Bunka bola dlho definovaná ako štrukturálna jednotka všetkých živých vecí. A skutočne je. Koniec koncov, miliardy týchto štruktúr, ako sú tehly, tvoria rastliny a zvieratá, baktérie a mikroorganizmy, ľudia. Každý orgán, tkanivo, telesný systém – všetko je postavené z buniek.

Preto je veľmi dôležité poznať všetky jemnosti jeho vnútornej štruktúry, chemického zloženia a tečúceho bio chemické reakcie. V tomto článku zvážime, čo je plazmatická membrána, funkcie, ktoré vykonáva, a štruktúru.

bunkové organely

Organely sú najmenšie štrukturálne časti, ktoré sú vo vnútri bunky a zabezpečujú jej štruktúru a životnú činnosť. Medzi ne patrí mnoho rôznych zástupcov:

Plazmatická membrána.
Jadro a jadierka s chromozomálnym materiálom.
Cytoplazma s inklúziami.
lyzozómy.
Mitochondrie.
Ribozómy.
Vakuoly a chloroplasty, ak je bunka rastlinná.

Každá z uvedených štruktúr má svoju komplexnú štruktúru, je tvorená IUD (látky s vysokou molekulovou hmotnosťou), plní presne definované funkcie a zúčastňuje sa komplexu biochemických reakcií, ktoré zabezpečujú životne dôležitú činnosť celého organizmu.

Všeobecná štruktúra membrány

Štruktúra plazmatická membránaštudoval od 18. storočia. Vtedy bola prvýkrát objavená jeho schopnosť selektívne prepúšťať alebo zadržiavať látky. S rozvojom mikroskopie sa štúdium jemnej štruktúry a štruktúry membrány stalo viac možným, a preto je dnes o nej známe takmer všetko.

Jeho hlavný názov je synonymom plazmalemy. Zloženie plazmatickej membrány predstavujú tri hlavné typy IUD:

proteíny;
lipidy;
sacharidy.

Pomer týchto zlúčenín a umiestnenie sa môže líšiť v bunkách rôznych organizmov (rastlinných, živočíšnych alebo bakteriálnych).

Model stavby tekutej mozaiky

Mnohí vedci sa pokúšali špekulovať o tom, ako sa lipidy a proteíny nachádzajú v membráne. Avšak až v roku 1972 vedci Singer a Nicholson navrhli model, ktorý je dodnes aktuálny a odráža štruktúru plazmatickej membrány. Nazýva sa tekutá mozaika a jej podstata je nasledovná: rôzne typy lipidov sú usporiadané v dvoch vrstvách, pričom hydrofóbne konce molekúl sú orientované dovnútra a hydrofilné smerom von. Zároveň je celá štruktúra ako mozaika presiaknutá nerovnakými typmi proteínových molekúl, ako aj malým množstvom hexóz (sacharidov).

Celý navrhovaný systém je v neustálej dynamike. Proteíny sú schopné nielen preniknúť do bilipidovej vrstvy skrz naskrz, ale tiež sa orientovať na jednej z jej strán a zapustiť dovnútra. Alebo dokonca voľne "chodiť" po membráne, meniť miesto.

Dôkazom na obranu a zdôvodnenie tejto teórie sú údaje z mikroskopickej analýzy. Na čiernobiele fotografie vrstvy membrány sú jasne viditeľné, horná a spodná sú rovnako tmavé a stredná je svetlejšia. Uskutočnilo sa aj množstvo experimentov, ktoré dokázali, že vrstvy sú založené práve na lipidoch a proteínoch.

Proteíny plazmatickej membrány

Ak vezmeme do úvahy percentuálny pomer lipidov a bielkovín v membráne rastlinnej bunky, potom bude približne rovnaký - 40/40%. Pri zvieracej plazmaleme až 60% tvoria bielkoviny, v bakteriálnych - až 50%.

Plazmatická membrána sa skladá z odlišné typy proteíny a funkcie každého z nich sú tiež špecifické.

1. Periférne molekuly. Sú to proteíny, ktoré sú orientované na povrchu vnútornej alebo vonkajšej časti lipidovej dvojvrstvy. Hlavné typy interakcií medzi štruktúrou molekuly a vrstvou sú nasledovné:

vodíkové väzby;
iónové interakcie alebo soľné mostíky;
elektrostatická príťažlivosť.

Samotné periférne proteíny sú vo vode rozpustné zlúčeniny, preto nie je ťažké ich oddeliť od plazmalemy bez poškodenia. Aké látky patria do týchto štruktúr? Najbežnejší a najpočetnejší je spektrín fibrilárneho proteínu. Môže byť až 75 % v hmotnosti všetkých membránových proteínov v jednotlivých bunkových plazmatických membránach.

Prečo sú potrebné a ako od nich závisí plazmatická membrána? Funkcie sú nasledovné:

tvorba cytoskeletu bunky;
zachovanie trvalého tvaru;
obmedzenie nadmernej pohyblivosti integrálnych proteínov;
koordinácia a realizácia transportu iónov cez plazmalemu;
sa môže viazať na oligosacharidové reťazce a podieľať sa na signalizácii receptora z a do membrány.

2. Polointegrálne proteíny. Takéto molekuly sú tie, ktoré sú úplne alebo napoly ponorené v lipidovej dvojvrstve do rôznych hĺbok. Príkladmi sú bakteriorodopsín, cytochrómoxidáza a iné. Nazývajú sa tiež „ukotvené“ proteíny, to znamená, že sú akoby pripevnené vo vnútri vrstvy. Čo môžu kontaktovať a ako sa zakoreniť a udržať? Najčastejšie kvôli špeciálnym molekulám, ktorými môžu byť kyseliny myristová alebo palmitová, izoprény alebo steroly. Takže napríklad v plazmatickej membráne zvierat sú semiintegrálne proteíny spojené s cholesterolom. Rastliny a baktérie ešte také nenašli.

3. Integrálne bielkoviny. Jeden z najdôležitejších v plazmaleme. Sú to štruktúry, ktoré tvoria niečo ako kanály, ktoré prenikajú cez obe lipidové vrstvy. Práve pozdĺž týchto dráh vstupuje do bunky veľa molekúl, takže lipidy neprepúšťajú. Hlavnou úlohou integrálnych štruktúr je preto vytváranie iónových kanálov pre transport.

Existujú dva typy lipidovej permeácie:

monotopický - raz;
polytopické – na viacerých miestach.

Rôzne integrálne proteíny zahŕňajú glykoforín, proteolipidy, proteoglykány a iné. Všetky sú nerozpustné vo vode a sú tesne zapustené v lipidovej vrstve, takže nie je možné ich extrahovať bez poškodenia štruktúry plazmalemy. Svojou štruktúrou sú tieto proteíny globulárne, ich hydrofóbny koniec je umiestnený vo vnútri lipidovej vrstvy a hydrofilný koniec je nad ňou a môže stúpať nad celú štruktúru. Vďaka akým interakciám sa vo vnútri udržujú integrálne proteíny? V tomto im pomáha hydrofóbna príťažlivosť k radikálom mastných kyselín.

Existuje teda množstvo rôznych proteínových molekúl, ktoré plazmatická membrána obsahuje. Štruktúra a funkcie týchto molekúl môžu byť kombinované do niekoľkých všeobecných bodov.

Štrukturálne periférne proteíny.
Katalytické proteíny-enzýmy (polointegrálne a integrálne).
Receptor (periférny, integrálny).
Doprava (integrálna).

