Las membranas tienen muchas funciones diferentes:
las membranas determinan la forma de un orgánulo o célula;
barrera: controlar el intercambio de sustancias solubles (por ejemplo, iones Na +, K +, Cl -) entre los compartimentos interior y exterior;
energético: síntesis de ATP en las membranas internas de las mitocondrias y fotosíntesis en las membranas de los cloroplastos; formar una superficie para fluir reacciones químicas(fosforilación en membranas mitocondriales);
son una estructura que proporciona reconocimiento de señales químicas (los receptores de hormonas y neurotransmisores se encuentran en la membrana);
juegan un papel en la comunicación intercelular y promueven el movimiento celular.
Transporte a través de la membrana. La membrana tiene permeabilidad selectiva para sustancias solubles, que es necesaria para:
separar la célula del ambiente extracelular;
asegurar la penetración en la célula y la retención en ella de las moléculas necesarias (como lípidos, glucosa y aminoácidos), así como la eliminación de productos metabólicos (incluidos los innecesarios) de la célula;
manteniendo el gradiente de iones transmembrana.
Los orgánulos intracelulares también pueden tener una membrana selectivamente permeable. Por ejemplo, en los lisosomas, la membrana mantiene una concentración de iones de hidrógeno (H +) 1000-10000 veces mayor que en el citosol.
El transporte a través de la membrana puede ser pasivo, ligero o activo.
Transporte pasivo es el movimiento de moléculas o iones a lo largo de una concentración o gradiente electroquímico. Puede ser una difusión simple, como en el caso de gases (p. Ej., O 2 y CO 2) o moléculas simples (etanol) que penetran en la membrana plasmática. Con difusión simple, las pequeñas moléculas disueltas en el líquido extracelular se disuelven posteriormente en la membrana y luego en el líquido intracelular. Este proceso es inespecífico, mientras que la velocidad de penetración a través de la membrana está determinada por el grado de hidrofobicidad de la molécula, es decir, por su solubilidad en grasas. La velocidad de difusión a través de la bicapa lipídica es directamente proporcional a la hidrofobicidad, así como al gradiente de concentración transmembrana o al gradiente electroquímico.
La difusión facilitada es el movimiento rápido de moléculas a través de una membrana utilizando proteínas de membrana específicas llamadas permeasas. Este proceso es específico, avanza más rápido que la simple difusión, pero tiene una limitación de velocidad de transporte.
La difusión facilitada suele ser característica de las sustancias solubles en agua. La mayoría (si no todos) de los transportadores de membrana son proteínas. El mecanismo específico del funcionamiento de los portadores en la difusión facilitada no se ha estudiado adecuadamente. Pueden, por ejemplo, proporcionar transferencia por movimiento rotatorio en la membrana. V Últimamente Se informó que las proteínas transportadoras, al entrar en contacto con la sustancia transportada, cambian su conformación, como resultado de lo cual se abren una especie de "puertas" o canales en la membrana. Estos cambios ocurren debido a la energía liberada cuando la sustancia transportada se une a la proteína. También es posible una transferencia de tipo relé. En este caso, el portador permanece estacionario y los iones migran a lo largo de él de un enlace hidrófilo a otro.
El antibiótico gramicidina puede servir de modelo para este tipo de portador. En la capa lipídica de la membrana, su molécula lineal larga toma la forma de una espiral y forma un canal hidrófilo a través del cual el ión K puede migrar a lo largo de un gradiente.
Evidencia experimental de la existencia de canales naturales en membranas biológicas Oh. Las proteínas de transporte son muy específicas en relación con la sustancia transportada a través de la membrana, y se asemejan a las enzimas en muchas propiedades. Son muy sensibles al pH, son inhibidos competitivamente por compuestos similares en estructura a la sustancia transportada y no competitivos por agentes que cambian los grupos funcionales específicos de proteínas.
La difusión facilitada se diferencia de la difusión ordinaria no solo en la velocidad, sino también en la capacidad de saturar. Un aumento en la tasa de transferencia de sustancias ocurre en proporción a un aumento en el gradiente de concentración solo hasta ciertos límites. Este último está determinado por el "poder" del transportista.
El transporte activo es el movimiento de iones o moléculas a través de la membrana contra el gradiente de concentración debido a la energía de la hidrólisis del ATP. Hay tres tipos principales de transporte de iones activos:
bomba de sodio-potasio - Na + / K + -adenosina trifosfatasa (ATPasa), que transporta Na + al exterior y K + al interior;
bomba de calcio (Ca 2+) - Ca 2+ -ATPasa, que transporta Ca 2+ desde la célula o el citosol al retículo sarcoplásmico;
bomba de protones - H + -ATPase. Los gradientes de iones creados por el transporte activo se pueden utilizar para el transporte activo de otras moléculas, como algunos aminoácidos y azúcares (transporte activo secundario).
Co-transporte- Este es el transporte de un ión o molécula, junto con la transferencia de otro ión. Symport- transferencia simultánea de ambas moléculas en una dirección; antipuerto- Transferencia simultánea de ambas moléculas en direcciones opuestas. Si el transporte no va acompañado de la transferencia de otro ión, este proceso se denomina uniforme... El cotransporte es posible tanto con difusión facilitada como durante el transporte activo.
La glucosa puede transportarse mediante la difusión facilitada del tipo de síntoma. Los iones Cl - y HCO 3 - se transportan a través de la membrana de eritrocitos mediante la difusión facilitada por un portador llamado carril 3, como un antipuerto. En este caso, el Cl - y el HCO 3 - se transportan en direcciones opuestas, y la dirección de transporte está determinada por el gradiente de concentración predominante.
El transporte activo de iones contra el gradiente de concentración requiere energía liberada durante la hidrólisis de ATP a ADP: ATP ADP + F (fosfato inorgánico). El transporte activo, así como la difusión facilitada, se caracterizan por la especificidad, la limitación de la velocidad máxima (es decir, la curva cinética alcanza una meseta) y la presencia de inhibidores. Un ejemplo es el transporte activo primario realizado por Na + / K + - ATPasa. Para el funcionamiento de este sistema anti-puerto enzimático es necesaria la presencia de iones Na +, K + y magnesio. Está presente en casi todas las células animales, y su concentración es especialmente alta en tejidos excitables (por ejemplo, en nervios y músculos) y en células que participan activamente en el movimiento del Na + a través de la membrana plasmática (por ejemplo, en la corteza de los riñones y las glándulas salivales) ...
La enzima ATPasa en sí es un oligómero que consta de 2 subunidades de 110 kDa y 2 subunidades de glicoproteína de 55 kDa cada una. Durante la hidrólisis de ATP, se produce una fosforilación reversible de un determinado residuo de aspartato en la subunión -con la formación de -aspartamilo fosfato. + Se requiere Na para la fosforilación, Mg 2+, pero no K +, mientras que la desfosforilación requiere K +, pero no Na + o Mg 2+. Se describen dos estados conformacionales de un complejo proteico con diferentes niveles de energía, que generalmente se denominan E 1 y E 2, por lo tanto, también se denomina ATPasa. portador tipo E 1 - E 2 ... Glucósidos cardíacos, por ejemplo digoxina y ouabain, inhiben la actividad de la ATPasa. Ouabain, debido a su buena solubilidad en agua, se usa ampliamente en investigación experimental para estudiar la bomba de sodio.
