U kojem se dijelu stanice nalazi membrana? Građa stanične membrane

Grana biologije koja se zove citologija proučava građu organizama, kao i biljaka, životinja i ljudi. Znanstvenici su otkrili da je sadržaj stanice, koji se nalazi unutar nje, građen prilično složeno. Okružen je takozvanim površinskim aparatom koji uključuje vanjsku staničnu membranu, supra-membranske strukture: glikokaliks te također mikrofilamente, pelikule i mikrotubule koji tvore njegov submembranski kompleks.

U ovom ćemo članku proučiti strukturu i funkcije vanjske stanične membrane uključene u površinski aparat različite vrste Stanice.

Koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana?

Kao što je ranije opisano, vanjska membrana je dio površinskog aparata svake stanice, koji uspješno odvaja njezin unutarnji sadržaj i štiti stanične organele od nepovoljni uvjeti vanjsko okruženje. Druga funkcija je osigurati metabolizam između staničnog sadržaja i tkivne tekućine, tako da vanjska stanična membrana prenosi molekule i ione koji ulaze u citoplazmu, a također pomaže u uklanjanju otpadnih i višak otrovnih tvari iz stanice.

Građa stanične membrane

Membrane ili plazma membrane različite vrste stanice se jako razlikuju jedna od druge. Uglavnom, svojom kemijskom strukturom, kao i relativnim sadržajem lipida, glikoproteina, proteina i, sukladno tome, prirodom receptora koji se nalaze u njima. Vanjski koji su određeni prvenstveno pojedinačni sastav glikoproteina, sudjeluje u prepoznavanju podražaja iz okoline iu reakcijama same stanice na njihovo djelovanje. Neke vrste virusa mogu komunicirati s proteinima i glikolipidima staničnih membrana, zbog čega prodiru u stanicu. Virusi herpesa i gripe mogu se koristiti za izgradnju njihove zaštitne ljuske.

A virusi i bakterije, takozvani bakteriofagi, vežu se za staničnu membranu i otapaju je na mjestu kontakta posebnim enzimom. Zatim molekula virusne DNK prolazi u rezultirajuću rupu.

Značajke strukture plazma membrane eukariota

Podsjetimo, vanjska stanična membrana obavlja funkciju transporta, odnosno prijenosa tvari unutar i iz nje u vanjski okoliš. Za izvođenje takvog procesa potrebna je posebna struktura. Doista, plazmalema je trajni, univerzalni sustav površinskog aparata. Ovo je tanak (2-10 Nm), ali prilično gust višeslojni film koji prekriva cijelu ćeliju. Njegovu su strukturu 1972. godine proučavali znanstvenici poput D. Singera i G. Nicholsona, te su također stvorili fluidno-mozaični model stanične membrane.

Glavni kemijski spojevi koji ga tvore su uređene molekule proteina i određenih fosfolipida, koje su ugrađene u tekući lipidni medij i nalikuju mozaiku. Dakle, stanična membrana se sastoji od dva sloja lipida, čiji su nepolarni hidrofobni "repovi" smješteni unutar membrane, a polarne hidrofilne glave okrenute su prema staničnoj citoplazmi i međustaničnoj tekućini.

Kroz lipidni sloj prodiru velike proteinske molekule koje tvore hidrofilne pore. Kroz njih se transportiraju vodene otopine glukoze i mineralnih soli. Neke proteinske molekule nalaze se i na vanjskoj i na unutarnjoj površini plazmaleme. Tako se na vanjskoj staničnoj membrani u stanicama svih organizama koji imaju jezgre nalaze molekule ugljikohidrata povezane kovalentnim vezama s glikolipidima i glikoproteinima. Sadržaj ugljikohidrata u staničnoj membrani kreće se od 2 do 10%.

Građa plazmaleme prokariotskih organizama

Vanjska stanična membrana u prokariota obavlja slične funkcije kao plazma membrane stanica nuklearnih organizama, a to su: percepcija i prijenos informacija koje dolaze iz vanjskog okoliša, transport iona i otopina ui iz stanice, zaštita citoplazme od stranih reagense izvana. Može formirati mezosome - strukture koje nastaju kada se plazma membrana invaginira u stanicu. Mogu sadržavati enzime uključene u metaboličke reakcije prokariota, na primjer, replikaciju DNA i sintezu proteina.