Lipidy plazmatickej membrány

Kvapalná dvojvrstva lipidov, ktoré tvoria plazmatickú membránu, môže byť vysoko mobilná. Faktom je, že rôzne molekuly môžu prechádzať z hornej vrstvy do spodnej a naopak, to znamená, že štruktúra je dynamická. Takéto prechody majú vo vede svoj vlastný názov - "flip-flop". Vznikol z názvu enzýmu, ktorý katalyzuje procesy preskupovania molekúl v rámci jednej monovrstvy alebo z hornej na spodnú a naopak, flipáza.

Množstvo lipidov, ktoré bunková plazmatická membrána obsahuje, je približne rovnaké ako počet bielkovín. Druhová rozmanitosť je široká. Možno rozlíšiť tieto hlavné skupiny:

fosfolipidy;
sfingofosfolipidy;
glykolipidy;
cholesterolu.

Prvá skupina fosfolipidov zahŕňa molekuly, ako sú glycerofosfolipidy a sfingomyelíny. Tieto molekuly tvoria kostru membránovej dvojvrstvy. Hydrofóbne konce zlúčenín sú nasmerované dovnútra vrstvy, hydrofilné konce smerujú von. Príklady pripojenia:

fosfatidylcholín;
fosfatidylserín;
kardiolipín;
fosfatidylinozitol;
sfingomyelín;
fosfatidylglycerol;
fosfatidyletanolamín.

Na štúdium týchto molekúl sa používa metóda na zničenie membránovej vrstvy v niektorých častiach pomocou fosfolipázy, špeciálneho enzýmu, ktorý katalyzuje proces rozkladu fosfolipidov.

Funkcie uvedených zlúčenín sú nasledovné:

Poskytujú všeobecnú štruktúru a štruktúru dvojvrstvy plazmalemy.
Prichádzajú do kontaktu s bielkovinami na povrchu a vo vnútri vrstvy.
Stanoví sa stav agregácie, ktorý bude mať plazmatická membrána bunky pri rôznych teplotných podmienkach.
Podieľajte sa na obmedzenej permeabilite plazmalemy pre rôzne molekuly.
formulár odlišné typy vzájomné interakcie bunkových membrán (desmozóm, štrbinovitý priestor, tesný kontakt).

Sfingofosfolipidy a membránové glykolipidy

Sfingomyelíny alebo sfingofosfolipidy sú svojou chemickou povahou deriváty aminoalkoholu sfingozínu. Spolu s fosfolipidmi sa podieľajú na tvorbe bilipidovej vrstvy membrány.

Medzi glykolipidy patrí glykokalyx – látka, ktorá do značnej miery určuje vlastnosti plazmatickej membrány. Je to rôsolovitá zlúčenina zložená predovšetkým z oligosacharidov. Glykokalyx zaberá 10 % celkovej hmotnosti plazmalemy. Plazmatická membrána, štruktúra a funkcie, ktoré vykonáva, sú priamo spojené s touto látkou. Glykokalyx napríklad vykonáva:

funkcia membránových markerov;
receptor;
procesy parietálneho trávenia častíc vo vnútri bunky.

Je potrebné poznamenať, že prítomnosť lipidového glykokalyxu je typická len pre živočíšne bunky, nie však pre rastlinné, bakteriálne a hubové bunky.

Cholesterol (membránový sterol)

Je dôležitou súčasťou bunkovej dvojvrstvy u cicavcov. Nevyskytuje sa v rastlinách, ani v baktériách a hubách. Z chemického hľadiska ide o alkohol, cyklický, jednosýtny.

Rovnako ako ostatné lipidy má vlastnosti amfifility (prítomnosť hydrofilného a hydrofóbneho konca molekuly). V membráne hrá dôležitú úlohu ako obmedzovač a regulátor prietoku dvojvrstvy. Tiež sa podieľa na produkcii vitamínu D, je spolupáchateľom pri tvorbe pohlavných hormónov.

V rastlinných bunkách sú fytosteroly, ktoré sa nezúčastňujú na tvorbe živočíšnych membrán. Podľa niektorých údajov je známe, že tieto látky zabezpečujú odolnosť rastlín voči určitým druhom chorôb.

Plazmatická membrána je tvorená cholesterolom a inými lipidmi v spoločnej interakcii, komplexe.

Membránové sacharidy

Táto skupina látok tvorí asi 10 % celkového zloženia zlúčenín plazmalemy. IN jednoduchá forma mono-, di-, polysacharidy sa nenachádzajú, ale len vo forme glykoproteínov a glykolipidov.

Ich funkciami je kontrola intra- a medzibunkových interakcií, udržiavanie určitej štruktúry a polohy proteínových molekúl v membráne, ako aj vykonávanie recepcie.

Hlavné funkcie plazmalemy

Plazmatická membrána hrá v bunke veľmi dôležitú úlohu. Jeho funkcie sú mnohostranné a dôležité. Zvážme ich podrobnejšie.

Oddeľuje obsah bunky od životné prostredie a chrániť ho pred vonkajšími vplyvmi. Vďaka prítomnosti membrány sa udržiava na konštantnej úrovni chemické zloženie cytoplazme a jej obsahu.
Plazmalema obsahuje množstvo bielkovín, uhľohydrátov a lipidov, ktoré dávajú a udržujú špecifický tvar bunky.
Každá bunková organela, ktorá sa nazýva membránová vezikula (vezikula), má membránu.
Komponentné zloženie plazmalemy jej umožňuje hrať úlohu „strážcu“ bunky a vykonávať v nej selektívny transport.
Receptory, enzýmy, biologicky účinných látok fungujú v bunke a prenikajú do nej, spolupracujú s jej povrchovým obalom len vďaka proteínom a lipidom membrány.
Prostredníctvom plazmalemy sa transportujú nielen zlúčeniny rôzneho charakteru, ale aj ióny dôležité pre život (sodík, draslík, vápnik a iné).
Membrána udržuje osmotickú rovnováhu vonku aj vo vnútri bunky.
Pomocou plazmalemy sa ióny a zlúčeniny rôzneho charakteru, elektróny, hormóny prenášajú z cytoplazmy do organel.
Prostredníctvom nej prebieha absorpcia. slnečné svetlo vo forme kvánt a prebúdzanie signálov vo vnútri bunky.
Práve táto štruktúra generuje impulzy akcie a odpočinku.
Mechanická ochrana bunky a jej štruktúr pred malými deformáciami a fyzikálnymi vplyvmi.
Bunková adhézia, teda adhézia, a ich priliehanie k sebe prebieha aj vďaka membráne.

Bunková plazmaléma a cytoplazma sú veľmi úzko prepojené. Plazmatická membrána je v tesnom kontakte so všetkými látkami a molekulami, iónmi, ktoré prenikajú do bunky a sú voľne umiestnené vo viskóznom vnútornom prostredí. Tieto spojenia sa snažia dostať dovnútra všetkých bunkové štruktúry, ale je to membrána, ktorá slúži ako bariéra, ktorá je schopná cez seba vykonávať rôzne druhy transportu. Alebo niektoré typy spojení nevynechávajte vôbec.

Typy transportu cez bunkovú bariéru

Transport cez plazmatickú membránu sa uskutočňuje niekoľkými spôsobmi, ktoré spája jedna spoločná fyzikálna vlastnosť - zákon difúzie látok.

