz sve to, molekule kolesterola reguliraju strukturu stanične membrane.

No, kako god bilo, najvažniji dio strukture stanične membrane je protein, odnosno različiti proteini koji imaju različite važne uloge. Unatoč raznolikosti proteina sadržanih u membrani, postoji nešto što ih ujedinjuje - prstenasti lipidi nalaze se oko svih membranskih proteina. Prstenasti lipidi su posebne strukturirane masti koje služe kao neka vrsta zaštitne ljuske za proteine, bez kojih oni jednostavno ne bi funkcionirali.

Struktura stanične membrane ima tri sloja: osnovu stanične membrane čini homogeni tekući lipidni sloj. Proteini ga prekrivaju s obje strane poput mozaika. Proteini su ti koji, osim gore opisanih funkcija, također imaju ulogu osebujnih kanala kroz koje tvari prolaze kroz membranu koje ne mogu prodrijeti kroz tekući sloj membrane. Tu spadaju, na primjer, ioni kalija i natrija, za njihov prodor kroz membranu priroda osigurava posebne ionske kanale staničnih membrana. Drugim riječima, proteini osiguravaju propusnost staničnih membrana.

Promotrimo li staničnu membranu kroz mikroskop, vidjet ćemo sloj lipida kojeg tvore male kuglaste molekule na kojima kao na moru plutaju proteini. Sada znate koje su tvari dio stanične membrane.

Stanična membrana, video

I za kraj, edukativni video o staničnoj membrani.