Celica je že dolgo definirana kot strukturna enota vseh živih bitij. In res je. Navsezadnje milijarde teh struktur, kot so opeke, tvorijo rastline in živali, bakterije in mikroorganizme ter ljudi. Vsak organ, tkivo, sistem telesa – vse je zgrajeno iz celic.

Zato je zelo pomembno poznati vse podrobnosti njegove notranje strukture, kemične sestave in bioloških procesov. kemične reakcije. V tem članku bomo preučili, kaj je plazemska membrana, funkcije, ki jih opravlja, in njeno zgradbo.

Celični organeli

Organeli so najmanjši strukturni deli celice in zagotavljajo njeno strukturo in vitalne funkcije. Ti vključujejo veliko različnih predstavnikov:

1. Plazemska membrana.
2. Jedro in nukleoli s kromosomskim materialom.
3. Citoplazma z vključki.
4. Lizosomi.
5. Mitohondrije.
6. Ribosomi.
7. Vakuole in kloroplasti, če je celica rastlinska.

Vsaka od naštetih struktur ima svojo kompleksno strukturo, ki jo tvorijo snovi z visoko molekulsko maso (HMC), opravlja strogo določene funkcije in sodeluje v kompleksu biokemičnih reakcij, ki zagotavljajo vitalne funkcije celotnega organizma kot celote.

Splošna zgradba membrane

Struktura plazemska membrana preučujejo že od 18. stoletja. Takrat je bila prvič odkrita njegova sposobnost selektivnega prehajanja ali zadrževanja snovi. Z razvojem mikroskopije je proučevanje fine zgradbe in zgradbe membrane postalo vse bolj možno, zato je danes o njej znano skoraj vse.

Sinonim za njegovo glavno ime je plazmalema. Sestavo plazemske membrane predstavljajo tri glavne vrste IUD:

• beljakovine;
• lipidi;
• ogljikovi hidrati.

Razmerje teh spojin in njihova lokacija se lahko razlikujeta v celicah različnih organizmov (rastlinskih, živalskih ali bakterijskih).

Fluidni mozaični model strukture

Številni znanstveniki so poskušali sklepati o tem, kako se lipidi in beljakovine nahajajo v membrani. Vendar sta šele leta 1972 znanstvenika Singer in Nicholson predlagala model, ki je še danes pomemben in odraža strukturo plazemske membrane. Imenuje se tekoči mozaik, njegovo bistvo pa je naslednje: različne vrste lipidov so razporejene v dveh slojih, usmerjenih s hidrofobnimi konci molekul navznoter in hidrofilnimi navzven. Poleg tega je celotna struktura, kot mozaik, prežeta z različnimi vrstami beljakovinskih molekul, pa tudi z majhno količino heksoz (ogljikovih hidratov).

Celoten predlagani sistem je v stalni dinamiki. Beljakovine lahko ne le prodrejo v bilipidno plast skozi in skozi, ampak se tudi orientirajo na eno od njenih strani in so vgrajene v notranjost. Ali celo prosto »hodite« po membrani in spreminjate lokacijo.

Podatki mikroskopske analize zagotavljajo dokaze za podporo in utemeljitev te teorije. Vklopljeno črno-bele fotografije Plasti membrane so dobro vidne, zgornji in spodnji sta enako temni, srednja pa je svetlejša. Izvedeni so bili tudi številni poskusi, ki dokazujejo, da plasti temeljijo ravno na lipidih in beljakovinah.

Proteini plazemske membrane

Če upoštevamo odstotek lipidov in beljakovin v membrani rastlinske celice, bo približno enak - 40/40%. V živalski plazmalemi je do 60% sestavljeno iz beljakovin, v bakterijski plazmalemi - do 50%.

Plazemska membrana je sestavljena iz različni tipi beljakovine, specifične pa so tudi funkcije vsakega izmed njih.

1. Periferne molekule. To so proteini, ki so orientirani na površini notranjih ali zunanjih delov lipidnega dvosloja. Glavne vrste interakcij med molekularno strukturo in plastjo so naslednje:

• vodikove vezi;
• ionske interakcije ali solni mostovi;
• elektrostatična privlačnost.

Sami periferni proteini so vodotopne spojine, zato jih brez poškodb ni težko ločiti od plazmaleme. Katere snovi spadajo v te strukture? Najpogostejši in najštevilnejši je fibrilarni protein spektrin. V masi vseh membranskih proteinov v posameznih celičnih plazmalemah je lahko do 75 %.

Zakaj so potrebni in kako je plazemska membrana odvisna od njih? Funkcije so naslednje:

• tvorba celičnega citoskeleta;
• ohranjanje stalne oblike;
• omejevanje prekomerne mobilnosti integralnih beljakovin;
• koordinacija in izvajanje transporta ionov skozi plazmalemo;
• se lahko vežejo na oligosaharidne verige in sodelujejo pri receptorskem signaliziranju iz in na membrano.

2. Polintegralne beljakovine. Takšne molekule so tiste, ki so popolnoma ali napol potopljene v lipidni dvosloj, do različnih globin. Primeri vključujejo bakteriorodopsin, citokrom oksidazo in druge. Imenujejo se tudi "zasidrani" proteini, to je, kot da so pritrjeni znotraj plasti. S čim lahko pridejo v stik in kako se ukoreninijo in obdržijo? Največkrat po zaslugi posebnih molekul, ki so lahko miristinska ali palmitinska kislina, izopreni ali steroli. Na primer, v plazmalemi živali so polintegralni proteini, povezani s holesterolom. Teh še niso našli v rastlinah ali bakterijah.

3. Integralne beljakovine. Nekaj ​​najpomembnejših v plazmalemi. So strukture, ki tvorijo nekaj podobnega kanalom, ki skozi in skozi prodrejo v obe lipidni plasti. Po teh poteh v celico vstopijo številne molekule, tiste, ki jih lipidi ne prepuščajo. Zato je glavna vloga integralnih struktur tvorba ionskih kanalov za transport.

Obstajata dve vrsti penetracije lipidne plasti:

• monotopic - enkrat;
• politopno – na več mestih.

Različice integralnih proteinov vključujejo glikoforin, proteolipide, proteoglikane in druge. Vsi so netopni v vodi in so tesno vdelani v lipidno plast, zato jih je nemogoče odstraniti, ne da bi poškodovali strukturo plazmaleme. Ti proteini so globularne strukture, njihov hidrofobni konec se nahaja znotraj lipidne plasti, hidrofilni konec pa nad njo in se lahko dvigne nad celotno strukturo. Zaradi katerih interakcij se integralni proteini zadržujejo v notranjosti? Pri tem jim pomaga hidrofobna privlačnost za radikale maščobnih kislin.

Tako obstaja več različnih beljakovinskih molekul, ki jih vključuje plazemska membrana. Strukturo in funkcije teh molekul lahko združimo v več splošnih točk.

1. Strukturni periferni proteini.
2. Katalitski encimski proteini (polintegralni in integralni).
3. Receptor (periferni, integralni).
4. Transport (integralni).