Pasívny transport alebo difúzia a osmóza. Znamená to voľný pohyb iónov a rozpúšťadla cez membránu pozdĺž gradientu z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou. Nevyžaduje spotrebu energie, pretože prúdi sám. Takto funguje sodno-draselná pumpa, zmena kyslíka a oxidu uhličitého pri dýchaní, uvoľňovanie glukózy do krvi a pod. Uľahčená difúzia je veľmi častým javom. Tento proces zahŕňa prítomnosť nejakého druhu pomocnej látky, ktorá priľne k požadovanej zlúčenine a vtiahne ju pozdĺž proteínového kanála alebo cez lipidovú vrstvu do bunky.
Aktívny transport zahŕňa výdaj energie na procesy absorpcie a vylučovania cez membránu. Existujú dva hlavné spôsoby: exocytóza - odstránenie molekúl a iónov smerom von. Endocytóza je zachytávanie a vedenie pevných a kvapalných častíc do bunky. Druhý spôsob aktívneho transportu zase zahŕňa dva typy procesov. Fagocytóza, ktorá spočíva v požití pevných molekúl, látok, zlúčenín a iónov membránou vezikuly a ich prenášaní do bunky. Počas tohto procesu sa tvoria veľké vezikuly. Pinocytóza naopak spočíva v absorpcii kvapôčok tekutín, rozpúšťadiel a iných látok a ich prenášaní do bunky. Zahŕňa tvorbu malých bublín.

Oba procesy - pinocytóza a fagocytóza - hrajú dôležitú úlohu nielen pri transporte zlúčenín a tekutín, ale aj pri ochrane bunky pred úlomkami mŕtvych buniek, mikroorganizmami a škodlivými zlúčeninami. Dá sa povedať, že tieto spôsoby aktívneho transportu sú aj možnosťami imunologickej ochrany bunky a jej štruktúr pred rôznymi nebezpečenstvami.

bunková membrána tiež nazývaná plazmatická (alebo cytoplazmatická) membrána a plazmaléma. Táto štruktúra nielenže oddeľuje vnútorný obsah bunky od vonkajšieho prostredia, ale vstupuje aj do zloženia väčšiny bunkových organel a jadra, čím ich oddeľuje od hyaloplazmy (cytosol) - viskózno-kvapalnej časti cytoplazmy. Dohodnime sa, že zavoláme cytoplazmatická membrána taký, ktorý oddeľuje obsah bunky od vonkajšieho prostredia. Zvyšné výrazy sa vzťahujú na všetky membrány.

Základom štruktúry bunkovej (biologickej) membrány je dvojitá vrstva lipidov (tukov). Tvorba takejto vrstvy je spojená s vlastnosťami ich molekúl. Lipidy sa vo vode nerozpúšťajú, ale vlastným spôsobom v nej kondenzujú. Jedna časť jednej molekuly lipidu je polárna hlava (je priťahovaná vodou, tj hydrofilná) a druhá je pár dlhých nepolárnych chvostov (táto časť molekuly je odpudzovaná vodou, tj hydrofóbna) . Táto štruktúra molekúl ich núti „skryť“ svoje chvosty pred vodou a otáčať ich polárne hlavy smerom k vode.

V dôsledku toho sa vytvorí lipidová dvojvrstva, v ktorej sú nepolárne chvosty vo vnútri (obrátené k sebe) a polárne hlavy smerom von (do vonkajšieho prostredia a cytoplazmy). Povrch takejto membrány je hydrofilný, ale vo vnútri je hydrofóbny.

V bunkových membránach medzi lipidmi prevládajú fosfolipidy (sú to komplexné lipidy). Ich hlavy obsahujú zvyšok kyseliny fosforečnej. Okrem fosfolipidov sú to glykolipidy (lipidy + sacharidy) a cholesterol (patrí medzi steroly). Ten dáva membráne tuhosť, ktorá sa nachádza v jej hrúbke medzi chvostmi zostávajúcich lipidov (cholesterol je úplne hydrofóbny).

V dôsledku elektrostatickej interakcie sú určité proteínové molekuly pripojené k nabitým hlavám lipidov, ktoré sa stávajú povrchovými membránovými proteínmi. Iné proteíny interagujú s nepolárnymi chvostíkmi, čiastočne klesajú do dvojvrstvy alebo do nej prenikajú skrz-naskrz.

Touto cestou, bunková membrána pozostáva z dvojitej vrstvy lipidov, povrchových (periférnych), ponorených (semiintegrálnych) a penetrujúcich (integrálnych) proteínov. Okrem toho sú niektoré proteíny a lipidy na vonkajšej strane membrány spojené so sacharidovými reťazcami.

Toto fluidná mozaika model membránovej štruktúry bol predložený v 70. rokoch XX storočia. Predtým sa predpokladal sendvičový model štruktúry, podľa ktorého je lipidová dvojvrstva umiestnená vo vnútri a na vnútornej a vonkajšej strane membrány je pokrytá súvislými vrstvami povrchových proteínov. Hromadenie experimentálnych údajov však túto hypotézu vyvrátilo.

Hrúbka membrán v rôznych bunkách je asi 8 nm. Membrány (aj rôzne strany jednej) sa od seba líšia percentom rôznych typov lipidov, bielkovín, enzymatickou aktivitou atď. Niektoré membrány sú tekutejšie a priepustnejšie, iné sú hustejšie.

Prestávky v bunkovej membráne sa ľahko spájajú v dôsledku fyzikálno-chemických charakteristík lipidovej dvojvrstvy. V rovine membrány sa pohybujú lipidy a proteíny (pokiaľ nie sú fixované cytoskeletom).

Funkcie bunkovej membrány

Väčšina bielkovín ponorených do bunkovej membrány plní enzymatickú funkciu (sú to enzýmy). Často (najmä v membránach bunkových organel) sú enzýmy usporiadané v určitom poradí tak, že produkty reakcie katalyzované jedným enzýmom prechádzajú na druhý, potom tretí atď. Vytvorí sa dopravník, ktorý stabilizuje povrchové proteíny, pretože sa umožňujú enzýmom plávať pozdĺž lipidovej dvojvrstvy.

Bunková membrána plní vymedzujúcu (bariérovú) funkciu od okolia a zároveň funkciu transportnú. Dá sa povedať, že je to jeho najdôležitejší účel. Cytoplazmatická membrána, ktorá má pevnosť a selektívnu permeabilitu, udržuje stálosť vnútorného zloženia bunky (jej homeostázu a integritu).

V tomto prípade dochádza k transportu látok rôznymi spôsobmi. Transport pozdĺž koncentračného gradientu zahŕňa pohyb látok z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou (difúzia). Takže napríklad plyny difundujú (CO 2, O 2).

Dochádza aj k transportu proti koncentračnému spádu, ale s výdajom energie.

Transport je pasívny a ľahký (keď mu pomáha nejaký nosič). Pre látky rozpustné v tukoch je možná pasívna difúzia cez bunkovú membránu.

Existujú špeciálne bielkoviny, vďaka ktorým sú membrány priepustné pre cukry a iné vo vode rozpustné látky. Tieto nosiče sa viažu na transportované molekuly a ťahajú ich cez membránu. Takto sa glukóza transportuje do červených krviniek.

Preklenutie proteínov, keď sa spojí, môže vytvoriť pór na pohyb určitých látok cez membránu. Takéto nosiče sa nepohybujú, ale tvoria kanál v membráne a fungujú podobne ako enzýmy, viažu špecifickú látku. Prenos sa uskutočňuje v dôsledku zmeny konformácie proteínu, v dôsledku ktorej sa v membráne vytvárajú kanály. Príkladom je sodno-draslíková pumpa.

