Membranens rolle Cellestruktur

Av funksjonelle funksjoner Cellemembranen kan deles inn i 9 funksjoner den utfører.
Funksjoner cellemembran:
1. Transport. Produserer transport av stoffer fra celle til celle;
2. Barriere. Den har selektiv permeabilitet, gir nødvendig metabolisme;
3. Reseptor. Noen proteiner som finnes i membranen er reseptorer;
4. Mekanisk. Sikrer autonomien til cellen og dens mekaniske strukturer;
5. Matrise. Gir optimal interaksjon og orientering av matriseproteiner;
6. Energi. I membraner fungerer energioverføringssystemer under cellulær respirasjon i mitokondrier;
7. Enzymatisk. Membranproteiner er noen ganger enzymer. For eksempel tarmcellemembraner;
8. Merking. Det er antigener (glykoproteiner) på membranen som gjør det mulig å identifisere cellen;
9. Generering. Utfører generering og ledning av biopotensialer.

Du kan se hvordan cellemembranen ser ut ved å bruke eksemplet med strukturen til en dyrecelle eller en plantecelle.

 

Figuren viser strukturen til cellemembranen.
Komponentene i cellemembranen inkluderer forskjellige proteiner i cellemembranen (globulær, perifer, overflate), samt lipider i cellemembranen (glykolipid, fosfolipid). Karbohydrater, kolesterol, glykoprotein og protein alfa-helix er også tilstede i strukturen til cellemembranen.

Cellemembransammensetning

Hovedkomponentene i cellemembranen er:
1. Proteiner - ansvarlig for de ulike egenskapene til membranen;
2. Lipider tre typer(fosfolipider, glykolipider og kolesterol) ansvarlig for membranstivhet.
Cellemembranproteiner:
1. Kuleformet protein;
2. Overflateprotein;
3. Perifert protein.

Hovedformålet med cellemembranen

Hovedformålet med cellemembranen:
1. Reguler utvekslingen mellom cellen og miljøet;
2. Skille innholdet i en celle fra eksternt miljø og dermed sikre dens integritet;
3. Intracellulære membraner deler cellen i spesialiserte lukkede rom - organeller eller rom, der visse miljøforhold opprettholdes.

Cellemembranstruktur

Strukturen til cellemembranen er en todimensjonal løsning av globulære integrerte proteiner oppløst i en flytende fosfolipidmatrise. Denne modellen av membranstruktur ble foreslått av to forskere Nicholson og Singer i 1972. Dermed er grunnlaget for membranene et bimolekylært lipidlag, med et ordnet arrangement av molekyler, som du kunne se på.

Celle- dette er ikke bare en væske, enzymer og andre stoffer, men også svært organiserte strukturer kalt intracellulære organeller. Organeller for en celle er ikke mindre viktige enn dens kjemiske komponenter. Så, i fravær av organeller som mitokondrier, vil tilførselen av energi utvunnet fra næringsstoffer umiddelbart reduseres med 95%.

De fleste organeller i en celle er dekket membraner består hovedsakelig av lipider og proteiner. Skille mellom cellemembraner endoplasmatisk retikulum, mitokondrier, lysosomer, Golgi-apparat.

Lipider er uløselige i vann, så de skaper en barriere i cellen som hindrer bevegelse av vann og vannløselige stoffer fra et rom til et annet. Proteinmolekyler gjør imidlertid membranen permeabel for forskjellige stoffer ved bruk av spesialiserte strukturer kalt porer. Mange andre membranproteiner er enzymer som katalyserer mange kjemiske reaksjoner som vil bli diskutert i de neste kapitlene.

Celle (eller plasma) membran er en tynn, fleksibel og elastisk struktur med en tykkelse på kun 7,5-10 nm. Den består hovedsakelig av proteiner og lipider. Det omtrentlige forholdet mellom komponentene er som følger: proteiner - 55%, fosfolipider - 25%, kolesterol - 13%, andre lipider - 4%, karbohydrater - 3%.

lipidlaget i cellemembranen hindrer vanninntrengning. Grunnlaget for membranen er et lipid-dobbeltlag - en tynn lipidfilm som består av to monolag og dekker cellen fullstendig. Gjennom hele membranen er proteiner i form av store kuler.