Lipidi plazmaleme

Tekoči lipidni dvosloj, ki tvori plazemsko membrano, je lahko zelo gibljiv. Dejstvo je, da se lahko različne molekule premikajo iz zgornje plasti v spodnjo in obratno, to pomeni, da je struktura dinamična. Takšni prehodi imajo v znanosti svoje ime - "flip-flop". Nastalo je iz imena encima, ki katalizira procese preureditve molekul znotraj ene monoplasti ali od zgornjega do spodnjega in obratno, flipaze.

Količina lipidov, ki jih vsebuje celična plazemska membrana, je približno enaka številu beljakovin. Raznolikost vrst je velika. Razlikujemo lahko naslednje glavne skupine:

• fosfolipidi;
• sfingofosfolipidi;
• glikolipidi;
• holesterol

Prva skupina fosfolipidov vključuje molekule, kot so glicerofosfolipidi in sfingomielini. Te molekule tvorijo osnovo dvosloja membrane. Hidrofobni konci spojin so usmerjeni v plast, hidrofilni konci so usmerjeni navzven. Primeri povezav:

• fosfatidilholin;
• fosfatidilserin;
• kardiolipin;
• fosfatidilinozitol;
• sfingomielin;
• fosfatidilglicerol;
• Fosfatidiletanolamin.

Za preučevanje teh molekul se uporablja metoda za uničenje membranske plasti na nekaterih delih s fosfolipazo, posebnim encimom, ki katalizira proces razgradnje fosfolipidov.

Funkcije navedenih povezav so naslednje:

1. Zagotavljajo splošno strukturo in strukturo dvosloja plazmaleme.
2. Pridejo v stik z beljakovinami na površini in znotraj plasti.
3. Določite agregacijsko stanje, ki ga bo imela plazemska membrana celice pri različnih temperaturnih pogojih.
4. Sodelujejo pri omejeni prepustnosti plazmaleme za različne molekule.
5. Oblika različni tipi interakcije celičnih membran med seboj (dezmosom, režasti prostor, tesen stik).

Sfingofosfolipidi in membranski glikolipidi

Sfingomielini ali sfingofosfolipidi so po svoji kemični naravi derivati ​​aminoalkohola sfingozina. Skupaj s fosfolipidi sodelujejo pri tvorbi bilipidne plasti membrane.

Glikolipidi vključujejo glikokaliks, snov, ki v veliki meri določa lastnosti plazemske membrane. Je želeju podobna spojina, sestavljena predvsem iz oligosaharidov. Glikokaliks zavzema 10% celotne mase plazmaleme. Plazemska membrana, struktura in funkcije, ki jih opravlja, so neposredno povezani s to snovjo. Na primer, glikokaliks izvaja:

• funkcija markerja membrane;
• receptor;
• procesi parietalne prebave delcev znotraj celice.

Treba je opozoriti, da je prisotnost lipida glikokaliksa značilna samo za živalske celice, ne pa za rastlinske, bakterijske in glivične.

Holesterol (membranski sterol)

Je pomembna sestavina celičnega dvosloja pri sesalcih. Ne najdemo ga v rastlinah, niti v bakterijah ali glivah. S kemijskega vidika je alkohol, cikličen, monohidričen.

Tako kot drugi lipidi ima amfifilne lastnosti (prisotnost hidrofilnega in hidrofobnega konca molekule). V membrani igra pomembno vlogo kot omejevalnik in krmilnik dvoslojne fluidnosti. Sodeluje tudi pri nastajanju vitamina D in je sokriv pri nastajanju spolnih hormonov.

Rastlinske celice vsebujejo fitosterole, ki ne sodelujejo pri tvorbi živalskih membran. Po nekaterih podatkih je znano, da te snovi zagotavljajo odpornost rastlin na nekatere vrste bolezni.

Plazemsko membrano tvorijo holesterol in drugi lipidi v skupni interakciji, kompleksu.

Membrana ogljikovih hidratov

Ta skupina snovi predstavlja približno 10% celotne sestave spojin plazemske membrane. IN v preprosti obliki mono-, di- in polisaharidov ne najdemo, ampak le v obliki glikoproteinov in glikolipidov.

Njihove naloge so nadzor nad intra- in medceličnimi interakcijami, vzdrževanje določene strukture in položaja beljakovinskih molekul v membrani ter izvajanje sprejema.

Glavne funkcije plazmaleme

Plazemska membrana ima v celici zelo pomembno vlogo. Njegove funkcije so večplastne in pomembne. Oglejmo si jih pobližje.

1. Loči vsebino celice od okolju in ga ščiti pred zunanjimi vplivi. Zahvaljujoč prisotnosti membrane se vzdržuje na konstantni ravni kemična sestava citoplazma in njena vsebina.
2. Plazmalema vsebuje številne beljakovine, ogljikove hidrate in lipide, ki dajejo in ohranjajo specifično obliko celice.
3. Vsak celični organel ima membrano, ki jo imenujemo membranski vezikel (mehurček).
4. Komponentna sestava plazmaleme ji omogoča, da igra vlogo "stražara" celice in izvaja selektivni transport vanjo.
5. Receptorji, encimi, biološko aktivne snovi delujejo v celici in prodrejo vanjo, sodelujejo z njeno površinsko membrano samo zahvaljujoč membranskim proteinom in lipidom.
6. Skozi plazemsko membrano se ne prenašajo le spojine različnih narav, temveč tudi ioni, pomembni za življenje (natrij, kalij, kalcij in drugi).
7. Membrana vzdržuje osmotsko ravnovesje zunaj in znotraj celice.
8. S pomočjo plazemske membrane se iz citoplazme v organele prenašajo ioni in spojine različnih narav, elektroni in hormoni.
9. Preko njega pride do absorpcije. sončna svetloba v obliki kvantov in prebujajočih signalov znotraj celice.
10. Ta struktura ustvarja impulze delovanja in počitka.
11. Mehanska zaščita celice in njenih struktur pred manjšimi deformacijami in fizičnimi vplivi.
12. Adhezija celic, to je adhezija in njihovo držanje blizu drug drugemu, se izvaja tudi zahvaljujoč membrani.

Celična plazmalema in citoplazma sta med seboj zelo tesno povezani. Plazemska membrana je v tesnem stiku z vsemi snovmi in molekulami, ioni, ki prodrejo v celico in se prosto nahajajo v viskoznem notranjem okolju. Te povezave poskušajo priti v vsakogar celične strukture, a pregrada je ravno membrana, ki je sposobna skozi sebe izvajati različne vrste transporta. Ali pa sploh ne preskočite nekaterih vrst povezav.

Vrste transporta čez celično pregrado

Prenos skozi plazemsko membrano poteka na več načinov, ki jih združuje ena skupna fizikalna lastnost - zakon difuzije snovi.