Transportná funkcia membrány eukaryotickej bunky sa realizuje aj prostredníctvom endocytózy (a exocytózy). Prostredníctvom týchto mechanizmov sa do bunky (a von z nej) dostávajú veľké molekuly biopolymérov, dokonca aj celé bunky. Endo- a exocytóza nie sú charakteristické pre všetky eukaryotické bunky (prokaryoty ju nemajú vôbec). Takže endocytóza sa pozoruje u prvokov a nižších bezstavovcov; u cicavcov absorbujú leukocyty a makrofágy škodlivé látky a baktérie, t.j. endocytóza plní pre telo ochrannú funkciu.

Endocytóza sa delí na fagocytóza(cytoplazma obaľuje veľké častice) a pinocytóza(zachytenie kvapiek kvapaliny s látkami v nej rozpustenými). Mechanizmus týchto procesov je približne rovnaký. Absorbované látky na povrchu bunky sú obklopené membránou. Vytvorí sa vezikula (fagocytárna alebo pinocytická), ktorá sa potom presunie do bunky.

Exocytóza je odstraňovanie látok z bunky cytoplazmatickou membránou (hormóny, polysacharidy, bielkoviny, tuky atď.). Tieto látky sú uzavreté v membránových vezikulách, ktoré zapadajú do bunkovej membrány. Obe membrány sa spájajú a obsah je mimo bunky.

Cytoplazmatická membrána plní funkciu receptora. K tomu sa na jeho vonkajšej strane nachádzajú štruktúry, ktoré dokážu rozpoznať chemický alebo fyzikálny podnet. Niektoré proteíny prenikajúce do plazmalemy sú zvonka spojené s polysacharidovými reťazcami (tvoria glykoproteíny). Sú to zvláštne molekulárne receptory, ktoré zachytávajú hormóny. Keď sa konkrétny hormón naviaže na svoj receptor, zmení svoju štruktúru. To následne spúšťa mechanizmus bunkovej odozvy. Súčasne sa môžu otvoriť kanály a určité látky môžu začať vstupovať do bunky alebo z nej byť odstránené.

Receptorová funkcia bunkových membrán bola dobre študovaná na základe pôsobenia hormónu inzulínu. Keď sa inzulín naviaže na svoj glykoproteínový receptor, aktivuje sa katalytická intracelulárna časť tohto proteínu (enzým adenylátcykláza). Enzým syntetizuje cyklický AMP z ATP. Už teraz aktivuje alebo inhibuje rôzne enzýmy bunkového metabolizmu.

Receptorová funkcia cytoplazmatickej membrány zahŕňa aj rozpoznávanie susedných buniek rovnakého typu. Takéto bunky sú navzájom spojené rôznymi medzibunkovými kontaktmi.

V tkanivách si pomocou medzibunkových kontaktov môžu bunky medzi sebou vymieňať informácie pomocou špeciálne syntetizovaných látok s nízkou molekulovou hmotnosťou. Jedným z príkladov takejto interakcie je kontaktná inhibícia, keď bunky prestanú rásť po prijatí informácie, že voľný priestor je obsadený.

Medzibunkové kontakty sú jednoduché (membrány rôznych buniek spolu susedia), uzamykacie (invaginácia membrány jednej bunky do druhej), desmozómy (keď sú membrány spojené zväzkami priečnych vlákien prenikajúcich do cytoplazmy). Okrem toho existuje variant medzibunkových kontaktov v dôsledku mediátorov (sprostredkovateľov) - synapsií. V nich sa signál prenáša nielen chemicky, ale aj elektricky. Synapsiami sa prenášajú signály medzi nervovými bunkami, ako aj z nervu do svalu.

Plazmatická membrána zaberá špeciálne postavenie, keďže obmedzuje bunku zvonku a je priamo spojená s extracelulárnym prostredím. Má hrúbku asi 10 nm a je najhrubšou z bunkových membrán. Hlavnými zložkami sú bielkoviny (viac ako 60 %), lipidy (asi 40 %) a sacharidy (asi 1 %). Rovnako ako všetky ostatné bunkové membrány sa syntetizuje v kanáloch EPS.

Funkcie plazmalemy.

Doprava.

Plazmatická membrána je polopriepustná, t.j. selektívne rôzne molekuly ním prechádzajú rôznou rýchlosťou. Existujú dva spôsoby transportu látok cez membránu: pasívny a aktívny transport.

Pasívna doprava. Pasívny transport alebo difúzia nevyžaduje energiu. Nenabité molekuly difundujú pozdĺž koncentračného gradientu, transport nabitých molekúl závisí od koncentračného gradientu protónov vodíka a transmembránového rozdielu potenciálov, ktoré sa spájajú do elektrochemického protónového gradientu. Vnútorný cytoplazmatický povrch membrány nesie spravidla negatívny náboj, čo uľahčuje prenikanie kladne nabitých iónov do bunky. Existujú dva typy difúzie: jednoduchá a uľahčená.

Jednoduchá difúzia je typická pre malé neutrálne molekuly (H 2 O, CO 2, O 2), ako aj pre hydrofóbne nízkomolekulárne organické látky. Tieto molekuly môžu prechádzať bez akejkoľvek interakcie s membránovými proteínmi cez póry alebo kanály membrány, pokiaľ je zachovaný koncentračný gradient.

Uľahčená difúzia je charakteristická pre hydrofilné molekuly, ktoré sú transportované cez membránu aj po koncentračnom gradiente, avšak pomocou špeciálnych membránových nosných proteínov podľa princípu uniport.

Uľahčená difúzia je vysoko selektívna, pretože nosný proteín má väzbové centrum komplementárne k transportovanej látke a prenos je sprevádzaný konformačnými zmenami v proteíne. Jeden z možných mechanizmov uľahčenej difúzie je nasledovný: transportný proteín (translokáza) naviaže látku, potom sa priblíži k opačnej strane membrány, uvoľní túto látku, prevezme svoju pôvodnú konformáciu a je opäť pripravený vykonávať transportnú funkciu. O tom, ako sa uskutočňuje pohyb samotného proteínu, je málo známe. Ďalší možný mechanizmus prenosu zahŕňa účasť niekoľkých nosných proteínov. V tomto prípade samotná pôvodne naviazaná zlúčenina prechádza z jedného proteínu na druhý, pričom sa postupne viaže na jeden alebo iný proteín, až kým nie je na opačnej strane membrány.

aktívny transport. K takémuto transportu dochádza, keď k prenosu dochádza proti koncentračnému gradientu. Vyžaduje to výdaj energie bunkou. Aktívny transport slúži na akumuláciu látok vo vnútri bunky. Zdrojom energie je často ATP. Pre aktívny transport je okrem zdroja energie nevyhnutná účasť membránových proteínov. Jeden z aktívnych transportných systémov v živočíšnej bunke je zodpovedný za prenos iónov Na a K + cez bunkovú membránu. Tento systém je tzv Na + - K*-čerpadlo. Je zodpovedný za udržiavanie zloženia vnútrobunkového prostredia, v ktorom je koncentrácia K + iónov vyššia ako koncentrácia Na * iónov.