Skjematisk representasjon av cellemembranen, som gjenspeiler hovedelementene
- fosfolipid dobbeltlag og et stort nummer av proteinmolekyler som stikker ut over overflaten av membranen.
Karbohydratkjeder er festet til proteiner på den ytre overflaten
og til ytterligere proteinmolekyler inne i cellen (dette er ikke vist på figuren).

lipid dobbeltlag består hovedsakelig av fosfolipidmolekyler. Den ene enden av et slikt molekyl er hydrofil, dvs. løselig i vann (en fosfatgruppe er plassert på den), den andre er hydrofob, dvs. løselig bare i fett (den inneholder en fettsyre).

På grunn av det faktum at den hydrofobe delen av molekylet fosfolipid avviser vann, men tiltrekkes av lignende deler av de samme molekylene som fosfolipider har naturlig eiendom festes til hverandre i tykkelsen av membranen, som vist i fig. 2-3. Den hydrofile delen med en fosfatgruppe danner to membranoverflater: den ytre, som er i kontakt med den ekstracellulære væsken, og den indre, som er i kontakt med den intracellulære væsken.

Midtste lipidlag ugjennomtrengelig for ioner og vandige løsninger glukose og urea. Fettløselige stoffer, inkludert oksygen, karbondioksid, alkohol, tvert imot, lett trenge inn i denne regionen av membranen.

molekyler kolesterol, som er en del av membranen, er også naturlig lipider, siden deres steroidgruppe har høy løselighet i fett. Disse molekylene ser ut til å være oppløst i lipid-dobbeltlaget. Hovedformålet deres er regulering av permeabiliteten (eller impermeabiliteten) til membraner for vannløselige komponenter i kroppsvæsker. I tillegg er kolesterol den viktigste regulatoren av membranviskositet.

Cellemembranproteiner. På figuren er kuleformede partikler synlige i lipid-dobbeltlaget - dette er membranproteiner, hvorav de fleste er glykoproteiner. Det finnes to typer membranproteiner: (1) integral, som trenger gjennom membranen; (2) perifer, som bare stikker ut over den ene overflaten uten å nå den andre.

Mange integrerte proteiner danner kanaler (eller porer) gjennom hvilke vann og vannløselige stoffer, spesielt ioner, kan diffundere inn i den intra- og ekstracellulære væsken. På grunn av kanalenes selektivitet diffunderer noen stoffer bedre enn andre.

Andre integrerte proteiner fungerer som bærerproteiner, og utfører transport av stoffer som lipid-dobbeltlaget er ugjennomtrengelig for. Noen ganger virker bærerproteiner i motsatt retning av diffusjon, slik transport kalles aktiv. Noen integrerte proteiner er enzymer.

Integrerte membranproteiner kan også tjene som reseptorer for vannløselige stoffer, inkludert peptidhormoner, siden membranen er ugjennomtrengelig for dem. Interaksjonen mellom et reseptorprotein og en viss ligand fører til konformasjonsendringer i proteinmolekylet, som igjen stimulerer den enzymatiske aktiviteten til det intracellulære segmentet av proteinmolekylet eller signaloverføring fra reseptoren inn i cellen ved hjelp av en andre budbringer. Dermed involverer integrerte proteiner innebygd i cellemembranen den i prosessen med å overføre informasjon om det ytre miljøet inn i cellen.

Molekyler av perifere membranproteiner ofte assosiert med integrerte proteiner. De fleste perifere proteiner er enzymer eller spiller rollen som en avsender for transport av stoffer gjennom membranporene.

Celle— selvregulerende strukturell og funksjonell enhet av vev og organer. Den cellulære teorien om strukturen til organer og vev ble utviklet av Schleiden og Schwann i 1839. Senere, ved hjelp av elektronmikroskopi og ultrasentrifugering var det mulig å belyse strukturen til alle hovedorganellene til dyre- og planteceller (fig. 1).

Ris. 1. Skjema av strukturen til cellen til dyreorganismer

Hoveddelene av cellen er cytoplasmaet og kjernen. Hver celle er omgitt av en veldig tynn membran som begrenser innholdet.

Cellemembranen kalles plasmamembran og er preget av selektiv permeabilitet. Denne egenskapen tillater essensielle næringsstoffer og kjemiske elementer komme inn i cellen, og overflødige produkter kommer ut av den. Plasmamembranen består av to lag med lipidmolekyler med inkludering av spesifikke proteiner i den. De viktigste membranlipidene er fosfolipider. De inneholder fosfor, et polart hode og to ikke-polare langkjedede fettsyrehaler. Membranlipider inkluderer kolesterol og kolesterolestere. I samsvar med den flytende mosaikkmodellen av strukturen, inneholder membraner inneslutninger av protein- og lipidmolekyler som kan blandes i forhold til dobbeltlaget. For hver type membran, evt dyrecelle karakterisert ved sin relativt konstante lipidsammensetning.

