Uloga membrane Stanična struktura

Prema funkcionalnim značajkama, stanična membrana se može podijeliti na 9 funkcija koje obavlja.
Funkcije stanične membrane:
1. Prijevoz. Proizvodi transport tvari od stanice do stanice;
2. Barijera. Ima selektivnu propusnost, osigurava potreban metabolizam;
3. Receptor. Neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori;
4. Mehanički. Osigurava autonomiju stanice i njezinih mehaničkih struktura;
5. Matrica. Omogućuje optimalnu interakciju i orijentaciju matriksnih proteina;
6. Energija. U membranama, sustavi prijenosa energije djeluju tijekom staničnog disanja u mitohondrijima;
7. Enzimski. Membranski proteini su ponekad enzimi. Na primjer, membrane crijevnih stanica;
8. Označavanje. Na membrani se nalaze antigeni (glikoproteini) koji omogućuju identifikaciju stanice;
9. Generiranje. Obavlja stvaranje i provođenje biopotencijala.

Kako izgleda stanična membrana možete vidjeti na primjeru strukture životinjske ili biljne stanice.

 

Na slici je prikazana struktura stanične membrane.
Komponente stanične membrane uključuju različite proteine ​​stanične membrane (globularne, periferne, površinske), kao i lipide stanične membrane (glikolipide, fosfolipide). U strukturi stanične membrane također su prisutni ugljikohidrati, kolesterol, glikoprotein i proteinski alfa heliks.

Sastav stanične membrane

Glavne komponente stanične membrane su:
1. Proteini – odgovorni za različita svojstva membrane;
2. Lipidi tri vrste (fosfolipidi, glikolipidi i kolesterol) odgovorni za krutost membrane.
Proteini stanične membrane:
1. Globularni protein;
2. Površinski protein;
3. Periferni protein.

Glavna svrha stanične membrane

Glavna svrha stanične membrane:
1. Regulirati razmjenu između stanice i okoline;
2. Odvojiti sadržaj bilo koje ćelije od vanjskog okruženja, čime se osigurava njezin integritet;
3. Unutarstanične membrane dijele stanicu u specijalizirane zatvorene odjeljke – organele ili odjeljke, u kojima se održavaju određeni uvjeti okoline.

Struktura stanične membrane

Struktura stanične membrane je dvodimenzionalna otopina globularnih integralnih proteina otopljenih u tekućem fosfolipidnom matriksu. Ovaj model strukture membrane predložila su dva znanstvenika Nicholson i Singer 1972. godine. Dakle, osnova membrane je bimolekularni lipidni sloj, s uređenim rasporedom molekula, što se i moglo vidjeti.

stanica- ovo nije samo tekućina, enzimi i druge tvari, već i visoko organizirane strukture zvane unutarstanične organele. Organele za stanicu nisu ništa manje važne od njezinih kemijskih komponenti. Dakle, u nedostatku organela kao što su mitohondriji, opskrba energijom izvučenom iz hranjivih tvari odmah će se smanjiti za 95%.

Većina organela u stanici je prekrivena membrane sastoji se prvenstveno od lipida i proteina. Postoje membrane stanica, endoplazmatski retikulum, mitohondriji, lizosomi, Golgijev aparat.

Lipidi su netopivi u vodi, pa stvaraju barijeru u stanici koja sprječava kretanje vode i tvari topivih u vodi iz jednog odjeljka u drugi. Proteinske molekule, međutim, čine membranu propusnom za različite tvari kroz specijalizirane strukture zvane pore. Mnogi drugi membranski proteini su enzimi koji kataliziraju brojne kemijske reakcije, o čemu će biti riječi u sljedećim poglavljima.

Stanična (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%, kolesterol - 13%, ostali lipidi - 4%, ugljikohidrati - 3%.

lipidni sloj stanične membrane sprječava prodiranje vode. Osnova membrane je lipidni dvosloj - tanki lipidni film koji se sastoji od dva monosloja i potpuno prekriva stanicu. Kroz membranu su proteini u obliku velikih globula.

Shematski prikaz stanične membrane, koji odražava njezine glavne elemente
- fosfolipidni dvosloj i veliki broj proteinskih molekula koji strše iznad površine membrane.
Ugljikohidratni lanci vezani su za proteine ​​na vanjskoj površini
te na dodatne proteinske molekule unutar stanice (to nije prikazano na slici).

dvosloj lipida sastoji se uglavnom od molekula fosfolipida. Jedan kraj takve molekule je hidrofilan, t.j. topiv u vodi (na njemu se nalazi fosfatna skupina), drugi je hidrofoban, t.j. topiv samo u mastima (sadrži masnu kiselinu).