El concepto generalmente aceptado del trabajo de Na + / K + - ATPasa es el siguiente. Los iones Na y ATP se unen a la molécula de ATPasa en presencia de Mg 2+. La unión de iones de Na desencadena la reacción de hidrólisis de ATP, como resultado de lo cual se forman ADP y la forma fosforilada de la enzima. La fosforilación induce la transición de la proteína enzimática a un nuevo estado conformacional y el sitio o los sitios que transportan Na se enfrentan al entorno externo. Aquí el Na + se intercambia por K +, dado que la forma fosforilada de la enzima se caracteriza por una alta afinidad por los iones K., la transición inversa de la enzima a la conformación original se inicia mediante la escisión hidrolítica del grupo fosforilo en forma de fosfato inorgánico y se acompaña de la liberación de K + en el espacio interno de la célula. El sitio activo desfosforilado de la enzima puede unir una nueva molécula de ATP y el ciclo se repite.
Las cantidades de iones K y Na que ingresan a la celda como resultado del funcionamiento de la bomba no son iguales entre sí. Para tres iones de Na eliminados, hay dos iones de K introducidos con hidrólisis simultánea de una molécula de ATP. La apertura y el cierre del canal en lados opuestos de la membrana y el cambio alterno en la eficiencia de la unión de Na y K son proporcionados por la energía de hidrólisis de ATP. Los iones transportados, Na y K, son cofactores de esta reacción enzimática. En teoría, es posible imaginar una amplia variedad de bombas funcionando según este principio, aunque en la actualidad solo se conocen algunas de ellas.
Transporte de glucosa. El transporte de glucosa puede ocurrir tanto por el tipo de difusión facilitada como por el transporte activo, en el primer caso procede como unipuerto, en el segundo como síntoma. La glucosa se puede transportar a los glóbulos rojos mediante una difusión facilitada. La constante de Michaelis (K m) para el transporte de glucosa a los eritrocitos es de aproximadamente 1,5 mmol / L (es decir, a esta concentración de glucosa, aproximadamente el 50% de las moléculas de permeasa disponibles se unirán a moléculas de glucosa). Dado que la concentración de glucosa en la sangre humana es de 4-6 mmol / l, su absorción por los eritrocitos ocurre casi a la velocidad máxima. La especificidad de la permeasa ya se manifiesta en el hecho de que el isómero L casi no se transporta a los eritrocitos, a diferencia de la D-galactosa y la D-manosa, pero se requieren sus concentraciones más altas para lograr la semisaturación del sistema de transporte. Una vez dentro de la célula, la glucosa se fosforila y ya no puede salir de la célula. La permeasa de glucosa también se llama permeasa de D-hexosa. Es una proteína de membrana integral con un peso molecular de 45 kDa.
La glucosa también puede ser transportada por el sistema de síntomas dependiente de Na + que se encuentra en las membranas plasmáticas de varios tejidos, incluidos los túbulos renales y el epitelio intestinal. En este caso, una molécula de glucosa se transporta por difusión facilitada contra el gradiente de concentración, y un ion Na, a lo largo del gradiente de concentración. En última instancia, todo el sistema funciona debido a la función de bombeo de Na + / K + - ATPasa. Por tanto, el symport es un sistema de transporte activo secundario. Los aminoácidos se transportan de manera similar.
Bomba Ca 2+ es un sistema de transporte activo del tipo E 1 - E 2, que consta de una proteína de membrana integral, que se fosforila en el residuo de aspartato en el proceso de transferencia de Ca 2+. Durante la hidrólisis de cada molécula de ATP, se transfieren dos iones Ca 2+. En las células eucariotas, el Ca 2+ puede unirse a una proteína de unión al calcio llamada calmodulina, y todo el complejo se une a la bomba de Ca 2+. La troponina C y la parvalbúmina también son proteínas de unión a Ca 2+.
Los iones Ca, como los iones Na, son eliminados activamente de las células por Ca 2+ -ATPasa. Las membranas del retículo endoplásmico contienen una cantidad particularmente grande de proteína de bomba de calcio. La cadena de reacciones químicas que conducen a la hidrólisis del ATP y la transferencia de Ca 2+ se puede escribir en forma de las siguientes ecuaciones:
2Ca n + ATP + E 1 Ca 2 - E - P + ADP
Ca 2 - E - P 2Ca int + PO 4 3- + E 2
Donde San es Ca2 + afuera;
Ca int - Ca 2+ en el interior;
E 1 y E 2 son conformaciones diferentes de la enzima portadora, cuya transición de una a otra está asociada con el uso de energía ATP.
El sistema de eliminación activa de H + del citoplasma está respaldado por dos tipos de reacciones: la actividad de la cadena de transporte de electrones (cadena redox) y la hidrólisis de ATP. Tanto las bombas redox como las hidrolíticas de H + están ubicadas en membranas capaces de convertir la luz o la energía química en energía H + (es decir, las membranas plasmáticas de los procariotas, las membranas de conjugación de los cloroplastos y las mitocondrias). Como resultado del trabajo de la H + ATPasa y / o la cadena redox, los protones se traslocan y surge una fuerza motriz de protones (H +) en la membrana. El gradiente electroquímico de iones de hidrógeno, como muestran los estudios, se puede utilizar para el transporte conjugado (transporte activo secundario) un número grande metabolitos: aniones, aminoácidos, azúcares, etc.
La actividad de la membrana plasmática está asociada con la absorción de sustancias sólidas y líquidas con un gran peso molecular por parte de la célula, - fagocitosis y pinocitosis(de gerch. phagos- hay , pinos- beber, cytos- celda). La membrana celular forma bolsas o invaginaciones que atraen sustancias del exterior. Luego, tales invaginaciones se desprenden y rodean por una membrana una gota del ambiente externo (pinocitosis) o partículas sólidas (fagocitosis). La pinocitosis se observa en una amplia variedad de células, especialmente en aquellos órganos donde tienen lugar los procesos de absorción.
1 - la cabeza polar de la molécula de fosfolípidos
2 - cola de ácido graso de la molécula de fosfolípido
3 - proteína integral
4 - proteína periférica
5 - proteína semi-integral
6 - glicoproteína
7 - glicolípido
La membrana celular externa es inherente a todas las células (animales y vegetales), tiene un grosor de aproximadamente 7,5 (hasta 10) nm y está formada por moléculas de lípidos y proteínas.