Membranproteiner er delt inn i to typer i henhold til deres struktur: integrert og perifert. Perifere proteiner kan fjernes fra membranen uten å ødelegge den. Det er fire typer membranproteiner: transportproteiner, enzymer, reseptorer og strukturelle proteiner. Noen membranproteiner har enzymatisk aktivitet, andre binder visse stoffer og lette transporten inn i cellen. Proteiner gir flere veier for bevegelse av stoffer over membraner: de danner store porer som består av flere proteinunderenheter som tillater vannmolekyler og ioner å bevege seg mellom cellene; danne ionekanaler spesialisert for bevegelse av visse typer ioner over membranen under visse forhold. Strukturelle proteiner assosiert med det indre lipidlaget og gir cytoskjelettet til cellen. Cytoskjelettet gir mekanisk styrke til cellemembranen. I ulike membraner utgjør proteiner 20 til 80 % av massen. Membranproteiner kan bevege seg fritt i sideplanet.

Karbohydrater er også tilstede i membranen, som kovalent kan binde seg til lipider eller proteiner. Det finnes tre typer membrankarbohydrater: glykolipider (gangliosider), glykoproteiner og proteoglykaner. De fleste membranlipider finnes i flytende tilstand og ha en viss flyt, dvs. evnen til å flytte fra ett område til et annet. På utenfor membraner har reseptorsteder som binder ulike hormoner. Andre spesifikke deler av membranen kan > ikke gjenkjenne og binde noen proteiner fremmed for disse cellene og ulike biologisk aktive forbindelser.

Det indre rommet av cellen er fylt med cytoplasma, der de fleste enzymkatalyserte reaksjoner av cellulær metabolisme finner sted. Cytoplasmaet består av to lag: det indre, kalt endoplasma, og det perifere, ektoplasmaet, som har høy viskositet og er blottet for granulat. Cytoplasmaet inneholder alle komponentene i en celle eller organell. De viktigste av celleorganellene er endoplasmatisk retikulum, ribosomer, mitokondrier, Golgi-apparatet, lysosomer, mikrofilamenter og mikrotubuli, peroksisomer.

Endoplasmatisk retikulum er et system av sammenkoblede kanaler og hulrom som penetrerer hele cytoplasmaet. Det sørger for transport av stoffer fra miljøet og inne i celler. Det endoplasmatiske retikulumet fungerer også som et depot for intracellulære Ca 2+ -ioner og fungerer som hovedstedet for lipidsyntese i cellen.

Ribosomer - mikroskopiske sfæriske partikler med en diameter på 10-25 nm. Ribosomer er fritt plassert i cytoplasmaet eller festet til den ytre overflaten av membranene til det endoplasmatiske retikulumet og kjernemembranen. De samhandler med informasjons- og transport-RNA, og proteinsyntese utføres i dem. De syntetiserer proteiner som kommer inn i sisternene eller Golgi-apparatet og frigjøres deretter utenfor. Ribosomer som er frie i cytoplasmaet syntetiserer protein for bruk av cellen selv, og ribosomer assosiert med det endoplasmatiske retikulum produserer protein som skilles ut fra cellen. Ulike funksjonelle proteiner syntetiseres i ribosomer: bærerproteiner, enzymer, reseptorer, cytoskjelettproteiner.

Golgi-apparatet dannet av et system av tubuli, sisterner og vesikler. Det er assosiert med det endoplasmatiske retikulum, og biologisk mottatt her aktive stoffer lagret i kompakt form i sekretoriske vesikler. Sistnevnte skilles konstant fra Golgi-apparatet, transporteres til cellemembranen og smelter sammen med den, og stoffene i vesiklene fjernes fra cellen i prosessen med eksocytose.

Lysosomer - partikler omgitt av en membran med en størrelse på 0,25-0,8 mikron. De inneholder en rekke enzymer som er involvert i nedbrytningen av proteiner, polysakkarider, fett, nukleinsyrer, bakterier og celler.

Peroksisomer dannet fra et glatt endoplasmatisk retikulum, ligner lysosomer og inneholder enzymer som katalyserer nedbrytningen av hydrogenperoksid, som spaltes under påvirkning av peroksidaser og katalase.