1. Pasivni transport ali difuzija in osmoza. Vključuje prosto gibanje ionov in topila skozi membrano vzdolž gradienta od območja visoke koncentracije do območja nizke koncentracije. Ne zahteva porabe energije, saj deluje samostojno. Tako deluje natrijeva-kalijeva črpalka, menjava kisika in ogljikovega dioksida med dihanjem, sproščanje glukoze v kri ipd. Zelo pogost pojav je pospešena difuzija. Ta proces pomeni prisotnost neke vrste pomožne snovi, ki zgrabi želeno spojino in jo povleče vzdolž proteinskega kanala ali skozi lipidno plast v celico.
2. Aktivni transport vključuje porabo energije za procese absorpcije in izločanja skozi membrano. Obstajata dva glavna načina: eksocitoza - odstranitev molekul in ionov zunaj. Endocitoza je zajemanje in prehajanje trdnih in tekočih delcev v celico. Druga metoda aktivnega transporta pa vključuje dve vrsti procesa. Fagocitoza, ki vključuje zaužitje trdnih molekul, snovi, spojin in ionov z membranskim veziklom in njihov prenos v celico. Med tem procesom nastanejo veliki vezikli. Pinocitoza na drugi strani vključuje prevzemanje kapljic tekočin, topil in drugih snovi ter njihov prenos v celico. Vključuje nastanek majhnih mehurčkov.

Oba procesa - pinocitoza in fagocitoza - igrata veliko vlogo ne le pri transportu spojin in tekočin, temveč tudi pri zaščiti celice pred ostanki odmrlih celic, mikroorganizmov in škodljivih spojin. Lahko rečemo, da so te metode aktivnega transporta tudi možnosti za imunološko zaščito celice in njenih struktur pred različnimi nevarnostmi.

Celična membrana imenovana tudi plazemska (ali citoplazemska) membrana in plazmalema. Ta struktura ne ločuje le notranje vsebine celice od zunanjega okolja, ampak je tudi del večine celičnih organelov in jedra, ki jih ločuje od hialoplazme (citosola) - viskozno-tekočega dela citoplazme. Dogovorimo se za klic citoplazmatsko membrano tista, ki ločuje vsebino celice od zunanjega okolja. Preostali izrazi označujejo vse membrane.

Struktura celične (biološke) membrane temelji na dvojni plasti lipidov (maščob). Nastanek takšne plasti je povezan z značilnostmi njihovih molekul. Lipidi se v vodi ne topijo, temveč v njej na svoj način kondenzirajo. En del posamezne lipidne molekule je polarna glava (privlači jo voda, t. i. hidrofilen), drugi del pa je par dolgih nepolarnih repov (ta del molekule se odbija od vode, t. i. hidrofoben). Ta struktura molekul povzroči, da "skrijejo" svoj rep pred vodo in obrnejo svoje polarne glave proti vodi.

Posledično nastane lipidni dvosloj, v katerem so nepolarni repi navznoter (obrnjeni drug proti drugemu), polarni glavi pa navzven (proti zunanjemu okolju in citoplazmi). Površina takšne membrane je hidrofilna, znotraj pa je hidrofobna.

V celičnih membranah med lipidi prevladujejo fosfolipidi (spadajo med kompleksne lipide). Njihove glave vsebujejo ostanek fosforne kisline. Poleg fosfolipidov so še glikolipidi (lipidi + ogljikovi hidrati) in holesterol (soroden sterolovom). Slednji daje membrani togost, saj se nahaja v njeni debelini med repi preostalih lipidov (holesterol je popolnoma hidrofoben).

Zaradi elektrostatične interakcije se nekatere proteinske molekule pritrdijo na nabite lipidne glave, ki postanejo površinski membranski proteini. Drugi proteini interagirajo z nepolarnimi repi, so delno zakopani v dvosloj ali prodrejo skozenj.

torej celična membrana sestoji iz dvosloja lipidov, površinskih (perifernih), vgrajenih (polintegralnih) in prepustnih (integralnih) proteinov. Poleg tega so nekateri proteini in lipidi na zunanji strani membrane povezani z verigami ogljikovih hidratov.

to fluidni mozaični model strukture membrane je bila predstavljena v 70. letih 20. stoletja. Prej je bil predviden sendvič model strukture, po katerem se lipidni dvosloj nahaja znotraj, na notranji in zunanji strani pa je membrana prekrita z neprekinjenimi plastmi površinskih beljakovin. Vendar je kopičenje eksperimentalnih podatkov to hipotezo ovrglo.

Debelina membran v različnih celicah je približno 8 nm. Membrane (tudi različne strani ena) se med seboj razlikujejo v odstotkih različne vrste lipidi, proteini, encimska aktivnost itd. Nekatere membrane so bolj tekoče in bolj prepustne, druge so bolj goste.

Razpoke celične membrane se zlahka združijo zaradi fizikalno-kemijskih lastnosti lipidnega dvosloja. V ravnini membrane se lipidi in proteini (razen če so zasidrani v citoskeletu) premikajo.

Funkcije celične membrane

Večina beljakovin, potopljenih v celično membrano, opravlja encimsko funkcijo (so encimi). Pogosto (zlasti v membranah celičnih organelov) so encimi nameščeni v določenem zaporedju, tako da se reakcijski produkti, ki jih katalizira en encim, premaknejo v drugega, nato v tretjega itd. Nastane transporter, ki ga stabilizirajo površinske beljakovine, ker ne dovolijo, da bi encimi plavali vzdolž lipidnega dvosloja.

Celična membrana opravlja razmejevalno (pregradno) funkcijo od okolja in hkrati transportne funkcije. Lahko rečemo, da je to njen najpomembnejši namen. Citoplazemska membrana, ki ima moč in selektivno prepustnost, ohranja stalnost notranje sestave celice (njeno homeostazo in celovitost).

V tem primeru pride do transporta snovi različne poti. Pri transportu po koncentracijskem gradientu gre za premikanje snovi iz območja z višjo koncentracijo v območje z nižjo (difuzija). Na primer, plini (CO 2 , O 2 ) difundirajo.

Obstaja tudi transport proti koncentracijskemu gradientu, vendar s porabo energije.

Transport je lahko pasiven in olajšan (če mu pomaga kakšen prevoznik). Za v maščobi topne snovi je možna pasivna difuzija skozi celično membrano.

Obstajajo posebne beljakovine, ki naredijo membrane prepustne za sladkorje in druge vodotopne snovi. Takšni nosilci se vežejo na transportirane molekule in jih potegnejo skozi membrano. Tako se glukoza prenaša znotraj rdečih krvnih celic.

Nitasti proteini se združijo in tvorijo pore za gibanje določenih snovi skozi membrano. Takšni nosilci se ne premikajo, temveč tvorijo kanal v membrani in delujejo podobno kot encimi, ki vežejo določeno snov. Do prenosa pride zaradi spremembe konformacije beljakovin, kar povzroči nastanek kanalčkov v membrani. Primer je natrijeva-kalijeva črpalka.

