Membrana celulară este formată din două straturi de molecule. Membrana celulară: structură și funcție. Care este funcția membranei plasmatice din celulă?

Membrana celulara numită și membrană plasmatică (sau citoplasmică) și plasmalemă. Această structură nu numai că separă conținutul intern al celulei de mediul extern, ci intră și în compoziția majorității organelelor celulare și a nucleului, la rândul său, separarea lor de hialoplasm (citosol) - partea vâsco-lichidă a citoplasmei. Să fim de acord să sunăm membrană citoplasmatică cea care separă conținutul celulei de mediul extern. Restul termenilor desemnează toate membranele.

Structura membranei celulare

Structura membranei celulare (biologice) se bazează pe un dublu strat de lipide (grăsimi). Formarea unui astfel de strat este asociată cu particularitățile moleculelor lor. Lipidele nu se dizolvă în apă, dar în felul lor se condensează în ea. O parte a unei molecule lipidice unice este un cap polar (este atras de apă, adică este hidrofilă), iar cealaltă parte este o pereche de cozi lungi nepolare (această parte a moleculei este respinsă de apă, adică este hidrofobă). Această structură a moleculelor îi face să-și „ascundă” cozile de apă și să-și întoarcă capetele polare spre apă.

Drept urmare, se formează un dublu strat lipidic, în care cozile nepolare sunt în interior (orientate unul către celălalt), iar capetele polare sunt orientate spre exterior (spre mediul extern și citoplasmă). Suprafața unei astfel de membrane este hidrofilă, dar în interiorul acesteia este hidrofobă.

În membranele celulare, printre lipide, predomină fosfolipidele (consultați lipidele complexe). Capetele lor conțin un reziduu de acid fosforic. Pe lângă fosfolipide, există glicolipide (lipide + carbohidrați) și colesterol (se referă la steroli). Acesta din urmă conferă rigidității membranei, fiind localizat în grosimea acesteia între cozile lipidelor rămase (colesterolul este complet hidrofob).

Datorită interacțiunii electrostatice, unele molecule de proteine \u200b\u200bsunt atașate de capetele lipidice încărcate, care devin proteine \u200b\u200bde membrană de suprafață. Alte proteine \u200b\u200binteracționează cu cozile non-polare, se scufundă parțial în stratul dublu sau o pătrund în interior și în interior.

Astfel, membrana celulară este formată dintr-un strat dublu de lipide, proteine \u200b\u200bde suprafață (periferice), submerse (semi-integrale) și permeabile (integrale). În plus, unele proteine \u200b\u200bși lipide din exteriorul membranei sunt legate de lanțurile de carbohidrați.

aceasta modelul fluid-mozaic al structurii membranei a fost lansat în anii 70 ai secolului XX. Înainte de aceasta, s-a presupus un model sandwich al structurii, conform căruia stratul lipidic este în interior, iar din interiorul și din exteriorul membranei este acoperit cu straturi continue de proteine \u200b\u200bde suprafață. Cu toate acestea, acumularea de date experimentale a respins această ipoteză.

Grosimea membranei în diferite celule este de aproximativ 8 nm. Membranele (chiar și părțile diferite ale uneia) diferă între ele în raportul procentual al diferitelor tipuri de lipide, proteine, activitate enzimatică etc. Unele membrane sunt mai lichide și mai permeabile, altele sunt mai dense.

Rupturile membranei celulare se contopesc cu ușurință datorită caracteristicilor fizico-chimice ale stratului lipidic. În planul membranei, se mișcă lipidele și proteinele (cu excepția cazului în care acestea sunt fixate de citoschelet).

Funcțiile membranei celulare

Majoritatea proteinelor cufundate în membrana celulară îndeplinesc o funcție enzimatică (sunt enzime). Adesea (în special în membranele organelelor celulare) enzimele sunt aranjate într-o anumită secvență, astfel încât produsele de reacție catalizate de o enzimă să treacă la a doua, apoi a treia, etc. Se formează un transportor care stabilizează proteinele de suprafață, deoarece acestea nu permit enzimelor să plutească de-a lungul stratului lipidic.

Membrana celulară îndeplinește o funcție de delimitare (barieră) din mediu și, în același timp, o funcție de transport. Putem spune că acesta este scopul său cel mai important. Membrana citoplasmatică, care are forță și permeabilitate selectivă, menține constanța compoziției interne a celulei (homeostazia și integritatea acesteia).

În acest caz, transportul substanțelor are loc în diferite moduri. Transportul cu gradient de concentrație implică deplasarea substanțelor dintr-o zonă cu o concentrație mai mare într-o zonă cu una mai mică (difuzie). De exemplu, gazele (CO 2, O2) sunt difuze.

Există, de asemenea, transport cu un gradient de concentrare, dar cu cheltuieli de energie.