Mitokondrier inneholder ytre og indre membraner og er cellens "energistasjon". Mitokondrier er runde eller langstrakte strukturer med dobbel membran. Den indre membranen danner folder som stikker ut i mitokondriene - cristae. ATP syntetiseres i dem, substratene til Krebs-syklusen oksideres, og mange biokjemiske reaksjoner utføres. Dannet i mitokondrier ATP-molekyler diffundere inn i alle deler av cellen. Mitokondrier inneholder en liten mengde DNA, RNA, ribosomer, og med deres deltakelse skjer fornyelse og syntese av nye mitokondrier.

Mikrofilamenter er tynne proteinfilamenter, bestående av myosin og aktin, og danner cellens kontraktile apparat. Mikrofilamenter er involvert i dannelsen av folder eller fremspring av cellemembranen, så vel som i bevegelsen av ulike strukturer inne i celler.

mikrotubuli danner grunnlaget for cytoskjelettet og gir dets styrke. Cytoskjelettet gir cellene sine egenskaper utseende og form, fungerer som et festested for intracellulære organeller og forskjellige legemer. PÅ nerveceller bunter av mikrotubuli er involvert i transporten av stoffer fra cellekroppen til endene av aksonene. Med deres deltakelse utføres funksjonen til den mitotiske spindelen under celledeling. De spiller rollen som motoriske elementer i villi og flagella i eukaryoter.

Cellekjernen er cellens hovedstruktur, er involvert i overføring av arvelige egenskaper og i syntese av proteiner. Kjernen er omgitt av en kjernemembran som inneholder mange kjernefysiske porer gjennom hvilke ulike stoffer utveksles mellom kjernen og cytoplasmaet. Inne i den er kjernen. Den viktige rollen til nukleolen i syntesen av ribosomalt RNA og histonproteiner er etablert. Resten av kjernen inneholder kromatin, bestående av DNA, RNA og en rekke spesifikke proteiner.

Funksjoner av cellemembranen

Cellemembraner spiller en viktig rolle i reguleringen av intracellulær og intercellulær metabolisme. De er selektive. Deres spesifikke struktur gjør det mulig å tilby barriere-, transport- og reguleringsfunksjoner.

barrierefunksjon Det manifesterer seg ved å begrense penetrasjonen av forbindelser oppløst i vann gjennom membranen. Membranen er ugjennomtrengelig for store proteinmolekyler og organiske anioner.

Regulerende funksjon membran er reguleringen av intracellulær metabolisme som respons på kjemiske, biologiske og mekaniske påvirkninger. Ulike påvirkninger oppfattes av spesielle membranreseptorer med en påfølgende endring i aktiviteten til enzymer.

transportfunksjon gjennom biologiske membraner kan utføres passivt (diffusjon, filtrering, osmose) eller ved hjelp av aktiv transport.

Diffusjon - bevegelsen av en gass eller oppløst stoff langs en konsentrasjon og elektrokjemisk gradient. Diffusjonshastigheten avhenger av permeabiliteten til cellemembranen, samt konsentrasjonsgradienten for uladede partikler, elektriske og konsentrasjonsgradienter for ladede partikler. enkel diffusjon skjer gjennom lipid-dobbeltlaget eller gjennom kanaler. Ladede partikler beveger seg langs den elektrokjemiske gradienten, mens uladede partikler følger den kjemiske gradienten. For eksempel trenger oksygen, steroidhormoner, urea, alkohol etc. gjennom lipidlaget i membranen ved enkel diffusjon. Ulike ioner og partikler beveger seg gjennom kanalene. Ionekanaler dannes av proteiner og er delt inn i gatede og ukontrollerte kanaler. Avhengig av selektiviteten er det ioneselektive tau som lar bare ett ion passere, og kanaler som ikke har selektivitet. Kanaler har en munn og et selektivt filter, og kontrollerte kanaler har en portmekanisme.

Tilrettelagt diffusjon - en prosess der stoffer transporteres over en membran av spesielle membranbærerproteiner. På denne måten kommer aminosyrer og monosukker inn i cellen. Denne transportmåten er veldig rask.

Osmose - bevegelse av vann over en membran fra en løsning med et lavere osmotisk trykk til en løsning med et høyere osmotisk trykk.

Aktiv transport - overføring av stoffer mot en konsentrasjonsgradient ved bruk av transport ATPaser (ionepumper). Denne overføringen skjer med energiforbruk.

Na + /K + -, Ca 2+ - og H + pumper er studert i større grad. Pumper er plassert på cellemembraner.