Prenosna funkcija membrane evkariontske celice se izvaja tudi z endocitozo (in eksocitozo). Zahvaljujoč tem mehanizmom v celico (in iz nje) vstopajo velike molekule biopolimerov, tudi cele celice. Endo- in eksocitoza nista značilni za vse evkariontske celice (prokarionti je sploh nimajo). Tako endocitozo opazimo pri praživalih in nižjih nevretenčarjih; pri sesalcih absorbirajo levkociti in makrofagi škodljive snovi in bakterije, tj. endocitoza opravlja zaščitno funkcijo za telo.

Endocitozo delimo na fagocitoza(citoplazma ovija velike delce) in pinocitoza(zajemanje kapljic tekočine z raztopljenimi snovmi). Mehanizem teh procesov je približno enak. Absorbirane snovi na površini celic so obdane z membrano. Nastane vezikel (fagocitni ali pinocitni), ki se nato premakne v celico.

Eksocitoza je odstranitev snovi iz celice (hormoni, polisaharidi, beljakovine, maščobe itd.) s citoplazmatsko membrano. Te snovi so vsebovane v membranskih veziklih, ki se prilegajo celični membrani. Obe membrani se združita in vsebina se pojavi zunaj celice.

Citoplazemska membrana opravlja receptorsko funkcijo. Za to so na njegovi zunanji strani nameščene strukture, ki lahko prepoznajo kemični ali fizični dražljaj. Nekateri proteini, ki prodrejo v plazmalemo, so od zunaj povezani s polisaharidnimi verigami (tvorijo glikoproteine). To so posebni molekularni receptorji, ki zajemajo hormone. Ko se določen hormon veže na svoj receptor, spremeni svojo strukturo. To nato sproži mehanizem celičnega odziva. V tem primeru se lahko odprejo kanali in določene snovi lahko začnejo vstopati ali izstopati iz celice.

Receptorsko delovanje celičnih membran je dobro raziskano na podlagi delovanja hormona insulina. Ko se insulin veže na svoj glikoproteinski receptor, se aktivira katalitični intracelularni del tega proteina (encim adenilat ciklaza). Encim sintetizira ciklični AMP iz ATP. Že aktivira ali zavira različne encime celičnega metabolizma.

Receptorska funkcija citoplazemske membrane vključuje tudi prepoznavanje sosednjih celic istega tipa. Takšne celice so med seboj pritrjene z različnimi medceličnimi stiki.

V tkivih lahko celice s pomočjo medceličnih stikov izmenjujejo informacije med seboj s pomočjo posebej sintetiziranih nizkomolekularnih snovi. Eden od primerov takšne interakcije je kontaktna inhibicija, ko celice prenehajo rasti, potem ko prejmejo informacijo, da je prosti prostor zaseden.

Medcelični stiki so lahko preprosti (membrane različnih celic mejijo druga na drugo), zaklepanje (invaginacije membrane ene celice v drugo), desmosomi (ko so membrane povezane s snopi prečnih vlaken, ki prodirajo v citoplazmo). Poleg tega obstaja različica medceličnih stikov zaradi mediatorjev (posrednikov) - sinaps. V njih se signal ne prenaša le kemično, ampak tudi električno. Sinapse prenašajo signale med živčnimi celicami, pa tudi od živčnih do mišičnih celic.

Plazemska membrana zavzema poseben položaj, saj omejuje celico od zunaj in je neposredno povezana z zunajceličnim okoljem. Debela je približno 10 nm in je najdebelejša celična membrana. Glavne sestavine so beljakovine (več kot 60%), lipidi (približno 40%) in ogljikovi hidrati (približno 1%). Kot vse druge celične membrane se sintetizira v kanalih ER.

Funkcije plazmaleme.

Transport.

Plazemska membrana je polprepustna, tj. selektivno različne molekule prehajajo skozenj z različnimi hitrostmi. Obstajata dva načina za prenos snovi skozi membrano: pasivni in aktivni transport.

Pasivni transport. Pasivni transport ali difuzija ne zahteva energije. Nenaelektrene molekule difundirajo vzdolž koncentracijskega gradienta; transport nabitih molekul je odvisen od koncentracijskega gradienta vodikovih protonov in transmembranske potencialne razlike, ki skupaj tvorita elektrokemični protonski gradient. Praviloma ima notranja citoplazemska površina membrane negativen naboj, kar olajša prodiranje pozitivno nabitih ionov v celico. Obstajata dve vrsti difuzije: preprosta in olajšana.

Enostavna difuzija je značilna za majhne nevtralne molekule (H 2 O, CO 2, O 2), pa tudi za hidrofobne organske snovi z nizko molekulsko maso. Te molekule lahko prehajajo brez kakršne koli interakcije z membranskimi proteini skozi membranske pore ali kanale, dokler se vzdržuje koncentracijski gradient.

Olajšana difuzija je značilna za hidrofilne molekule, ki se prenašajo skozi membrano tudi po koncentracijskem gradientu, vendar s pomočjo posebnih membranskih nosilnih proteinov po principu uniport.

Olajšana difuzija je zelo selektivna, saj ima nosilni protein vezni center, ki je komplementaren prenašani snovi, prenos pa spremljajo konformacijske spremembe v proteinu. Eden od možnih mehanizmov olajšane difuzije je naslednji: transportni protein (translokaza) veže snov, se nato približa nasprotni strani membrane, sprosti to snov, prevzame prvotno konformacijo in je spet pripravljen za opravljanje transportne funkcije. Malo je znanega o tem, kako se beljakovina sama premika. Drug možen transportni mehanizem vključuje sodelovanje več transportnih proteinov. V tem primeru se prvotno vezana spojina sama premakne z enega proteina na drugega in se zaporedno veže na enega ali drugega proteina, dokler ne konča na nasprotni strani membrane.

Aktivni prevoz. Do takega transporta pride, ko poteka transport proti koncentracijskemu gradientu. Zahteva porabo energije celice. Aktivni transport služi kopičenju snovi v celici. Vir energije je pogosto ATP. Za aktivni transport je poleg vira energije potrebna udeležba membranskih proteinov. Eden od aktivnih transportnih sistemov v živalskih celicah je odgovoren za transport Na in K + ionov skozi celično membrano. Ta sistem se imenuje Na + - K*-črpalka. Odgovoren je za vzdrževanje sestave znotrajceličnega okolja, v katerem je koncentracija ionov K + višja od ionov Na *.

Koncentracijski gradient obeh ionov se vzdržuje s prenosom K + v celico in Na + ven. Oba transporta potekata proti koncentracijskemu gradientu. Ta porazdelitev ionov določa vsebnost vode v celicah, razdražljivost živčne celice in mišične celice ter druge lastnosti normalnih celic. Na + -K + -črpalka je beljakovina - transportna ATPaza. Molekula tega encima je oligomer in prodre skozi membrano. Za celoten cikel delovanja črpalke od celice do medcelična snov Prenesejo se 3 ioni Na + in v nasprotni smeri - 2 iona K +, pri čemer se porabi energija molekule ATP. Obstajajo transportni sistemi za prenos kalcijevih ionov (Ca 2+ -ATPaze), protonske črpalke (H + -ATPaze) itd.