Mezosomi također sadrže redoks enzime, a fotosintetici sadrže bakterioklorofil (kod bakterija) i fikobilin (kod cijanobakterija).

Uloga vanjskih membrana u međustaničnim kontaktima

Nastavljajući odgovoriti na pitanje koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana, zadržimo se na njenoj ulozi. U biljnim stanicama nastaju pore u zidovima vanjske stanične membrane, koje prelaze u celulozni sloj. Kroz njih citoplazma stanice može izlaziti prema van;

Zahvaljujući njima, veza između susjednih biljnih stanica je vrlo jaka. U ljudskim i životinjskim stanicama kontaktne točke između susjednih staničnih membrana nazivaju se dezmosomi. Karakteristični su za endotelne i epitelne stanice, a nalaze se i u kardiomiocitima.

Pomoćne tvorevine plazmaleme

Shvatite razlike biljne stanice od životinja, pomaže u proučavanju strukturnih značajki njihovih plazma membrana, koje ovise o funkcijama koje obavlja vanjska stanična membrana. Iznad njega u životinjskim stanicama nalazi se sloj glikokaliksa. Tvore ga polisaharidne molekule povezane s proteinima i lipidima vanjske stanične membrane. Zahvaljujući glikokaliksu dolazi do adhezije (sljepljivanja) između stanica, što dovodi do stvaranja tkiva, stoga sudjeluje u signalnoj funkciji plazmaleme - prepoznavanju podražaja iz okoline.

Kako se odvija pasivni transport određenih tvari kroz stanične membrane?

Kao što je ranije spomenuto, vanjska stanična membrana uključena je u proces prijenosa tvari između stanice i vanjskog okoliša. Postoje dvije vrste transporta kroz plazmalemu: pasivni (difuzijski) i aktivni transport. Prvi uključuje difuziju, olakšanu difuziju i osmozu. Kretanje tvari duž koncentracijskog gradijenta ovisi prije svega o masi i veličini molekula koje prolaze kroz staničnu membranu. Na primjer, male nepolarne molekule lako se otapaju u srednjem lipidnom sloju plazmaleme, kreću se kroz njega i završavaju u citoplazmi.

Velike molekule organska tvar prodiru u citoplazmu uz pomoć posebnih proteina nosača. Oni imaju specifičnu vrstu i kada se povežu s česticom ili ionom, pasivno ih prenose kroz membranu duž koncentracijskog gradijenta bez utroška energije (pasivni transport). Ovaj proces temelji se na takvom svojstvu plazmaleme kao što je selektivna propusnost. Tijekom procesa energija ATP molekula se ne koristi, a stanica je čuva za druge metaboličke reakcije.

Aktivni transport kemijskih spojeva kroz plazmalemu

Budući da vanjska stanična membrana osigurava prijenos molekula i iona iz vanjskog okoliša u stanicu i natrag, postaje moguće ukloniti produkte disimilacije, koji su toksini, van, odnosno u međustaničnu tekućinu. događa se protiv gradijenta koncentracije i zahtijeva korištenje energije u obliku molekula ATP-a. Također uključuje proteine ​​nosače koji se nazivaju ATPaze, a koji su također enzimi.

Primjer takvog transporta je natrij-kalijeva pumpa (ioni natrija kreću se iz citoplazme u vanjski okoliš, a ioni kalija pumpaju se u citoplazmu). Za to su sposobne epitelne stanice crijeva i bubrega. Vrste ove metode prijenosa su procesi pinocitoze i fagocitoze. Dakle, proučavajući koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana, može se utvrditi da su heterotrofni protisti, kao i stanice viših životinjskih organizama, na primjer, leukociti, sposobni za procese pino- i fagocitoze.

Bioelektrični procesi u staničnoj membrani

Utvrđeno je da postoji razlika potencijala između vanjske površine plazma membrane (ona je pozitivno nabijena) i sloja stijenke citoplazme koji je negativno nabijen. Nazvan je potencijal mirovanja, a svojstven je svim živim stanicama. A živčano tkivo ne samo da ima potencijal mirovanja, već je i sposobno provoditi slabe biostruje, što se naziva procesom ekscitacije. Vanjske membrane živčanih stanica-neurona, primajući iritaciju od receptora, počinju mijenjati naboje: ioni natrija masovno ulaze u stanicu i površina plazmaleme postaje elektronegativna. A sloj citoplazme blizu zida, zbog viška kationa, dobiva pozitivan naboj. To objašnjava zašto se vanjska stanična membrana neurona ponovno puni, što uzrokuje provođenje živčanih impulsa koji su u osnovi procesa uzbude.