Actualmente, el modelo de construcción de mosaico líquido común membrana celular... Según este modelo, las moléculas de lípidos están dispuestas en dos capas, con sus extremos hidrófugos (hidrófobos - solubles en grasa) enfrentados entre sí, y sus extremos solubles en agua (hidrófilos) - hacia la periferia. Las moléculas de proteína están incrustadas en la capa de lípidos. Algunos de ellos están ubicados en la superficie externa o interna de la parte lipídica, otros están parcialmente sumergidos o penetran la membrana de un lado a otro.
Funciones de la membrana :
Protector, borde, barrera;
Transporte;
Receptor - llevado a cabo a expensas de proteínas - receptores que tienen una capacidad selectiva para ciertas sustancias (hormonas, antígenos, etc.), ingresan con ellos en interacciones químicas, conducir señales al interior de la celda;
Participar en la formación de contactos intercelulares;
Facilitar el movimiento de algunas células (movimiento de amebas).
Las células animales tienen una capa delgada de glucocáliz en la parte superior de la membrana celular externa. Es un complejo de carbohidratos con lípidos y carbohidratos con proteínas. Glycocalyx está involucrado en interacciones intercelulares. Las membranas citoplasmáticas de la mayoría de los orgánulos celulares tienen exactamente la misma estructura.
Tener células vegetales fuera de la membrana citoplasmática. situado pared celular compuesto de celulosa.
Transporte de sustancias a través de la membrana citoplasmática. .
Existen dos mecanismos principales para la entrada o salida de sustancias de la célula:
1. Transporte pasivo.
2. Transporte activo.
El transporte pasivo de sustancias se produce sin consumo de energía. Un ejemplo de dicho transporte es la difusión y la ósmosis, en el que el movimiento de moléculas o iones se lleva a cabo desde un área con una alta concentración a un área con una concentración menor, por ejemplo, moléculas de agua.
Transporte activo: con este tipo de transporte, las moléculas o iones penetran en la membrana contra el gradiente de concentración, que requiere energía. Un ejemplo de transporte activo es la bomba de sodio-potasio, que bombea activamente el sodio fuera de la célula y absorbe iones de potasio del entorno externo, transfiriéndolos a la célula. La bomba es una proteína de membrana especial que la pone en movimiento con ATP.
El transporte activo mantiene un volumen celular y un potencial de membrana constantes.
El transporte de sustancias puede realizarse por endocitosis y exocitosis.
La endocitosis es la penetración de sustancias en la célula, la exocitosis es de la célula.
Durante la endocitosis, la membrana plasmática forma una invaginación o excrecencias, que luego envuelven la sustancia y, al desprenderse, se convierten en burbujas.
Hay dos tipos de endocitosis:
1) fagocitosis: absorción de partículas sólidas (células fagocíticas),
2) pinocitosis: la absorción de material líquido. La pinocitosis es característica de los protozoos ameboides.
A través de la exocitosis, se eliminan varias sustancias de las células: los residuos de alimentos no digeridos se eliminan de las vacuolas digestivas y su secreción líquida se elimina de las células secretoras.
Citoplasma -(citoplasma + núcleo forma protoplasma). El citoplasma consta de una sustancia básica acuosa (matriz citoplasmática, hialoplasma, citosol) y varios orgánulos e inclusiones en él.
Inclusiones– productos de desecho de las células. Hay 3 grupos de inclusiones: valores tróficos, secretores (células de la glándula) y especiales (pigmento).
Organelos - estas son estructuras permanentes del citoplasma que realizan ciertas funciones en la célula.
Asignar orgánulos valor total y especial. Los especiales se encuentran en la mayoría de las células, pero están presentes en cantidades significativas solo en las células que realizan una función específica. Estos incluyen microvellosidades de células epiteliales intestinales, cilios del epitelio de la tráquea y bronquios, flagelos, miofibrillas (que proporcionan contracción muscular, etc.).
Los orgánulos de importancia general incluyen EPS, complejo de Golgi, mitocondrias, ribosomas, lisosomas, centriolos del centro celular, peroxisomas, microtúbulos, microfilamentos. En células vegetales: plastidios, vacuolas. Los orgánulos de importancia general se pueden subdividir en orgánulos con una estructura de membrana y sin membrana.
Los orgánulos con estructura de membrana son de dos membranas y de una membrana. Las mitocondrias y los plástidos se conocen como dos membranas. A una sola membrana: retículo endoplásmico, complejo de Golgi, lisosomas, peroxisomas, vacuolas.
Orgánulos sin membranas: ribosomas, centro celular, microtúbulos, microfilamentos.
Mitocondrias – estos son orgánulos de forma redonda u ovalada. Constan de dos membranas: interna y externa. La membrana interna tiene excrecencias, crestas, que dividen las mitocondrias en compartimentos. Los compartimentos están llenos de una sustancia: una matriz. La matriz contiene ADN, ARNm, ARNt, ribosomas, sales de calcio y magnesio. Aquí tiene lugar la biosíntesis de proteínas autónoma. La función principal de las mitocondrias es la síntesis de energía y su acumulación en moléculas de ATP. Se forman nuevas mitocondrias en la célula como resultado de la división de las antiguas.
Plastidios – orgánulos que se encuentran predominantemente en las células vegetales. Son de tres tipos: cloroplastos que contienen un pigmento verde; cromoplastos (pigmentos de color rojo, amarillo, naranja); leucoplastos (incoloros).
Los cloroplastos, gracias al pigmento verde clorofila, son capaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas, utilizando la energía del sol.
Los cromoplastos dan colores brillantes a flores y frutos.
Los leucoplastos son capaces de acumular nutrientes de reserva: almidón, lípidos, proteínas, etc.
Retículo endoplásmico ( EPS ) es un sistema complejo de vacuolas y canales, que están limitados por membranas. Distinga entre EPS liso (agranular) y rugoso (granular). Lisa no tiene ribosomas en su membrana. Sintetiza lípidos, lipoproteínas, acumula y elimina sustancias tóxicas de la célula. El EPS granular tiene ribosomas de membrana en los que se sintetizan proteínas. Luego, las proteínas ingresan al complejo de Golgi, y desde allí hacia afuera.
Complejo de Golgi (aparato de Golgi) es una pila de sacos de membrana aplanados: cisternas y un sistema de vesículas asociadas a ellas. Una pila de cisternas se llama dictiosoma.
Funciones del complejo de Golgi : modificación de proteínas, síntesis de polisacáridos, transporte de sustancias, formación de una membrana celular, formación de lisosomas.
Lisosomas – son vesículas rodeadas de membranas que contienen enzimas. Realizan escisión intracelular de sustancias y se dividen en primarias y secundarias. Los lisosomas primarios contienen enzimas en forma inactiva. Después de entrar en los orgánulos varias sustancias las enzimas se activan y comienza el proceso de digestión: estos son lisosomas secundarios.
Peroxisomas tienen la forma de burbujas delimitadas por una membrana. Contienen enzimas que descomponen el peróxido de hidrógeno, que es tóxico para las células.
Vacuolas – estos son orgánulos de células vegetales que contienen savia celular. V jugo celular puede haber nutrientes, pigmentos, productos de desecho sobrantes. Las vacuolas participan en la creación de presión de turgencia, en la regulación del metabolismo del agua y la sal.