Zbog činjenice da je hidrofobni dio molekule fosfolipid odbija vodu, ali ga privlače slični dijelovi istih molekula, fosfolipidi imaju prirodno svojstvo da se vežu jedan za drugog u debljini membrane, kao što je prikazano na sl. 2-3. Hidrofilni dio s fosfatnom grupom tvori dvije površine membrane: vanjsku, koja je u kontaktu s izvanstaničnom tekućinom, i unutarnju, koja je u kontaktu s unutarstaničnom tekućinom.

Srednji lipidni sloj nepropusna za ione i vodene otopine glukoze i uree. Tvari topljive u mastima, uključujući kisik, ugljični dioksid, alkohol, naprotiv, lako prodiru u ovo područje membrane.

molekule kolesterol, koji je dio membrane, također su prirodni lipidi, budući da njihova steroidna skupina ima visoku topljivost u mastima. Čini se da su ove molekule otopljene u lipidnom dvosloju. Njihova je glavna svrha regulacija propusnosti (ili nepropusnosti) membrana za vodotopive komponente tjelesnih tekućina. Osim toga, kolesterol je glavni regulator viskoznosti membrane.

Proteini stanične 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 površine ne dosežući drugu.

Mnogi integralni proteini tvore kanale (ili pore) kroz koje voda i tvari topive u vodi, osobito ioni, mogu difundirati u intra- i izvanstaničnu tekućinu. Zbog selektivnosti kanala, neke tvari bolje difundiraju od drugih.

Ostali integralni proteini funkcioniraju kao proteini nosači, vršeći transport tvari za koje je lipidni dvosloj nepropusni. Ponekad proteini nosači djeluju u smjeru suprotnom od difuzije, takav se transport naziva aktivnim. Neki integralni proteini su enzimi.

Integralni membranski proteini također mogu poslužiti kao receptori za tvari topljive u vodi, uključujući peptidne hormone, budući da je membrana za njih nepropusna. Interakcija receptorskog proteina s određenim ligandom dovodi do konformacijskih promjena u proteinskoj molekuli, što zauzvrat stimulira enzimsku aktivnost intracelularnog segmenta proteinske molekule ili prijenos signala s receptora u stanicu pomoću drugog glasnika. Dakle, integralni proteini ugrađeni u staničnu membranu uključuju je u proces prijenosa informacija o vanjskom okruženju u stanicu.

Molekule proteina periferne membranečesto povezan s integralnim proteinima. Većina perifernih proteina su enzimi ili imaju ulogu dispečera za transport tvari kroz pore membrane.

stanica— samoregulirajuća strukturna i funkcionalna jedinica tkiva i organa. Staničnu teoriju strukture organa i tkiva razvili su Schleiden i Schwann 1839. godine. Nakon toga, pomoću elektronske mikroskopije i ultracentrifugiranja, bilo je moguće razjasniti strukturu svih glavnih organela životinjskih i biljnih stanica (slika 1.).

Riža. 1. Shema strukture stanice životinjskih organizama

Glavni dijelovi stanice su citoplazma i jezgra. Svaka stanica je okružena vrlo tankom membranom koja ograničava njezin sadržaj.

Stanična membrana tzv plazma membrana a karakterizira ga selektivna propusnost. Ovo svojstvo omogućuje potrebnim hranjivim tvarima i kemijskim elementima da prodru u stanicu, a višak proizvoda da je napusti. Plazma membrana se sastoji od dva sloja molekula lipida s uključenjem specifičnih proteina u njoj. Glavni membranski lipidi su fosfolipidi. Sadrže fosfor, polarnu glavu i dva nepolarna dugolančana repa masnih kiselina. Membranski lipidi uključuju kolesterol i estere kolesterola. U skladu s fluidnim mozaičkim modelom strukture, membrane sadrže inkluzije proteinskih i lipidnih molekula koje se mogu miješati u odnosu na dvosloj. Svaka vrsta membrane u bilo kojoj životinjskoj stanici ima svoj relativno konstantan sastav lipida.