Koncentračný gradient oboch iónov je udržiavaný prenosom K + vo vnútri bunky a Na + vonku. Oba transporty prebiehajú proti koncentračnému gradientu. Toto rozloženie iónov určuje obsah vody v bunkách, excitabilitu nervové bunky a svalové bunky a ďalšie vlastnosti normálnych buniek. Na + -K + - pumpa je proteín - transportná ATPáza. Molekula tohto enzýmu je oligomér a preniká cez membránu. Počas celého cyklu pumpy sa z bunky do medzibunkovej látky prenesú 3 ióny Na + a v opačnom smere 2 ióny K +, pričom sa využíva energia molekuly ATP. Existujú transportné systémy na prenos vápenatých iónov (Ca 2+ -ATPáza), protónové pumpy (H + -ATPáza) atď.

Aktívny transport látky cez membránu, uskutočňovaný v dôsledku energie koncentračného gradientu inej látky, sa nazýva symport. Transportná ATPáza má v tomto prípade väzbové miesta pre obe látky. Antiport je pohyb látky proti jej koncentračnému gradientu. V tomto prípade sa druhá látka pohybuje v opačnom smere pozdĺž svojho koncentračného gradientu. Symport a antiport (kotransport) môže nastať pri absorpcii aminokyselín z čreva a reabsorpcii glukózy z primárneho moču, s využitím energie koncentračného gradientu Na + iónov vytvorených Na +, K + -ATPázou.

Ďalšími 2 typmi transportu sú endocytóza a exocytóza.

Endocytóza- zachytávanie veľkých častíc bunkou. Existuje niekoľko spôsobov endocytózy: pinocytóza a fagocytóza. Zvyčajne pod pinocytóza pochopiť zachytávanie kvapalných koloidných častíc bunkou, pod fagocytóza- zachytávanie teliesok (hustejšie a väčšie častice až do iných buniek). Mechanizmus pino- a fagocytózy je odlišný.

IN všeobecný pohľad vstup pevných častíc alebo kvapiek kvapaliny do bunky zvonku sa nazýva heterofágia. Tento proces je najrozšírenejší u prvokov, no veľmi dôležitý je aj u človeka (ako aj u iných cicavcov). Heterofágia zohráva významnú úlohu pri ochrane organizmu (segmentované neutrofily - granulocyty; makrofagocyty), reštrukturalizácii kostného tkaniva(osteoklasty), tvorba tyroxínu folikulmi štítna žľaza, reabsorpcia proteínu a iných makromolekúl v proximálnom nefróne a ďalšie procesy.

Pinocytóza.

Aby sa externé molekuly dostali do bunky, musia byť najprv naviazané na glykokalyxné receptory (súbor molekúl spojených s povrchovými proteínmi membrány) (obr.).

V mieste takejto väzby pod plazmalemou sa nachádzajú molekuly klatrínového proteínu. Plazmalema spolu s molekulami pripojenými zvonku a vystlanými klatrínom z cytoplazmy začína invaginovať. Invaginácia sa prehlbuje, jej okraje sa približujú a potom uzatvárajú. Výsledkom je, že z plazmalemy sa oddelí bublina, ktorá nesie zachytené molekuly. Klathrin na svojom povrchu vyzerá na elektrónových mikrofotografiách ako nerovný okraj, preto sa takéto bubliny nazývajú ohraničené.

Klathrin zabraňuje prichyteniu vezikúl k intracelulárnym membránam. Preto môžu byť ohraničené vezikuly voľne transportované v bunke presne do tých oblastí cytoplazmy, kde by sa mal ich obsah použiť. Do jadra sa teda dodávajú najmä steroidné hormóny. Obyčajne ohraničené vezikuly však odlupujú svoj okraj krátko po oddelení od plazmalemy. Klathrin sa prenáša do plazmalemy a môže sa opäť podieľať na reakciách endocytózy.

Na povrchu bunky v cytoplazme sú trvalejšie vezikuly – endozómy. Ohraničené vezikuly uvoľňujú klatrín a spájajú sa s endozómami, čím sa zväčšuje objem a povrch endozómov. Potom sa nadbytočná časť endozómov odštiepi vo forme nového vezikula, v ktorom nie sú žiadne látky, ktoré sa dostali do bunky, zostávajú v endozóme. Nová vezikula cestuje na povrch bunky a spája sa s membránou. Výsledkom je, že strata plazmalemy, ku ktorej došlo pri odštiepení ohraničenej vezikuly, sa obnoví a jej receptory sa tiež vrátia do plazmalemy.

Endozómy klesajú do cytoplazmy a spájajú sa s lyzozómovými membránami. Látky prichádzajúce vo vnútri takéhoto sekundárneho lyzozómu podliehajú rôznym biochemickým transformáciám. Po dokončení procesu sa membrána lyzozómu môže rozpadnúť na fragmenty a produkty rozpadu a obsah lyzozómu sa stanú dostupnými pre intracelulárne metabolické reakcie. Takže napríklad aminokyseliny sú viazané tRNA a dodávané do ribozómov, zatiaľ čo glukóza môže vstúpiť do Golgiho komplexu alebo do tubulov agranulárneho ER.

Hoci endozómy nemajú klatrínovú hranicu, nie všetky sa spájajú s lyzozómami. Niektoré z nich sú nasmerované z jedného bunkového povrchu na druhý (ak bunky tvoria epitelovú vrstvu). Tam sa endozómová membrána spojí s plazmatickou membránou a obsah sa vytlačí. V dôsledku toho sa látky prenášajú cez bunku z jedného prostredia do druhého bez zmien. Tento proces sa nazýva transcytóza. Proteínové molekuly, najmä imunoglobulíny, sa môžu tiež prenášať transcytózou.

Fagocytóza.

Ak má veľká častica na svojom povrchu molekulárne skupiny, ktoré môžu byť rozpoznané bunkovými receptormi, naviaže sa. Zďaleka to nie je vždy, že samotné cudzie častice majú takéto zoskupenia. Keď sa však dostanú do tela, obklopia ich molekuly imunoglobulínov (opsoníny), ktoré sa vždy nachádzajú ako v krvi, tak aj v medzibunkovom prostredí. Imunoglobulíny sú vždy rozpoznávané fagocytovými bunkami.

Po naviazaní opsonínov pokrývajúcich cudziu časticu na receptory fagocytu sa aktivuje jeho povrchový komplex. Aktínové mikrofilamenty začnú interagovať s myozínom a zmení sa konfigurácia bunkového povrchu. Okolo častice sa rozprestierajú výrastky cytoplazmy fagocytu. Pokrývajú povrch častice a spájajú sa nad ním. Vonkajšie listy výrastkov sa spájajú a uzatvárajú povrch bunky.

Hlboké vrstvy výrastkov tvoria membránu okolo absorbovanej častice - vzniká fagozóm. Fagozóm sa spája s lyzozómami, čo vedie k ich komplexu - heterolyzozóm (heterozóm, alebo fagolyzozóm). V ňom dochádza k lýze zachytených zložiek častice. Niektoré z produktov lýzy sú odstránené z heterozómu a využité bunkou, zatiaľ čo niektoré nemusia byť citlivé na pôsobenie lyzozomálnych enzýmov. Tieto zvyšky tvoria zvyškové telá.

Schopnosť fagocytózy majú potenciálne všetky bunky, no v organizme sa týmto smerom špecializuje len málokto. Sú to neutrofilné leukocyty a makrofágy.

Exocytóza.