En type aktiv transport er endocytose og eksocytose. Større stoffer (proteiner, polysakkarider, nukleinsyrer) som ikke kan bæres på tvers av kanaler. Denne transporten er mer vanlig i epitelcellene i tarmen, nyretubuli og vaskulært endotel.

På Ved endocytose danner cellemembraner invaginasjoner inn i cellen, som ved snøring blir til vesikler. Under eksocytose overføres vesikler med innhold til cellemembranen og smelter sammen med den, og innholdet i vesiklene slippes ut i det ekstracellulære miljøet.

Strukturen og funksjonene til cellemembranen

Å forstå prosessene som sikrer eksistensen elektriske potensialer i levende celler må du først og fremst forstå strukturen til cellemembranen og dens egenskaper.

For tiden nyter den største anerkjennelsen væske-mosaikkmodellen av membranen, foreslått av S. Singer og G. Nicholson i 1972. Grunnlaget for membranen er et dobbeltlag av fosfolipider (dobbeltlag), de hydrofobe fragmentene av molekylet hvorav er nedsenket i tykkelsen av membranen, og de polare hydrofile gruppene er orientert utover, de. inn i miljøet vannmiljø(Fig. 2).

Membranproteiner er lokalisert på membranoverflaten eller kan være innebygd på forskjellige dyp i den hydrofobe sonen. Noen proteiner trenger gjennom og gjennom membranen, og ulike hydrofile grupper av samme protein finnes på begge sider av cellemembranen. Proteiner som finnes i plasmamembran, spiller en veldig viktig rolle: de deltar i dannelsen av ionekanaler, spiller rollen som membranpumper og bærere ulike stoffer, og kan også utføre en reseptorfunksjon.

Hovedfunksjonene til cellemembranen: barriere, transport, regulatorisk, katalytisk.

Barrierefunksjonen er å begrense diffusjonen av vannløselige forbindelser gjennom membranen, noe som er nødvendig for å beskytte celler mot fremmede, giftige stoffer og opprettholde et relativt konstant innhold av ulike stoffer inne i cellene. Så cellemembranen kan bremse diffusjonen av forskjellige stoffer med 100 000-10 000 000 ganger.

Ris. 2. Tredimensjonalt skjema av væske-mosaikkmodellen av Singer-Nicolson-membranen

Globulære integrerte proteiner innebygd i et lipid-dobbeltlag er vist. Noen proteiner er ionekanaler, andre (glykoproteiner) inneholder oligosakkaridsidekjeder involvert i cellegjenkjenning av hverandre og i det intercellulære vevet. Kolesterolmolekyler er tett ved siden av fosfolipidhodene og fikserer de tilstøtende områdene av "halene". De indre områdene av halene til fosfolipidmolekylet er ikke begrenset i deres bevegelse og er ansvarlige for fluiditeten til membranen (Bretscher, 1985)

Det er kanaler i membranen som ioner trenger gjennom. Kanaler er potensialavhengige og potensielle uavhengige. Potensial-gatede kanaleråpen når potensialforskjellen endres, og potensialuavhengig(hormonregulert) åpen når reseptorene samhandler med stoffer. Kanaler kan åpnes eller lukkes takket være porter. To typer porter er innebygd i membranen: aktivering(i dybden av kanalen) og inaktivering(på overflaten av kanalen). Porten kan være i en av tre tilstander:

• åpen tilstand (begge typer porter er åpne);
• lukket tilstand (aktiveringsport lukket);
• inaktiveringstilstand (inaktiveringsportene er lukket).

En annen karakteristisk trekk membraner er evnen til selektivt å overføre uorganiske ioner, næringsstoffer og ulike metabolske produkter. Det er systemer for passiv og aktiv overføring (transport) av stoffer. Passiv transport utføres gjennom ionekanaler med eller uten hjelp av bærerproteiner, og dets drivkraft er forskjellen i de elektrokjemiske potensialene til ioner mellom det intra- og ekstracellulære rommet. Selektiviteten til ionekanaler bestemmes av dens geometriske parametere og kjemisk natur grupper langs veggene i kanalen og munnen.

For tiden er kanaler med selektiv permeabilitet for Na + , K + , Ca 2+ ioner og også for vann (de såkalte aquaporinene) de mest studerte. Diameteren til ionekanaler, ifølge forskjellige studier, er 0,5-0,7 nm. Gjennomstrømningen til kanalene kan endres; 10 7 - 10 8 ioner per sekund kan passere gjennom en ionekanal.