Membranski proteini se prema svojoj građi dijele u dvije vrste: integralne i periferne. Periferni proteini mogu se ukloniti iz membrane bez njenog uništavanja. Postoje četiri vrste membranskih proteina: transportni proteini, enzimi, receptori i strukturni proteini. Neki membranski proteini imaju enzimsku aktivnost, dok drugi vežu određene tvari i olakšavaju njihov prijenos u stanicu. Proteini osiguravaju nekoliko putova za kretanje tvari kroz membrane: tvore velike pore koje se sastoje od nekoliko proteinskih podjedinica koje omogućuju gibanje molekula vode i iona između stanica; formiraju ionske kanale specijalizirane za kretanje određenih vrsta iona kroz membranu pod određenim uvjetima. Strukturni proteini povezani su s unutarnjim lipidnim slojem i osiguravaju citoskelet stanice. Citoskelet daje mehaničku čvrstoću staničnoj membrani. U različitim membranama proteini čine 20 do 80% mase. Membranski proteini mogu se slobodno kretati u bočnoj ravnini.

U membrani su također prisutni ugljikohidrati koji se mogu kovalentno vezati za lipide ili proteine. Postoje tri vrste membranskih ugljikohidrata: glikolipidi (gangliozidi), glikoproteini i proteoglikani. Većina membranskih lipida je u tekućem stanju i ima određenu fluidnost, t.j. sposobnost prelaska iz jednog područja u drugo. Na vanjskoj strani membrane nalaze se receptorska mjesta koja vežu različite hormone. Drugi specifični dijelovi membrane ne mogu prepoznati i vezati neke proteine ​​koji su strani tim stanicama i razne biološki aktivne spojeve.

Unutarnji prostor stanice ispunjen je citoplazmom, u kojoj se odvija većina enzimski kataliziranih reakcija staničnog metabolizma. Citoplazma se sastoji od dva sloja: unutarnjeg, koji se naziva endoplazma, i perifernog, ektoplazme, koji ima visoku viskoznost i bez granula. Citoplazma sadrži sve komponente stanice ili organele. Najvažnije od staničnih organela su endoplazmatski retikulum, ribosomi, mitohondriji, Golgijev aparat, lizosomi, mikrofilamenti i mikrotubuli, peroksisomi.

Endoplazmatski retikulum je sustav međusobno povezanih kanala i šupljina koji prodiru kroz cijelu citoplazmu. Omogućuje transport tvari iz okoliša i unutar stanica. Endoplazmatski retikulum također služi kao depo za intracelularne ione Ca 2+ i služi kao glavno mjesto za sintezu lipida u stanici.

ribosomi - mikroskopske sferne čestice promjera 10-25 nm. Ribosomi su slobodno smješteni u citoplazmi ili pričvršćeni na vanjsku površinu membrana endoplazmatskog retikuluma i nuklearne membrane. Oni su u interakciji s informacijskom i transportnom RNA, a u njima se provodi sinteza proteina. Oni sintetiziraju proteine ​​koji ulaze u cisterne ili Golgijev aparat, a zatim se oslobađaju van. Ribosomi koji su slobodni u citoplazmi sintetiziraju protein koji ga koristi sama stanica, a ribosomi povezani s endoplazmatskim retikulumom proizvode protein koji se izlučuje iz stanice. U ribosomima se sintetiziraju različiti funkcionalni proteini: proteini nosači, enzimi, receptori, proteini citoskeleta.

Golgijev aparat formiran sustavom tubula, cisterni i vezikula. Povezan je s endoplazmatskim retikulumom, a biološki aktivne tvari koje su ovdje ušle pohranjuju se u zbijenom obliku u sekretornim vezikulama. Potonji se stalno odvajaju od Golgijevog aparata, transportiraju do stanične membrane i spajaju se s njom, a tvari sadržane u vezikulama uklanjaju se iz stanice u procesu egzocitoze.

lizosomi -čestice okružene membranom veličine 0,25-0,8 mikrona. Sadrže brojne enzime koji sudjeluju u razgradnji proteina, polisaharida, masti, nukleinskih kiselina, bakterija i stanica.