Ribosomas – orgánulos, que consisten en subunidades grandes y pequeñas. Pueden ubicarse en el EPS o pueden ubicarse libremente en la célula, formando polisomas. Están compuestos de ARNr y proteína y se forman en el nucleolo. La biosíntesis de proteínas ocurre en los ribosomas.
Centro celular – se encuentra en las células de animales, hongos, plantas inferiores y está ausente en plantas superiores. Consta de dos centriolos y una esfera radiante. El centríolo tiene la forma de un cilindro hueco, cuya pared consta de 9 tripletes de microtúbulos. Durante la división, las células forman hilos del huso mitótico, que aseguran la divergencia de las cromátidas en la anafase de la mitosis y los cromosomas homólogos durante la meiosis.
Microtúbulos – formaciones tubulares de varias longitudes. Son parte de los centriolos, huso mitótico, flagelos, cilios, realizan una función de apoyo, promueven el movimiento de las estructuras intracelulares.
Microfilamentos – formaciones filamentosas delgadas ubicadas en todo el citoplasma, pero hay especialmente muchas de ellas debajo de la membrana celular. Junto con los microtúbulos, forman el citoesqueleto de la célula, determinan el flujo del citoplasma, el movimiento intracelular de vesículas, cloroplastos y otros orgánulos.
Evolución celular
Hay dos etapas en la evolución celular:
1.Químico.
2. Biológico.
La etapa química comenzó hace unos 4.500 millones de años. Bajo la influencia Radiación ultravioleta, radiación, descargas de rayos (fuentes de energía), la formación de primer simple compuestos químicos- monómeros, y luego más complejos - polímeros y sus complejos (carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).
La etapa biológica de la formación celular comienza con la aparición de probiontes, sistemas complejos separados capaces de autorreproducción, autorregulación y selección natural. Los probiontes aparecieron hace 3-3,8 mil millones de años. Las primeras células procariotas, las bacterias, se originaron a partir de probiontes. Las células eucariotas evolucionaron a partir de procariotas (hace 1-1,4 mil millones de años) de dos maneras:
1) Por simbiosis de varias células procariotas: esta es una hipótesis simbiótica;
2) Por invaginación de la membrana celular. La esencia de la hipótesis de la invaginación es que la célula procariota contiene varios genomas adheridos a la membrana celular. Luego tuvo lugar la invaginación: invaginación, entrelazado de la membrana celular y estos genomas se convirtieron en mitocondrias, cloroplastos y el núcleo.
Diferenciación y especialización celular .
La diferenciación es la formación de diferentes tipos de células y tejidos durante el desarrollo de un organismo multicelular. Una de las hipótesis asocia la diferenciación con la expresión génica durante el desarrollo individual. La expresión es el proceso de incluir ciertos genes en el trabajo, lo que crea las condiciones para la síntesis dirigida de sustancias. Por tanto, existe un desarrollo y especialización de los tejidos en una u otra dirección.
Información similar.
Membrana celular también llamada membrana plasmática (o citoplasmática) y plasmalema. Esta estructura no solo separa el contenido interno de la célula del ambiente externo, sino que también ingresa en la composición de la mayoría de los orgánulos celulares y el núcleo, separándolos a su vez del hialoplasma (citosol), la parte líquida viscosa del citoplasma. Aceptemos llamar cito membrana de plasma el que separa el contenido de la celda del ambiente externo. El resto de los términos designan todas las membranas.
La estructura de la membrana celular (biológica) se basa en una doble capa de lípidos (grasas). La formación de dicha capa está asociada con las peculiaridades de sus moléculas. Los lípidos no se disuelven en agua, sino que se condensan a su manera. Una parte de una sola molécula de lípido es una cabeza polar (es atraída por el agua, es decir, es hidrófila) y la otra es un par de colas largas no polares (esta parte de la molécula es repelida por el agua, que es decir, es hidrofóbico). Esta estructura de moléculas hace que "escondan" sus colas del agua y vuelvan sus cabezas polares hacia el agua.
Como resultado, se forma una capa lipídica doble, en la que las colas no polares están adentro (una frente a la otra) y las cabezas polares están orientadas hacia afuera (hacia el ambiente externo y el citoplasma). La superficie de dicha membrana es hidrófila, pero por dentro es hidrófoba.
En las membranas celulares, entre los lípidos, predominan los fosfolípidos (referirse a lípidos complejos). Sus cabezas contienen un residuo de ácido fosfórico. Además de los fosfolípidos, hay glicolípidos (lípidos + carbohidratos) y colesterol (se refiere a los esteroles). Este último confiere rigidez a la membrana, ubicándose en su espesor entre las colas de los lípidos restantes (el colesterol es completamente hidrofóbico).
Debido a la interacción electrostática, algunas moléculas de proteínas se unen a las cabezas lipídicas cargadas, que se convierten en proteínas de la membrana de la superficie. Otras proteínas interactúan con las colas no polares, se sumergen parcialmente en la doble capa o la penetran de un lado a otro.
Así, la membrana celular consta de una doble capa de lípidos, proteínas superficiales (periféricas), sumergidas (semi-integrales) y permeables (integrales). Además, algunas proteínas y lípidos en el exterior de la membrana están asociados con cadenas de carbohidratos.
Esta modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana fue lanzado en los años 70 del siglo XX. Previo a esto, se asumió un modelo sándwich de la estructura, según el cual la bicapa lipídica está en el interior, y en el interior y el exterior la membrana está cubierta con capas continuas de proteínas superficiales. Sin embargo, la acumulación de datos experimentales refutó esta hipótesis.
El grosor de las membranas en diferentes células es de aproximadamente 8 nm. Las membranas (incluso diferentes lados de la misma) difieren en porcentaje diferentes tipos lípidos, proteínas, actividad enzimática, etc. Algunas membranas son más líquidas y más permeables, otras son más densas.
Las roturas de la membrana celular se fusionan fácilmente debido a las características fisicoquímicas de la bicapa lipídica. En el plano de la membrana, los lípidos y las proteínas (a menos que estén fijados por el citoesqueleto) se mueven.
Funciones de la membrana celular
La mayoría de las proteínas sumergidas en la membrana celular realizan una función enzimática (son enzimas). A menudo (especialmente en las membranas de los orgánulos celulares) las enzimas se ordenan en una secuencia determinada de modo que los productos de reacción catalizados por una enzima pasen a la segunda, luego a la tercera, etc. Se forma un transportador que estabiliza las proteínas de la superficie, ya que no lo hacen. permita que las enzimas floten a lo largo de la bicapa lipídica.
La membrana celular realiza una función de delimitación (barrera) del medio ambiente y al mismo tiempo una función de transporte. Podemos decir que este es su propósito más importante. La membrana citoplasmática, que posee fuerza y permeabilidad selectiva, mantiene la constancia de la composición interna de la célula (su homeostasis e integridad).