Aktivni prenos snovi skozi membrano, ki se izvaja zaradi energije koncentracijskega gradienta druge snovi, se imenuje simport. Transportna ATP-aza ima v tem primeru vezavna centra za obe snovi. Antiport je gibanje snovi proti njenemu koncentracijskemu gradientu. V tem primeru se druga snov premika v nasprotni smeri vzdolž njenega koncentracijskega gradienta. Symport in antiport (kotransport) se lahko pojavita med absorpcijo aminokislin iz črevesja in reabsorpcijo glukoze iz primarnega urina z uporabo energije gradienta koncentracije Na + ionov, ki ga ustvari Na +, K + -ATPaza.

Še dve vrsti transporta sta endocitoza in eksocitoza.

Endocitoza- zajemanje velikih delcev s celico. Obstaja več načinov endocitoze: pinocitoza in fagocitoza. Ponavadi pod pinocitoza razumeti privzem tekočih koloidnih delcev v celico, pod fagocitoza- zajemanje telesc (gostejših in večjih delcev do drugih celic). Mehanizem pino- in fagocitoze je drugačen.

IN splošni pogled vstop trdnih delcev ali kapljic tekočine v celico od zunaj imenujemo heterofagija. Ta proces je najbolj razširjen pri praživalih, zelo pomemben pa je tudi pri človeku (pa tudi pri drugih sesalcih). Heterofagija igra pomembno vlogo pri zaščiti telesa (segmentirani nevtrofilci - granulociti; makrofagociti), prestrukturiranju kostno tkivo(osteoklasti), proizvodnja tiroksina s folikli Ščitnica, reabsorpcija beljakovin in drugih makromolekul v proksimalnem nefronu in drugi procesi.

Pinocitoza.

Da lahko zunanje molekule vstopijo v celico, jih morajo najprej vezati receptorji glikokaliksa (niz molekul, povezanih s proteini površinske membrane) (slika).

Na mestu takšne vezave se pod plazmalemo nahajajo beljakovinske molekule klatrina. Plazemska membrana skupaj z molekulami, ki so pritrjene od zunaj in so podložene s klatrinom na strani citoplazme, se začne invaginirati. Invaginacija postane globlja, njeni robovi se približajo in nato zaprejo. Posledično se mehurček, ki vsebuje ujete molekule, odcepi od plazmaleme. Klatrin na svoji površini na elektronskih mikrofotografijah izgleda kot neenakomeren rob, zato se takšni mehurčki imenujejo obrobljeni.

Klatrin preprečuje, da bi se vezikli pritrdili na znotrajcelične membrane. Zato se lahko obrobljeni vezikli prosto prenašajo v celici natanko v tista področja citoplazme, kjer je treba njihovo vsebino uporabiti. Tako je zlasti steroidni hormoni. Vendar običajno obrobljeni vezikli izgubijo svojo mejo kmalu po odcepitvi od plazmaleme. Klatrin se prenese v plazmalemo in lahko ponovno sodeluje v reakcijah endocitoze.

V bližini celične površine v citoplazmi so trajnejši vezikli - endosomi. Obrobljeni vezikli izločajo klatrin in se spajajo z endosomi, s čimer povečajo volumen in površino endosomov. Nato se odvečni del endosomov odcepi v obliki novega vezikla, v katerem ni snovi, ki bi vstopile v celico, ostanejo v endosomu. Novi mehurček potuje na površino celice in se spoji z membrano. Posledično se obnovi izguba plazmaleme, do katere je prišlo, ko je bil obrobljeni vezikel odstranjen, njeni receptorji pa se prav tako vrnejo v plazmalemo.

Endosomi so potopljeni v citoplazmo in se spojijo z membranami lizosoma. Vhodne snovi znotraj takega sekundarnega lizosoma so podvržene različnim biokemičnim transformacijam. Po končanem procesu lahko lizosomska membrana razpade na fragmente, produkti razgradnje in vsebina lizosoma pa postanejo na voljo za znotrajcelične presnovne reakcije. Na primer, aminokisline veže tRNA in jih dostavi ribosomom, glukoza pa lahko vstopi v Golgijev kompleks ali tubule agranularnega ER.

Čeprav endosomi nimajo klatrinske meje, se vsi ne spajajo z lizosomi. Nekateri od njih so usmerjeni od ene celične površine do druge (če celice tvorijo epitelijsko plast). Tam se endosomska membrana spoji s plazmalemo in vsebina se odstrani navzven. Zaradi tega se snovi brez sprememb prenašajo skozi celico iz enega okolja v drugo. Ta proces se imenuje transcitoza. S transcitozo se lahko prenašajo tudi beljakovinske molekule, zlasti imunoglobulini.

Fagocitoza.

Če ima velik delec na svoji površini molekularne skupine, ki jih celični receptorji lahko prepoznajo, se veže. Ni vedno tako, da sami tuji delci vsebujejo takšne skupine. Ko pridejo v telo, pa jih obdajo imunoglobulinske molekule (opsonini), ki se vedno nahajajo tako v krvi kot v medceličnini. Fagocitne celice vedno prepoznajo imunoglobuline.

Ko se opsonini, ki pokrivajo tujek, vežejo na fagocitne receptorje, se aktivira njegov površinski kompleks. Aktinski mikrofilamenti začnejo delovati z miozinom in spremeni se konfiguracija celične površine. Okoli delca se raztezajo izrastki citoplazme fagocita. Pokrivajo površino delca in se združujejo nad njim. Zunanji plasti izrastkov se združita in zapreta površino celice.

Globoki listi izrastkov tvorijo membrano okoli absorbiranega delca - a fagosom. Fagosom se zlije z lizosomi, kar povzroči njihov kompleks - heterolizosom (heterosom, oz fagolizosom). V njem pride do lize zajetih komponent delca. Nekateri produkti lize so odstranjeni iz heterosoma in jih uporabi celica, medtem ko nekateri morda niso podvrženi delovanju lizosomskih encimov. Ti ostanki tvorijo preostala telesa.

Možno je, da imajo vse celice sposobnost fagocitoze, v telesu pa so le redke specializirane za to smer. To so nevtrofilni levkociti in makrofagi.

Eksocitoza.

To je odstranjevanje snovi iz celice. Prvič, velike molekularne spojine so ločene v Golgijevem kompleksu v obliki transportnih veziklov. Slednji so s sodelovanjem mikrotubulov usmerjeni na celično površino. Membrana vezikla je vdelana v plazmalemo in vsebina vezikla se pojavi zunaj celice (slika). Vezikel se lahko združi s plazmalemo brez dodatnih signalov. Ta eksocitoza se imenuje konstitutivni. Tako se iz celic odstrani večina produktov lastne presnove. Številne celice pa so zasnovane tako, da sintetizirajo posebne spojine – izločke, ki se uporabljajo v drugih delih telesa. Da bi se transportni vezikel z izločkom združil s plazmalemo, so potrebni signali od zunaj. Šele takrat bo prišlo do združitve in skrivnost bo izdana. Ta eksocitoza se imenuje nastavljiv. Imenujejo se signalne molekule, ki spodbujajo odstranjevanje izločkov liberini (sproščajoči faktorji), in tiste, ki preprečujejo izločanje - statini.