Peroksizomi nastali od glatkog endoplazmatskog retikuluma, nalikuju lizosomima i sadrže enzime koji kataliziraju razgradnju vodikovog peroksida koji se cijepa pod utjecajem peroksidaza i katalaze.

mitohondrije sadrže vanjsku i unutarnju membranu te su "energetska stanica" stanice. Mitohondrije su okrugle ili izdužene strukture s dvostrukom membranom. Unutarnja membrana tvori nabore koji strše u mitohondrije – kriste. U njima se sintetizira ATP, oksidiraju se supstrati Krebsovog ciklusa i provode mnoge biokemijske reakcije. ATP molekule nastale u mitohondrijima difundiraju u sve dijelove stanice. Mitohondriji sadrže malu količinu DNA, RNA, ribosoma, a uz njihovo sudjelovanje odvija se obnova i sinteza novih mitohondrija.

Mikrofilamenti su tanki proteinski filamenti, koji se sastoje od miozina i aktina, i tvore kontraktilni aparat stanice. Mikrofilamenti sudjeluju u stvaranju nabora ili izbočina stanične membrane, kao i u kretanju različitih struktura unutar stanica.

mikrotubulečine osnovu citoskeleta i osiguravaju njegovu snagu. Citoskelet daje stanicama karakterističan izgled i oblik, služi kao mjesto za pričvršćivanje unutarstaničnih organela i raznih tijela. U živčanim stanicama snopovi mikrotubula sudjeluju u transportu tvari od tijela stanice do krajeva aksona. Uz njihovo sudjelovanje, provodi se funkcioniranje mitotičkog vretena tijekom stanične diobe. Oni igraju ulogu motoričkih elemenata u resicama i flagelama kod eukariota.

Jezgra je glavna struktura stanice, sudjeluje u prijenosu nasljednih osobina i u sintezi proteina. Jezgra je okružena nuklearnom membranom koja sadrži mnoge nuklearne pore kroz koje se izmjenjuju različite tvari između jezgre i citoplazme. Unutar njega je nukleolus. Utvrđena je važna uloga nukleola u sintezi ribosomske RNA i histonskih proteina. Ostatak jezgre sadrži kromatin, koji se sastoji od DNA, RNA i niza specifičnih proteina.

Funkcije stanične membrane

Stanične membrane igraju važnu ulogu u regulaciji unutarstaničnog i međustaničnog metabolizma. Oni su selektivni. Njihova specifična struktura omogućuje pružanje funkcija barijera, transporta i regulacije.

barijerna funkcija Očituje se u ograničavanju prodiranja spojeva otopljenih u vodi kroz membranu. Membrana je nepropusna za velike proteinske molekule i organske anione.

Regulatorna funkcija membrana je regulacija unutarstaničnog metabolizma 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 uz pomoć aktivnog transporta.

difuzija - kretanje plina ili otopljene tvari uz koncentracijski i elektrokemijski gradijent. Brzina difuzije ovisi o propusnosti stanične membrane, kao i o gradijentu koncentracije za nenabijene čestice, električnom i koncentracijskom gradijentu za nabijene čestice. jednostavna difuzija javlja se kroz lipidni dvosloj ili kroz kanale. Nabijene čestice kreću se uz elektrokemijski gradijent, dok nenabijene čestice slijede kemijski gradijent. Na primjer, kisik, steroidni hormoni, urea, alkohol itd. jednostavnom difuzijom prodiru kroz lipidni sloj membrane. Kroz kanale se kreću različiti ioni i čestice. Ionske kanale formiraju proteini i dijele se na zatvorene i nekontrolirane kanale. Ovisno o selektivnosti, postoje ion-selektivni užad koji propuštaju samo jedan ion, te kanali koji nemaju selektivnost. Kanali imaju usta i selektivni filter, a kontrolirani kanali imaju mehanizam za zatvaranje.

Olakšana difuzija - proces u kojem se tvari transportiraju preko membrane pomoću posebnih proteina nosača membrane. Na taj način aminokiseline i monošećeri ulaze u stanicu. Ovaj način prijevoza je vrlo brz.

osmoza - kretanje vode kroz membranu iz otopine s nižim osmotskim tlakom u otopinu s višim osmotskim tlakom.

Aktivni transport - prijenos tvari protiv gradijenta koncentracije pomoću transportnih ATPaza (ionske pumpe). Taj se prijenos događa s utroškom energije.

U većoj mjeri su proučavane Na + /K + -, Ca 2+ - i H + pumpe. Pumpe se nalaze na staničnim membranama.

Vrsta aktivnog transporta je endocitoza i egzocitoza. Uz pomoć ovih mehanizama transportiraju se veće tvari (proteini, polisaharidi, nukleinske kiseline) koje se ne mogu transportirati kroz kanale. Ovaj transport je češći u epitelnim stanicama crijeva, bubrežnim tubulima i vaskularnom endotelu.