En este caso, se produce el transporte de sustancias. diferentes caminos... El transporte de gradiente de concentración implica el movimiento de sustancias desde un área con mayor concentración a un área con menor (difusión). Por ejemplo, los gases (CO 2, O 2) se difunden.
También hay transporte contra un gradiente de concentración, pero con gasto de energía.
El transporte es pasivo y ligero (cuando lo ayuda algún transportista). La difusión pasiva a través de la membrana celular es posible para sustancias liposolubles.
Existen proteínas especiales que hacen que las membranas sean permeables a los azúcares y otras sustancias solubles en agua. Estos portadores se unen a las moléculas transportadas y las arrastran a través de la membrana. Así es como se transfiere la glucosa al interior de los eritrocitos.
Las proteínas penetrantes, cuando se combinan, pueden formar un poro para el movimiento de ciertas sustancias a través de la membrana. Dichos transportadores no se mueven, sino que forman un canal en la membrana y funcionan de manera similar a las enzimas, uniéndose a una determinada sustancia. La transferencia se lleva a cabo debido a un cambio en la conformación de la proteína, por lo que se forman canales en la membrana. Un ejemplo es una bomba de sodio y potasio.
La función de transporte de la membrana celular eucariota también se realiza mediante endocitosis (y exocitosis). Gracias a estos mecanismos, grandes moléculas de biopolímeros, incluso células completas, ingresan a la célula (y desde ella). La endo y exocitosis no es característica de todas las células eucariotas (las procariotas no la tienen). Entonces se observa endocitosis en protozoos e invertebrados inferiores; en mamíferos, los leucocitos y macrófagos absorben sustancias nocivas y bacterias, es decir, la endocitosis realiza una función protectora para el cuerpo.
La endocitosis se divide en fagocitosis(el citoplasma envuelve partículas grandes) y pinocitosis(captura de gotitas de líquido con sustancias disueltas en él). El mecanismo de estos procesos es aproximadamente el mismo. Las sustancias absorbidas en la superficie de las células están rodeadas por una membrana. Se forma una vesícula (fagocítica o pinocítica), que luego se mueve hacia la célula.
La exocitosis es la eliminación de sustancias de la célula por la membrana citoplasmática (hormonas, polisacáridos, proteínas, grasas, etc.). Estas sustancias están encerradas en vesículas de membrana que se ajustan a la membrana celular. Ambas membranas se fusionan y el contenido está fuera de la célula.
La membrana citoplasmática realiza una función receptora. Para ello, se ubican estructuras en su lado externo que pueden reconocer un estímulo químico o físico. Algunas de las proteínas que penetran en el plasmalema desde el exterior están conectadas a cadenas de polisacáridos (formando glicoproteínas). Son una especie de receptores moleculares que capturan hormonas. Cuando una hormona en particular se une a su receptor, cambia su estructura. Esto, a su vez, desencadena el mecanismo de respuesta celular. En este caso, los canales pueden abrirse y ciertas sustancias pueden comenzar a ingresar a la célula o ser excretadas de ella.
La función receptora de las membranas celulares está bien estudiada sobre la base de la acción de la hormona insulina. Cuando la insulina se une a su receptor de glicoproteína, se activa la parte intracelular catalítica de esta proteína (la enzima adenilato ciclasa). La enzima sintetiza AMP cíclico a partir de ATP. Ya activa o suprime varias enzimas del metabolismo celular.
La función receptora de la membrana citoplasmática también incluye el reconocimiento de células vecinas del mismo tipo. Estas células se unen entre sí mediante varios contactos intercelulares.
En los tejidos, con la ayuda de contactos intercelulares, las células pueden intercambiar información entre sí utilizando sustancias de bajo peso molecular especialmente sintetizadas. Un ejemplo de tal interacción es la inhibición por contacto, cuando las células dejan de crecer después de recibir información de que el espacio libre está ocupado.
Los contactos intercelulares son simples (las membranas de diferentes células se unen entre sí), bloqueo (invaginación de la membrana de una célula en otra), desmosomas (cuando las membranas están conectadas por haces de fibras transversales que penetran en el citoplasma). Además, existe una variante de contactos intercelulares debido a mediadores (intermediarios): sinapsis. En ellos, la señal se transmite no solo químicamente, sino también eléctricamente. Las sinapsis transmiten señales entre las células nerviosas, así como de nervio a músculo.
En el exterior, la célula está cubierta con una membrana plasmática (o membrana celular exterior) con un grosor de aproximadamente 6-10 nm.
La membrana celular es una película densa de proteínas y lípidos (principalmente fosfolípidos). Las moléculas de lípidos están dispuestas de manera ordenada: perpendiculares a la superficie, en dos capas, de modo que sus partes que interactúan intensamente con el agua (hidrófilas) se dirigen hacia afuera y las partes inertes al agua (hidrófobas) hacia adentro.
Las moléculas de proteína están ubicadas en una capa discontinua en la superficie del marco lipídico en ambos lados. Algunos de ellos se sumergen en la capa lipídica y otros la atraviesan formando zonas permeables al agua. Estas proteínas funcionan Varias funciones- algunos de ellos son enzimas, otros son proteínas transportadoras que intervienen en la transferencia de determinadas sustancias del medio ambiente al citoplasma y en sentido contrario.
Las principales funciones de la membrana celular.
Una de las principales propiedades de las membranas biológicas es la permeabilidad selectiva (semipermeabilidad).- Algunas sustancias las atraviesan con dificultad, otras con facilidad e incluso hacia una concentración mayor, por lo que, para la mayoría de las células, la concentración de iones de Na en el interior es mucho menor que en el medio ambiente. Para los iones K, la relación opuesta es característica: su concentración dentro de la célula es más alta que en el exterior. Por lo tanto, los iones de Na siempre tienden a penetrar en la célula y los iones de K, a salir. La ecualización de las concentraciones de estos iones se ve obstaculizada por la presencia de un sistema especial en la membrana, que desempeña el papel de una bomba que bombea iones de Na fuera de la celda y simultáneamente bombea iones de K al interior.
El impulso de los iones de Na de moverse de afuera hacia adentro se usa para transportar azúcares y aminoácidos al interior de la célula. Con la eliminación activa de iones de Na de la célula, se crean las condiciones para el flujo de glucosa y aminoácidos hacia ella.
En muchas células, la absorción de sustancias también se produce por fagocitosis y pinocitosis. En fagocitosis la membrana exterior flexible forma una pequeña depresión en la que cae la partícula capturada. Esta depresión aumenta y, rodeada por una sección de la membrana externa, la partícula se sumerge en el citoplasma de la célula. El fenómeno de la fagocitosis es característico de las amebas y algunos otros protozoos, así como de los leucocitos (fagocitos). Del mismo modo, la absorción de fluidos por las células necesario para la jaula sustancias. Este fenómeno fue nombrado pinocitosis.