Stanična membrana- Ovo je struktura koja prekriva vanjsku stranu ćelije. Također se naziva citolema ili plazmalema.

Ova tvorevina je građena od bilipidnog sloja (dvosloja) u koji su ugrađene bjelančevine. Ugljikohidrati koji čine plazmalemu su u vezanom stanju.

Raspodjela glavnih komponenti plazmaleme je sljedeća: više od polovice kemijskog sastava čine proteini, četvrtinu zauzimaju fosfolipidi, a desetina je kolesterol.

Stanična membrana i njezine vrste

Stanična membrana je tanki film, čiju osnovu čine slojevi lipoproteina i proteina.

Prema lokalizaciji razlikuju se membranske organele, koje imaju neke značajke u biljnim i životinjskim stanicama:

• mitohondriji;
• jezgra;
• endoplazmatski retikulum;
• Golgijev kompleks;
• lizosomi;
• kloroplasti (u biljnim stanicama).

Također postoji unutarnja i vanjska (plazmolema) stanična membrana.

Građa stanične membrane

Stanična membrana sadrži ugljikohidrate koji je prekrivaju u obliku glikokaliksa. Ovo je supra-membranska struktura koja obavlja funkciju barijere. Proteini koji se ovdje nalaze su u slobodnom stanju. Nevezani proteini sudjeluju u enzimskim reakcijama, osiguravajući izvanstaničnu razgradnju tvari.

Proteini citoplazmatske membrane predstavljeni su glikoproteinima. Po kemijski sastav izlučuju proteine ​​uključene u lipidni sloj potpuno (cijelom dužinom) - integralni proteini. Također periferno, ne doseže jednu od površina plazmaleme.

Prvi funkcioniraju kao receptori, vežu se za neurotransmitere, hormone i druge tvari. Insercijski proteini su neophodni za izgradnju ionskih kanala kroz koje se odvija transport iona i hidrofilnih supstrata. Potonji su enzimi koji kataliziraju unutarstanične reakcije.

Osnovna svojstva plazma membrane

Lipidni dvosloj sprječava prodor vode. Lipidi su hidrofobni spojevi predstavljeni u stanici fosfolipidima. Fosfatna skupina je okrenuta prema van i sastoji se od dva sloja: vanjskog, usmjerenog prema izvanstaničnom okruženju, i unutarnjeg, koji omeđuje unutarstanični sadržaj.

Područja topljiva u vodi nazivaju se hidrofilne glave. Mjesta masnih kiselina usmjerena su u stanicu, u obliku hidrofobnih repova. Hidrofobni dio stupa u interakciju sa susjednim lipidima, što osigurava njihovo međusobno vezanje. Dvostruki sloj ima selektivnu propusnost u različitim područjima.

Dakle, u sredini je membrana nepropusna za glukozu i ureu; ovdje slobodno prolaze hidrofobne tvari: ugljični dioksid, kisik, alkohol. Kolesterol je važan; sadržaj potonjeg određuje viskoznost plazmaleme.

Funkcije vanjske stanične membrane

Karakteristike funkcija ukratko su navedene u tablici:

Koja je važnost stanične membrane

Stanična membrana je uključena u održavanje homeostaze zbog visoke selektivnosti tvari koje ulaze i izlaze iz stanice (u biologiji se to naziva selektivna propusnost).

Izdanci plazmaleme dijele stanicu na odjeljke (odjeljke) odgovorne za obavljanje određenih funkcija. Posebno dizajnirane membrane koje odgovaraju uzorku tekućinskog mozaika osiguravaju cjelovitost stanice.

Membrane su izrazito viskozne, au isto vrijeme plastične strukture koje okružuju sve žive stanice. Funkcije stanične membrane:

1. Plazma membrana je barijera koja održava različit sastav izvanstanične i unutarstanične okoline.

2. Membrane tvore specijalizirane odjeljke unutar stanice, tj. brojne organele – mitohondriji, lizosomi, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, nuklearne membrane.

3. Enzimi uključeni u pretvorbu energije u procesima kao što su oksidativna fosforilacija i fotosinteza lokalizirani su u membranama.