Transportul este pasiv și ușor (când este ajutat de un anumit transportator). Difuzarea pasivă pe membrana celulară este posibilă pentru substanțele solubile în grăsimi.

Există proteine \u200b\u200bspeciale care fac membranele permeabile la zaharuri și alte substanțe solubile în apă. Acești purtători se leagă de moleculele transportate și le trag prin membrană. Acesta este modul în care glucoza este transferată în interiorul eritrocitelor.

Proteinele penetrante, atunci când sunt combinate, pot forma un por pentru mișcarea anumitor substanțe pe membrană. Astfel de purtători nu se mișcă, ci formează un canal în membrană și funcționează similar cu enzimele, legând o anumită substanță. Transferul se realizează datorită modificării conformației proteice, datorită căreia se formează canale în membrană. Un exemplu este o pompă de potasiu de sodiu.

Funcția de transport a membranei celulare eucariote este realizată și prin endocitoză (și exocitoză). Datorită acestor mecanisme, molecule mari de biopolimeri, chiar și celule întregi, intră în celulă (și de la acesta). Endo și exocitoza nu este caracteristică tuturor celulelor eucariote (procariotele nu le au deloc). Deci endocitoza este observată în protozoare și nevertebrate inferioare; la mamifere, leucocite și macrofage absorb substanțe dăunătoare și bacterii, adică endocitoza îndeplinește o funcție protectoare pentru organism.

Endocitoza este împărțită în fagocitoză (citoplasma învelește particule mari) și pinocitoză (captarea picăturilor de lichid cu substanțe dizolvate în ea). Mecanismul acestor procese este aproximativ același. Substanțele absorbite de pe suprafața celulei sunt înconjurate de o membrană. Se formează o vezicule (fagocitică sau pinocitică), care se deplasează apoi în celulă.

Exocitoza este eliminarea substanțelor din celulă de membrana citoplasmatică (hormoni, polizaharide, proteine, grăsimi etc.). Aceste substanțe sunt închise în vezicule de membrană care se potrivesc cu membrana celulară. Ambele membrane se contopesc și conținutul se află în afara celulei.

Membrana citoplasmatică îndeplinește o funcție de receptor. Pentru aceasta, structurile sunt situate pe partea sa exterioară care pot recunoaște un stimul chimic sau fizic. Unele dintre proteinele care pătrund membrana plasmatică din exterior sunt conectate cu lanțuri polizaharidice (formând glicoproteine). Aceștia sunt un fel de receptori moleculari care captează hormoni. Când un anumit hormon se leagă de receptorul său, își schimbă structura. La rândul său, acesta declanșează mecanismul de răspuns celular. În acest caz, canalele se pot deschide și anumite substanțe pot începe să intre în celulă sau să fie eliminate din ea.

Funcția receptor a membranelor celulare este bine studiată pe baza acțiunii insulinei hormonale. Când insulina se leagă de receptorul-glicoproteină, este activată partea catalitică intracelulară a acestei proteine \u200b\u200b(enzima adenilat ciclază). Enzima sintetizează AMP ciclic din ATP. Deja activează sau suprimă diverse enzime ale metabolismului celular.

Funcția receptor a membranei citoplasmice include, de asemenea, recunoașterea celulelor vecine de același tip. Aceste celule se atașează între ele prin diverse contacte intercelulare.

În țesuturi, cu ajutorul contactelor intercelulare, celulele pot schimba informații între ele folosind substanțe moleculare sintetice special sintetizate. Un exemplu al unei astfel de interacțiuni este inhibarea contactului, când celulele nu mai cresc după ce primesc informații că spațiul liber este ocupat.

Contactele intercelulare sunt simple (membranele diferitelor celule se alătură între ele), blocarea (invaginarea membranei unei celule în alta), desmosomi (când membranele sunt conectate de mănunchiuri de fibre transversale care pătrund în citoplasmă). În plus, există o variantă a contactelor intercelulare datorate mediatorilor (mediatorilor) - sinapselor. În ele, semnalul este transmis nu numai chimic, ci și electric. Sinapsele transmit semnale între celulele nervoase, precum și de la nerv la mușchi.

Pentru a înțelege procesele care asigură existența potențialelor electrice în celulele vii, în primul rând, este necesar să înțelegem structura membranei celulare și proprietățile acesteia.

În prezent, cel mai recunoscut este modelul de membrană lichid-mozaic propus de S. Singer și G. Nicholson în 1972. Membrana se bazează pe un dublu strat de fosfolipide (stratul stratificat), fragmentele hidrofobe ale moleculelor ale căror cufere sunt cufundate în grosimea membranei, iar grupele hidrofile polare sunt orientate spre exterior, acestea. în mediul acvatic din jur (Fig. 2.9).