Las membranas externas de varias células difieren significativamente tanto en la composición química de sus proteínas y lípidos como en su contenido relativo. Son estas características las que determinan la diversidad en la actividad fisiológica de las membranas de varias células y su papel en la vida de las células y tejidos.
El retículo endoplásmico de la célula está conectado a la membrana externa. Con la ayuda de las membranas externas, se realizan varios tipos de contactos intercelulares, es decir comunicación entre células individuales.
Muchos tipos de células se caracterizan por la presencia en su superficie de una gran cantidad de protuberancias, pliegues y microvellosidades. Contribuyen tanto a un aumento significativo en el área de superficie celular como a una mejora en el metabolismo, así como a lazos más fuertes de las células individuales entre sí.
En el exterior de la membrana celular, las células vegetales tienen membranas gruesas, que se pueden distinguir fácilmente con un microscopio óptico, que consisten en celulosa (celulosa). Crean un fuerte soporte para los tejidos vegetales (madera).
Algunas células de origen animal también tienen una serie de estructuras externas ubicadas en la parte superior de la membrana celular y tienen una naturaleza protectora. Un ejemplo sería la quitina de las células tegumentarias de insectos.
Funciones de la membrana celular (brevemente)
| Función | Descripción |
|---|---|
| Barrera protectora | Separa los orgánulos internos de la célula del entorno externo. |
| Regulador | Regula el metabolismo entre el contenido interno de la célula y el ambiente externo. |
| Delimitación (compartimentación) | División del espacio interior de la celda en bloques independientes (compartimentos) |
| Energía | - Acumulación y transformación de energía; - reacciones luminosas de fotosíntesis en cloroplastos; - Absorción y secreción. |
| Receptor (informativo) | Participa en la formación de la excitación y su conducción. |
| Motor | Realiza el movimiento de la célula o sus partes individuales. |
Todos los organismos vivos de la Tierra están compuestos de células y cada célula está rodeada por una capa protectora: una membrana. Sin embargo, las funciones de la membrana no se limitan a proteger los orgánulos y separar una célula de otra. La membrana celular es un mecanismo complejo que está directamente involucrado en la reproducción, regeneración, nutrición, respiración y muchas otras funciones importantes de la célula.
El término "membrana celular" existe desde hace casi un siglo. La palabra "membrana" en sí, traducida del latín, significa "película". Pero en el caso de una membrana celular, sería más correcto hablar de un conjunto de dos películas conectadas de cierta manera y, además, diferentes lados de estas películas tienen diferentes propiedades.
La membrana celular (citolema, plasmalema) es una membrana de lipoproteína (grasa-proteína) de tres capas que separa cada célula de las células vecinas y del entorno, y lleva a cabo un intercambio controlado entre las células y el entorno.
De decisiva importancia en esta definición no es que la membrana celular separe una célula de otra, sino que asegure su interacción con otras células y el medio ambiente. La membrana es una estructura de la célula muy activa, que trabaja constantemente, a la que la naturaleza le confía muchas funciones. De nuestro artículo aprenderá todo sobre la composición, estructura, propiedades y funciones de la membrana celular, así como el peligro que representan las violaciones en el funcionamiento de las membranas celulares para la salud humana.
Historia de la investigación de la membrana celular
En 1925, dos científicos alemanes, Gorter y Grendel, pudieron realizar un experimento complejo con glóbulos rojos de sangre humana, eritrocitos. Con la ayuda de un golpe osmótico, los investigadores obtuvieron las llamadas "sombras": cáscaras vacías de glóbulos rojos, luego las colocaron en una pila y midieron el área de superficie. El siguiente paso fue calcular la cantidad de lípidos en la membrana celular. Con la ayuda de acetona, los científicos aislaron los lípidos de las "sombras" y determinaron que eran suficientes para una doble capa continua.
Sin embargo, durante el experimento, se cometieron dos errores graves:
El uso de acetona no permite el aislamiento de absolutamente todos los lípidos de las membranas;
El área de la superficie de las "sombras" se calculó en base al peso seco, que también es incorrecto.
Dado que el primer error dio un negativo en los cálculos y el segundo un plus, el resultado general resultó ser sorprendentemente preciso, y los científicos alemanes llevaron el descubrimiento más importante al mundo científico: la bicapa lipídica de la membrana celular.
En 1935, otro par de investigadores, Danielle y Dawson, después de largos experimentos con películas de bilípidos, llegaron a la conclusión de la presencia de proteínas en las membranas celulares. No había otra forma de explicar por qué estas películas tienen una tensión superficial tan alta. Los científicos presentaron al público un modelo esquemático de una membrana celular, similar a un sándwich, donde capas homogéneas de lípido-proteína juegan el papel de rebanadas de pan, y entre ellas, en lugar de mantequilla, hay un vacío.
En 1950, con la ayuda del primer microscopio electrónico, la teoría de Danielle-Dawson se confirmó parcialmente: dos capas formadas por cabezas de lípidos y proteínas eran claramente visibles en las micrografías de la membrana celular, y entre ellas un espacio transparente lleno solo con colas de lípidos. y proteínas.
En 1960, guiado por estos datos, el microbiólogo estadounidense J. Robertson desarrolló una teoría de la estructura de tres capas de las membranas celulares, que por mucho tiempo fue considerado el único verdadero. Sin embargo, a medida que la ciencia se desarrolló, surgieron más y más dudas sobre la homogeneidad de estas capas. Desde el punto de vista de la termodinámica, tal estructura es extremadamente desventajosa: sería muy difícil para las células transportar sustancias dentro y fuera de todo el "sándwich". Además, se ha comprobado que las membranas celulares de diferentes tejidos tienen diferentes espesores y métodos de unión, los cuales se deben a diferentes funciones de los órganos.
En 1972, los microbiólogos S.D. Singer y G.L. Nicholson pudo explicar todas las inconsistencias en la teoría de Robertson con la ayuda de un nuevo modelo de mosaico fluido de la membrana celular. Los científicos han descubierto que la membrana es heterogénea, asimétrica, llena de líquido y sus células están en constante movimiento. Y las proteínas que lo componen tienen una estructura y finalidad diferente, además, se ubican de diferentes formas con respecto a la capa bilipídica de la membrana.
La composición de las membranas celulares contiene proteínas de tres tipos:
Periférico: adherido a la superficie de la película;
Semi-integral- penetrar parcialmente en la capa de bilípidos;
Integral: penetra completamente la membrana.
Las proteínas periféricas están asociadas con las cabezas de los lípidos de la membrana a través de la interacción electrostática, y nunca forman una capa continua, como se creía anteriormente. Y las proteínas semi-integrales e integrales sirven para transportar oxígeno a la célula y nutrientes, así como para eliminar los productos de descomposición y para varias funciones más importantes, que aprenderá a continuación.