Ide o odstraňovanie látok z bunky. Po prvé, makromolekulárne zlúčeniny sú segregované v Golgiho komplexe vo forme transportných vezikúl. Tie sú za účasti mikrotubulov nasmerované na povrch bunky. Membrána vezikuly je vložená do plazmalemy a obsah vezikuly je mimo bunky (obr.) Fúzia vezikuly s plazmalemou môže nastať bez akýchkoľvek dodatočných signálov. Táto exocytóza sa nazýva konštitutívny. Takto sa z buniek odstraňuje väčšina produktov jeho vlastného metabolizmu. Množstvo buniek je však určených na syntézu špeciálnych zlúčenín – sekrétov, ktoré sa v tele využívajú v iných jeho častiach. Aby sa transportná bublina s tajomstvom spojila s plazmalemou, sú potrebné signály zvonku. Až potom dôjde k zlúčeniu a k uvoľneniu tajomstva. Táto exocytóza sa nazýva regulované. Signálne molekuly, ktoré podporujú vylučovanie sekrétov, sa nazývajú liberíny (uvoľňujúce faktory), a tie, ktoré bránia odstráneniu - statíny.

funkcie receptorov.

Poskytujú ich najmä glykoproteíny umiestnené na povrchu plazmalemy a schopné viazať sa na svoje ligandy. Ligand zodpovedá svojmu receptoru ako kľúč k zámku. Väzba ligandu na receptor spôsobuje zmenu v konformácii polypeptidu. S takouto zmenou v transmembránovom proteíne sa vytvorí správa medzi extra- a intracelulárnym prostredím.

typy receptorov.

Receptory spojené s proteínovými iónovými kanálmi. Interagujú so signálnou molekulou, ktorá dočasne otvára alebo zatvára kanál na prechod iónov. (Napríklad acetylcholínový neurotransmiterový receptor je proteín pozostávajúci z 5 podjednotiek, ktoré tvoria iónový kanál. V neprítomnosti acetylcholínu je kanál uzavretý a po pripojení sa otvorí a umožní priechod sodíkových iónov).

katalytické receptory. Pozostávajú z extracelulárnej časti (samotný receptor) a intracelulárnej cytoplazmatickej časti, ktorá funguje ako enzým prolinkinázy (napríklad receptory rastového hormónu).

Receptory spojené s G-proteínmi. Sú to transmembránové proteíny pozostávajúce z receptora interagujúceho s ligandom a G-proteínu (regulačný proteín súvisiaci s guanozíntrifosfátom), ktorý prenáša signál na membránovo viazaný enzým (adenylátcykláza) alebo do iónového kanála. V dôsledku toho sa aktivujú cyklické AMP alebo ióny vápnika. (Takto funguje systém adenylátcyklázy. Napríklad v pečeňových bunkách je receptor pre hormón inzulín. Nadbunková časť receptora sa viaže na inzulín. To spôsobí aktiváciu vnútrobunkovej časti, enzýmu adenylátcyklázy. syntetizuje cyklický AMP z ATP, ktorý reguluje rýchlosť rôznych intracelulárnych procesov, čo spôsobuje aktiváciu alebo inhibíciu týchto alebo iných metabolických enzýmov).

Receptory, ktoré vnímajú fyzikálne faktory. Napríklad fotoreceptorový proteín rodopsín. Keď je svetlo absorbované, mení svoju konformáciu a vyvoláva nervový impulz.

Bunková membrána, nazývaná aj plazmaléma, cytolema alebo plazmatická membrána, je molekulárna štruktúra, ktorá je svojou povahou elastická a je tvorená rôznymi proteínmi a lipidmi. Oddeľuje obsah akejkoľvek bunky od vonkajšieho prostredia, čím reguluje jej ochranné vlastnosti, a tiež zabezpečuje výmenu medzi vonkajším prostredím a priamo vnútorným obsahom bunky.

Plazmalema je prepážka umiestnená vo vnútri, priamo za škrupinou. Rozdeľuje bunku na určité kompartmenty, ktoré sú nasmerované do kompartmentov alebo organel. Obsahujú špeciálne podmienky prostredia. Bunková stena úplne pokrýva celú bunkovú membránu. Vyzerá to ako dvojitá vrstva molekúl.

Základné informácie

Zloženie plazmalemy sú fosfolipidy alebo, ako sa tiež nazývajú, komplexné lipidy. Fosfolipidy majú niekoľko častí: chvost a hlavu. Odborníci nazývajú hydrofóbne a hydrofilné časti: v závislosti od stavby živočícha resp rastlinná bunka. Sekcie, ktoré sa nazývajú hlava, sú obrátené do vnútra bunky a chvosty smerom von. Plazmalemy sú štrukturálne nemenné a veľmi podobné v rôznych organizmoch; najčastejšou výnimkou môže byť archaea, v ktorej sa priečky skladajú z rôznych alkoholov a glycerolu.

Hrúbka plazmy približne 10 nm.

Existujú priečky, ktoré sú na vonkajšej alebo vonkajšej strane časti susediacej s membránou - nazývajú sa povrchové. Niektoré typy bielkovín môžu byť akýmsi kontaktným bodom pre bunkovú membránu a obal. Vo vnútri bunky je cytoskelet a vonkajšia stena. Určité typy integrálnych proteínov môžu byť použité ako kanály v iónových transportných receptoroch (paralelne s nervovými zakončeniami).

Ak používate elektrónový mikroskop, môžete získať údaje, na základe ktorých môžete zostaviť schému štruktúry všetkých častí bunky, ako aj hlavných komponentov a membrán. Horné zariadenie bude pozostávať z troch podsystémov:

komplexná supramembránová inklúzia;
muskuloskeletálny aparát cytoplazmy, ktorý bude mať submembránovú časť.

Tento aparát možno pripísať cytoskeletu bunky. Cytoplazma s organelami a jadrom sa nazýva jadrový aparát. Cytoplazmatická alebo inými slovami plazmatická bunková membrána sa nachádza pod bunkovou membránou.

Slovo "membrána" pochádza z latinské slovo membrum, čo možno preložiť ako „koža“ alebo „škrupina“. Termín bol navrhnutý pred viac ako 200 rokmi a častejšie sa nazýval okraje bunky, ale v období, keď sa začalo používať rôzne elektronické zariadenia, sa zistilo, že plazmatické cytolemy tvoria mnoho rôznych prvkov membrány.

Prvky sú najčastejšie štrukturálne, ako napríklad:

mitochondrie;
lyzozómy;
plastidy;
priečky.

Jedna z prvých hypotéz o molekulárnom zložení plazmalemy bola predložená v roku 1940 vedeckým inštitútom vo Veľkej Británii. Už v roku 1960 William Roberts navrhol svetu hypotézu „Na elementárnej membráne“. Predpokladala, že všetky plazmatické membrány bunky pozostávajú z určitých častí, v skutočnosti sú tvorené podľa všeobecného princípu pre všetky ríše organizmov.

Začiatkom sedemdesiatych rokov XX storočia bolo objavených veľa údajov, na základe ktorých v roku 1972 vedci z Austrálie navrhli nový mozaikovo-kvapalný model bunkovej štruktúry.

Štruktúra plazmatickej membrány

Model z roku 1972 je všeobecne uznávaný dodnes. To znamená, že v modernej vede sa rôzni vedci pracujúci so škrupinou spoliehajú na teoretickú prácu „Štruktúra biologickej membrány modelu fluidnej mozaiky“.

Proteínové molekuly sú spojené s lipidovou dvojvrstvou a úplne prestupujú celou membránou – integrálne proteíny (jeden z bežných názvov je transmembránové proteíny).

Škrupina v kompozícii má rôzne sacharidové zložky, ktoré budú vyzerať ako polysacharidový alebo sacharidový reťazec. Reťazec bude zase spojený lipidmi a proteínmi. Reťazce spojené proteínovými molekulami sa nazývajú glykoproteíny a molekuly lipidov sa nazývajú glykozidy. Sacharidy sú umiestnené na vonkajšej strane membrány a pôsobia ako receptory v živočíšnych bunkách.