Aktiv transport skjer med forbruk av energi og utføres av de såkalte ionepumpene. Ionepumper er molekylære protein strukturer, bygget inn i membranen og utfører overføringen av ioner mot et høyere elektrokjemisk potensial.

Driften av pumpene utføres på grunn av energien til ATP-hydrolyse. For tiden Na + / K + - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase, som sikrer bevegelse av Na +, K +, Ca 2+ ioner henholdsvis H+, Mg2+ isolert eller konjugert (Na+ og K+; H+ og K+). Den molekylære mekanismen for aktiv transport er ikke fullstendig klarlagt.

Hoved strukturell enhet levende organisme - en celle, som er et differensiert område av cytoplasmaet, omgitt av en cellemembran. I lys av det faktum at cellen utfører mange viktige funksjoner, som reproduksjon, ernæring, bevegelse, må skallet være plastisk og tett.

Historie om oppdagelsen og forskningen av cellemembranen

I 1925 gjorde Grendel og Gorder et vellykket eksperiment for å identifisere "skyggene" til erytrocytter, eller tomme skall. Til tross for flere innrømmet tabber, har forskere gjort oppdagelsen av lipid-dobbeltlaget. Arbeidet deres ble videreført av Danielli, Dawson i 1935, Robertson i 1960. Som et resultat av mange års arbeid og akkumulering av argumenter i 1972, skapte Singer og Nicholson en flytende mosaikkmodell av strukturen til membranen. Ytterligere eksperimenter og studier bekreftet forskernes arbeid.

Betydning

Hva er en cellemembran? Dette ordet begynte å bli brukt for mer enn hundre år siden, oversatt fra latin betyr det "film", "hud". Så utpek grensen til cellen, som er en naturlig barriere mellom det indre innholdet og det ytre miljøet. Strukturen til cellemembranen antyder semipermeabilitet, på grunn av hvilken fuktighet og næringsstoffer og forfallsprodukter fritt kan passere gjennom den. Dette skallet kan kalles den viktigste strukturelle komponenten i organiseringen av cellen.

Vurder hovedfunksjonene til cellemembranen

1. Skiller det interne innholdet i cellen og komponentene i det ytre miljøet.

2. Bidrar til å opprettholde en konstant kjemisk sammensetning av cellen.

3. Regulerer riktig metabolisme.

4. Gir sammenkobling mellom celler.

5. Gjenkjenner signaler.

6. Beskyttelsesfunksjon.

"Plasma Shell"

Den ytre cellemembranen, også kalt plasmamembranen, er en ultramikroskopisk film som er fem til syv nanometer tykk. Den består hovedsakelig av proteinforbindelser, fosfolid, vann. Filmen er elastisk, absorberer lett vann, og gjenoppretter også raskt sin integritet etter skade.

Skiller seg i en universell struktur. Denne membranen inntar en grenseposisjon, deltar i prosessen med selektiv permeabilitet, utskillelse av forfallsprodukter, syntetiserer dem. forhold til naboer og pålitelig beskyttelse indre innhold fra skade gjør det til en viktig komponent i en sak som strukturen til cellen. Cellemembranen til dyreorganismer viser seg noen ganger å være dekket med det tynneste laget - glykokalyx, som inkluderer proteiner og polysakkarider. Planteceller utenfor membranen er beskyttet av en cellevegg som fungerer som støtte og opprettholder formen. Hovedkomponenten i sammensetningen er fiber (cellulose) - et polysakkarid som er uløselig i vann.

Dermed utfører den ytre cellemembranen funksjonen reparasjon, beskyttelse og interaksjon med andre celler.

Strukturen til cellemembranen

Tykkelsen på dette bevegelige skallet varierer fra seks til ti nanometer. Cellemembranen til en celle har en spesiell sammensetning, som er grunnlaget for lipid-dobbeltlaget. Hydrofobe haler, inerte mot vann, plassert med innsiden, mens hydrofile hoder som samhandler med vann vender utover. Hvert lipid er et fosfolipid, som er et resultat av samspillet mellom stoffer som glyserol og sfingosin. Lipidstillaset er tett omgitt av proteiner, som er plassert i et ikke-kontinuerlig lag. Noen av dem er nedsenket i lipidlaget, resten passerer gjennom det. Som et resultat dannes vanngjennomtrengelige områder. Funksjonene som utføres av disse proteinene er forskjellige. Noen av dem er enzymer, resten er transportproteiner som frakter ulike stoffer fra det ytre miljø til cytoplasma og omvendt.