Na U endocitozi, stanične membrane stvaraju invaginacije u stanici, koje se, kada su spojene, pretvaraju u vezikule. Tijekom egzocitoze, vezikule sa sadržajem se prenose na staničnu membranu i spajaju s njom, a sadržaj mjehurića se oslobađa u izvanstaničnu okolinu.

Struktura i funkcije stanične membrane

Za razumijevanje procesa koji osiguravaju postojanje električnih potencijala u živim stanicama, prije svega je potrebno razumjeti strukturu stanične membrane i njezina svojstva.

Trenutno najveće priznanje uživa fluidno-mozaični model membrane, koji su predložili S. Singer i G. Nicholson 1972. Osnova membrane je dvostruki sloj fosfolipida (dvosloj), hidrofobni fragmenti molekule od kojih su uronjene u debljinu membrane, a polarne hidrofilne skupine su orijentirane prema van, one. u okolni vodeni okoliš (slika 2).

Membranski proteini su lokalizirani na površini membrane ili mogu biti ugrađeni na različitim dubinama u hidrofobnu zonu. Neki proteini prodiru kroz membranu kroz i kroz, a različite hidrofilne skupine istog proteina nalaze se s obje strane stanične membrane. Proteini koji se nalaze u plazma membrani imaju vrlo važnu ulogu: sudjeluju u stvaranju ionskih kanala, imaju ulogu membranskih pumpi i prijenosnika raznih tvari, a mogu obavljati i receptorsku funkciju.

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

Funkcija barijere je ograničiti difuziju spojeva topivih u vodi kroz membranu, što je neophodno za zaštitu stanica od stranih, otrovnih tvari i za održavanje relativno konstantnog sadržaja različitih tvari unutar stanica. Dakle, stanična membrana može usporiti difuziju raznih tvari za 100.000-10.000.000 puta.

Riža. 2. Trodimenzionalna shema fluidno-mozaičnog modela Singer-Nicolsonove membrane

Prikazani su globularni integralni proteini ugrađeni u lipidni dvosloj. Neki proteini su ionski kanali, drugi (glikoproteini) sadrže bočne lance oligosaharida koji sudjeluju u međusobnom prepoznavanju od strane stanica i međustaničnog tkiva. Molekule kolesterola su usko uz fosfolipidne glave i fiksiraju susjedna područja "repova". Unutarnje regije repova fosfolipidne molekule nisu ograničene u svom kretanju i odgovorne su za fluidnost membrane (Bretscher, 1985.)

U membrani postoje kanali kroz koje prodiru ioni. Kanali su potencijalno ovisni i potencijalno neovisni. Kanali s ograničenim potencijalom otvoren kada se razlika potencijala promijeni, i potencijalno neovisan(hormonski regulirano) otvara se kada receptori stupaju u interakciju s tvarima. Kanali se mogu otvarati ili zatvarati zahvaljujući vratima. Dvije vrste vrata ugrađene su u membranu: aktiviranje(u dubini kanala) i inaktivacija(na površini kanala). Vrata mogu biti u jednom od tri stanja:

• otvoreno stanje (obje vrste vrata su otvorene);
• zatvoreno stanje (aktivacijska vrata zatvorena);
• stanje inaktivacije (inaktivacijska vrata su zatvorena).

Druga karakteristična značajka membrana je sposobnost selektivnog prijenosa anorganskih iona, hranjivih tvari i raznih metaboličkih proizvoda. Postoje sustavi pasivnog i aktivnog prijenosa (transporta) tvari. Pasivno transport se odvija kroz ionske kanale sa ili bez pomoći proteina nosača, a pokretačka snaga mu je razlika u elektrokemijskim potencijalima iona između unutar- i izvanstaničnog prostora. Selektivnost ionskih kanala određena je njegovim geometrijskim parametrima i kemijskom prirodom skupina koje oblažu stijenke i otvor kanala.

Trenutno su najbolje proučeni kanali sa selektivnom propusnošću za ione Na+, K+, Ca 2+, kao i za vodu (tzv. akvaporini). Promjer ionskih kanala, prema različitim studijama, iznosi 0,5-0,7 nm. Propusnost kanala može se mijenjati; kroz jedan ionski kanal može proći 10 7 - 10 8 iona u sekundi.