Funkcije receptorjev.

V glavnem jih zagotavljajo glikoproteini, ki se nahajajo na površini plazmaleme in se lahko vežejo na njihove ligande. Ligand ustreza svojemu receptorju kot ključ do ključavnice. Vezava liganda na receptor povzroči spremembo konformacije polipeptida. S to spremembo transmembranskega proteina se vzpostavi komunikacija med zunajceličnim in intracelularnim okoljem.

Vrste receptorjev.

Receptorji, povezani s proteinskimi ionskimi kanali. Medsebojno delujejo s signalno molekulo, ki začasno odpre ali zapre kanal za prehod ionov. (Npr. receptor za nevrotransmiter acetilholin je protein, sestavljen iz 5 podenot, ki tvorijo ionski kanal. V odsotnosti acetilholina je kanal zaprt, po pritrditvi pa se odpre in prepusti prehod natrijevim ionom).

Katalitični receptorji. Sestavljeni so iz zunajceličnega dela (samega receptorja) in intracelularnega citoplazemskega dela, ki deluje kot encim prolinkaza (na primer receptorji rastnega hormona).

G protein sklopljeni receptorji. To so transmembranski proteini, sestavljeni iz receptorja, ki deluje z ligandom, in proteina G (regulatorni protein, povezan z gvanozin trifosfatom), ki prenaša signal na membransko vezan encim (adenilatna ciklaza) ali ionski kanal. Posledično se aktivirajo ciklični AMP ali kalcijevi ioni. (Tako deluje sistem adenilat ciklaze. V jetrnih celicah je npr. receptor za hormon insulin. Nadcelični del receptorja se veže na insulin. To povzroči aktivacijo znotrajceličnega dela – encima adenilat ciklaze. Ta sintetizira ciklični AMP iz ATP, ki uravnava hitrost različnih znotrajceličnih procesov, kar povzroči aktivacijo ali zaviranje teh ali drugih presnovnih encimov).

Receptorji, ki zaznavajo fizikalni dejavniki. Na primer, fotoreceptorski protein rodopsin. Ko se svetloba absorbira, spremeni svojo konformacijo in vzbudi živčni impulz.

Celična membrana, imenovana tudi plazmalema, citolema ali plazemska membrana, je molekularna struktura, elastične narave, ki je sestavljena iz različnih beljakovin in lipidov. Ločuje vsebino katere koli celice od zunanjega okolja in s tem uravnava njene zaščitne lastnosti ter zagotavlja izmenjavo med zunanjim okoljem in neposredno notranjo vsebino celice.

Plazmalema je pregrada, ki se nahaja znotraj, neposredno za membrano. Celico razdeli na določene predelke, ki so usmerjeni v predelke oziroma organele. Vsebujejo posebne okoljske pogoje. Celične stene popolnoma prekrije celotno celično membrano. Videti je kot dvojna plast molekul.

Osnovni podatki

Sestava plazmaleme so fosfolipidi ali, kot jih imenujemo tudi kompleksni lipidi. Fosfolipidi imajo več delov: rep in glavo. Strokovnjaki imenujejo hidrofobne in hidrofilne dele: glede na zgradbo živali oz rastlinska celica. Področja, imenovana glava, so obrnjena v notranjost celice, repi pa navzven. Plazmaleme so po zgradbi nespremenljive in so si v različnih organizmih zelo podobne; Najpogosteje so lahko izjema arheje, katerih predelne stene so sestavljene iz različnih alkoholov in glicerola.

Debelina plazmaleme približno 10 nm.

Obstajajo predelne stene, ki se nahajajo na zunanji strani ali zunaj dela, ki meji na membrano - imenujemo jih površinske. Nekatere vrste beljakovin so lahko edinstvene stične točke za celično membrano in membrano. V notranjosti celice sta citoskelet in zunanja stena. Določene vrste integralne proteine ​​lahko uporabimo kot kanale v ionskih transportnih receptorjih (vzporedno z živčnimi končiči).

Če uporabljate elektronski mikroskop, lahko pridobite podatke, na podlagi katerih lahko sestavite diagram strukture vseh delov celice, pa tudi glavnih komponent in membran. Zgornji aparat bo sestavljen iz treh podsistemov:

• kompleksna nadmembranska vključitev;
• podporno-kontraktilni aparat citoplazme, ki bo imel submembranski del.

Ta aparat vključuje citoskelet celice. Citoplazmo z organeli in jedrom imenujemo jedrski aparat. Pod celično membrano se nahaja citoplazmatska ali z drugimi besedami plazemska celična membrana.

Beseda "membrana" izvira iz latinska beseda membrum, kar lahko prevedemo kot »koža« ali »lupina«. Izraz je bil predlagan pred več kot 200 leti in se je pogosteje uporabljal za označevanje robov celice, vendar je bilo v obdobju, ko se je začela uporabljati različna elektronska oprema, ugotovljeno, da plazemske citoleme tvorijo veliko različnih elementov membrane. .

Elementi so najpogosteje strukturni, kot so:

• mitohondrije;
• lizosomi;
• plastidi;
• predelne stene.

Eno prvih hipotez o molekularni sestavi plazmaleme je leta 1940 postavil britanski znanstveni inštitut. Že leta 1960 je William Roberts svetu predlagal hipotezo o »elementarni membrani«. Predpostavila je, da so vse celične plazmaleme sestavljene iz določenih delov in so pravzaprav oblikovane po splošnem principu za vsa kraljestva organizmov.

V zgodnjih sedemdesetih letih 20. stoletja je bilo odkritih veliko podatkov, na podlagi katerih so leta 1972 znanstveniki iz Avstralije predlagali nov mozaično-tekoči model celične strukture.

Zgradba plazemske membrane

Model iz leta 1972 je splošno priznan do danes. Se pravi v moderna znanost, se različni znanstveniki, ki se ukvarjajo z lupino, opirajo na teoretično delo "Struktura biološke membrane modela tekočega mozaika."

Beljakovinske molekule so povezane z lipidnim dvoslojem in v celoti prodrejo skozi celotno membrano – integralni proteini (eno izmed splošnih imen je transmembranski proteini).

Lupina vsebuje različne komponente ogljikovih hidratov, ki bodo videti kot polisaharid ali saharidna veriga. Veriga pa bo povezana z lipidi in beljakovinami. Verige, povezane z beljakovinskimi molekulami, imenujemo glikoproteini, z lipidnimi molekulami pa glikozidi. Ogljikovi hidrati se nahajajo na zunanji strani membrane in delujejo kot receptorji v živalskih celicah.