Struktura i sastav membrana

Osnova membrane je dvostruki lipidni sloj u čijem nastanku sudjeluju fosfolipidi i glikolipidi. Lipidni dvosloj čine dva reda lipida, čiji su hidrofobni radikali skriveni prema unutra, a hidrofilne skupine okrenute su prema van iu kontaktu su s vodenom okolinom. Molekule proteina su, takoreći, "otopljene" u lipidnom dvosloju.

Struktura membranskih lipida

Membranski lipidi su amfifilne molekule, jer molekula ima i hidrofilnu regiju (polarne glave) i hidrofobnu regiju koju predstavljaju ugljikovodični radikali masne kiseline, spontano formirajući dvosloj. Membrane sadrže tri glavne vrste lipida - fosfolipide, glikolipide i kolesterol.

Sastav lipida je različit. Sadržaj određenog lipida očito je određen raznolikošću funkcija koje ti lipidi obavljaju u membranama.

Fosfolipidi. Svi fosfolipidi mogu se podijeliti u dvije skupine - glicerofosfolipide i sfingofosfolipide. Glicerofosfolipidi se klasificiraju kao derivati ​​fosfatidne kiseline. Najčešći glicerofosfolipidi su fosfatidilkolini i fosfatidiletanolamini. Sfingofosfolipidi se temelje na amino alkoholu sfingozinu.

Glikolipidi. U glikolipidima je hidrofobni dio predstavljen alkoholnim ceramidom, a hidrofilni dio predstavljen je ugljikohidratnim ostatkom. Ovisno o duljini i strukturi ugljikohidratnog dijela, razlikuju se cerebrozidi i gangliozidi. Polarne "glave" glikolipida nalaze se na vanjskoj površini plazma membrana.

kolesterol (CS). CS je prisutan u svim membranama životinjskih stanica. Njegova se molekula sastoji od krute hidrofobne jezgre i fleksibilnog lanca ugljikovodika. Jedna hidroksilna skupina na poziciji 3 je "polarna glava". Za životinjsku stanicu prosječni molarni omjer kolesterol/fosfolipidi je 0,3-0,4, no u plazma membrani taj je omjer puno veći (0,8-0,9). Prisutnost kolesterola u membranama smanjuje pokretljivost masnih kiselina, smanjuje lateralnu difuziju lipida i stoga može utjecati na funkcije membranskih proteina.

Svojstva membrane:

1. Selektivna propusnost. Zatvoreni dvosloj osigurava jedno od glavnih svojstava membrane: nepropusna je za većinu molekula topljivih u vodi, jer se one ne otapaju u njezinoj hidrofobnoj jezgri. Plinovi poput kisika, CO 2 i dušika imaju sposobnost lakog prodiranja u stanice zbog male veličine svojih molekula i slabe interakcije s otapalima. Molekule lipidne prirode, poput steroidnih hormona, također lako prodiru kroz dvosloj.

2. Likvidnost. Membrane karakterizira likvidnost (fluidnost), sposobnost kretanja lipida i proteina. Moguća su dva tipa kretanja fosfolipida: salto (u znanstvenoj literaturi nazvano "flip-flop") i bočna difuzija. U prvom slučaju, fosfolipidne molekule koje se nalaze jedna nasuprot drugoj u bimolekularnom sloju okreću se (ili saltaju) jedna prema drugoj i mijenjaju mjesta u membrani, tj. vanjsko postaje unutarnje i obrnuto. Takvi skokovi povezani su s potrošnjom energije. Češće se uočavaju rotacije oko osi (rotacija) i bočna difuzija - kretanje unutar sloja paralelno s površinom membrane. Brzina kretanja molekula ovisi o mikroviskoznosti membrana, koja je pak određena relativnim sadržajem zasićenih i nezasićenih masnih kiselina u lipidnom sastavu. Mikroviskoznost je niža ako u sastavu lipida prevladavaju nezasićene masne kiseline, a veća ako je udio zasićenih masnih kiselina visok.

3. Asimetrija membrane. Površine iste membrane razlikuju se u sastavu lipida, proteina i ugljikohidrata (poprečna asimetrija). Na primjer, u vanjskom sloju prevladavaju fosfatidilkolini, a u unutarnjem fosfatidiletanolamini i fosfatidilserini. Ugljikohidratne komponente glikoproteina i glikolipida izlaze na vanjsku površinu, tvoreći kontinuiranu strukturu koja se naziva glikokaliks. Na unutarnjoj površini nema ugljikohidrata. Proteini - hormonski receptori nalaze se na vanjskoj površini plazma membrane, a enzimi koje reguliraju - adenilat ciklaza, fosfolipaza C - na unutarnjoj površini itd.