Aktivan transport se odvija uz utrošak energije i provode ga tzv. ionske pumpe. Ionske pumpe su molekularne proteinske strukture ugrađene u membranu i provode prijenos iona prema višem elektrokemijskom potencijalu.

Rad crpki odvija se zahvaljujući energiji hidrolize ATP-a. Trenutno, Na + / K + - ATPaza, Ca 2+ - ATPaza, H + - ATPaza, H + / K + - ATPaza, Mg 2+ - ATPaza, koji osiguravaju kretanje Na +, K +, Ca 2+ ioni, odnosno H+, Mg 2+ izolirani ili konjugirani (Na+ i K+; H+ i K+). Molekularni mehanizam aktivnog transporta nije u potpunosti razjašnjen.

Osnovna strukturna jedinica živog organizma je stanica, koja je diferencirani dio citoplazme okružen staničnom membranom. S obzirom na činjenicu da stanica obavlja mnoge važne funkcije, kao što su reprodukcija, prehrana, kretanje, ljuska mora biti plastična i gusta.

Povijest otkrića i istraživanja stanične membrane

Godine 1925. Grendel i Gorder napravili su uspješan eksperiment kako bi identificirali "sjene" eritrocita, odnosno prazne ljuske. Unatoč nekoliko učinjenih velikih pogrešaka, znanstvenici su otkrili lipidni dvosloj. Njihov rad nastavili su Danielli, Dawson 1935., Robertson 1960. godine. Kao rezultat dugogodišnjeg rada i gomilanja argumenata, Singer i Nicholson su 1972. godine stvorili fluidni mozaični model strukture membrane. Daljnji eksperimenti i studije potvrdili su radove znanstvenika.

Značenje

Što je stanična membrana? Ova se riječ počela koristiti prije više od stotinu godina, u prijevodu s latinskog znači "film", "koža". Stoga označite granicu stanice, koja je prirodna barijera između unutarnjeg sadržaja i vanjskog okruženja. Struktura stanične membrane sugerira polupropusnost, zbog koje kroz nju mogu slobodno prolaziti vlaga i hranjive tvari te produkti raspadanja. Ova se ljuska može nazvati glavnom strukturnom komponentom organizacije stanice.

Razmotrite glavne funkcije stanične membrane

1. Odvaja unutarnji sadržaj stanice i komponente vanjskog okruženja.

2. Pomaže u održavanju konstantnog kemijskog sastava stanice.

3. Regulira ispravan metabolizam.

4. Omogućuje međusobnu povezanost između stanica.

5. Prepoznaje signale.

6. Funkcija zaštite.

"plazma školjka"

Vanjska stanična membrana, također nazvana plazma membrana, ultramikroskopski je film debljine pet do sedam nanometara. Sastoji se uglavnom od proteinskih spojeva, fosfolida, vode. Film je elastičan, lako upija vodu, a također brzo vraća svoj integritet nakon oštećenja.

Razlikuje se u univerzalnoj strukturi. Ova membrana zauzima granični položaj, sudjeluje u procesu selektivne propusnosti, izlučivanja produkata raspadanja, sintetizira ih. Odnos sa "susjedima" i pouzdana zaštita unutarnjeg sadržaja od oštećenja čine ga važnom komponentom u takvom pitanju kao što je struktura stanice. Stanična membrana životinjskih organizama ponekad se ispostavi da je prekrivena najtanjim slojem - glikokaliksom, koji uključuje proteine ​​i polisaharide. Biljne stanice izvan membrane zaštićene su staničnom stijenkom koja djeluje kao potpora i održava oblik. Glavna komponenta njegovog sastava su vlakna (celuloza) - polisaharid koji je netopiv u vodi.

Dakle, vanjska stanična membrana obavlja funkciju popravka, zaštite i interakcije s drugim stanicama.

Struktura stanične membrane

Debljina ove pokretne školjke varira od šest do deset nanometara. Stanična membrana stanice ima poseban sastav, čiju osnovu čini lipidni dvosloj. Hidrofobni repovi, koji su inertni na vodu, nalaze se s unutarnje strane, dok su hidrofilne glave, koje stupaju u interakciju s vodom, okrenute prema van. Svaki lipid je fosfolipid, koji je rezultat interakcije tvari kao što su glicerol i sfingozin. Lipidna skela usko je okružena proteinima, koji se nalaze u neprekinutom sloju. Neki od njih su uronjeni u lipidni sloj, ostali prolaze kroz njega. Kao rezultat, nastaju vodopropusna područja. Funkcije koje obavljaju ti proteini su različite. Neki od njih su enzimi, ostali su transportni proteini koji prenose razne tvari iz vanjskog okruženja u citoplazmu i obrnuto.

