Ląstelė jau seniai apibrėžta kaip visų gyvų būtybių struktūrinis vienetas. Ir tikrai yra. Iš tiesų, milijardai šių struktūrų, kaip plytos, sudaro augalus ir gyvūnus, bakterijas ir mikroorganizmus, žmones. Kiekvienas organas, audinys, kūno sistema - viskas pastatyta iš ląstelių.

Todėl labai svarbu žinoti visas jo vidinės sandaros, cheminės sudėties ir tekančio bio subtilybes cheminės reakcijos... Šiame straipsnyje mes apsvarstysime, kas yra plazminė membrana, jos atliekamos funkcijos ir jos struktūra.

Ląstelių organelės

Organelės yra mažiausios ląstelės viduje esančios struktūrinės dalys, užtikrinančios jos struktūrą ir gyvybines funkcijas. Tai apima daugybę skirtingų atstovų:

1. Plazmos membrana.
2. Branduolys ir branduoliai su chromosomų medžiaga.
3. Citoplazma su intarpais.
4. Lizosomos.
5. Mitochondrijos.
6. Ribosomos.
7. Vakuolės ir chloroplastai, jei ląstelė yra augalinė.

Kiekviena iš šių struktūrų turi savo sudėtingą struktūrą, ją sudaro IUD (didelės molekulinės masės medžiagos), ji atlieka griežtai apibrėžtas funkcijas ir dalyvauja biocheminių reakcijų komplekse, užtikrinančiame viso organizmo gyvybinę veiklą.

Bendra membranos struktūra

Struktūra plazmos membrana buvo tiriamas nuo XVIII a. Tada buvo atrastas jo gebėjimas selektyviai perduoti ar išlaikyti medžiagas. Tobulėjant mikroskopijai, tapo įmanoma ištirti ploną membranos struktūrą ir struktūrą, todėl šiandien apie tai žinoma beveik viskas.

Jo pagrindinis pavadinimas yra plazmalemmos sinonimas. Plazmos membranos sudėtį sudaro trys pagrindiniai IUD tipai:

• baltymai;
• lipidai;
• angliavandenių.

Šių junginių santykis ir vieta gali skirtis skirtingų organizmų (augalų, gyvūnų ar bakterijų) ląstelėse.

Skystos mozaikos struktūros modelis

Daugelis mokslininkų bandė daryti prielaidas, kaip lipidai ir baltymai yra membranoje. Tačiau tik 1972 m. Mokslininkai Singer ir Nicholson pasiūlė modelį, kuris vis dar aktualus ir šiandien, atspindintis plazmos membranos struktūrą. Ji vadinama skysta mozaika, o jos esmė tokia: skirtingų tipų lipidai išsidėstę dviem sluoksniais, vadovaujantis hidrofobiniais molekulių galais į vidų, o hidrofiliškai-į išorę. Be to, visa struktūra, kaip ir mozaika, yra persmelkta nevienodo tipo baltymų molekulių, taip pat nedidelio kiekio heksozių (angliavandenių).

Visa siūloma sistema nuolat kinta. Baltymai sugeba ne tik prasiskverbti pro bilipidinį sluoksnį ir per jį, bet ir orientuotis vienoje jo pusėje, įsitvirtindami viduje. Arba apskritai galima laisvai „vaikščioti“ palei membraną, keičiant jos vietą.

Šios teorijos gynimo ir pagrindimo įrodymai yra mikroskopinės analizės duomenys. Įjungta nespalvotos nuotraukos membranos sluoksniai yra aiškiai matomi, viršutinė ir apatinė yra vienodai tamsios, o vidurinė - šviesesnė. Taip pat buvo atlikta nemažai eksperimentų, įrodančių, kad sluoksniai yra pagrįsti būtent lipidais ir baltymais.

Plazminiai membraniniai baltymai

Jei atsižvelgsime į lipidų ir baltymų procentą augalų ląstelės membranoje, tai bus maždaug vienoda - 40/40%. Gyvūnų plazmoslemoje baltymai sudaro iki 60%, bakterijų - iki 50%.

Plazminę membraną sudaro skirtingi tipai baltymų, o kiekvieno iš jų funkcijos taip pat yra specifinės.

1. Periferinės molekulės. Tai yra baltymai, kurie yra orientuoti į vidinį arba išorinį dviejų sluoksnių lipidų paviršių. Pagrindinės molekulės struktūros ir sluoksnio sąveikos rūšys yra šios:

• vandenilio ryšiai;
• jonų sąveika arba druskos tiltai;
• elektrostatinė trauka.

Patys periferiniai baltymai yra vandenyje tirpūs junginiai, todėl nesunku juos atskirti nuo plazmoslemos nepažeidžiant. Kokios medžiagos priklauso šioms struktūroms? Labiausiai paplitęs ir gausus yra spektrino fibrilinis baltymas. Jis gali sudaryti iki 75% visų membraninių baltymų masės atskirose ląstelių plazmoje.

Kodėl jie reikalingi ir kaip nuo jų priklauso plazminė membrana? Funkcijos yra tokios:

• ląstelės citoskeleto susidarymas;
• išlaikyti pastovią formą;
• per didelio vientisų baltymų mobilumo apribojimas;
• jonų transportavimo per plazmolemmą koordinavimas ir įgyvendinimas;
• gali prisijungti prie oligosacharidų grandinių ir dalyvauti perduodant receptorių signalą iš membranos ir į ją.

2. Pusiau integralūs baltymai. Šios molekulės vadinamos tomis, kurios visiškai ar pusiau, skirtinguose gyliuose, yra panardintos į lipidų dvisluoksnį sluoksnį. Pavyzdžiai yra bakteriorodopsinas, citochromo oksidazė ir kt. Jie taip pat vadinami „įtvirtintais“ baltymais, tai yra tarsi pritvirtinti prie sluoksnio vidinės pusės. Su kuo jie gali susisiekti ir kaip įsitvirtinti bei išsilaikyti? Dažniausiai dėl specialių molekulių, kurios gali būti miristinės arba palmitino rūgštys, izoprenas ar steroliai. Pavyzdžiui, gyvūnų plazmoslemoje yra pusiau integralių baltymų, susijusių su cholesteroliu. Jų dar nerasta augaluose ir bakterijose.

3. Integraliniai baltymai. Kai kurie iš svarbiausių plazmolemoje. Tai struktūros, sudarančios kažką panašaus į kanalus, kurie prasiskverbia per ir per lipidų sluoksnius. Būtent šiais keliais į ląstelę patenka daug molekulių, todėl lipidai nepraeina. Todėl pagrindinis vientisų struktūrų vaidmuo yra jonų kanalų susidarymas transportavimui.

Yra dviejų tipų lipidinis sluoksnis:

• monotopinis - vieną kartą;
• politopinis - keliose vietose.

Integruotų baltymų tipai yra glikoforinas, proteolipidai, proteoglikanai ir kt. Visi jie netirpsta vandenyje ir yra glaudžiai įterpti į lipidų sluoksnį; todėl jų neįmanoma išgauti nepažeidžiant plazmoslemos struktūros. Pagal savo struktūrą šie baltymai yra rutuliški, jų hidrofobinis galas yra lipidinio sluoksnio viduje, o hidrofilinis galas yra virš jo ir gali pakilti virš visos struktūros. Kokios sąveikos metu integralūs baltymai lieka viduje? Tai jiems padeda hidrofobinis potraukis riebalų rūgščių radikalams.

Taigi plazmos membrana apima daugybę skirtingų baltymų molekulių. Šių molekulių struktūrą ir funkciją galima sujungti į keletą bendrų punktų.

1. Struktūriniai periferiniai baltymai.
2. Katalitinių fermentų baltymai (pusiau integralūs ir integralūs).
3. Receptorius (periferinis, integruotas).
4. Transportas (neatskiriama).