La membrana celular realiza las siguientes funciones:
Barrera - permeabilidad de la membrana para diferentes tipos moléculas no son lo mismo Para evitar la membrana celular, la molécula debe tener un cierto tamaño, Propiedades químicas y carga eléctrica. Las moléculas dañinas o inadecuadas, debido a la función de barrera de la membrana celular, simplemente no pueden penetrar en la célula. Por ejemplo, con la ayuda de la reacción de peroxis, la membrana protege el citoplasma de los peróxidos que son peligrosos para él;
Transporte: el intercambio pasivo, activo, regulado y selectivo pasa a través de la membrana. El metabolismo pasivo es adecuado para sustancias y gases solubles en grasa que constan de moléculas muy pequeñas. Tales sustancias penetran dentro y fuera de la célula sin gasto de energía, libremente, por el método de difusión. La función de transporte activo de la membrana celular se activa cuando es necesario, pero las sustancias difíciles de transportar deben transportarse dentro o fuera de la célula. Por ejemplo, poseer talla grande moléculas, o incapaces de cruzar la capa de bilípidos debido a la hidrofobicidad. Luego, las bombas de proteínas comienzan a funcionar, incluida la ATPasa, que es responsable de la absorción de iones de potasio en la célula y la expulsión de iones de sodio de ella. El transporte regulado es necesario para las funciones de secreción y fermentación, por ejemplo, cuando las células producen y secretan hormonas o jugo gastrico... Todas estas sustancias salen de las células a través de canales especiales y en un volumen determinado. Y la función de transporte selectivo está asociada con las proteínas integrales que impregnan la membrana y sirven como canal de entrada y salida de tipos de moléculas estrictamente definidos;
Matriz: la membrana celular determina y fija la disposición de los orgánulos entre sí (núcleo, mitocondrias, cloroplastos) y regula la interacción entre ellos;
Mecánico: proporciona la limitación de una celda a otra y, al mismo tiempo, - conexión correcta células en un tejido homogéneo y resistencia de órganos a la deformación;
Protector: tanto en plantas como en animales, la membrana celular sirve como base para construir un marco protector. Los ejemplos incluyen madera dura, piel densa y espinas espinosas. En el reino animal, también hay muchos ejemplos de la función protectora de las membranas celulares: caparazón de tortuga, membrana quitinosa, pezuñas y cuernos;
Energía: los procesos de fotosíntesis y respiración celular serían imposibles sin la participación de las proteínas de la membrana celular, porque es con la ayuda de los canales de proteínas que las células intercambian energía;
Receptor: las proteínas incrustadas en la membrana celular pueden tener otra función importante. Sirven como receptores a través de los cuales la célula recibe una señal de hormonas y neurotransmisores. Y esto, a su vez, es necesario para la conducción de los impulsos nerviosos y flujo normal procesos hormonales;
Enzimático - otro función importante, inherente a algunas proteínas de las membranas celulares. Por ejemplo, en el epitelio intestinal con la ayuda de tales proteínas, se sintetizan enzimas digestivas;
Biopotencial- la concentración de iones de potasio dentro de la célula es mucho más alta que en el exterior, y la concentración de iones de sodio, por el contrario, es más alta en el exterior que en el interior. Esto explica la diferencia de potencial: dentro de la célula la carga es negativa, fuera es positiva, lo que promueve el movimiento de sustancias hacia el interior de la célula y hacia el exterior en cualquiera de los tres tipos de metabolismo: fagocitosis, pinocitosis y exocitosis;
Marcado - en la superficie de las membranas celulares existen los llamados "marcadores" - antígenos que consisten en glicoproteínas (proteínas con cadenas laterales de oligosacáridos ramificados unidas a ellas). Dado que las cadenas laterales pueden tener una gran variedad de configuraciones, cada tipo de célula tiene su propia etiqueta única, que permite que otras células del cuerpo las reconozcan "a simple vista" y respondan a ellas correctamente. Por eso, por ejemplo, células inmunes una persona, macrófagos, reconoce fácilmente a un extraño que ha entrado en el cuerpo (infección, virus) y trata de destruirlo. Lo mismo sucede con las células enfermas, mutadas y viejas: la etiqueta de la membrana celular cambia y el cuerpo se deshace de ellas.
El intercambio celular se produce a través de membranas y se puede llevar a cabo mediante tres tipos principales de reacciones:
La fagocitosis es un proceso celular en el que las células fagocíticas integradas en la membrana capturan y digieren partículas sólidas de nutrientes. En el cuerpo humano, la fagocitosis la llevan a cabo las membranas de dos tipos de células: granulocitos (leucocitos granulares) y macrófagos (células asesinas inmunitarias);
La pinocitosis es el proceso de captura por la superficie de la membrana celular de moléculas líquidas en contacto con ella. Para alimentarse por el tipo de pinocitosis, la célula crece en su membrana delgadas excrecencias esponjosas en forma de zarcillos, que, por así decirlo, rodean una gota de líquido, y se obtiene una burbuja. Primero, esta burbuja sobresale por encima de la superficie de la membrana y luego se "traga": se esconde dentro de la célula y sus paredes se fusionan con la superficie interna de la membrana celular. La pinocitosis ocurre en casi todas las células vivas;
La exocitosis es un proceso inverso en el que se forman burbujas con un fluido funcional secretor (enzima, hormona) dentro de la célula, y de alguna manera debe eliminarse de la célula al medio ambiente. Para esto, la burbuja primero se fusiona con la superficie interna de la membrana celular, luego sobresale hacia afuera, estalla, expulsa el contenido y nuevamente se fusiona con la superficie de la membrana, esta vez desde el exterior. La exocitosis tiene lugar, por ejemplo, en las células del epitelio intestinal y la corteza suprarrenal.
Las membranas celulares contienen lípidos de tres clases:
Fosfolípidos;
Glicolípidos;
Colesterol.
Los fosfolípidos (una combinación de grasas y fósforo) y los glicolípidos (una combinación de grasas y carbohidratos), a su vez, constan de una cabeza hidrófila, a partir de la cual se extienden dos largas colas hidrófobas. Pero el colesterol a veces ocupa el espacio entre estas dos colas y evita que se doblen, lo que hace que las membranas de algunas células se vuelvan rígidas. Además, las moléculas de colesterol ordenan la estructura de las membranas celulares y evitan la transición de moléculas polares de una célula a otra.
Pero el componente más importante, como puede ver en la sección anterior sobre las funciones de las membranas celulares, son las proteínas. Su composición, finalidad y ubicación son muy diversos, pero hay algo en común que los une a todos: los lípidos anulares siempre se ubican alrededor de las proteínas de las membranas celulares. Se trata de grasas especiales que están claramente estructuradas, son estables, contienen más ácidos grasos saturados y se liberan de las membranas junto con las proteínas "patrocinadas". Se trata de una especie de capa protectora personal para las proteínas, sin la cual simplemente no funcionarían.
La estructura de la membrana celular tiene tres capas. En el medio se encuentra una capa de bilípidos líquidos relativamente homogénea, y las proteínas la cubren en ambos lados como un mosaico, penetrando parcialmente en el espesor. Es decir, sería incorrecto pensar que las capas proteicas externas de las membranas celulares son continuas. Proteínas, además de las propias funciones complejas, son necesarios en la membrana para pasar al interior de las células y transportar fuera de ellas aquellas sustancias que no pueden penetrar la capa de grasa. Por ejemplo, iones de potasio y sodio. Para ellos, se proporcionan estructuras proteicas especiales: canales iónicos, que analizaremos con más detalle a continuación.