Membranski proteini

Membranski fosfolipidi djeluju kao otapalo za membranske proteine, stvarajući mikrookruženje u kojem potonji mogu funkcionirati. Proteini čine 30 do 70% mase membrana. Broj različite bjelančevine u membrani varira od 6-8 u sarkoplazmatskom retikulumu do više od 100 u plazma membrani. To su enzimi, transportni proteini, strukturni proteini, antigeni, uključujući antigene glavnog histokompatibilnog sustava, receptore za različite molekule.

Prema lokalizaciji u membrani, proteini se dijele na integralne (djelomično ili potpuno uronjeni u membranu) i periferne (smješteni na njezinoj površini). Neki integralni proteini prolaze membranu jednom (glikoforin), drugi prolaze membranu više puta. Na primjer, retinalni fotoreceptor i β 2 -adrenergički receptor prelaze dvosloj 7 puta.

Periferni proteini i domene integralnih proteina, smješteni na vanjskoj površini svih membrana, gotovo su uvijek glikozilirani. Oligosaharidni ostaci štite protein od proteolize i također su uključeni u prepoznavanje ili adheziju liganda.

Kratki opis:

Sazonov V.F. 1_1 Struktura stanične membrane [Elektronički izvor] // Kinesiologist, 2009-2018: [web stranica]. Datum ažuriranja: 06.02.2018..__.201_). _Opisuje se građa i funkcioniranje stanične membrane (sinonimi: plazmalema, plazmalema, biomembrana, stanična membrana, vanjska stanična membrana, stanična membrana, citoplazmatska membrana). ove početne informacije nužna i za citologiju i za razumijevanje procesa živčana aktivnost: živčana ekscitacija, inhibicija, rad sinapsi i osjetnih receptora.

Stanična membrana (plazma) A lema ili plazma O lema)

Definicija pojma

Stanična membrana (sinonimi: plazmalema, plazmalema, citoplazmatska membrana, biomembrana) je trostruka lipoproteinska (tj. “masno-proteinska”) membrana koja odvaja stanicu od okoline i vrši kontroliranu razmjenu i komunikaciju između stanice i okoline.

Glavna stvar u ovoj definiciji nije da membrana odvaja stanicu od okoline, već upravo to da povezuje kavez sa okoliš. Membrana je aktivan struktura stanice, ona neprestano radi.

Biološka membrana je ultratanki bimolekularni film fosfolipida obavijen proteinima i polisaharidima. Ovaj stanična struktura leži u osnovi barijernih, mehaničkih i matričnih svojstava živog organizma (Antonov V.F., 1996).

Figurativni prikaz membrane

Za mene stanična membrana izgleda kao rešetkasta ograda s mnogo vrata u sebi, koja okružuje određeni teritorij. Svako malo živo biće može se slobodno kretati naprijed-natrag kroz ovu ogradu. Ali veći posjetitelji mogu ući samo kroz vrata, ali ni tada ne sva vrata. Različiti posjetitelji imaju ključeve samo svojih vrata, a ne mogu proći kroz tuđa vrata. Dakle, kroz ovu ogradu stalno prolaze posjetitelji naprijed-natrag, jer glavna funkcija membranske ograde je dvojaka: odvojiti teritorij od okolnog prostora i istovremeno ga povezati s okolnim prostorom. Zbog toga ima mnogo rupa i vrata u ogradi - !

Svojstva membrane

1. Propusnost.

2. Polupropusnost (djelomična propusnost).

3. Selektivna (sinonim: selektivna) propusnost.

4. Aktivna propusnost (sinonim: aktivni transport).

5. Kontrolirana propusnost.

Kao što vidite, glavno svojstvo membrane je njezina propusnost za različite tvari.

6. Fagocitoza i pinocitoza.

7. Egzocitoza.

8. Prisutnost električnih i kemijskih potencijala, odnosno razlika potencijala između unutarnje i vanjske strane membrane. Slikovito to možemo reći “membrana pretvara stanicu u “električnu bateriju” kontrolirajući ionske tokove”. detalji: .