Plazminiai lipidai

Skystas lipidų dvisluoksnis, atspindintis plazmos membraną, gali būti labai mobilus. Faktas yra tas, kad skirtingos molekulės gali pereiti iš viršutinio sluoksnio į apatinį ir atvirkščiai, tai yra, struktūra yra dinamiška. Tokie perėjimai moksle turi savo pavadinimą - „flip -flop“. Jis buvo suformuotas pagal fermento pavadinimą, kuris katalizuoja molekulių pertvarkymo procesus viename sluoksnyje arba iš viršutinio į apatinį ir atvirkščiai, flipazę.

Ląstelių plazmos membranoje esantis lipidų kiekis yra maždaug toks pat kaip baltymų. Rūšių įvairovė plati. Galima išskirti šias pagrindines grupes:

• fosfolipidai;
• sfingofosfolipidai;
• glikolipidai;
• cholesterolio.

Pirmajai fosfolipidų grupei priklauso tokios molekulės kaip glicerofosfolipidai ir sfingomielinai. Šios molekulės sudaro membranos dvisluoksnio pagrindą. Hidrofobiniai junginių galai nukreipti į sluoksnio vidų, hidrofiliniai galai - į išorę. Ryšių pavyzdžiai:

• fosfatidilcholinas;
• fosfatidilserinas;
• kardiolipinas;
• fosfatidilinozitolis;
• sfingomielinas;
• fosfatidilglicerolis;
• fosfatidiletanolaminas.

Norint ištirti šias molekules, naudojamas metodas, kai kai kuriose vietose membranos sluoksnį sunaikina fosfolipazė - specialus fermentas, katalizuojantis fosfolipidų skilimo procesą.

Išvardytų junginių funkcijos yra šios:

1. Pateikite bendrą plazminės membranos dvigubo sluoksnio struktūrą ir struktūrą.
2. Susiliečia su sluoksnio paviršiuje ir viduje esančiais baltymais.
3. Nustatykite agregacijos būseną, kurią ląstelės plazminė membrana turės įvairiomis temperatūros sąlygomis.
4. Dalyvaukite ribotame skirtingų molekulių plazmolemmos pralaidume.
5. Figūra skirtingi tipai ląstelių membranų sąveika tarpusavyje (desmosoma, plyšio erdvė, glaudus kontaktas).

Sfingofosfolipidai ir membraniniai glikolipidai

Sfingomielinai arba sfingofosfolipidai pagal savo cheminę prigimtį yra amino alkoholio sfingozino dariniai. Kartu su fosfolipidais jie dalyvauja formuojant membranos bilipidinį sluoksnį.

Glikolipidai apima glikokaliksą - medžiagą, kuri daugiausia lemia plazmos membranos savybes. Tai į želė panašus junginys, daugiausia sudarytas iš oligosacharidų. Glikokaliksas užima 10% visos plazmos membranos masės. Plazminė membrana yra tiesiogiai susijusi su šia medžiaga, jos struktūra ir funkcijomis. Taigi, pavyzdžiui, glikokaliksas atlieka:

• membranos žymeklio funkcija;
• receptorius;
• parietalinio dalelių virškinimo procesai ląstelės viduje.

Reikėtų pažymėti, kad glikokalikso lipidas yra būdingas tik gyvūnų ląstelėms, bet ne augalų, bakterijų ir grybelių.

Cholesterolis (membraninis sterolis)

Tai yra svarbus žinduolių ląstelių dvigubo sluoksnio komponentas. Jo nėra augaluose, bakterijose ir grybuose. Cheminiu požiūriu tai yra alkoholis, ciklinis, monohidrinis.

Kaip ir kiti lipidai, jis turi amfifilinių savybių (hidrofilinis ir hidrofobinis molekulės galas). Jis atlieka svarbų vaidmenį membranoje kaip dvisluoksnio ribotuvas ir srauto valdymas. Taip pat dalyvauja gaminant vitaminą D, yra lytinių hormonų formavimo bendrininkas.

Augalų ląstelėse yra fitosterolių, kurie nedalyvauja formuojant gyvūnų membranas. Remiantis kai kuriais duomenimis, žinoma, kad šios medžiagos užtikrina augalų atsparumą tam tikrų rūšių ligoms.

Plazminę membraną sudaro cholesterolis ir kiti lipidai, bendrai sąveikaudami.

Membraniniai angliavandeniai

Ši medžiagų grupė sudaro apie 10% visos plazmoslemos junginių sudėties. V paprasta forma mono-, di-, polisacharidų nerasta, o tik glikoproteinų ir glikolipidų pavidalu.

Jų funkcijos yra kontroliuoti tarpląstelinę ir tarpląstelinę sąveiką, išlaikyti tam tikrą baltymų molekulių struktūrą ir padėtį membranoje, taip pat priėmimo įgyvendinimą.

Pagrindinės plazmoslemos funkcijos

Plazmos membranos vaidmuo ląstelėje yra labai svarbus. Jo funkcijos yra daugialypės ir svarbios. Panagrinėkime juos išsamiau.

1. Riboja ląstelės turinį nuo aplinka ir apsaugo jį nuo išorinio poveikio. Dėl membranos buvimo ji palaikoma pastoviame lygyje cheminė sudėtis citoplazma, jos turinys.
2. Plazmalemoje yra daug baltymų, angliavandenių ir lipidų, kurie suteikia ir palaiko tam tikrą ląstelės formą.
3. Kiekviena ląstelės organelė turi membraną, kuri vadinama membranine pūslele (pūslele).
4. Plazmoslemmos sudėtis leidžia jai atlikti ląstelės „sargybinio“ vaidmenį, atliekant selektyvų transportavimą jo viduje.
5. Receptoriai, fermentai, biologiškai veikliosios medžiagos veikia ląstelėje ir įsiskverbia į ją, bendradarbiauja su jos paviršiaus membrana tik dėka baltymų ir lipidų.
6. Per plazmoslemmą transportuojami ne tik įvairaus pobūdžio junginiai, bet ir gyvybinei veiklai svarbūs jonai (natris, kalis, kalcis ir kiti).
7. Membrana palaiko osmosinę pusiausvyrą ląstelės išorėje ir viduje.
8. Plazmoslemmos pagalba įvairaus pobūdžio jonai ir junginiai, elektronai, hormonai perkeliami iš citoplazmos į organelius.
9. Absorbcija vyksta per ją. saulės spindulių kvantų pavidalu ir signalų pažadinimu ląstelės viduje.
10. Būtent ši struktūra sukuria veiksmų ir poilsio impulsus.
11. Mechaninė ląstelės ir jos struktūrų apsauga nuo nedidelių deformacijų ir fizinio poveikio.
12. Ląstelių sukibimas, tai yra, sukibimas ir jų laikymas arti vienas kito, taip pat atliekamas membranos dėka.

Ląstelių plazmalemma ir citoplazma yra labai glaudžiai susijusios. Plazminė membrana glaudžiai liečiasi su visomis medžiagomis ir molekulėmis, jonais, kurie prasiskverbia į ląstelę ir laisvai yra klampioje vidinėje aplinkoje. Šie ryšiai bando patekti į visus ląstelių struktūros, tačiau barjeras yra tik membrana, galinti pernešti įvairių rūšių transportą. Arba visiškai nepraleiskite kai kurių tipų jungčių.

Transporto per ląstelių barjerą rūšys

Transportavimas per plazmos membraną atliekamas keliais būdais, kuriuos vienija vienas bendras fizinis bruožas - medžiagų difuzijos dėsnis.