Proteinele membranare sunt localizate pe suprafața membranei sau pot fi încorporate la diferite adâncimi în zona hidrofobă. Unele proteine \u200b\u200bpătrund pe membrană și diferite grupuri hidrofile ale aceleiași proteine \u200b\u200bse găsesc pe ambele părți ale membranei celulare. Proteinele găsite în membrana plasmatică joacă un rol foarte important: participă la formarea canalelor ionice, joacă rolul pompelor de membrană și al purtătorilor diferitelor substanțe și pot îndeplini, de asemenea, o funcție de receptor.

Principalele funcții ale membranei celulare: barieră, transport, regulator, catalitic.

Funcția de barieră este de a limita difuzarea compușilor solubili în apă prin membrană, care este necesară pentru protejarea celulelor de substanțe toxice străine și pentru a menține un conținut relativ constant al diferitelor substanțe din interiorul celulelor. Astfel, membrana celulară poate încetini difuzarea diferitelor substanțe de 100.000-10.000.000 de ori.

Figura: 2.9.

Sunt prezentate proteine \u200b\u200bglobulare integrale încorporate într-o stratură lipidică. Unele proteine \u200b\u200bsunt canale ionice, altele (glicoproteinele) conțin lanțuri laterale oligozaharide implicate în recunoașterea celulelor între ele și în țesutul intercelular. Moleculele de colesterol sunt strâns adiacente capetelor fosfolipide și fixează zonele adiacente ale „cozilor”. Părțile interioare ale cozilor moleculei de fosfolipide nu sunt limitate în mișcarea lor și sunt responsabile de fluiditatea membranei (Bretscher, 1985)

Membrana conține canale prin care pătrund ionii. Canalele sunt dependente de potențial și independente de potențial. Canalele potențial închise se deschide când se schimbă diferența de potențial și potențial independent (cu reglare hormonală) se deschid atunci când receptorii interacționează cu substanțele. Canalele pot fi deschise sau închise datorită porții. Există două tipuri de porți încorporate în membrană: activarea (adânc în canal) și inactivare (pe suprafața canalului). Poarta poate fi într-una din cele trei stări:

stare deschisă (ambele tipuri de porți sunt deschise);
stare închisă (poarta de activare este închisă);
starea de inactivare (poarta de inactivare închisă). O altă caracteristică caracteristică a membranelor este capacitatea de a efectua transferul selectiv de ioni anorganici, nutrienți și diverse produse metabolice. Distingeți între sistemele de transfer pasiv și activ (transport) de substanțe. Pasiv transportul se realizează prin canale ionice cu sau fără ajutorul proteinelor purtătoare, iar forța sa motrice este diferența dintre potențialul electrochimic al ionilor între spațiul intra și extracelular. Selectivitatea canalelor ionice este determinată de parametrii geometrici și de natura chimică a grupurilor care acoperă pereții canalului și gura acestuia.

În prezent, cele mai bine studiate canale sunt cele cu permeabilitate selectivă pentru ionii Na +, K +, Ca 2+, precum și pentru apă (așa-numitele acvaporine). Diametrul canalelor ionice, conform diferitelor studii, este de 0,5-0,7 nm. Debitul canalelor poate varia, 10 7 - 10 8 ioni pe secundă pot trece printr-un canal ionic.

Activ transportul are loc odată cu consumul de energie și este realizat de așa-numitele pompe ionice. Pompele ionice sunt structuri proteice moleculare încorporate în membrană și care transferă ioni către un potențial electrochimic mai mare.

Pompele sunt alimentate de energia hidrolizei ATP. În prezent, Na + / K + - ATPază, Ca 2+ - ATPază, H + - ATPază, H + / K + - ATPază, Mg 2+ - ATPază, care asigură mișcarea ionilor de Na +, K +, Ca, respectiv 2+, H +, Mg 2+ izolate sau conjugate (Na + și K +; H + și K +). Mecanismul molecular al transportului activ nu este pe deplin înțeles.

Membrana este o structură superfină care formează suprafețele organelelor și ale celulei în ansamblu. Toate membranele au o structură similară și sunt legate într-un singur sistem.

Compoziție chimică

Membranele celulare sunt omogene chimic și constau din proteine \u200b\u200bși lipide din diferite grupuri:

fosfolipide;
galactolipidelor;
sulfolipide.

De asemenea, includ acizi nucleici, polizaharide și alte substanțe.

Proprietăți fizice

La temperaturi normale, membranele sunt într-o stare de cristal lichid și fluctuează constant. Vâscozitatea lor este apropiată de cea a uleiului vegetal.

Membrana este recuperabilă, durabilă, elastică și poroasă. Grosimea membranelor este de 7-14 nm.