9. Promjene električnog i kemijskog potencijala.

10. Razdražljivost. Posebni molekularni receptori smješteni na membrani mogu se povezati sa signalnim (kontrolnim) tvarima, uslijed čega se može promijeniti stanje membrane i cijele stanice. Molekularni receptori pokreću bio kemijske reakcije kao odgovor na povezivanje liganada (kontrolnih tvari) s njima. Važno je napomenuti da signalna tvar djeluje na receptor izvana, a promjene se nastavljaju unutar stanice. Ispostavilo se da je membrana prenosila informacije iz okoline u unutarnju okolinu stanice.

11. Katalitički enzimska aktivnost. Enzimi mogu biti ugrađeni u membranu ili povezani s njezinom površinom (unutar i izvan stanice) i tamo provode svoje enzimske aktivnosti.

12. Promjena oblika površine i njezine površine. To omogućuje membrani da oblikuje izrasline prema van ili, obrnuto, invaginacije u stanicu.

13. Sposobnost stvaranja kontakata s drugim staničnim membranama.

14. Adhezija - sposobnost prianjanja na tvrde površine.

Kratak popis svojstava membrane

• Propusnost.
• Endocitoza, egzocitoza, transcitoza.
• Potencijali.
• Razdražljivost.
• Aktivnost enzima.
• Kontakti.
• Prianjanje.

Funkcije membrane

1. Nepotpuna izolacija unutarnjih sadržaja od vanjskog okruženja.

2. Glavna stvar u funkcioniranju stanične membrane je razmjena razne tvari između stanice i međustaničnog okoliša. To je zbog svojstva membrane propusnosti. Osim toga, membrana regulira tu izmjenu regulirajući svoju propusnost.

3. Još jedan važna funkcija membrane - stvarajući razliku u kemijskim i električnim potencijalima između njegove unutarnje i vanjske strane. Zbog toga unutrašnjost ćelije ima negativan električni potencijal - .

4. Membrana također provodi razmjena informacija između stanice i njezine okoline. Posebni molekularni receptori koji se nalaze na membrani mogu se vezati za kontrolne tvari (hormone, medijatore, modulatore) i potaknuti biokemijske reakcije u stanici, što dovodi do raznih promjena u funkcioniranju stanice ili u njezinim strukturama.

Video:Građa stanične membrane

Video predavanje:Pojedinosti o strukturi membrane i transportu

Struktura membrane

Stanična membrana ima univerzalnu troslojni struktura. Njegov srednji masni sloj je kontinuiran, a gornji i donji proteinski sloj prekrivaju ga u obliku mozaika zasebnih proteinskih područja. Masni sloj je osnova koja osigurava izolaciju stanice od okoline, izolirajući je od okoline. Sam po sebi vrlo slabo propušta tvari topive u vodi, ali lako propušta tvari topive u mastima. Stoga propusnost membrane za tvari topive u vodi (na primjer, ione) mora biti osigurana posebnim proteinskim strukturama - i.

Ispod su mikrofotografije stvarnih staničnih membrana stanica u kontaktu dobivene pomoću elektronskog mikroskopa, kao i shematski crtež koji prikazuje troslojnu strukturu membrane i mozaičnu prirodu njezinih proteinskih slojeva. Za povećanje slike kliknite na nju.

Zasebna slika unutarnjeg lipidnog (masnog) sloja stanične membrane, prožete integralnim ugrađenim proteinima. Gornji i donji sloj proteina su uklonjeni kako ne bi ometali gledanje lipidnog dvosloja

Slika iznad: Djelomični shematski prikaz stanične membrane ( stanična membrana), dan na Wikipediji.

Imajte na umu da su vanjski i unutarnji sloj proteina ovdje uklonjeni s membrane kako bismo mogli bolje vidjeti središnji dvosloj masnih lipida. U stvarnoj staničnoj membrani, veliki proteinski "otoci" lebde iznad i ispod masnog filma (male kuglice na slici), a membrana je deblja, troslojna: protein-mast-protein . Dakle, to je zapravo poput sendviča od dva proteinska "komada kruha" s masnim slojem "maslaca" u sredini, t.j. ima troslojnu strukturu, a ne dvoslojnu.