1. Pasyvus transportas arba difuzija ir osmosas. Tai reiškia laisvą jonų ir tirpiklio judėjimą per membraną išilgai gradiento iš didelės koncentracijos zonos į mažos koncentracijos zoną. Nereikalauja energijos, nes ji teka pati. Tai yra natrio-kalio siurblio poveikis, deguonies ir anglies dioksido pasikeitimas kvėpavimo metu, gliukozės išsiskyrimas į kraują ir pan. Labai dažnas reiškinys yra palengvinta difuzija. Šis procesas reiškia, kad yra tam tikros pagalbinės medžiagos, kuri prilimpa prie norimo junginio ir tempia jį išilgai baltymų kanalo arba per lipidų sluoksnį į ląstelę.
2. Aktyvus transportavimas reiškia energijos suvartojimą absorbcijos ir išsiskyrimo per membraną procesams. Yra du pagrindiniai būdai: egzocitozė - molekulių ir jonų pašalinimas iš išorės. Endocitozė yra kietų ir skystų dalelių surinkimas ir laidumas ląstelės viduje. Savo ruožtu antrasis aktyvaus transporto metodas apima dviejų tipų procesą. Fagocitozė, kurią sudaro kietųjų molekulių, medžiagų, junginių ir jonų nurijimas iš pūslelės membranos ir jų nešimas į ląstelę. Šio proceso metu susidaro didelės pūslelės. Kita vertus, pinocitozė yra skysčių, tirpiklių ir kitų medžiagų lašelių absorbcija ir nešimas į ląstelę. Tai apima mažų burbuliukų susidarymą.

Abu procesai - pinocitozė ir fagocitozė - atlieka svarbų vaidmenį ne tik transportuojant junginius ir skysčius, bet ir apsaugant ląsteles nuo negyvų ląstelių, mikroorganizmų ir kenksmingų junginių šiukšlių. Galime pasakyti, kad šie aktyvaus transportavimo būdai taip pat yra ląstelės ir jos struktūrų imunologinės apsaugos nuo įvairių pavojų variantai.

Ląstelės membrana dar vadinama plazminė (arba citoplazminė) membrana ir plazmalemma. Ši struktūra ne tik atskiria vidinį ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, bet ir patenka į daugumos ląstelių organelių ir branduolio sudėtį, o tai savo ruožtu atskiria juos nuo hialoplazmos (citozolio) - klampios -skystos citoplazmos dalies. Sutarsim paskambinti citoplazminė membrana tas, kuris atskiria ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos. Likę terminai žymi visas membranas.

Ląstelinės (biologinės) membranos struktūra pagrįsta dvigubu lipidų (riebalų) sluoksniu. Tokio sluoksnio susidarymas yra susijęs su jų molekulių ypatumais. Lipidai netirpsta vandenyje, bet kondensuojasi savaip. Viena lipidų molekulės dalis yra polinė galvutė (ją traukia vanduo, tai yra, ji yra hidrofilinė), o kita-pora ilgų nepolinių uodegų (šią molekulės dalį atstumia vanduo. yra hidrofobinis). Tokia molekulių sandara verčia „slėpti“ uodegas nuo vandens ir poliarines galvas pasukti vandens link.

Dėl to susidaro dvigubas lipidų sluoksnis, kuriame nepolinės uodegos yra viduje (atsuktos viena į kitą), o polinės galvutės nukreiptos į išorę (link išorinės aplinkos ir citoplazmos). Tokios membranos paviršius yra hidrofilinis, tačiau viduje yra hidrofobinis.

Ląstelių membranose, tarp lipidų, vyrauja fosfolipidai (žr. Kompleksinius lipidus). Jų galvutėse yra fosforo rūgšties liekanų. Be fosfolipidų, yra glikolipidų (lipidų + angliavandenių) ir cholesterolio (nurodo sterolius). Pastaroji suteikia membranai standumo, nes jos storis yra tarp likusių lipidų uodegų (cholesterolis yra visiškai hidrofobinis).

Dėl elektrostatinės sąveikos kai kurios baltymų molekulės yra prijungtos prie įkrautų lipidų galvučių, kurios tampa paviršiaus membraniniais baltymais. Kiti baltymai sąveikauja su nepolinėmis uodegomis, iš dalies panardinami į dvigubą sluoksnį arba prasiskverbia pro jį.

Taigi, ląstelės membrana susideda iš dvigubo lipidų sluoksnio, paviršinių (periferinių), panardintų (pusiau integralių) ir pralaidžių (vientisų) baltymų. Be to, kai kurie baltymai ir lipidai membranos išorėje yra susiję su angliavandenių grandinėmis.

tai membranos struktūros skysčio-mozaikos modelis buvo paleistas XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Prieš tai buvo daromas sumuštinis struktūros modelis, pagal kurį dvigubas lipidų sluoksnis yra viduje, o viduje ir išorėje membrana yra padengta ištisiniais paviršiaus baltymų sluoksniais. Tačiau eksperimentinių duomenų kaupimas paneigė šią hipotezę.

Skirtingų ląstelių membranų storis yra apie 8 nm. Membranos (netgi skirtingos vienos pusės) skiriasi skirtingų tipų lipidų, baltymų, fermentinio aktyvumo ir tt procentine dalimi. Kai kurios membranos yra skystesnės ir pralaidesnės, kitos - tankesnės.

Ląstelės membranos plyšimai lengvai susilieja dėl dvigubo lipidų sluoksnio fizikinių ir cheminių savybių. Membranos plokštumoje juda lipidai ir baltymai (nebent juos fiksuoja citoskeletas).

Ląstelių membranos funkcijos

Dauguma baltymų, panardintų į ląstelės membraną, atlieka fermentinę funkciją (jie yra fermentai). Dažnai (ypač ląstelių organelių membranose) fermentai yra išdėstyti tam tikra seka taip, kad vieno fermento katalizuojami reakcijos produktai pereina į antrą, paskui trečiąjį ir tt Susidaro konvejeris, stabilizuojantis paviršinius baltymus, nes jie leiskite fermentams plaukioti išilgai lipidų dvisluoksnio sluoksnio.

Ląstelės membrana atlieka ribojančią (barjerinę) funkciją nuo aplinkos ir tuo pačiu transportavimo funkciją. Galime pasakyti, kad tai yra svarbiausias jo tikslas. Citoplazminė membrana, pasižyminti stiprumu ir selektyviu pralaidumu, išlaiko vidinės ląstelės sudėties pastovumą (jos homeostazę ir vientisumą).

Šiuo atveju medžiagų transportavimas vyksta įvairiais būdais. Koncentracijos gradiento transportavimas apima medžiagų judėjimą iš didesnės koncentracijos zonos į žemesnę (difuzija). Pavyzdžiui, dujos (CO 2, O 2) išsisklaido.

Taip pat yra transportas prieš koncentracijos gradientą, tačiau sunaudojama energijos.

Transportas yra pasyvus ir lengvas (kai jam padeda koks nors vežėjas). Riebaluose tirpioms medžiagoms galima pasyvi difuzija per ląstelės membraną.

Yra specialių baltymų, dėl kurių membranos pralaidžios cukrui ir kitoms vandenyje tirpioms medžiagoms. Šie nešikliai jungiasi prie gabenamų molekulių ir traukia jas per membraną. Taip gliukozė perduodama eritrocitų viduje.

Skverbiantis baltymas, sujungtas, gali sudaryti poras tam tikroms medžiagoms judėti per membraną. Tokie nešėjai nejuda, bet sudaro kanalą membranoje ir veikia panašiai kaip fermentai, surišdami tam tikrą medžiagą. Perkėlimas atliekamas dėl pasikeitusios baltymo konformacijos, dėl kurios membranoje susidaro kanalai. Pavyzdys yra natrio kalio siurblys.