Glykoproteíny – sú komplexom supramembránových funkcií. Nazýva sa aj glykokalyx (z gréckych slov glik a kalyx, čo znamená „sladký“ a „pohár“). Komplex podporuje bunkovú adhéziu.

Funkcie plazmatickej membrány

Bariéra

Pomáha oddeliť vnútorné zložky bunkovej hmoty od látok, ktoré sú vonku. Chráni telo pred vniknutím rôznych látok, ktoré mu budú cudzie, a pomáha udržiavať vnútrobunkovú rovnováhu.

Doprava

Bunka má svoj „pasívny transport“ a využíva ho na zníženie spotreby energie. Transportná funkcia funguje v nasledujúcich procesoch:

endocytóza;
exocytóza;
metabolizmus sodíka a draslíka.

Na vonkajšej strane membrány sa nachádza receptor, na mieste ktorého dochádza k miešaniu hormónov a rôznych regulačných molekúl.

Pasívna doprava Proces, pri ktorom látka prechádza membránou bez vynaloženia energie. Inými slovami, látka sa dodáva z oblasti bunky s vysokou koncentráciou na stranu, kde bude koncentrácia nižšia.

Existujú dva typy:

jednoduchá difúzia- obsiahnuté v malých neutrálnych molekulách H2O, CO2 a O2 a niektorých hydrofóbnych organických látkach s nízkou molekulovou hmotnosťou, a preto bez problémov prechádzajú cez membránové fosfolipidy. Tieto molekuly môžu prenikať membránou, kým koncentračný gradient nie je stabilný a nezmenený.
Uľahčená difúzia- charakteristický pre rôzne molekuly hydrofilného typu. Môžu tiež prechádzať cez membránu po koncentračnom gradiente. Proces sa však uskutoční pomocou rôznych proteínov, ktoré vytvoria špecifické kanály iónových zlúčenín v membráne.

aktívny transport- ide o pohyb rôznych komponentov cez stenu membrány na rozdiel od gradientu. Takýto prenos si vyžaduje značné výdavky na energetické zdroje v bunke. Najčastejšie je to aktívny transport, ktorý je hlavným zdrojom spotreby energie.

Existuje niekoľko odrôd aktívny transport za účasti nosných proteínov:

Sodno-draselná pumpa. Získanie potrebných minerálov a stopových prvkov bunkou.
Endocytóza- proces, pri ktorom bunka zachytáva pevné častice (fagocytóza) alebo rôzne kvapky akejkoľvek tekutiny (pinocytóza).
Exocytóza- proces, pri ktorom sa určité častice uvoľňujú z bunky do vonkajšieho prostredia. Tento proces je protiváhou endocytózy.

Pojem „endocytóza“ pochádza z gréckych slov „enda“ (zvnútra) a „ketóza“ (pohár, nádoba). Proces charakterizuje zachytenie vonkajšej kompozície bunkou a uskutočňuje sa počas výroby membránových vezikúl. Tento termín navrhol v roku 1965 belgický profesor cytológie Christian Bales, ktorý študoval absorpciu rôznych látok bunkami cicavcov, ako aj fagocytózu a pinocytózu.

Fagocytóza

Vyskytuje sa, keď bunka zachytáva určité pevné častice alebo živé bunky. A pinocytóza je proces, pri ktorom bunka zachytáva kvapky kvapaliny. Fagocytóza (z gréckych slov „požierač“ a „zásobník“) je proces, pri ktorom sa zachytávajú a konzumujú veľmi malé predmety voľne žijúcich živočíchov, ako aj pevné časti rôznych jednobunkové organizmy.

Objav procesu patrí fyziológovi z Ruska – Vjačeslavovi Ivanovičovi Mečnikovovi, ktorý proces priamo určil, pričom robil rôzne testy s hviezdicami a drobnými dafniami.

Výživa jednobunkových heterotrofných organizmov je založená na ich schopnosti tráviť a zachytávať rôzne častice.

Mechnikov opísal algoritmus na absorpciu baktérií amébou a všeobecný princíp fagocytóza:

adhézia - adhézia baktérií na bunkovú membránu;
absorpcia;
tvorba vezikuly s bakteriálnou bunkou;
bublanie bubliny.

Na základe toho sa proces fagocytózy skladá z nasledujúcich etáp:

Absorbovaná častica je pripojená k membráne.
Obklopenie absorbovanej častice membránou.
Tvorba membránového vezikula (fagozómu).
Oddelenie membránového vezikula (fagozómu) do vnútra bunky.
Asociácia fagozómu a lyzozómu (trávenie), ako aj vnútorný pohyb častíc.

Je možné pozorovať úplné alebo čiastočné trávenie.

V prípade čiastočného trávenia sa najčastejšie vytvorí zvyškové teliesko, ktoré zostane nejaký čas vo vnútri bunky. Tie zvyšky, ktoré nebudú štiepené, sú z bunky odobraté (evakuované) exocytózou. V priebehu evolúcie sa táto funkcia fagocytárnej náchylnosti postupne oddelila a presunula z rôznych jednobunkových do špecializovaných buniek (ako sú tráviace bunky v coelenterátoch a hubách) a potom do špeciálnych buniek u cicavcov a ľudí.

Lymfocyty a leukocyty v krvi sú predisponované k fagocytóze. Samotný proces fagocytózy si vyžaduje veľký výdaj energie a je priamo spojený s aktivitou vonkajšej bunkovej membrány a lyzozómu, ktoré obsahujú tráviace enzýmy.

pinocytóza

Pinocytóza je zachytenie kvapaliny na povrchu bunky, v ktorej rôzne látky. Objav fenoménu pinocytózy patrí vedcovi Fitzgeraldovi Lewisovi. Táto udalosť sa odohrala v roku 1932.

Pinocytóza je jedným z hlavných mechanizmov, ktorými makromolekulárne zlúčeniny vstupujú do bunky, napríklad rôzne glykoproteíny alebo rozpustné proteíny. Pinocytotická aktivita je zase nemožná bez fyziologického stavu bunky a závisí od jej zloženia a zloženia prostredia. Najaktívnejšiu pinocytózu môžeme pozorovať u améb.

U ľudí sa pinocytóza pozoruje v črevných bunkách, v cievach, obličkových tubuloch a tiež v rastúcich oocytoch. Na znázornenie procesu pinocytózy, ktorý sa bude vykonávať pomocou ľudských leukocytov, je možné vytvoriť výčnelok plazmatickej membrány. V tomto prípade budú časti šnurované a oddelené. Proces pinocytózy si vyžaduje výdaj energie.

Kroky v procese pinocytózy:

Na vonkajšej bunkovej plazmaleme sa objavujú tenké výrastky, ktoré obklopujú kvapky tekutiny.
Táto časť vonkajšieho obalu sa stáva tenšou.
Tvorba membránovej vezikuly.
Stena prerazí (zlyhá).
Vezikula sa pohybuje v cytoplazme a môže fúzovať s rôznymi vezikulami a organelami.

Exocytóza

Termín pochádza z gréckych slov „exo“ – vonkajší, vonkajší a „cytóza“ – nádoba, miska. Proces spočíva v uvoľnení určitých častíc bunkovou časťou do vonkajšieho prostredia. Proces exocytózy je opakom pinocytózy.