Na ovoj slici, male plave i bijele kuglice odgovaraju hidrofilnim (močivim) "glavama" lipida, a "žice" pričvršćene na njih odgovaraju hidrofobnim (nemočivim) "repovima". Od proteina prikazani su samo integralni end-to-end membranski proteini (crvene globule i žute spirale). Žute ovalne točkice unutar membrane su žuto-zeleni lanci kuglica na vanjskoj strani membrane su lanci oligosaharida koji tvore glikokaliks. Glikokaliks je vrsta ugljikohidratnog ("šećernog") "pahuljica" na membrani koju čine dugačke ugljikohidratno-proteinske molekule koje strše iz nje.

Život je mala “bjelančevinasto-masna vrećica” ispunjena polutekućim sadržajem nalik želeu, koji je prožet filmovima i cjevčicama.

Stijenke ove vrećice čine dvostruki masni (lipidni) film, prekriven iznutra i izvana proteinima - staničnom membranom. Stoga kažu da membrana ima troslojna struktura : proteini-masti-proteini. Unutar stanice također postoji mnogo sličnih masnih membrana koje dijele njezin unutarnji prostor na odjeljke. Iste membrane okružuju stanične organele: jezgru, mitohondrije, kloroplaste. Dakle, membrana je univerzalna molekularna struktura zajednička svim stanicama i svim živim organizmima.

S lijeve strane više nije pravi, nego umjetni model komada biološka membrana: Ovo je snimka masnog fosfolipidnog dvosloja (tj. dvosloja) tijekom njegove simulacije molekularne dinamike. Prikazana je ćelija za izračun modela - 96 PC molekula ( f osfatidil x olina) i 2304 molekule vode, za ukupno 20544 atoma.

Desno je vizualni model jedne molekule istog lipida od kojeg je sastavljen lipidni dvosloj membrane. Na vrhu ima hidrofilnu glavu (koja voli vodu), a na dnu dva hidrofobna (boje se vode) repa. Ovaj lipid ima jednostavan naziv: 1-steroil-2-dokozaheksaenoil-Sn-glicero-3-fosfatidilkolin (18:0/22:6(n-3)cis PC), ali ne morate ga zapamtiti osim ako planiraš svog učitelja onesvijestiti dubinom svog znanja.

Preciznija znanstvena definicija stanice može se dati:

je uređen, strukturiran, heterogen sustav biopolimera omeđenih aktivnom membranom, koji sudjeluju u jedinstvenom nizu metaboličkih, energetskih i informacijskih procesa, a također održavaju i reproduciraju cijeli sustav kao cjelinu.

Unutrašnjost stanice također je prožeta membranama, a između membrana se ne nalazi voda, već viskozni gel/sol promjenjive gustoće. Stoga molekule koje međusobno djeluju u stanici ne lebde slobodno, kao u epruveti s Vodena otopina, ali uglavnom sjede (imobilizirani) na polimernim strukturama citoskeleta ili unutarstaničnih membrana. I stoga se kemijske reakcije odvijaju unutar stanice gotovo kao u krutini, a ne u tekućini. Vanjska membrana koja okružuje stanicu također je obložena enzimima i molekularnim receptorima, što je čini vrlo aktivnim dijelom stanice.

Stanična membrana (plasmalema, plasmolemma) je aktivna membrana koja odvaja stanicu od okoline i povezuje je s okolinom. © Sazonov V.F., 2016.

Iz ove definicije membrane proizlazi da ona ne samo da ograničava stanicu, već aktivno radi, povezujući ga s okolinom.

Masnoća koja čini membrane je posebna, pa se njezine molekule obično nazivaju ne samo masti, već "lipidi", "fosfolipidi", "sfingolipidi". Membranski film je dvostruki, odnosno sastoji se od dva međusobno zalijepljena filma. Stoga u udžbenicima piše da se osnova stanične membrane sastoji od dva lipidna sloja (ili " dvoslojni", tj. dvostruki sloj). Za svaki pojedini lipidni sloj jedna strana se može smočiti vodom, ali druga ne. Dakle, ovi filmovi se lijepe jedan za drugi upravo nemočivim stranama.

Membrana bakterija

Prokariotska stanična stijenka gram-negativnih bakterija sastoji se od nekoliko slojeva, prikazanih na donjoj slici.
Slojevi ljuske gram-negativnih bakterija:
1. Unutarnja troslojna citoplazmatska membrana, koja je u dodiru s citoplazmom.
2. Stanične stijenke, koji se sastoji od mureina.
3. Vanjska troslojna citoplazmatska membrana, koja ima isti sustav lipida s proteinskim kompleksima kao i unutarnja membrana.
Komunikacija gram-negativnih bakterijskih stanica s vanjskim svijetom kroz tako složenu trofaznu strukturu ne daje im prednost u preživljavanju u teškim uvjetima u odnosu na gram-pozitivne bakterije koje imaju manje moćnu membranu. Oni to ne podnose jednako dobro visoke temperature, povećana kiselost i promjene tlaka.