Eukariotinių ląstelių membranos transportavimo funkcija taip pat realizuojama per endocitozę (ir egzocitozę).Šių mechanizmų dėka į ląstelę (ir iš jos) patenka didelės biopolimerų molekulės, net visos ląstelės. Endo- ir egzocitozė nėra būdinga visoms eukariotinėms ląstelėms (prokariotai jos visai neturi). Taigi endocitozė pastebima pirmuoniuose ir apatiniuose bestuburiuose; žinduoliuose leukocitai ir makrofagai sugeria kenksmingas medžiagas ir bakterijas, tai yra, endocitozė atlieka apsauginę organizmo funkciją.

Endocitozė yra padalinta į fagocitozė(citoplazma apgaubia dideles daleles) ir pinocitozė(skystų lašelių su jame ištirpusių medžiagų fiksavimas). Šių procesų mechanizmas yra maždaug tas pats. Ląstelių paviršiuje absorbuotos medžiagos yra apsuptos membrana. Susidaro pūslelė (fagocitinė arba pinocitinė), kuri vėliau juda į ląstelę.

Egzitozė - medžiagų pašalinimas iš ląstelės citoplazmos membrana (hormonai, polisacharidai, baltymai, riebalai ir kt.). Šios medžiagos yra uždengtos membraninėmis pūslelėmis, kurios tinka ląstelių membranai. Abi membranos susilieja, o turinys yra už ląstelės ribų.

Citoplazminė membrana atlieka receptoriaus funkciją. Tam išorinėje pusėje yra struktūros, kurios gali atpažinti cheminį ar fizinį stimulą. Kai kurie baltymai, prasiskverbiantys į plazmoslemmą iš išorės, yra prijungti prie polisacharidų grandinių (formuojančių glikoproteinus). Tai savotiški molekuliniai receptoriai, fiksuojantys hormonus. Kai tam tikras hormonas prisijungia prie savo receptorių, jis keičia jo struktūrą. Tai savo ruožtu suaktyvina ląstelių atsako mechanizmą. Tokiu atveju kanalai gali atsidaryti, o tam tikros medžiagos gali pradėti patekti į ląstelę arba iš jos išsiskirti.

Ląstelių membranų receptorių funkcija yra gerai ištirta, remiantis hormono insulino veikimu. Kai insulinas prisijungia prie savo glikoproteinų receptorių, aktyvuojama katalizinė tarpląstelinė šio baltymo dalis (fermentas adenilato ciklazė). Fermentas sintezuoja ciklinį AMP iš ATP. Jis jau aktyvuoja arba slopina įvairius ląstelių metabolizmo fermentus.

Į citoplazminės membranos receptorių funkciją taip pat įeina to paties tipo kaimyninių ląstelių atpažinimas. Tokios ląstelės yra prijungtos viena prie kitos įvairiais tarpląsteliniais kontaktais.

Audiniuose, naudodamiesi tarpląsteliniais kontaktais, ląstelės gali keistis informacija tarpusavyje naudodami specialiai susintetintas mažos molekulinės masės medžiagas. Vienas iš tokios sąveikos pavyzdžių yra kontaktų slopinimas, kai ląstelės nustoja augti, gavę informaciją, kad laisva erdvė yra užimta.

Tarpląsteliniai kontaktai yra paprasti (skirtingų ląstelių membranos jungiasi viena su kita), užrakinami (vienos ląstelės membranos invaginacija į kitą), desmosomos (kai membranos yra sujungtos skersinių pluoštų ryšuliais, kurie prasiskverbia į citoplazmą). Be to, egzistuoja tarpląstelinių kontaktų dėl mediatorių (tarpininkų) variantas - sinapsės. Juose signalas perduodamas ne tik chemiškai, bet ir elektra. Sinapsės perduoda signalus tarp nervų ląstelių, taip pat iš nervo į raumenis.

Plazmos membrana užima ypatinga padėtis, nes jis riboja ląstelę lauke ir yra tiesiogiai susijęs su tarpląsteline aplinka. Jis yra apie 10 nm storio ir yra storiausia ląstelių membrana. Pagrindiniai komponentai yra baltymai (daugiau kaip 60%), lipidai (apie 40%) ir angliavandeniai (apie 1%). Kaip ir visos kitos ląstelių membranos, ji sintezuojama EPS kanaluose.

Plazmalemos funkcijos.

Transportas.

Plazminė membrana yra pusiau pralaidi, t.y. per jį selektyviai praeina skirtingos molekulės skirtingu greičiu. Yra du būdai pernešti medžiagas per membraną: pasyvus ir aktyvus transportas.

Pasyvus transportas. Pasyviam transportavimui ar difuzijai nereikia energijos. Neįkrautos molekulės išsisklaido išilgai koncentracijos gradiento, įkrautų molekulių transportavimas priklauso nuo vandenilio protonų koncentracijos gradiento ir transmembraninio potencialo skirtumo, kurie sujungiami į elektrocheminį protonų gradientą. Paprastai vidinis membranos citoplazminis paviršius turi neigiamą krūvį, kuris palengvina teigiamai įkrautų jonų įsiskverbimą į ląstelę. Yra du difuzijos tipai: paprastas ir lengvas.

Paprasta difuzija būdinga mažoms neutralioms molekulėms (H 2 O, CO 2, O 2), taip pat hidrofobinėms mažos molekulinės masės organinėms medžiagoms. Šios molekulės gali praeiti be sąveikos su membranos baltymais per membranos poras ar kanalus, kol išlaikomas koncentracijos gradientas.

Palengvinta difuzija būdinga hidrofilinėms molekulėms, kurios per membraną taip pat transportuojamos išilgai koncentracijos gradiento, tačiau pagal principą naudojant specialius membraninius nešiklius. uniformos.

Palengvinta difuzija yra labai selektyvi, nes baltymo nešiklis turi surišimo vietą, papildančią gabenamą medžiagą, o pernešimą lydi baltymų konformaciniai pokyčiai. Vienas iš galimų palengvintos difuzijos mechanizmų yra toks: transportuojantis baltymas (translokazė) suriša medžiagą, tada priartėja prie priešingos membranos pusės, išskiria šią medžiagą, prisiima pradinę konformaciją ir vėl yra pasirengusi atlikti transportavimo funkciją. Mažai žinoma apie tai, kaip juda pats baltymas. Kitas galimas perdavimo mechanizmas apima kelių nešiklių baltymų dalyvavimą. Šiuo atveju pats iš pradžių surištas junginys pereina iš vieno baltymo į kitą, nuosekliai jungiasi su vienu ar kitu baltymu, kol jis yra priešingoje membranos pusėje.

Aktyvus transportas. Toks transportavimas įvyksta, kai perkėlimas atliekamas prieš koncentracijos gradientą. Tam reikia ląstelės energijos sąnaudų. Aktyvus transportas padeda kauptis medžiagoms ląstelėje. Energijos šaltinis dažnai yra ATP. Aktyviam transportavimui, be energijos šaltinio, būtinas membraninių baltymų dalyvavimas. Viena iš aktyvių gyvūnų ląstelių transportavimo sistemų yra atsakinga už Na ir K + jonų transportavimą per ląstelių membraną. Ši sistema vadinama Na + - K * siurblys. Ji yra atsakinga už tarpląstelinės aplinkos, kurioje K + jonų koncentracija yra didesnė nei Na * jonų, sudėties palaikymą.

Abiejų jonų koncentracijos gradientas išlaikomas pernešant K + į ląstelės vidų ir Na + į išorę. Abu pernešimai vyksta prieš koncentracijos gradientą. Šis jonų pasiskirstymas lemia vandens kiekį ląstelėse, jaudrumą nervų ląstelės raumenų ląstelės ir kitos normalių ląstelių savybės. Na + -K + siurblys yra baltymas - transportuoti ATPazę.Šio fermento molekulė yra oligomeras ir prasiskverbia į membraną. Per visą siurblio veikimo ciklą iš ląstelės į tarpląstelinę medžiagą perkeliami 3 Na + jonai, o priešinga kryptimi - 2 K + jonai, tuo tarpu naudojama ATP molekulės energija. Yra transportavimo sistemos kalcio jonams (Ca 2+ -ATPase) perduoti, protonų siurbliai (H + -ATPase) ir kt.