Stanična membrana je prožeta i usko povezana s integralnim proteinima, dok je veza s perifernim manje jaka. Ovi proteini obavljaju važnu funkciju, a to je održavanje strukture membrane, primanje i pretvaranje signala iz okoline, transport tvari i kataliziranje reakcija koje se događaju na membranama.

Spoj

Osnova stanične membrane je bimolekularni sloj. Zbog svog kontinuiteta, stanica ima barijerna i mehanička svojstva. U različitim fazama života ovaj dvosloj može biti poremećen. Kao rezultat, nastaju strukturni defekti kroz hidrofilne pore. U ovom slučaju mogu se promijeniti apsolutno sve funkcije takve komponente kao što je stanična membrana. U tom slučaju, jezgra može patiti od vanjskih utjecaja.

Svojstva

Stanična membrana stanice ima zanimljive značajke. Zbog svoje fluidnosti, ova ljuska nije kruta struktura, a glavni dio proteina i lipida koji čine njezin sastav slobodno se kreće u ravnini membrane.

Općenito, stanična membrana je asimetrična, pa je sastav proteinskih i lipidnih slojeva različit. Plazma membrane u životinjskim stanicama na svojoj vanjskoj strani imaju sloj glikoproteina koji obavlja receptorske i signalne funkcije, a također igra važnu ulogu u procesu spajanja stanica u tkivo. Stanična membrana je polarna, odnosno naboj je izvana pozitivan, a iznutra negativan. Uz sve navedeno, stanična membrana ima selektivni uvid.

To znači da je osim vode u stanicu dopuštena samo određena skupina molekula i iona otopljenih tvari. Koncentracija tvari kao što je natrij u većini stanica mnogo je niža nego u vanjskom okruženju. Za kalijeve ione karakterističan je drugačiji omjer: njihov je broj u stanici mnogo veći nego u okolišu. U tom smislu, natrijevi ioni teže prodiranju kroz staničnu membranu, a kalijevi ioni imaju tendenciju da se otpuštaju van. U tim okolnostima, membrana aktivira poseban sustav koji obavlja "pumpnu" ulogu, izravnavajući koncentraciju tvari: natrijevi ioni se ispumpavaju na staničnu površinu, a kalijevi ioni se pumpaju unutra. Ova značajka je uključena u najvažnije funkcije stanične membrane.

Ova sklonost natrijevih i kalijevih iona da se kreću prema unutra s površine igra veliku ulogu u transportu šećera i aminokiselina u stanicu. U procesu aktivnog uklanjanja natrijevih iona iz stanice, membrana stvara uvjete za nove priljeve glukoze i aminokiselina unutra. Naprotiv, u procesu prijenosa iona kalija u stanicu nadopunjuje se broj "transportera" produkata raspadanja iz unutrašnjosti stanice u vanjsku okolinu.

Kako se stanica hrani kroz staničnu membranu?

Mnoge stanice unose tvari kroz procese kao što su fagocitoza i pinocitoza. U prvoj varijanti fleksibilna vanjska membrana stvara malo udubljenje u kojem se nalazi zarobljena čestica. Tada promjer udubljenja postaje sve veći sve dok okružena čestica ne uđe u staničnu citoplazmu. Fagocitozom se hrane neke protozoe, poput amebe, kao i krvne stanice - leukociti i fagociti. Slično, stanice apsorbiraju tekućinu koja sadrži potrebne hranjive tvari. Taj se fenomen naziva pinocitoza.

Vanjska je membrana usko povezana s endoplazmatskim retikulumom stanice.

U mnogim vrstama osnovnih komponenti tkiva, izbočine, nabori i mikroresice nalaze se na površini membrane. Biljne stanice s vanjske strane ove ljuske prekrivene su drugom, debelom i jasno vidljivom pod mikroskopom. Vlakna od kojih su napravljeni pomažu u stvaranju potpore za biljna tkiva kao što je drvo. Životinjske stanice također imaju brojne vanjske strukture koje se nalaze na vrhu stanične membrane. Oni su isključivo zaštitne prirode, primjer za to je hitin sadržan u pokrovnim stanicama insekata.