Glikoprotein - predstavlja kompleks nadmembranskih funkcij. Imenujejo ga tudi glikokaliks (iz grških besed glyk in kalix, kar pomeni "sladek" in "skodelica"). Kompleks spodbuja celično adhezijo.

Funkcije plazemske membrane

Pregrada

Pomaga pri ločevanju notranjih komponent celične mase od tistih zunanjih snovi. Ščiti telo pred vdorom različnih snovi, ki bi mu bile tuje, in pomaga vzdrževati znotrajcelično ravnovesje.

Transport

Celica ima svoj »pasivni transport« in ga uporablja za zmanjšanje porabe energije. Transportna funkcija deluje v naslednjih procesih:

• endocitoza;
• eksocitoza;
• presnova natrija in kalija.

Na zunanji strani membrane je receptor, na mestu katerega pride do mešanja hormonov in različnih regulatornih molekul.

Pasivni transport- proces, pri katerem snov prehaja skozi membrano brez porabe energije. Z drugimi besedami, snov se dostavi iz območja celice z visoko koncentracijo na stran, kjer bo koncentracija nižja.

Obstajata dve vrsti:

• Preprosta difuzija- je lasten majhnim nevtralnim molekulam H2O, CO2 in O2 ter nekaterim hidrofobnim organskim snovem z nizko molekulsko maso in zato brez težav prehajajo skozi membranske fosfolipide. Te molekule lahko prodrejo skozi membrano, dokler koncentracijski gradient ni stabilen in nespremenjen.
• Olajšana difuzija- značilnost različnih hidrofilnih molekul. Lahko tudi prehajajo skozi membrano v skladu s koncentracijskim gradientom. Proces pa bo potekal s pomočjo različnih proteinov, ki bodo v membrani tvorili specifične kanale ionskih spojin.

Aktivni prevoz- to je gibanje različnih komponent skozi steno membrane v nasprotju z gradientom. Takšen prenos zahteva znatno porabo energijskih virov v celici. Najpogosteje je aktivni promet glavni vir porabe energije.

Obstaja več sort aktivni transport s sodelovanjem nosilnih proteinov:

• Natrijeva-kalijeva črpalka. Celica prejme potrebne minerale in elemente v sledovih.
• Endocitoza- proces, pri katerem celica zajame trdne delce (fagocitoza) ali različne kapljice poljubne tekočine (pinocitoza).
• Eksocitoza- proces, pri katerem se določeni delci sprostijo iz celice v zunanje okolje. Proces je protiutež endocitozi.

Izraz "endocitoza" izhaja iz grških besed "enda" (od znotraj) in "ketosis" (skodelica, posoda). Proces je značilen za zajemanje zunanjih spojin s celico in se izvaja med proizvodnjo membranskih veziklov. Ta izraz je leta 1965 skoval Christian Bayles, profesor citologije v Belgiji, ki je preučeval privzem različnih snovi v celicah sesalcev, pa tudi fagocitozo in pinocitozo.

Fagocitoza

Nastane, ko celica zajame določene trdne delce ali žive celice. In pinocitoza je proces, pri katerem celica ujame kapljice tekočine. Fagocitoza (iz grških besed "požiralec" in "posoda") je proces, pri katerem se ujamejo in absorbirajo zelo majhni predmeti žive narave, pa tudi trdni deli različnih enocelični organizmi.

Odkritje procesa pripada fiziologu iz Rusije - Vjačeslavu Ivanoviču Mečnikovu, ki je določil sam proces, medtem ko je opravil različne poskuse z morskimi zvezdami in drobnimi vodnimi bolhami.

Prehrana enoceličnih heterotrofnih organizmov temelji na njihovi sposobnosti prebave in tudi zajemanja različnih delcev.

Mečnikov je opisal algoritem za absorpcijo bakterij z amebo in splošno načelo fagocitoza:

• adhezija - lepljenje bakterij na celično membrano;
• absorpcija;
• nastanek vezikla z bakterijsko celico;
• odmašitev steklenice.

Na podlagi tega je proces fagocitoze sestavljen iz naslednjih stopenj:

1. Absorbirani delec je pritrjen na membrano.
2. Absorbirani delec obdaja z membrano.
3. Nastanek membranskega vezikla (fagosoma).
4. Odstop membranskega vezikla (fagosoma) v notranjost celice.
5. Kombinacija fagosoma in lizosoma (prebava), kot tudi notranje gibanje delcev.

Opazimo lahko popolno ali delno prebavo.

Pri delni prebavi najpogosteje nastane rezidualno telo, ki bo nekaj časa ostalo v celici. Tisti neprebavljeni ostanki se odstranijo (evakuirajo) iz celice z eksocitozo. Med procesom evolucije se je ta funkcija predispozicije za fagocitozo postopoma ločila in prešla iz različnih enoceličnih celic v specializirane celice (kot je prebavna celica pri koelenteratih in spužvah), nato pa v specializirane celice pri sesalcih in ljudeh.

Limfociti in levkociti v krvi so nagnjeni k fagocitozi. Sam proces fagocitoze zahteva velike količine energije in je neposredno povezan z aktivnostjo zunanje celične membrane in lizosoma, kjer se nahajajo prebavni encimi.

Pinocitoza

Pinocitoza je zajemanje katere koli tekočine, v kateri je prisotna celična površina različne snovi. Odkritje pojava pinocitoze pripada znanstveniku Fitzgeraldu Lewisu. Ta dogodek se je zgodil leta 1932.

Pinocitoza je eden glavnih mehanizmov, pri katerem visokomolekularne spojine, na primer različni glikoproteini ali topni proteini, vstopajo v celico. Pinocitotična aktivnost pa je nemogoča brez fiziološkega stanja celice in je odvisna od njene sestave in sestave okolja. Najbolj aktivno pinocitozo lahko opazimo pri amebi.

Pri ljudeh pinocitozo opazimo v črevesnih celicah, krvnih žilah, ledvičnih tubulih in tudi v rastočih oocitih. Za prikaz procesa pinocitoze, ki se bo izvajal s pomočjo človeških levkocitov, lahko naredimo izboklino plazemske membrane. V tem primeru bodo deli razvezani in ločeni. Proces pinocitoze zahteva energijo.

Faze procesa pinocitoze:

1. Na zunanji celični plazmalemi se pojavijo tanki izrastki, ki obdajajo kapljice tekočine.
2. Ta del zunanje lupine postane tanjši.
3. Nastanek membranskega vezikla.
4. Zid se prebija (propada).
5. Mehurček se premika v citoplazmi in se lahko spoji z različnimi vezikli in organeli.

Eksocitoza

Izraz izhaja iz grških besed "exo" - zunanji, zunanji in "cytosis" - posoda, skodelica. Proces vključuje sproščanje določenih delcev iz celice v zunanje okolje. Proces eksocitoze je nasprotje pinocitoze.