Aktyvus medžiagos perdavimas per membraną, atliekamas dėl kitos medžiagos koncentracijos gradiento energijos, vadinamas simptomas... Šiuo atveju transportavimo ATPazė turi abiejų medžiagų surišimo vietas. „Antiport“ yra medžiagos judėjimas prieš jos koncentracijos gradientą. Šiuo atveju kita medžiaga juda priešinga kryptimi išilgai savo koncentracijos gradiento. Simptomai ir antiportas (kotransportas) gali atsirasti absorbuojant aminorūgštis iš žarnyno ir reabsorbuojant gliukozę iš pirminio šlapimo, naudojant Na +, K + -ATPazės sukurto Na + jonų koncentracijos gradiento energiją.

Kitos 2 transporto rūšys yra endocitozė ir egzocitozė.

Endocitozė- didelių dalelių fiksavimas ląstelėje. Yra keli endocitozės būdai: pinocitozė ir fagocitozė. Paprastai pagal pinocitozė suprasti, kaip ląstelė užfiksuoja skystas koloidines daleles fagocitozė- kraujo kūnelių gaudymas (tankesnės ir didesnės dalelės iki kitų ląstelių). Pino- ir fagocitozės mechanizmas yra skirtingas.

V bendras vaizdas kietų dalelių ar skysčių lašelių patekimas į ląstelę iš išorės vadinamas heterofagija. Šis procesas yra labiausiai paplitęs pirmuoniuose, tačiau jis yra labai svarbus žmonėms (kaip ir kitiems žinduoliams). Heterofagija atlieka esminį vaidmenį apsaugant kūną (segmentuoti neutrofilai - granulocitai; makrofagocitai), restruktūrizuojant kaulinio audinio(osteoklastai), tiroksino susidarymas folikuluose Skydliaukė, baltymų ir kitų makromolekulių reabsorbcija proksimaliniame nefone ir kiti procesai.

Pinocitozė.

Kad išorinės molekulės patektų į ląstelę, jos pirmiausia turi būti surištos glikokalikso receptoriais (molekulių rinkiniu, susietu su membranos paviršiniais baltymais) (pav.).

Tokio surišimo vietoje klatrino baltymų molekulės randamos po plazmoslemma. Plazmoslemma kartu su iš išorės pritvirtintomis molekulėmis ir citoplazmos pakištu klatrinu pradeda įsiveržti. Iškyša tampa vis gilesnė, jos kraštai priartėja ir užsidaro. Dėl to burbuliukas atsiskiria nuo plazmoslemos, kuri neša užfiksuotas molekules. Klatrinas ant jo paviršiaus atrodo kaip nelygi riba elektroniniuose mikrografuose, todėl tokie burbuliukai vadinami ribotais.

Klatrinas neleidžia pūslelėms prilipti prie tarpląstelinių membranų. Todėl ribotos pūslelės gali būti laisvai transportuojamos ląstelėje į tas citoplazmos dalis, kuriose turėtų būti naudojamas jų turinys. Būtent taip į branduolį patenka steroidiniai hormonai. Tačiau paprastai besiribojančios pūslelės netrukus nusiskiria nuo plazmoslemos. Klatrinas perkeliamas į plazmoslemmą ir vėl gali dalyvauti endocitozės reakcijose.

Citoplazmos ląstelių paviršiuje yra daugiau nuolatinių pūslelių - endosomų. Ribotos pūslelės išskiria klatriną ir susilieja su endosomomis, padidindamos endosomų tūrį ir paviršių. Tada perteklinė endosomų dalis suskaidoma naujos pūslelės pavidalu, kurioje nėra į ląstelę patekusių medžiagų, jos lieka endosomoje. Nauja pūslelė nukreipta į ląstelės paviršių ir susilieja su membrana. Dėl to atstatomas plazmalemmos sumažėjimas, atsirandantis skiriant kraštinę pūslelę, o jos receptoriai taip pat grįžta prie plazmoslemos.

Endosomos panardinamos į citoplazmą ir susilieja su lizosomos membranomis. Tokioje antrinėje lizosomoje esančios medžiagos patiria įvairias biochemines transformacijas. Baigus procesą, lizosomos membrana gali suskaidyti į fragmentus, o skilimo produktai ir lizosomos turinys tampa prieinami ląstelinėms medžiagų apykaitos reakcijoms. Pavyzdžiui, aminorūgštys jungiasi prie tRNR ir tiekiamos į ribosomas, o gliukozė gali patekti į Golgi kompleksą arba agranulinio EPS kanalėlius.

Nors endosomos neturi klatrino ribos, ne visos jos susilieja su lizosomomis. Kai kurie iš jų yra nukreipti iš vieno ląstelės paviršiaus į kitą (jei ląstelės sudaro epitelio sluoksnį). Ten endosomos membrana susilieja su plazmolemma, o turinys išsiskiria. Dėl to medžiagos per ląstelę perkeliamos iš vienos aplinkos į kitą be pakeitimų. Šis procesas vadinamas transcitozė... Baltymų molekules, ypač imunoglobulinus, taip pat galima pernešti per transcitozę.

Fagocitozė.

Jei didelės dalelės paviršiuje yra molekulinės grupės, kurias gali atpažinti ląstelių receptoriai, ji jungiasi. Svetimos dalelės ne visada turi tokias grupes. Tačiau patekę į organizmą, juos supa imunoglobulinų (opsoninų) molekulės, kurių visada yra kraujyje ir tarpląstelinėje aplinkoje. Imunoglobulinus visada atpažįsta fagocitinės ląstelės.

Po to, kai svetimą dalelę dengiantys opsoninai prisijungia prie fagocitų receptorių, aktyvuojamas jo paviršiaus kompleksas. Aktino mikrofilamentai pradeda sąveikauti su miozinu, keičiasi ląstelių paviršiaus konfigūracija. Aplink dalelę ištempti fagocitų citoplazmos ataugos. Jie dengia dalelės paviršių ir sujungia jį. Išoriniai lapai susilieja, uždarydami ląstelės paviršių.

Gilūs ataugų lapai aplink absorbuotą dalelę sudaro membraną - ji susidaro fagosoma. Fagosoma susilieja su lizosomomis, todėl susidaro jų kompleksas - heterolizosoma (heterosoma, arba fagolizosoma). Jame vyksta užfiksuotų dalelių komponentų lizė. Kai kurie lizės produktai pašalinami iš heterosomos ir naudojami ląstelėje, o kai kurie gali būti netinkami lizosomų fermentų veikimui. Šios liekanos sudaro liekamuosius kūnus.

Potencialiai visos ląstelės turi galimybę fagocitozuoti, tačiau organizme tik kelios specializuojasi šia kryptimi. Tai neutrofiliniai leukocitai ir makrofagai.

Egzocitozė.

Tai yra medžiagų pašalinimas iš ląstelės. Pirma, didelės molekulės junginiai atsiskiria Golgi komplekse transporto burbuliukų pavidalu. Pastarieji, dalyvaujant mikrotubuliams, nukreipiami į ląstelės paviršių. Pūslelės membrana yra įterpta į plazmalemmą, o pūslelės turinys yra už ląstelės ribų (pav.). Pūslelės susiliejimas su plazmalemma gali įvykti be jokių papildomų signalų. Ši egzocitozė vadinama konstitucinis. Taip dauguma ląstelės metabolizmo produktų išsiskiria iš ląstelės. Tačiau daugelis ląstelių yra skirtos sintetinti specialius junginius - paslaptis, kurios naudojamos kitose kūno dalyse. Kad transportavimo pūslelė su paslaptimi susijungtų su plazmos membrana, reikalingi išoriniai signalai. Tik tada susiliejimas įvyks ir paslaptis bus atskleista. Ši egzocitozė vadinama reglamentuotas... Signalinės molekulės, skatinančios sekreto išsiskyrimą, vadinamos liberinai (atpalaiduojantys veiksniai), ir užkirsti kelią pašalinimui - statinai.