Osim stanične membrane postoji i unutarstanična membrana. Njegova je funkcija podijeliti stanicu u nekoliko specijaliziranih zatvorenih odjeljaka – odjeljaka ili organela, gdje se mora održavati određeni okoliš.

Dakle, nemoguće je precijeniti ulogu takve komponente osnovne jedinice živog organizma kao što je stanična membrana. Struktura i funkcije podrazumijevaju značajno proširenje ukupne površine stanice, poboljšanje metaboličkih procesa. Ova molekularna struktura sastoji se od proteina i lipida. Odvajajući stanicu od vanjskog okruženja, membrana osigurava njezin integritet. Uz njegovu pomoć, međustanične veze održavaju se na dovoljno jakoj razini, tvoreći tkiva. S tim u vezi možemo zaključiti da jednu od najvažnijih uloga u stanici ima stanična membrana. Struktura i funkcije koje obavlja radikalno su različite u različitim stanicama, ovisno o njihovoj namjeni. Ovim značajkama postiže se raznovrsnost fiziološke aktivnosti staničnih membrana i njihove uloge u postojanju stanica i tkiva.

Membrana je hiperfina struktura koja tvori površinu organela i stanicu u cjelini. Sve membrane imaju sličnu strukturu i povezane su u jedan sustav.

Kemijski sastav

Stanične membrane su kemijski homogene i sastoje se od proteina i lipida različitih skupina:

• fosfolipidi;
• galaktolipidi;
• sulfolipidi.

Također sadrže nukleinske kiseline, polisaharide i druge tvari.

Fizička svojstva

Pri normalnoj temperaturi membrane su u tekućem kristalnom stanju i stalno fluktuiraju. Njihova viskoznost je bliska viskoznosti biljnog ulja.

Membrana je povratna, čvrsta, elastična i ima pore. Debljina membrane je 7 - 14 nm.

TOP 4 člankakoji je čitao uz ovo

Za velike molekule membrana je nepropusna. Male molekule i ioni mogu prolaziti kroz pore i samu membranu pod utjecajem koncentracijske razlike na različitim stranama membrane, kao i uz pomoć transportnih proteina.

Model

Struktura membrana obično se opisuje pomoću modela fluidnog mozaika. Membrana ima okvir - dva reda molekula lipida, čvrsto, poput cigli, međusobno susjedne.

Riža. 1. Biološka membrana tipa sendvič.

S obje strane, površina lipida prekrivena je proteinima. Mozaički uzorak tvore proteinske molekule neravnomjerno raspoređene na površini membrane.

Prema stupnju uronjenja u bilipidni sloj molekule proteina se dijele na tri grupe:

• transmembranski;
• potopljen;
• površno.

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

Vrste membrana

Sve stanične membrane prema lokalizaciji možemo podijeliti na sljedeće vrste:

• vanjski;
• nuklearni;
• membrane organela.

Vanjska citoplazmatska membrana ili plazmolema je granica stanice. Povezujući se s elementima citoskeleta, održava svoj oblik i veličinu.

Riža. 2. Citoskelet.

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

EPS membrane prodiru kroz cijelu citoplazmu, tvoreći površine na kojima se sintetiziraju različite tvari, uključujući membranske proteine.

Organoidne membrane

Većina organela ima membransku strukturu.

Zidovi su građeni od jedne membrane:

• Golgijev kompleks;
• vakuole;
• lizosomi.

Plastidi i mitohondriji građeni su od dva sloja membrana. Njihova vanjska membrana je glatka, a unutarnja tvori mnogo nabora.

Značajke fotosintetskih membrana kloroplasta su ugrađene molekule klorofila.

Životinjske stanice imaju sloj ugljikohidrata koji se naziva glikokaliks na površini vanjske membrane.

Riža. 3. Glikokaliks.

Glikokaliks je najrazvijeniji u stanicama crijevnog epitela, gdje stvara uvjete za probavu i štiti plazmolemu.

Tablica "Struktura stanične membrane"

Što smo naučili?

Ispitivali smo građu i funkcije stanične membrane. Membrana je selektivna (selektivna) barijera stanice, jezgre i organela. Struktura stanične membrane opisana je fluidno-mozaičnim modelom. Prema ovom modelu, proteinske molekule su ugrađene u dvostruki sloj viskoznih lipida.

Tematski kviz

Procjena izvješća

Prosječna ocjena: 4.5. Ukupno primljenih ocjena: 264.