Cellemembranen er gjennomsyret og nært forbundet med integrerte proteiner, mens forbindelsen med perifere er mindre sterk. Disse proteinene utfører en viktig funksjon, som er å opprettholde strukturen til membranen, motta og konvertere signaler fra miljøet, transportere stoffer og katalysere reaksjoner som oppstår på membraner.

Sammensatt

Grunnlaget for cellemembranen er et bimolekylært lag. På grunn av sin kontinuitet har cellen en barriere og mekaniske egenskaper. På forskjellige stadier av livet kan dette tolaget bli forstyrret. Som et resultat dannes strukturelle defekter av gjennomgående hydrofile porer. I dette tilfellet kan absolutt alle funksjoner til en slik komponent som en cellemembran endres. I dette tilfellet kan kjernen lide av ytre påvirkninger.

Eiendommer

Cellemembranen til en celle har interessante funksjoner. På grunn av sin flytbarhet er ikke dette skallet en stiv struktur, og hoveddelen av proteinene og lipidene som utgjør sammensetningen beveger seg fritt på membranens plan.

Generelt er cellemembranen asymmetrisk, så sammensetningen av protein- og lipidlagene er forskjellig. Plasma mambrana i dyreceller med sine egne ytre side har et glykoproteinlag som utfører reseptor- og signalfunksjoner, og spiller også en viktig rolle i prosessen med å kombinere celler til vev. Cellemembranen er polar, det vil si at ladningen på utsiden er positiv, og på innsiden er den negativ. I tillegg til alt det ovennevnte har cellemembranen selektiv innsikt.

Dette betyr at i tillegg til vann, kun bestemt gruppe molekyler og ioner av oppløste stoffer. Konsentrasjonen av et stoff som natrium i de fleste celler er mye lavere enn i det ytre miljøet. For kaliumioner er et annet forhold karakteristisk: antallet i cellen er mye høyere enn i miljø. I denne forbindelse har natriumioner en tendens til å trenge gjennom cellemembranen, og kaliumioner har en tendens til å bli frigjort utenfor. Under disse omstendighetene aktiverer membranen et spesielt system som utfører en "pumpende" rolle, utjevner konsentrasjonen av stoffer: natriumioner pumpes ut til celleoverflaten, og kaliumioner pumpes innover. Denne funksjonen inkludert i essensielle funksjoner cellemembran.

Denne tendensen til natrium- og kaliumioner til å bevege seg innover fra overflaten spiller en stor rolle i transporten av sukker og aminosyrer inn i cellen. I prosessen med aktivt å fjerne natriumioner fra cellen, skaper membranen forhold for nye tilstrømninger av glukose og aminosyrer inne. Tvert imot, i prosessen med å overføre kaliumioner til cellen, fylles antall "transportører" av forfallsprodukter fra innsiden av cellen til det ytre miljøet.

Hvordan får cellen næring gjennom cellemembranen?

Mange celler tar inn stoffer gjennom prosesser som fagocytose og pinocytose. I den første varianten er en liten fordypning skapt av en fleksibel ytre membran, der den fangede partikkelen befinner seg. Deretter blir fordypningens diameter større inntil den omringede partikkelen treffer celle cytoplasma. Gjennom fagocytose mates noen protozoer, som amøber, samt blodceller - leukocytter og fagocytter. På samme måte absorberer celler væske som inneholder de nødvendige næringsstoffene. Dette fenomenet kalles pinocytose.

Den ytre membranen er nært forbundet med cellens endoplasmatiske retikulum.

I mange typer grunnleggende vevskomponenter er fremspring, folder og mikrovilli plassert på overflaten av membranen. planteceller utsiden av dette skallet er dekket med et annet, tykt og tydelig kjennelig under et mikroskop. Fiberen de er laget av bidrar til å danne støtte for plantevev som tre. Dyreceller har også en rekke ytre strukturer som sitter på toppen av cellemembranen. De er utelukkende beskyttende i naturen, et eksempel på dette er kitinet som finnes i integumentære celler til insekter.

I tillegg til cellemembranen er det en intracellulær membran. Dens funksjon er å dele cellen i flere spesialiserte lukkede rom - rom eller organeller, hvor et visst miljø må opprettholdes.