Receptoriaus funkcijos.

Jas daugiausia teikia glikoproteinai, esantys plazmoslemmos paviršiuje ir galintys prisijungti prie jų ligandų. Ligandas atitinka savo receptorių kaip raktas į užraktą. Ligando prisijungimas prie receptoriaus keičia polipeptido konformaciją. Keičiantis transmembraniniam baltymui, užmezgamas ryšys tarp tarpląstelinės ir tarpląstelinės aplinkos.

Receptorių tipai.

Receptoriai, susiję su baltymų jonų kanalais. Jie sąveikauja su signaline molekule, kuri laikinai atveria arba uždaro jonų praėjimo kanalą. (Pavyzdžiui, neuromediatoriaus acetilcholino receptorius yra baltymas, susidedantis iš 5 subvienetų, sudarančių jonų kanalą. Jei nėra acetilcholino, kanalas uždaromas, o po prijungimo jis atsidaro ir praleidžia natrio jonus).

Katalitiniai receptoriai. Jie susideda iš tarpląstelinės dalies (paties receptoriaus) ir tarpląstelinės citoplazminės dalies, kuri veikia kaip fermentas prolino kinazė (pavyzdžiui, augimo hormono receptoriai).

Receptoriai, susiję su G-baltymais. Tai yra transmembraniniai baltymai, susidedantys iš receptoriaus, sąveikaujančio su ligandu, ir G baltymo (su guanozino trifosfatu susietas reguliavimo baltymas), kuris perduoda signalą į membraną surištam fermentui (adenilato ciklazei) arba jonų kanalui. Dėl to aktyvuojami cikliniai AMP arba kalcio jonai. (Taip veikia adenilato ciklazės sistema. Pvz., Kepenų ląstelėse yra hormono insulino receptorius. Supercellulinė receptoriaus dalis jungiasi su insulinu. Dėl to suaktyvėja tarpląstelinė dalis - fermentas adenilato ciklazė. Jis sintezuoja ciklinį AMP iš ATP, kuris reguliuoja įvairių tarpląstelinių procesų greitį, sukeldamas tų ar kitų metabolinių fermentų aktyvavimą ar slopinimą).

Receptoriai suvokia fiziniai veiksniai... Pavyzdžiui, fotoreceptorių baltymas rodopsinas. Sugerdamas šviesą, jis keičia savo struktūrą ir sužadina nervinį impulsą.

Ląstelių membrana, dar vadinama plazmalemma, citolemma arba plazmos membrana, yra elastinga molekulinė struktūra, kurią sudaro įvairūs baltymai ir lipidai. Jis atskiria bet kurios ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, taip reguliuodamas jos apsaugines savybes, taip pat užtikrina mainus tarp išorinės aplinkos ir tiesiogiai vidinio ląstelės turinio.

Plazmalemma yra pertvara, esanti viduje, tiesiai už apvalkalo. Jis padalija ląstelę į tam tikrus skyrius, kurie nukreipiami į skyrius ar organelius. Juose yra specialių aplinkos sąlygų. Ląstelės sienelė visiškai dengia visą ląstelės membraną. Tai atrodo kaip dvigubas molekulių sluoksnis.

Pagrindinė informacija

Plazmoslemmos sudėtis yra fosfolipidai arba, kaip jie dar vadinami, sudėtingi lipidai. Fosfolipidus sudaro kelios dalys: uodega ir galva. Ekspertai vadina hidrofobines ir hidrofilines dalis: priklausomai nuo gyvūno struktūros arba augalų ląstelė... Skiltys, vadinamos galva, yra nukreiptos į ląstelės vidų, o uodegos - į išorę. Plazmalemos yra nekintamos struktūros ir labai panašios skirtinguose organizmuose; archaea, kurioje pertvaras sudaro įvairūs alkoholiai ir glicerolis, gali būti išimtis.

Plazmalemos storis apie 10 nm.

Yra pertvaros, esančios šalia ar šalia membranos esančios dalies išorėje arba išorėje - jos vadinamos paviršiumi. Kai kurios baltymų rūšys gali būti ląstelių membranos ir membranos kontaktiniai taškai. Ląstelės viduje yra citoskeletas ir išorinė siena. Tam tikros rūšies integruoti baltymai gali būti naudojami kaip kanalai jonų pernešimo receptoriuose (lygiagrečiai su nervų galūnėmis).

Jei naudojate elektroninį mikroskopą, galite gauti duomenų, kurių pagrindu galite sudaryti visų ląstelės dalių struktūros, taip pat pagrindinių komponentų ir apvalkalų schemą. Viršutinį aparatą sudarys trys posistemiai:

• sudėtingas supramembraninis įtraukimas;
• citoplazmos raumenų ir kaulų sistema, kuri turės submembraninę dalį.

Šis aparatas apima ląstelės citoskeletą. Citoplazma su organelėmis ir branduoliu vadinama branduoliniu aparatu. Citoplazminė arba, kitaip tariant, plazminė ląstelių membrana yra po ląstelės membrana.

Žodis „membrana“ kilęs iš lotynų kalbos žodis membrum, kuris gali būti išverstas kaip „oda“ arba „apvalkalas“. Šis terminas buvo pasiūlytas daugiau nei prieš 200 metų ir dažnai buvo vadinamas ląstelės kraštais, tačiau tuo metu, kai buvo pradėta naudoti įvairi elektroninė įranga, buvo nustatyta, kad plazmos citolemos sudaro daugybę skirtingų membranos elementų.

Dažniausiai elementai yra struktūriniai, tokie kaip:

• mitochondrijos;
• lizosomos;
• plastidai;
• pertvaros.

Viena iš pirmųjų hipotezių dėl plazmoslemos molekulinės sudėties 1940 m. Buvo iškelta Didžiosios Britanijos tyrimų instituto. Jau 1960 metais Williamas Robertsas pasauliui pasiūlė „elementarios membranos“ hipotezę. Ji manė, kad visos ląstelės plazmoslemos susideda iš tam tikrų dalių, iš tikrųjų jos yra suformuotos pagal bendrą principą visoms organizmų karalystėms.

XX amžiaus aštuntojo dešimtmečio pradžioje buvo atrasta daug duomenų, kurių pagrindu 1972 metais Australijos mokslininkai pasiūlė naują ląstelių struktūros mozaikos-skysčio modelį.

Plazminės membranos struktūra

1972 metų modelis visuotinai priimtas iki šiol. Tai yra, šiuolaikiniame moksle įvairūs mokslininkai, dirbantys su apvalkalu, remiasi teoriniu darbu „Skystos mozaikos modelio biologinės membranos struktūra“.

Baltymų molekulės yra susietos su dvigubu lipidų sluoksniu ir visiškai įsiskverbia į visą membraną - vientisus baltymus (vienas iš bendrų pavadinimų yra transmembraniniai baltymai).

Kompozicijos apvalkale yra įvairių angliavandenių komponentų, kurie atrodys kaip polisacharido arba sacharido grandinė. Savo ruožtu grandinę sujungs lipidai ir baltymai. Grandinės, sujungtos baltymų molekulėmis, vadinamos glikoproteinais, o lipidų molekulės - glikozidais. Angliavandeniai yra membranos išorėje ir veikia kaip gyvūnų ląstelių receptoriai.