V procese ekocytózy bubliny intracelulárnej tekutiny opúšťajú bunku a prechádzajú na vonkajšiu membránu bunky. Obsah vo vnútri vezikúl sa môže uvoľniť von a bunková membrána sa spojí s obalom vezikúl. Väčšina makromolekulárnych zlúčenín sa teda bude vyskytovať týmto spôsobom.

Exocytóza vykonáva množstvo úloh:

dodanie molekúl do vonkajšej bunkovej membrány;
transport látok, ktoré budú potrebné na rast a zväčšenie plochy membrány, v bunke, napríklad určitých proteínov alebo fosfolipidov;
uvoľnenie alebo spojenie rôzne časti;
vylučovanie škodlivých a toxických produktov, ktoré vznikajú pri metabolizme, napr. kyseliny chlorovodíkovej vylučované bunkami žalúdočnej sliznice;
transport pepsinogénu, ako aj signálnych molekúl, hormónov či neurotransmiterov.

Špecifické funkcie biologické membrány :

generovanie impulzu, ktorý sa vyskytuje na nervovej úrovni vo vnútri neurónovej membrány;
syntéza polypeptidov, ako aj lipidov a uhľohydrátov hrubej a hladkej siete endoplazmatického retikula;
zmena svetelnej energie a jej premena na chemickú energiu.

Video

Z nášho videa sa dozviete veľa zaujímavých a užitočných vecí o štruktúre bunky.

Nedostali ste odpoveď na svoju otázku? Navrhnite autorom tému.

Jadro je zodpovedné za ukladanie genetického materiálu zaznamenaného na DNA a tiež riadi všetky procesy bunky. Cytoplazma obsahuje organely, z ktorých každá má svoje funkcie, ako je napríklad syntéza organických látok, trávenie atď. O poslednej zložke si povieme podrobnejšie v tomto článku.

v biológii?

rozprávanie jednoduchý jazyk, je to šupka. Nie vždy je však úplne nepreniknuteľný. Transport určitých látok cez membránu je takmer vždy povolený.

V cytológii možno membrány rozdeliť na dva hlavné typy. Prvým je plazmatická membrána, ktorá pokrýva bunku. Druhým sú membrány organel. Existujú organely, ktoré majú jednu alebo dve membrány. Jednomembránové bunky zahŕňajú endoplazmatické retikulum, vakuoly a lyzozómy. Plastidy a mitochondrie patria medzi dvojmembránové.

Vo vnútri organel môžu byť aj membrány. Zvyčajne ide o deriváty vnútornej membrány dvojmembránových organel.

Ako sú usporiadané membrány dvojmembránových organel?

Plastidy a mitochondrie majú dve membrány. Vonkajšia membrána oboch organel je hladká, no vnútorná tvorí štruktúry potrebné pre fungovanie organoidu.

Takže škrupina mitochondrií má dovnútra výčnelky - cristae alebo hrebene. Na nich prebieha kolobeh chemických reakcií nevyhnutných pre bunkové dýchanie.

Deriváty vnútornej membrány chloroplastov sú kotúčovité vaky – tylakoidy. Zhromažďujú sa v kôpkach - zrnách. Samostatné grana sa navzájom kombinujú pomocou lamiel - dlhých štruktúr vytvorených aj z membrán.

Štruktúra membrán jednomembránových organel

Tieto organely majú iba jednu membránu. Zvyčajne ide o hladkú membránu zloženú z lipidov a bielkovín.

Vlastnosti štruktúry plazmatickej membrány bunky

Membránu tvoria látky, ako sú lipidy a bielkoviny. Štruktúra plazmatickej membrány zabezpečuje jej hrúbku 7-11 nanometrov. Väčšinu membrány tvoria lipidy.

Štruktúra plazmatickej membrány zabezpečuje prítomnosť dvoch vrstiev v nej. Prvá je dvojitá vrstva fosfolipidov a druhá je vrstva proteínov.

Lipidy plazmatickej membrány

Lipidy, ktoré tvoria plazmatickú membránu, sa delia do troch skupín: steroidy, sfingofosfolipidy a glycerofosfolipidy. Molekula posledne menovaného obsahuje zvyšok trojsýtneho alkoholu glycerolu, v ktorom sú atómy vodíka dvoch hydroxylových skupín nahradené reťazcami mastných kyselín a atóm vodíka tretej hydroxylovej skupiny je nahradený zvyškom kyseliny fosforečnej, ku ktorej je zase pripojený zvyšok jednej z dusíkatých zásad.

Molekula glycerofosfolipidu sa dá rozdeliť na dve časti: hlavu a chvosty. Hlava je hydrofilná (to znamená, že sa rozpúšťa vo vode) a chvosty sú hydrofóbne (odpudzujú vodu, ale rozpúšťajú sa v organických rozpúšťadlách). Vďaka tejto štruktúre možno molekulu glycerofosfolipidov nazvať amfifilnou, teda hydrofóbnou aj hydrofilnou súčasne.

Sfingofosfolipidy sú podobné v chemická štruktúra pre glycerofosfolipidy. Od vyššie uvedených sa však líšia tým, že vo svojom zložení majú namiesto glycerolového zvyšku sfingozínový alkoholový zvyšok. Ich molekuly majú tiež hlavy a chvosty.

Obrázok nižšie jasne ukazuje štruktúru plazmatickej membrány.

Proteíny plazmatickej membrány

Čo sa týka bielkovín, ktoré tvoria štruktúru plazmatickej membrány, ide najmä o glykoproteíny.

V závislosti od ich umiestnenia v plášti ich možno rozdeliť do dvoch skupín: periférne a integrálne. Prvé sú tie, ktoré sú na povrchu membrány a druhé sú tie, ktoré prenikajú celou hrúbkou membrány a sú vo vnútri lipidovej vrstvy.

V závislosti od funkcií, ktoré proteíny vykonávajú, ich možno rozdeliť do štyroch skupín: enzýmové, štrukturálne, transportné a receptorové.

Všetky proteíny, ktoré sú v štruktúre plazmatickej membrány, nie sú chemicky spojené s fosfolipidmi. Preto sa môžu voľne pohybovať v hlavnej vrstve membrány, zhromažďovať sa v skupinách atď. Preto štruktúru plazmatickej membrány bunky nemožno nazvať statickou. Je dynamický, keďže sa neustále mení.

Aká je úloha bunkovej membrány?

Štruktúra plazmatickej membrány jej umožňuje vyrovnať sa s piatimi funkciami.

Prvým a hlavným je obmedzenie cytoplazmy. Vďaka tomu má bunka konštantný tvar a veľkosť. Táto funkcia je zabezpečená tým, že plazmatická membrána je pevná a elastická.

Druhou úlohou je poskytovanie Vďaka svojej elasticite môžu plazmatické membrány vytvárať na svojich spojoch výrastky a záhyby.

Ďalšou funkciou bunkovej membrány je transport. Poskytujú ho špeciálne bielkoviny. Vďaka nim sa do bunky dopravia potrebné látky a nepotrebné látky sa z nej zbavia.

Okrem toho plazmatická membrána vykonáva enzymatickú funkciu. Vykonáva sa aj vďaka bielkovinám.

A poslednou funkciou je signalizácia. Vzhľadom na to, že proteíny pod vplyvom určitých podmienok môžu zmeniť svoje priestorová štruktúra plazmová membrána môže vysielať signály do buniek.

Teraz viete všetko o membránach: čo je membrána v biológii, čo sú, ako sú usporiadané plazmatické membrány a organoidné membrány, aké funkcie vykonávajú.