Med procesom ekocitoze mehurčki znotrajcelične tekočine izstopijo iz celice in se premaknejo na zunanjo membrano celice. Vsebina znotraj veziklov se lahko sprosti navzven in celična membrana se spoji z membrano veziklov. Tako bo večina makromolekularnih povezav nastala na ta način.

Eksocitoza opravlja številne naloge:

• dostava molekul na zunanjo celično membrano;
• transport po celici snovi, ki bodo potrebne za rast in povečanje površine membrane, na primer nekaterih beljakovin ali fosfolipidov;
• sprostitev ali povezava razne dele;
• odstranjevanje škodljivih in strupenih produktov, ki nastanejo med presnovo, npr. klorovodikove kisline izločajo celice želodčne sluznice;
• transport pepsinogena, pa tudi signalnih molekul, hormonov ali nevrotransmiterjev.

Posebne funkcije biološke membrane :

• generiranje impulza, ki se pojavi na ravni živca, znotraj nevronske membrane;
• sinteza polipeptidov, pa tudi lipidov in ogljikovih hidratov hrapavega in gladkega retikuluma endoplazmatskega retikuluma;
• sprememba svetlobne energije in njena pretvorba v kemično energijo.

Video

Iz našega videa boste izvedeli veliko zanimivega in uporabnega o strukturi celice.

Niste dobili odgovora na svoje vprašanje? Predlagajte temo avtorjem.

Jedro je odgovorno za shranjevanje genetskega materiala, zapisanega na DNK, in tudi nadzoruje vse celične procese. Citoplazma vsebuje organele, od katerih ima vsaka svoje funkcije, kot so na primer sinteza organskih snovi, prebava itd. In o zadnji komponenti bomo podrobneje govorili v tem članku.

v biologiji?

Govorjenje v preprostem jeziku, to je lupina. Ni pa vedno popolnoma neprebojen. Transport določenih snovi skozi membrano je skoraj vedno dovoljen.

V citologiji lahko membrane razdelimo na dve glavni vrsti. Prva je plazemska membrana, ki pokriva celico. Druga so membrane organelov. Obstajajo organeli, ki imajo eno ali dve membrani. Celice z eno membrano vključujejo endoplazmatski retikulum, vakuole in lizosome. Plastidi in mitohondriji spadajo v skupino z dvojno membrano.

Membrane so lahko prisotne tudi znotraj organelov. To so običajno derivati ​​notranje membrane organelov z dvojno membrano.

Kako so urejene membrane organelov z dvojno membrano?

Plastidi in mitohondriji imajo dve membrani. Zunanja membrana obeh organoidov je gladka, notranja pa tvori strukture, ki so potrebne za delovanje organoida.

Tako ima mitohondrijska membrana izbokline navznoter - kriste ali grebene. Na njih poteka cikel kemičnih reakcij, potrebnih za celično dihanje.

Derivati ​​notranje membrane kloroplastov so vrečke v obliki diska - tilakoidi. Zbirajo se v skladovnice – grane. Posamezne grane so med seboj povezane z lamelami - dolgimi strukturami, ki so prav tako oblikovane iz membran.

Zgradba membran enomembranskih organelov

Takšni organeli imajo eno membrano. Običajno je gladka lupina, sestavljena iz lipidov in beljakovin.

Značilnosti strukture celične plazemske membrane

Membrana je sestavljena iz snovi, kot so lipidi in beljakovine. Struktura plazemske membrane predvideva, da je njena debelina 7-11 nanometrov. Glavnino membrane sestavljajo lipidi.

Struktura plazemske membrane predvideva prisotnost dveh plasti. Prva je dvojna plast fosfolipidov, druga pa plast beljakovin.

Lipidi plazemske membrane

Lipide, ki tvorijo plazemsko membrano, delimo v tri skupine: steroide, sfingofosfolipide in glicerofosfolipide. Molekula slednjega vsebuje ostanek trihidričnega alkohola glicerola, v katerem so vodikovi atomi dveh hidroksilnih skupin nadomeščeni z verigami maščobnih kislin, vodikov atom tretje hidroksilne skupine pa je nadomeščen z ostankom fosforne kisline, ki mu , po drugi strani pa je pritrjen ostanek ene od dušikovih baz.

Molekulo glicerofosfolipida lahko razdelimo na dva dela: glavo in rep. Glava je hidrofilna (torej se topi v vodi), repi pa so hidrofobni (odbijajo vodo, topijo pa se v organskih topilih). Zaradi te strukture lahko molekulo glicerofosfolipida imenujemo amfifilna, to je hidrofobna in hidrofilna hkrati.

Sfingofosfolipidi so podobni v kemijska struktura na glicerofosfolipide. Od zgoraj omenjenih pa se razlikujejo po tem, da namesto ostanka glicerola vsebujejo ostanek alkohola sfingozina. Njihove molekule imajo tudi glave in repe.

Spodnja slika jasno prikazuje strukturo plazemske membrane.

Proteini plazemske membrane

Kar zadeva beljakovine, ki sestavljajo plazemsko membrano, so to predvsem glikoproteini.

Glede na lokacijo v lupini jih lahko razdelimo v dve skupini: periferne in integralne. Prve so tiste, ki so na površini membrane, druge pa tiste, ki prodrejo skozi celotno debelino membrane in se nahajajo znotraj lipidne plasti.

Glede na funkcije, ki jih beljakovine opravljajo, jih lahko razdelimo v štiri skupine: encimske, strukturne, transportne in receptorske.

Vse beljakovine, ki se nahajajo v strukturi plazemske membrane, niso kemično povezane s fosfolipidi. Zato se lahko prosto gibljejo v glavni plasti membrane, se zbirajo v skupine itd. Zato strukture plazemske membrane celice ne moremo imenovati statične. Je dinamičen, ker se ves čas spreminja.

Kakšna je vloga celične membrane?

Struktura plazemske membrane ji omogoča, da opravlja pet funkcij.

Prva in glavna stvar je omejitev citoplazme. Zahvaljujoč temu ima celica stalno obliko in velikost. Ta funkcija je dosežena zaradi dejstva, da je plazemska membrana močna in elastična.

Druga vloga je zagotavljanje Plazemske membrane lahko zaradi svoje elastičnosti tvorijo izrastke in gube na svojih stikih.

Naslednja funkcija celične membrane je transport. Zagotavljajo ga posebne beljakovine. Zahvaljujoč njim lahko potrebne snovi prenesemo v celico, nepotrebne snovi pa odstranimo iz nje.

Poleg tega plazemska membrana opravlja encimsko funkcijo. Izvaja se tudi zaradi beljakovin.

In zadnja funkcija je signalizacija. Zaradi dejstva, da lahko beljakovine pod vplivom določenih pogojev spremenijo svoje prostorska struktura, lahko plazemska membrana pošilja signale celicam.

Zdaj veste vse o membranah: kaj je membrana v biologiji, kakšne so, kako so strukturirane plazemska membrana in membrane organelov, katere funkcije opravljajo.