Glikoproteinai - supramembraninių funkcijų kompleksas. Jis taip pat vadinamas glikokaliksu (iš graikų kalbos žodžių glyc ir calix, o tai reiškia „saldus“ ir „puodelis“). Kompleksas skatina ląstelių sukibimą.

Plazminės membranos funkcijos

Barjeras

Padeda atskirti vidinius ląstelių masės komponentus nuo tų medžiagų, kurios yra išorėje. Apsaugo kūną nuo įvairių jam svetimų medžiagų patekimo ir padeda išlaikyti ląstelių pusiausvyrą.

Transportas

Ląstelė turi savo „pasyvų transportą“ ir naudoja ją energijos sąnaudoms sumažinti. Transportavimo funkcija veikia šiais procesais:

• endocitozė;
• egzocitozė;
• natrio ir kalio metabolizmas.

Membranos išorėje yra receptorius, kurio vietoje sumaišomi hormonai ir įvairios reguliavimo molekulės.

Pasyvus transportas- procesas, kurio metu medžiaga praeina per membraną, o energija nėra išeikvojama. Kitaip tariant, medžiaga iš didelės ląstelės srities patenka į tą pusę, kurioje koncentracija bus mažesnė.

Yra du tipai:

• Paprasta difuzija- būdingas mažoms neutralioms molekulėms H2O, CO2 ir O2 bei kai kurioms mažos molekulinės masės hidrofobinėms organinėms medžiagoms ir todėl lengvai praeina per membraninius fosfolipidus. Šios molekulės gali prasiskverbti į membraną, kol koncentracijos gradientas bus stabilus ir nepakitęs.
• Palengvinta difuzija- būdingas įvairioms hidrofilinio tipo molekulėms. Jie taip pat gali praeiti per membraną pagal koncentracijos gradientą. Tačiau procesas bus atliekamas naudojant įvairius baltymus, kurie membranoje sudarys specifinius joninių junginių kanalus.

Aktyvus transportas yra įvairių komponentų judėjimas per membranos sieną, o ne gradientas. Tokiam perdavimui reikia daug energijos išleisti ląstelėje. Dažniausiai aktyvus transportas yra pagrindinis energijos suvartojimo šaltinis.

Yra keletas veislių. aktyvus transportavimas dalyvaujant nešikliams baltymams:

• Natrio-kalio siurblys. Esminių mineralų ir mikroelementų gavimas iš ląstelės.
• Endocitozė- procesas, kurio metu ląstelė fiksuoja kietąsias daleles (fagocitozė) arba įvairius bet kokio skysčio lašus (pinocitozė).
• Egzocitozė- procesas, kurio metu tam tikros dalelės išsiskiria iš ląstelės į išorinę aplinką. Šis procesas yra atsvara endocitozei.

Terminas „endocitozė“ kilęs iš graikų kalbos žodžių „enda“ (iš vidaus) ir „ketozė“ (dubuo). Šis procesas apibūdina išorinės kompozicijos užfiksavimą ląstelėje ir yra atliekamas gaminant membranines pūsleles. Šį terminą 1965 metais pasiūlė citologijos profesorius iš Belgijos Christianas Bailesas, jis tyrė įvairių medžiagų absorbciją žinduolių ląstelėse, taip pat fagocitozę ir pinocitozę.

Fagocitozė

Atsiranda, kai ląstelė užfiksuoja tam tikras kietąsias daleles ar gyvas ląsteles. O pinocitozė yra procesas, kurio metu ląstelė užfiksuoja skysčio lašelius. Fagocitozė (iš graikų kalbos žodžių „devourer“ ir „talpykla“) yra procesas, kurio metu užfiksuojami ir absorbuojami labai maži gyvos gamtos objektai, taip pat kietos įvairių vienaląsčius organizmus.

Proceso atradimas priklauso fiziologui iš Rusijos - Viačeslavui Ivanovičiui Mechnikovui, kuris tiesiogiai nustatė procesą, o jis atliko įvairius tyrimus su jūrų žvaigždėmis ir mažytėmis dafnijomis.

Vienaląsčių heterotrofinių organizmų mityba grindžiama jų gebėjimu virškinti ir taip pat gaudyti įvairias daleles.

Mechnikovas aprašė amebos bakterijų absorbcijos algoritmą ir bendras principas fagocitozė:

• sukibimas - bakterijų sukibimas su ląstelės membrana;
• absorbcija;
• burbulo su bakterine ląstele susidarymas;
• atplėšti burbulą.

Remiantis tuo, fagocitozės procesas susideda iš šių etapų:

1. Absorbuota dalelė pritvirtinta prie membranos.
2. Absorbuotos dalelės supimas membrana.
3. Membraninių pūslelių susidarymas (fagosoma).
4. Membraninės pūslelės (fagosomos) atsiskyrimas į ląstelės vidų.
5. Sujungia fagosomą ir lizosomą (virškinimą) ir vidinį dalelių judėjimą.

Galima pastebėti visišką ar dalinį virškinimą.

Dalinio virškinimo atveju dažniausiai susidaro liekamasis kūnas, kuris kurį laiką išliks ląstelės viduje. Tos liekanos, kurios bus nesuvirškintos, pašalinamos (evakuojamos) iš ląstelės egzocitozės būdu. Evoliucijos eigoje ši polinkio į fagocitozę funkcija buvo palaipsniui atskirta ir perkelta iš įvairių vienaląsčių ląstelių į specializuotas ląsteles (tokias kaip virškinimo ląstelės, esančios koelenteratuose ir kempinėse), o vėliau - į specialias žinduolių ir žmonių ląsteles.

Kraujo limfocitai ir leukocitai yra linkę į fagocitozę. Pats fagocitozės procesas reikalauja daug energijos ir yra tiesiogiai derinamas su išorinės ląstelės membranos ir lizosomų, kuriose yra virškinimo fermentų, veikla.

Pinocitozė

Pinocitozė yra bet kokio skysčio, kuriame yra, sugavimas ląstelės paviršiumi įvairių medžiagų. Pinocitozės reiškinio atradimas priklauso mokslininkui Fitzgeraldui Lewisui... Šis įvykis įvyko 1932 m.

Pinocitozė yra vienas iš pagrindinių mechanizmų, per kuriuos didelės molekulinės masės junginiai patenka į ląstelę, pavyzdžiui, įvairūs glikoproteinai ar tirpūs baltymai. Pinocitinis aktyvumas, savo ruožtu, neįmanomas be ląstelės fiziologinės būklės ir priklauso nuo jos sudėties bei aplinkos sudėties. Ameboje galime stebėti aktyviausią pinocitozę.

Žmonėms pinocitozė stebima žarnyno ląstelėse, kraujagyslėse, inkstų kanalėliuose ir augančiuose oocituose. Norint pinocitozės procesą, kuris bus atliekamas padedant žmogaus leukocitams, galima pavaizduoti plazminę membraną. Tai atitrauks ir atitrauks gabalus. Pinocitozės procesas reikalauja energijos.

Pinocitozės proceso etapai:

1. Ant išorinės ląstelių plazmoslemos atsiranda ploni augimai, supantys skysčio lašelius.
2. Ši išorinio apvalkalo dalis tampa plonesnė.
3. Membraninių pūslelių susidarymas.
4. Siena pralaužia (krenta).
5. Pūslelė juda citoplazmoje ir gali susilieti su įvairiomis pūslelėmis ir organelėmis.

Egzocitozė

Terminas kilęs iš graikų kalbos žodžių „exo“ - išorinis, išorinis ir „citozė“ - indas, dubuo. Procesas susideda iš to, kad ląstelinė dalis išleidžia tam tikras daleles į išorinę aplinką. Egzocitozės procesas yra priešingas pinocitozei.