Si miras la membrana celular a través de un microscopio, puedes ver una capa de lípidos formada por las moléculas esféricas más pequeñas, a lo largo de las cuales flotan grandes células proteicas de diversas formas, como en el mar. Exactamente las mismas membranas dividen el espacio interno de cada célula en compartimentos en los que se encuentran cómodamente el núcleo, los cloroplastos y las mitocondrias. Si no hubiera "habitaciones" separadas dentro de la celda, los orgánulos se pegarían entre sí y no podrían realizar sus funciones correctamente.
Una célula es un complejo de orgánulos, estructurados y delimitados por membranas, que participa en un complejo de procesos energéticos, metabólicos, informativos y reproductivos que aseguran la actividad vital del organismo.
Como puede ver en esta definición, la membrana es el componente funcional más importante de cualquier célula. Su importancia es tan grande como la del núcleo, las mitocondrias y otros orgánulos celulares. Y las propiedades únicas de la membrana se deben a su estructura: consta de dos películas, unidas entre sí de una manera especial. Las moléculas de fosfolípidos en la membrana están ubicadas con cabezas hidrófilas hacia afuera y colas hidrófobas hacia adentro. Por lo tanto, un lado de la película se humedece con agua, mientras que el otro no. Entonces, estas películas están conectadas entre sí con los lados no humedecidos hacia adentro, formando una capa de bilípidos rodeada de moléculas de proteína. Ésta es la estructura de "sándwich" de la membrana celular.
Canales iónicos de las membranas celulares.
Consideremos con más detalle el principio de funcionamiento de los canales iónicos. ¿Para qué se necesitan? El hecho es que solo las sustancias solubles en grasa pueden penetrar libremente a través de la membrana lipídica: estos son gases, alcoholes y grasas en sí mismos. Entonces, por ejemplo, en los glóbulos rojos, el oxígeno se intercambia constantemente y dióxido de carbono, y para ello nuestro cuerpo no tiene que recurrir a trucos adicionales. Pero, ¿qué pasa cuando existe la necesidad de transportar soluciones acuosas como las sales de sodio y potasio a través de la membrana celular?
Sería imposible allanar el camino para tales sustancias en la capa bilípida, ya que los orificios se apretarían y pegarían inmediatamente, tal es la estructura de cualquier tejido adiposo. Pero la naturaleza, como siempre, encontró una salida a la situación y creó estructuras especiales de transporte de proteínas.
Hay dos tipos de proteínas conductoras:
Transportadores: bombas de proteínas semi-integrales;
Los formadores de canales son proteínas integrales.
Las proteínas del primer tipo están parcialmente sumergidas en la capa bilípida de la membrana celular, miran hacia afuera con la cabeza y, en presencia de la sustancia necesaria, comienzan a comportarse como una bomba: atraen la molécula y la succionan hacia la célula. . Y las proteínas del segundo tipo, integrales, tienen una forma alargada y están ubicadas perpendiculares a la capa bilípida de la membrana celular, penetrándola de un lado a otro. A lo largo de ellos, como a través de túneles, las sustancias que no pueden atravesar la grasa entran y salen de la célula. Es a través de los canales iónicos que los iones de potasio penetran en la célula y se acumulan en ella, mientras que los iones de sodio, por el contrario, se eliminan al exterior. Existe una diferencia en los potenciales eléctricos, que es tan necesaria para el correcto funcionamiento de todas las células de nuestro cuerpo.
Las conclusiones más importantes sobre la estructura y función de las membranas celulares.
Una teoría siempre parece interesante y prometedora si se la puede poner en práctica. El descubrimiento de la estructura y las funciones de las membranas celulares del cuerpo humano permitió a los científicos lograr un avance real en la ciencia en general y en la medicina en particular. No es casualidad que nos detengamos con tanto detalle en los canales iónicos, porque es aquí donde se encuentra la respuesta a una de las preguntas más importantes de nuestro tiempo: ¿por qué la gente enferma cada vez más de oncología?
El cáncer cobra alrededor de 17 millones de vidas en todo el mundo cada año y es la cuarta causa más común de todas las muertes. Según la OMS, la incidencia de cáncer aumenta constantemente y, para fines de 2020, puede llegar a los 25 millones por año.
¿Qué explica la verdadera epidemia de cáncer y qué tiene que ver la función de las membranas celulares con ella? Dirás: la razón son las malas condiciones ambientales, una nutrición inadecuada, malos hábitos y herencia severa. Y, por supuesto, tendrá razón, pero si hablamos del problema con más detalle, entonces la razón es la acidificación del cuerpo humano. Los factores negativos enumerados anteriormente conducen a la alteración de las membranas celulares, deprimen la respiración y la nutrición.
Donde debería haber un más, se forma un menos y la celda no puede funcionar normalmente. Pero las células cancerosas no necesitan oxígeno ni un entorno alcalino; pueden utilizar un tipo de nutrición anaeróbica. Por tanto, en las condiciones falta de oxígeno y niveles de pH fuera de escala, las células sanas mutan para adaptarse a su entorno y convertirse en células cancerosas. Así es como una persona se enferma de oncología. Para evitar esto, solo necesita consumir lo suficiente agua pura diariamente y evite los carcinógenos en los alimentos. Pero, por regla general, la gente conoce perfectamente productos nocivos y la necesidad de agua de alta calidad, y no hacen nada; esperan que los problemas los eviten.
Al conocer las características de la estructura y las funciones de las membranas celulares de diferentes células, los médicos pueden usar esta información para proporcionar efectos terapéuticos específicos en el cuerpo. Muchos modernos medicamentos Una vez en nuestro cuerpo, están buscando el “objetivo” deseado, que pueden ser canales iónicos, enzimas, receptores y biomarcadores de las membranas celulares. Este método de tratamiento le permite lograr mejores resultados con efectos secundarios mínimos.
Cuando ingresan al torrente sanguíneo, los antibióticos de última generación no matan todas las células seguidas, sino que buscan las células del patógeno, centrándose en marcadores en sus membranas celulares. Los fármacos antimigraña más nuevos, los triptanos, contraen solo los vasos inflamados del cerebro, mientras que casi sin afectar el corazón y los periféricos. sistema circulatorio... Y reconocen los vasos necesarios precisamente por las proteínas de sus membranas celulares. Hay muchos ejemplos de este tipo, por lo que podemos decir con confianza que el conocimiento de la estructura y las funciones membranas celulares sustenta el desarrollo de la moderna ciencia médica y salva millones de vidas cada año.
Educación: Moskovsky instituto medico ellos. IM Sechenov, especialidad - "Medicina general" en 1991, en 1993 "Enfermedades profesionales", en 1996 "Terapia".