Articole TOP-4care a citit împreună cu asta

Membrana este impermeabilă pentru molecule mari. Moleculele mici și ionii pot trece prin pori și membrana însăși sub influența diferențelor de concentrație pe diferite părți ale membranei, precum și cu ajutorul proteinelor de transport.

Model

De obicei, structura membranelor este descrisă folosind un model de mozaic fluid. Membrana are un cadru - două rânduri de molecule lipidice, strâns ca niște cărămizi adiacente între ele.

Figura: 1. Membrana biologică de tip sandwich.

Pe ambele părți, suprafața lipidelor este acoperită cu proteine. Modelul mozaic este format din molecule de proteine \u200b\u200bdistribuite în mod neuniform pe suprafața membranei.

În funcție de gradul de imersie în stratul bilipid, moleculele de proteine \u200b\u200bsunt împărțite în trei grupuri:

transmembranară;
imersate;
superficial.

Proteinele oferă proprietatea principală a membranei - permeabilitatea sa selectivă la diverse substanțe.

Tipuri de membrană

Toate membranele celulare prin localizare pot fi împărțite în următoarele tipuri:

în aer liber;
nuclear;
membrane ale organelelor.

Membrana citoplasmică externă, sau plasmolemma, este granița celulei. Conectând cu elementele citoscheletului, acesta își menține forma și dimensiunea.

Figura: 2. Citoschelet.

Membrana nucleară, sau karyolemma, este limita conținutului nuclear. Este construit din două membrane, foarte asemănătoare cu cea exterioară. Membrana exterioară a nucleului este conectată la membranele reticulului endoplasmatic (EPS) și, prin pori, la membrana internă.

Membranele EPS pătrund în întreaga citoplasmă, formând suprafețe pe care sunt sintetizate diverse substanțe, inclusiv proteine \u200b\u200bde membrană.

Membrane organoide

Majoritatea organelelor au o structură de membrană.

Pereții sunt construiți dintr-o membrană:

complexul Golgi;
vacuole;
lizozomi.

Plastidele și mitocondriile sunt construite din două straturi de membrane. Membrana lor exterioară este netedă, în timp ce membrana interioară formează multe pliuri.

Particularitățile membranelor fotosintetice ale cloroplastului sunt moleculele de clorofilă încorporate.

Celulele animale au un strat de carbohidrați pe suprafața membranei exterioare numit glicocalix.

Figura: 3. Glicocalix.

Cel mai dezvoltat glicocalix se află în celulele epiteliului intestinal, unde creează condiții pentru digestie și protejează plasmolemma.

Tabelul "Structura membranei celulare"

Ce am învățat?

Am examinat structura și funcția membranei celulare. Membrana este o barieră selectivă (selectivă) a celulei, nucleului și organelelor. Structura membranei celulare este descrisă de un model de mozaic lichid. Conform acestui model, moleculele de proteine \u200b\u200bsunt încorporate într-un dublu strat de lipide vâscoase.

Testează pe subiect

Evaluarea raportului

Rata medie: 4.5. Total evaluări primite: 100.

Membrana celulară este structura care acoperă exteriorul celulei. Se mai numește citolemă sau plasmolemă.

Această formațiune este construită dintr-un strat bilipid (bicapa) cu proteine \u200b\u200bîncorporate în ea. Carbohidrații care alcătuiesc plasmolema sunt într-o stare legată.

Distribuția principalelor componente ale plasmolemmei este următoarea: mai mult de jumătate din compoziția chimică este proteină, un sfert este ocupat de fosfolipide și o zecime de colesterol.

Membrana celulară și tipurile sale

Membrana celulară este o peliculă subțire, care se bazează pe straturi de lipoproteine \u200b\u200bși proteine.

Prin localizare, se disting organele de membrană, care au unele caracteristici în celulele vegetale și animale:

mitocondrii;
nucleu;
reticulul endoplasmatic;
complexul Golgi;
lizozomi;
cloroplaste (în celulele plantelor).

Există, de asemenea, o membrană celulară internă și exterioară (plasmolemme).

Structura membranei celulare

Membrana celulară conține carbohidrați care o acoperă sub formă de glicocalix. Este o structură supramembrană care îndeplinește o funcție de barieră. Proteinele localizate aici sunt într-o stare liberă. Proteinele nelimitate sunt implicate în reacții enzimatice, asigurând degradarea extracelulară a substanțelor.

Proteinele membranei citoplasmatice sunt reprezentate de glicoproteine. În ceea ce privește compoziția chimică, proteinele sunt izolate care sunt incluse în stratul lipidic complet (pe întreaga lungime) - proteine \u200b\u200bintegrale. De asemenea, periferic, care nu atinge una dintre suprafețele plasmolemmei.