Ekocitozės metu tarpląstelinio skysčio burbuliukai palieka ląstelę ir patenka į išorinę ląstelės membraną. Pūslelių viduje esantis turinys gali būti išleistas į išorę, o ląstelių membrana susilieja su pūslelių membrana. Taigi dauguma makromolekulinių junginių atsiras tokiu būdu.

Egzocitozė atlieka keletą užduočių:

• molekulių pristatymas į išorinę ląstelių membraną;
• medžiagų, reikalingų augimui ir padidėjimui membranos plote, transportavimas visoje ląstelėje, pavyzdžiui, tam tikrų baltymų ar fosfolipidų;
• paleisti ar prisijungti skirtingos dalys;
• pašalinti kenksmingus ir toksiškus produktus, atsirandančius metabolizmo metu, pvz. druskos rūgšties išskiria skrandžio gleivinės ląstelės;
• pepsinogeno, taip pat signalinių molekulių, hormonų ar neurotransmiterių transportavimas.

Specifinės funkcijos biologinės membranos :

• impulsų, atsirandančių nervų lygyje, neurono membranos viduje, generavimas;
• polipeptidų, taip pat šiurkštaus ir lygaus endoplazminio tinklo tinklo lipidų ir angliavandenių sintezė;
• šviesos energijos pakeitimas ir jo pavertimas chemine energija.

Vaizdo įrašas

Iš mūsų vaizdo įrašo sužinosite daug įdomių ir naudingų dalykų apie ląstelės struktūrą.

Negavote atsakymo į savo klausimą? Siūlykite temą autoriams.

Branduolys yra atsakingas už DNR įrašytos genetinės medžiagos saugojimą, taip pat kontroliuoja visus ląstelės procesus. Citoplazmoje yra organelių, kurių kiekviena turi savo funkcijas, pavyzdžiui, pavyzdžiui, organinių medžiagų sintezę, virškinimą ir tt Ir mes išsamiau kalbėsime apie paskutinį komponentą šiame straipsnyje.

biologijoje?

Kalbėjimas paprasta kalba, tai yra apvalkalas. Tačiau tai ne visada yra visiškai nepraeinama. Beveik visada leidžiama transportuoti tam tikras medžiagas per membraną.

Citologijoje membranas galima suskirstyti į du pagrindinius tipus. Pirmasis yra plazmos membrana, apimanti ląstelę. Antrasis yra organelių membranos. Yra organelių, turinčių vieną ar dvi membranas. Endoplazminis tinklas, vakuolės, lizosomos priklauso vienos membranos. Plastidai ir mitochondrijos priklauso dviem membranoms.

Be to, membranos gali būti organelių viduje. Paprastai tai yra dviejų membraninių organelių vidinės membranos dariniai.

Kaip išdėstytos dviejų membranų organelių membranos?

Plastidai ir mitochondrijos turi du apvalkalus. Abiejų organelių išorinė membrana yra lygi, tačiau vidinė membrana sudaro struktūras, būtinas organoidų veikimui.

Taigi mitochondrijų apvalkalas turi iškyšas į vidų - kristalai arba keteros. Ant jų vyksta ląstelių kvėpavimui būtinų cheminių reakcijų ciklas.

Chloroplastų vidinės membranos dariniai yra disko formos maišeliai - tilakoidai. Jie surenkami į krūvas - granules. Atskiri briaunos derinamos tarpusavyje naudojant lameles - ilgas struktūras, taip pat suformuotas iš membranų.

Vienos membranos organelių membranų struktūra

Šios organelės turi vieną membraną. Paprastai tai yra lygus apvalkalas, sudarytas iš lipidų ir baltymų.

Ląstelės plazminės membranos struktūros ypatybės

Membraną sudaro tokios medžiagos kaip lipidai ir baltymai. Plazminės membranos struktūra užtikrina 7–11 nanometrų storį. Didžiąją membranos dalį sudaro lipidai.

Plazminės membranos struktūra numato dviejų sluoksnių buvimą. Pirmasis yra dvigubas fosfolipidų sluoksnis, o antrasis - baltymų sluoksnis.

Plazmos membranos lipidai

Lipidai, sudarantys plazmos membraną, yra suskirstyti į tris grupes: steroidus, sfingofosfolipidus ir glicerofosfolipidus. Pastarojo molekulėje yra glicerolio triatominio alkoholio liekana, kurioje dviejų hidroksilo grupių vandenilio atomai yra pakeisti riebalų rūgščių grandinėmis, o trečiosios hidroksilo grupės vandenilio atomas pakeičiamas fosforo rūgšties liekana. kuri, savo ruožtu, pridedama vienos iš azotinių bazių liekanų.

Glicerofosfolipidą galima suskirstyti į dvi dalis: galvą ir uodegą. Galva yra hidrofilinė (tai yra, ji ištirpsta vandenyje), o uodegos yra hidrofobinės (jos atstumia vandenį, bet tirpsta organiniuose tirpikliuose). Dėl šios struktūros glicerofosfolipido molekulė gali būti vadinama amfifiline, tai yra, ir hidrofobine, ir hidrofiline tuo pačiu metu.

Sfingofosfolipidai yra panašūs cheminė struktūra dėl glicerofosfolipidų. Tačiau jie skiriasi nuo aukščiau paminėtų tuo, kad vietoj glicerolio liekanų juose yra sfingozino alkoholio liekanų. Jų molekulės taip pat turi galvas ir uodegas.

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta plazminės membranos struktūros schema.

Plazminiai membraniniai baltymai

Kalbant apie baltymus, sudarančius plazmos membranos struktūrą, tai daugiausia yra glikoproteinai.

Priklausomai nuo jų vietos apvalkale, juos galima suskirstyti į dvi grupes: periferinius ir vientisus. Pirmieji yra tie, kurie yra ant membranos paviršiaus, o antrieji yra tie, kurie prasiskverbia per visą membranos storį ir yra lipidinio sluoksnio viduje.

Priklausomai nuo baltymų atliekamų funkcijų, juos galima suskirstyti į keturias grupes: fermentus, struktūrinius, transportavimo ir receptorius.

Visi baltymai, esantys plazmos membranos struktūroje, nėra chemiškai susieti su fosfolipidais. Todėl jie gali laisvai judėti pagrindiniame membranos sluoksnyje, burtis į grupes ir pan. Štai kodėl ląstelės plazminės membranos struktūros negalima pavadinti statine. Jis yra dinamiškas, nes nuolat keičiasi.

Koks yra ląstelės membranos vaidmuo?

Plazminės membranos struktūra leidžia jai susidoroti su penkiomis funkcijomis.

Pirmasis ir pagrindinis yra citoplazmos apribojimas. Dėl to narvas turi pastovią formą ir dydį. Ši funkcija atliekama dėl to, kad plazminė membrana yra tvirta ir elastinga.

Antrasis vaidmuo yra užtikrinti, kad dėl savo elastingumo plazmos membranos jungtyse gali sudaryti ataugas ir raukšles.

Kita ląstelės sienelės funkcija yra transportavimas. Jį suteikia specialūs baltymai. Jų dėka reikiamas medžiagas galima pernešti į kamerą, o nereikalingas iš jos išmesti.

Be to, plazmos membrana atlieka fermentinę funkciją. Jis taip pat gaunamas iš baltymų.

Ir paskutinė funkcija yra signalas. Dėl to, kad baltymai, veikiami tam tikrų sąlygų, gali pakeisti savo erdvinė struktūra plazminė membrana gali siųsti signalus ląstelėms.

Dabar jūs žinote viską apie membranas: kas yra membrana biologijoje, kas tai yra, kaip yra išdėstytos plazminės membranos ir organoidinės membranos, kokias funkcijas jie atlieka.