Video predavanje: plazma membrana. E.V. Cheval, dr. sc.

Video predavanje:Membrana kao stanična granica. A. Ilyaskin

Važnost membranskih ionskih kanala

Lako je razumjeti da samo tvari topljive u mastima mogu prodrijeti u stanicu kroz membranski masni film. To su masti, alkoholi, plinovi. Na primjer, u crvenim krvnim stanicama, kisik i ugljični dioksid lako ulaze i izlaze izravno kroz membranu. Ali voda i tvari topljive u vodi (na primjer, ioni) jednostavno ne mogu proći kroz membranu u bilo koju stanicu. To znači da zahtijevaju posebne rupe. Ali ako samo napravite rupu u masnom filmu, on će se odmah zatvoriti. Što uraditi? Rješenje je pronađeno u prirodi: potrebno je napraviti posebne proteinske transportne strukture i istegnuti ih kroz membranu. Upravo tako nastaju kanali za prolaz tvari netopljivih u mastima – ionski kanali stanične membrane.

Dakle, da bi svojoj membrani dala dodatna svojstva propusnosti za polarne molekule (ione i vodu), stanica sintetizira posebne proteine ​​u citoplazmi, koji se zatim integriraju u membranu. Dolaze u dvije vrste: transportne bjelančevine (na primjer, transportne ATPaze) i proteini koji stvaraju kanale (graditelji kanala). Ti su proteini ugrađeni u masni dvostruki sloj membrane i tvore transportne strukture u obliku transportera ili u obliku ionskih kanala. Različite tvari topljive u vodi koje inače ne mogu proći kroz masni membranski film sada mogu proći kroz te transportne strukture.

Općenito, proteini ugrađeni u membranu također se nazivaju sastavni, upravo zato što izgledaju kao da su uključeni u membranu i prodiru kroz nju. Ostali proteini, koji nisu integralni, tvore otoke, koji takoreći "plutaju" na površini membrane: bilo na njezinoj vanjskoj površini ili na njezinoj unutarnjoj površini. Uostalom, svi znaju da je mast dobar lubrikant i da je lako skliznuti po njoj!

zaključke

1. Općenito, membrana je troslojna:

1) vanjski sloj proteinskih "otoka",

2) masno dvoslojno “more” (lipidni dvosloj), tj. dvostruki lipidni film,

3) unutarnji sloj proteinskih "otoka".

Ali postoji i rahli vanjski sloj - glikokaliks, koji se sastoji od glikoproteina koji strše iz membrane. Oni su molekularni receptori na koje se vežu tvari za kontrolu signalizacije.

2. U membranu su ugrađene posebne proteinske strukture koje osiguravaju njezinu propusnost za ione ili druge tvari. Ne smijemo zaboraviti da je ponegdje more masnoća prožeto kroz cijeli niz integralnih proteina. A sastavni proteini tvore posebne transportne strukture stanična membrana (vidi odjeljak 1_2 Mehanizmi prijenosa membrane). Kroz njih tvari ulaze u stanicu i također se uklanjaju iz stanice prema van.

3. Na bilo kojoj strani membrane (vanjskoj i unutarnjoj), kao i unutar membrane, mogu se nalaziti enzimski proteini koji utječu kako na stanje same membrane tako i na život cijele stanice.

Dakle, stanična membrana je aktivna, promjenjiva struktura koja aktivno radi u interesu cijele stanice i povezuje je s vanjskim svijetom, a nije samo “zaštitna ljuska”. Ovo je najvažnija stvar koju trebate znati o staničnoj membrani.

U medicini se membranski proteini često koriste kao "mete" za lijekovi. Takvi ciljevi uključuju receptore, ionske kanale, enzime i transportne sustave. U U zadnje vrijeme osim membrane kao mete za ljekovite tvari postaju i geni skriveni u staničnoj jezgri.

Video:Uvod u biofiziku stanične membrane: Struktura membrane 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Povijest, struktura i funkcije stanične membrane: Membranska struktura 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.