Primele funcționează ca receptori, legându-se cu neurotransmițători, hormoni și alte substanțe. Proteinele de inserție sunt necesare pentru construcția canalelor ionice prin care se realizează transportul ionilor și a substraturilor hidrofile. Acestea din urmă sunt enzime care catalizează reacțiile intracelulare.

Proprietățile de bază ale membranei plasmatice

Bilayerul lipidic previne pătrunderea apei. Lipidele sunt compuși hidrofobi reprezentați în celulă de fosfolipide. Grupul fosfați este orientat spre exterior și este format din două straturi: cel exterior direcționat către mediul extracelular, iar cel interior care delimitează conținutul intracelular.

Zonele solubile în apă se numesc capete hidrofile. Zonele cu acid gras sunt direcționate în celulă, sub formă de cozi hidrofobe. Partea hidrofobă interacționează cu lipidele vecine, ceea ce asigură atașarea lor una de cealaltă. Stratul dublu este permeabil selectiv în diferite zone.

Deci, la mijloc, membrana este impermeabilă la glucoză și uree, substanțele hidrofobe trec liber aici: dioxid de carbon, oxigen, alcool. Colesterolul are o mare importanță, conținutul acestuia din urmă determină vâscozitatea plasmolemmei.

Funcțiile membranei exterioare a celulei

Caracteristicile funcțiilor sunt rezumate în tabel:

Funcția membranei	Descriere
Rolul de barieră	Plasmolemma îndeplinește o funcție de protecție, protejând conținutul celulei de efectele agenților străini. Datorită organizării speciale a proteinelor, lipidelor, carbohidraților, membrana plasmatică este semi-permeabilă.
Funcția receptorului	Prin membrana celulară, substanțele active biologic sunt activate în procesul de legare la receptori. Astfel, răspunsurile imune sunt mediate prin recunoașterea agenților străini de către aparatul receptor al celulelor localizate pe membrana celulară.
Funcția de transport	Prezența porilor în plasmolemă permite reglarea fluxului de substanțe în celulă. Procesul de transfer este pasiv (fără consum de energie) pentru compuși cu greutate moleculară mică. Transferul activ este asociat cu cheltuiala de energie eliberată în timpul descompunerii adenosinei trifosfat (ATP). Această metodă are loc pentru transferul compușilor organici.
Participarea la procesele de digestie	Depunerea substanțelor (sorba) are loc pe membrana celulară. Receptorii se leagă de substrat, deplasându-l în celulă. Se formează o bulă care se află liber în interiorul celulei. Fuzionarea, astfel de vezicule formează lizozomi cu enzime hidrolitice.
Funcția enzimatică	Enzimele sunt componente esențiale ale digestiei intracelulare. Reacțiile care necesită participarea catalizatorilor implică enzime.

Care este importanța membranei celulare

Membrana celulară este implicată în menținerea homeostaziei datorită selectivității mari a substanțelor care intră și ies din celulă (în biologie, aceasta se numește permeabilitate selectivă).

Înmulțirile plasmolemice împart celula în compartimente (responsabile) pentru îndeplinirea anumitor funcții. Membrane aranjate special, corespunzătoare modelului lichid-mozaic, asigură integritatea celulei.

Scurta descriere:

Sazonov V.F. 1_1 Structura membranei celulare [Resursă electronică] // Kinesiolog, 2009-2018: [site]. Data actualizată: 06.02.2018 ..__. 201_). _ Structura și funcționarea membranei celulare este descrisă (sinonime: plasmalemme, plasmolemme, biomembrană, membrană celulară, membrană celulară externă, membrană celulară, membrană citoplasmatică). Această informație inițială este necesară atât pentru citologie, cât și pentru înțelegerea proceselor activității nervoase: excitația nervoasă, inhibarea, munca sinapselor și receptorii senzoriali.

Membrana celulară (plasmă șilama sau plasma desprelema)

Definiția conceptului

Membrana celulară (sinonime: plasmalemmă, plasmolemă, membrană citoplasmatică, biomembrană) este o membrană triplă lipoproteină (adică „proteină grasă”) care separă celula de mediul înconjurător și realizează schimburi controlate și comunicare între celulă și mediul său.

Principalul lucru în această definiție nu este faptul că membrana separă celula de mediu, ci tocmai faptul că aceasta connects cușcă cu mediul. Membrana este activ structura celulei, ea funcționează constant.

Membrana biologică este o peliculă bimoleculară ultratinică de fosfolipide încrustate cu proteine \u200b\u200bși polizaharide. Această structură celulară stă la baza proprietăților de barieră, mecanice și matrice ale unui organism viu (Antonov V.F., 1996).