Dermed er det umulig å overvurdere rollen til en slik komponent av den grunnleggende enheten til en levende organisme som en cellemembran. Strukturen og funksjonene innebærer en betydelig utvidelse av det totale celleoverflatearealet, forbedring av metabolske prosesser. Dette molekylær struktur inkluderer proteiner og lipider. Ved å skille cellen fra det ytre miljøet, sikrer membranen sin integritet. Med dens hjelp opprettholdes intercellulære bindinger på et tilstrekkelig sterkt nivå, og danner vev. I denne forbindelse kan det konkluderes med at en av kritiske roller cellemembranen spiller en rolle i cellen. Strukturen og funksjonene som utføres av den er radikalt forskjellige i forskjellige celler, avhengig av formålet. Gjennom disse funksjonene oppnås en rekke fysiologiske aktiviteter. cellemembraner og deres roller i eksistensen av celler og vev.

Membranen er hyperfin struktur, som danner overflaten av organeller og cellen som helhet. Alle membraner har en lignende struktur og er koblet sammen i ett system.

Kjemisk oppbygning

Cellemembraner er kjemisk homogene og består av proteiner og lipider av ulike grupper:

• fosfolipider;
• galaktolipider;
• sulfolipider.

De inneholder også nukleinsyrer, polysakkarider og andre stoffer.

Fysiske egenskaper

Ved normal temperatur er membranene i flytende-krystallinsk tilstand og svinger konstant. Deres viskositet er nær den for vegetabilsk olje.

Membranen er utvinnbar, sterk, elastisk og har porer. Tykkelsen på membranene er 7 - 14 nm.

TOP 4 artiklersom leser med dette

For store molekyler er membranen ugjennomtrengelig. Små molekyler og ioner kan passere gjennom porene og selve membranen under påvirkning av en konsentrasjonsforskjell over forskjellige sider membraner, samt ved hjelp av transportproteiner.

Modell

Strukturen til membraner er vanligvis beskrevet ved hjelp av en flytende mosaikkmodell. Membranen har en ramme - to rader med lipidmolekyler, tett, som murstein, ved siden av hverandre.

Ris. en. biologisk membran type sandwich.

På begge sider er overflaten av lipider dekket med proteiner. Mosaikkmønsteret er dannet av proteinmolekyler som er ujevnt fordelt på overflaten av membranen.

I henhold til graden av nedsenking i bilipidlaget proteinmolekyler delt på tre grupper:

• transmembrane;
• nedsenket;
• overfladisk.

Proteiner gir hovedegenskapen til membranen - dens selektive permeabilitet for ulike stoffer.

Membrantyper

Alle cellemembraner i henhold til lokalisering kan deles inn i følgende typer:

• utendørs;
• kjernefysiske;
• organelle membraner.

utendørs cytoplasmatisk membran, eller plasmalemma, er grensen til cellen. Forbinder med elementer i cytoskjelettet, opprettholder det sin form og størrelse.

Ris. 2. Cytoskjelett.

Kjernemembranen, eller karyolemma, er grensen for kjernefysisk innhold. Den er bygget av to membraner, veldig lik den ytre. Den ytre membranen til kjernen er koblet til membranene i det endoplasmatiske retikulum (ER) og, gjennom porene, til den indre membranen.

EPS-membraner penetrerer hele cytoplasmaet, og danner overflater hvor forskjellige stoffer syntetiseres, inkludert membranproteiner.

Organoide membraner

De fleste organeller har en membranstruktur.

Vegger er bygget av en membran:

• Golgi kompleks;
• vakuoler;
• lysosomer.

Plastider og mitokondrier er bygget av to lag med membraner. Deres ytre membran er glatt, og den indre danner mange folder.

Funksjoner ved de fotosyntetiske membranene til kloroplaster er innebygde klorofyllmolekyler.

Dyreceller har på overflaten ytre membran karbohydratlag kalt glykokalyx.

Ris. 3. Glycocalyx.

Glykokalyxen er mest utviklet i cellene i tarmepitelet, hvor den skaper betingelser for fordøyelsen og beskytter plasmolemma.

Tabell "Struktur av cellemembranen"

Hva har vi lært?

Vi undersøkte strukturen og funksjonene til cellemembranen. Membranen er en selektiv (selektiv) barriere for cellen, kjernen og organellene. Strukturen til cellemembranen er beskrevet av en væske-mosaikk-modell. I følge denne modellen er proteinmolekyler innebygd i et dobbelt lag av viskøse lipider.

Emnequiz

Rapportevaluering

gjennomsnittlig rangering: 4.5. Totalt mottatte vurderinger: 264.