O reprezentare figurată a membranei

Pentru mine, membrana celulară apare ca un gard de zăbrele cu multe uși în ea, care înconjoară un anumit teritoriu. Orice mică viețuitoare se poate deplasa liber înainte și înapoi prin acest gard. Însă vizitatorii mai mari nu pot intra decât prin uși și chiar și atunci nu toți. Diferenti vizitatori au chei doar de la propriile usi si nu pot trece prin usile altora. Așadar, prin acest gard, există fluxuri continue de vizitatori înainte și înapoi, deoarece funcția principală a membranei-gard este dublă: separarea teritoriului de spațiul înconjurător și, în același timp, conectarea acestuia cu spațiul înconjurător. Pentru aceasta, există multe găuri și uși în gard - !

Proprietăți ale membranei

1. Permeabilitate.

2. Semi-permeabilitate (permeabilitate parțială).

3. Permeabilitate selectivă (sinonim: selectivă).

4. Permeabilitate activă (sinonim: transport activ).

5. Permeabilitate controlată.

După cum puteți vedea, proprietatea principală a membranei este permeabilitatea acesteia la diverse substanțe.

6. Fagocitoza și pinocitoza.

7. Exocitoza.

8. Prezența potențialelor electrice și chimice, mai precis, diferența de potențial dintre părțile interioare și exterioare ale membranei. Figurativ putem spune asta "membrana transformă celula într-o" baterie electrică "controlând fluxurile ionice"... Detalii: .

9. Modificări ale potențialului electric și chimic.

10. Iritabilitate. Receptorii moleculari speciali localizați pe membrană se pot lega cu substanțe de semnalizare (de control), în urma cărora starea membranei și a întregii celule se pot schimba. Receptorii moleculari declanseaza reactii biochimice ca raspuns la combinarea liganzilor (substante de control) cu acestia. Este important de menționat că substanța semnalizatoare acționează asupra receptorului din exterior, iar modificările continuă în interiorul celulei. Se dovedește că membrana a transmis informații din mediu în mediul intern al celulei.

11. Activitate enzimatică catalitică. Enzimele pot fi încorporate în membrană sau asociate cu suprafața sa (atât în \u200b\u200binteriorul cât și în exteriorul celulei) și acolo își desfășoară activitatea enzimatică.

12. Schimbarea formei suprafeței și a zonei sale. Aceasta permite membranei să formeze creșteri spre exterior sau, invers, invaginare în celulă.

13. Capacitatea de a forma contacte cu alte membrane celulare.

14. Adeziunea este capacitatea de a adera la suprafețe dure.

O listă scurtă de proprietăți ale membranei

Permeabilitate.
Endocitoza, exocitoza, transcitita.
Potențialele.
Iritabilitate.
Activitate enzimatică.
Contacte.
Adeziune.

Funcțiile membranei

1. Izolarea incompletă a conținutului intern de mediul extern.

2. Principalul lucru în activitatea membranei celulare este schimb valutar variat substanţe între celulă și mediul intercelular. Acest lucru se datorează unei proprietăți a membranei ca permeabilitatea. În plus, membrana reglează acest schimb reglându-și permeabilitatea.

3. O altă funcție importantă a membranei este creând o diferență în potențialele chimice și electrice între laturile sale interioare și exterioare. Datorită acestui fapt, în interiorul celulei are un potențial electric negativ -.

4. De asemenea prin membrană schimb de informatii între celulă și mediul său. Receptorii moleculari speciali localizați pe membrană se pot lega de substanțe de control (hormoni, mediatori, modulatori) și pot declanșa reacții biochimice în celulă, ceea ce duce la diverse modificări în funcționarea celulei sau în structurile acesteia.

Video:Structura membranei celulare

Lectură video:Detalii despre structura membranei și transport

Structura membranei

Membrana celulară are un versatil trei straturi structura. Stratul său mediu de grăsime este continuu, iar straturile proteice superioare și inferioare îl acoperă sub forma unui mozaic de zone proteice separate. Stratul adipos este baza care asigură izolarea celulei de mediul înconjurător, izolând-o de mediul înconjurător. Prin ea însăși, trece foarte slab substanțele solubile în apă, dar le trece cu ușurință pe cele solubile în grăsimi. Prin urmare, permeabilitatea membranei pentru substanțele solubile în apă (de exemplu, ioni) trebuie să fie prevăzută cu structuri proteice speciale - și.

Mai jos sunt fotomicrografii membranelor celulare reale ale celulelor aflate în contact, obținute cu ajutorul unui microscop electronic, precum și un desen schematic care arată membrana cu trei straturi și mozaicitatea straturilor proteice ale acesteia. Pentru a mări imaginea, faceți clic pe ea.

Imagine separată a stratului lipidic interior (grăsime) al membranei celulare, pătrunsă cu proteine \u200b\u200bintegrate. Straturile proteice superioare și inferioare au fost eliminate, astfel încât să nu interfereze cu vizualizarea bicapa lipidică

Poza de mai sus: reprezentare schematică incompletă a membranei celulare (peretele celular) furnizată pe Wikipedia.

Rețineți că straturile proteice exterioare și interioare au fost eliminate din membrană, astfel încât să putem vedea mai bine stratul dublu lipid central. Într-o membrană celulară reală, „insule” proteice mari plutesc deasupra și dedesubtul de-a lungul filmului gras (bile mici din figură), iar membrana se dovedește a fi mai groasă, cu trei straturi: proteina-fat-proteina ... Deci, de fapt pare un sandviș din două „felii de pâine” proteice, cu un strat gros de „unt” la mijloc, adică. are o structură în trei straturi, nu una cu două straturi.

În această figură, globulele mici albastre și albe corespund „capetelor” lipidice hidrofile (umede), iar „șirurile” atașate de acestea corespund „cozilor” hidrofobe (care nu sunt umezite). Dintre proteine, sunt prezentate doar proteine \u200b\u200bintegrale integrale de membrană (globule roșii și elicele galbene). Punctele ovale galbene din interiorul membranei sunt moleculele de colesterol.Catenele galben-verzi ale mărgelelor din exteriorul membranei sunt lanțurile oligozaharide care formează glicocalixul. Glicocalixul este ca un puf de carbohidrați („zahăr”) pe membrană, format din molecule lungi de carbohidrați-proteine \u200b\u200bcare ies din ea.

Alive este o mică „pungă cu grăsime proteică” umplută cu un conținut de jeleu semi-lichid, care este pătruns cu filme și tuburi.

Pereții acestui sac sunt formați dintr-un film dublu gras (lipidic), acoperit din interior și din exterior de proteine \u200b\u200b- membrana celulară. Prin urmare, ei spun că membrana are structură în trei straturi : proteina-fat-proteina... În interiorul celulei există și multe astfel de membrane grase care împart spațiul său intern în compartimente. Organelele celulare sunt înconjurate de aceleași membrane: nucleu, mitocondrii, cloroplaste. Așadar, membrana este o structură moleculară universală inerentă tuturor celulelor și tuturor organismelor vii.

În stânga nu este un real, ci un model artificial dintr-o bucată dintr-o membrană biologică: aceasta este o instantanee a unei straturi grase fosfolipide (adică un strat dublu) în procesul de modelare a dinamicii sale moleculare. Se arată celula de calcul a modelului - 96 molecule PC ( fosfatidil xolina) și 2304 molecule de apă, un total de 20544 de atomi.

În partea dreaptă este un model vizual al unei singure molecule din aceeași lipidă, din care este asamblată bicapa lipidică membrană. În partea de sus, are un cap hidrofil (iubitor de apă), iar în partea de jos, două cozi hidrofobe (cu frică de apă). Această lipidă are un nume simplu: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-phosphatidylcholine (18: 0/22: 6 (n-3) cis PC), dar nu trebuie să o memorați decât dacă intenționează să-l aduci pe învățătorul tău într-o prăpastie cu profunzimea cunoștințelor.

O definiție științifică mai precisă a unei celule poate fi dată:

Este limitată de o membrană activă, un sistem eterogen ordonat, structurat de biopolimeri, care participă la un singur set de procese metabolice, energetice și informaționale, care efectuează, de asemenea, întreținerea și reproducerea întregului sistem în ansamblu.

În interiorul celulei este, de asemenea, pătruns cu membrane, iar între membrane nu există apă, ci un gel / sol vâscos cu densitate variabilă. Prin urmare, moleculele care interacționează în celulă nu plutesc liber, ca într-o eprubetă cu o soluție apoasă, dar mai ales stau (imobilizate) pe structurile polimerice ale citoscheletului sau ale membranelor intracelulare. Și, prin urmare, reacțiile chimice au loc în interiorul celulei aproape ca într-un solid, și nu într-un lichid. Membrana exterioară care înconjoară celula este, de asemenea, acoperită cu enzime și receptori moleculari, ceea ce o face o parte foarte activă a celulei.

Membrana celulară (plasmalemma, plasmolema) este o membrană activă care separă celula de mediul înconjurător și o conectează cu mediul. © Sazonov V.F., 2016.

Din această definiție a unei membrane, rezultă că nu numai că restricționează celula, ci activ activlegându-l de mediul său.

Grăsimea din care sunt compuse membranele este specială, de aceea moleculele sale sunt numite de obicei nu doar grăsime, ci "Lipide", "fosfolipide", "sfingolipide"... Folia cu membrană este dublă, adică constă din două filme aderente între ele. Prin urmare, în manualele scriu că baza membranei celulare constă din două straturi lipidice (sau din " bistratificată", adică un strat dublu). Pentru fiecare strat lipidic individual, o parte poate fi udată cu apă, iar cealaltă nu poate. Deci, aceste filme se lipesc unul de celălalt tocmai cu părțile care nu se umezesc.

Membrana bacteriană

Membrana celulară procariotă a bacteriilor gram-negative este formată din mai multe straturi, prezentate în figura de mai jos.
Straturi de acoperire a bacteriilor gram-negative:
1. Membrană citoplasmatică cu trei straturi interioare, care este în contact cu citoplasma.
2. Peretele celular, care este format din mureină.
3. Membrana citoplasmică exterioară cu trei straturi, care are același sistem de lipide cu complexe proteice, ca și membrana internă.
Comunicarea celulelor bacteriene gram-negative cu lumea exterioară printr-o structură atât de complexă în trei etape nu le oferă un avantaj în supraviețuirea în condiții dure în comparație cu bacteriile gram pozitive cu o membrană mai puțin puternică. Aceștia tolerează la fel de slab temperaturile ridicate, scăderea acidității și a presiunii.

Lectură video: Membrană plasmatică. E.V. Cheval, doctorat

Lectură video: Membrana ca graniță celulară. A. Ilyaskin

Importanța canalelor ionice cu membrană

Este ușor de înțeles că numai substanțele solubile în grăsimi pot intra în celulă prin membrana grasă. Este vorba despre grăsimi, alcooli, gaze. De exemplu, în eritrocite, oxigenul și dioxidul de carbon trec cu ușurință direct și direct prin membrană. Dar substanțele solubile în apă și în apă (de exemplu, ioni) pur și simplu nu pot trece prin membrană în nicio celulă. Aceasta înseamnă că au nevoie de găuri speciale. Dar dacă faceți doar o gaură în filmul gras, acesta va fi imediat tras înapoi. Ce sa fac? S-a găsit o cale de ieșire în natură: este necesar să se realizeze structuri speciale de transport de proteine \u200b\u200bși să se întindă prin membrană. Așa se obțin canale pentru trecerea substanțelor insolubile în grăsimi - canale ionice ale membranei celulare.

Deci, pentru a oferi membranei sale proprietăți suplimentare de permeabilitate la moleculele polare (ioni și apă), celula sintetizează proteine \u200b\u200bspeciale în citoplasmă, care sunt apoi încorporate în membrană. Acestea sunt de două tipuri: proteine \u200b\u200btransportoare (de exemplu, transport ATPaze) și proteine \u200b\u200bcare formează canal (producători de canale). Aceste proteine \u200b\u200bsunt încorporate în dublul strat de grăsime al membranei și formează structuri de transport sub formă de transportori sau canale ionice. Prin aceste structuri de transport pot trece acum diverse substanțe solubile în apă, care altfel nu pot trece prin peliculă cu membrană grasă.

În general, se mai numesc proteine \u200b\u200bîncorporate în membrană integrală, tocmai pentru că par să fie incluși în compoziția membranei și să o pătrundă prin și prin. Alte proteine, care nu sunt integrale, formează, cum s-a spus, insule, care „plutesc” pe suprafața membranei: fie de-a lungul suprafeței sale exterioare, fie de-a lungul celei interioare. Până la urmă, toată lumea știe că grăsimea este un lubrifiant bun și că este ușor de alunecat pe ea!

concluziile

1. În general, membrana este în trei straturi:

1) stratul exterior al „insulelor” proteice,

2) „mare” grasă cu două straturi (stratul lipidic), adică. film dublu lipidic,

3) stratul interior al „insulelor” proteice.

Există însă și un strat exterior liber - glicocalixul, care este format din glicoproteine \u200b\u200bcare se lipesc din membrană. Sunt receptori moleculari cu care se leagă agenții de semnalizare.

2. Structuri speciale de proteine \u200b\u200bsunt încorporate în membrană, asigurând permeabilitatea acesteia pentru ioni sau alte substanțe. Nu uitați că în unele locuri marea de grăsime este pătrunsă prin și prin proteine \u200b\u200bintegrale. Și proteinele integrale sunt cele care formează speciale structuri de transport membrana celulară (vezi secțiunea 1_2 Mecanisme de transport a membranelor). Prin ele, substanțele intră în celulă și sunt, de asemenea, eliminate din celulă spre exterior.

3. Pe ambele părți ale membranei (exterioară și interioară), precum și în interiorul membranei, se pot localiza proteine \u200b\u200benzimatice, care afectează atât starea membranei în sine, cât și viața întregii celule.

Așadar, membrana celulară este o structură activă schimbătoare, care funcționează activ în interesul întregii celule și o conectează cu lumea exterioară și nu este doar o „coajă protectoare”. Acesta este cel mai important lucru de știut despre membrana celulară.

În medicină, proteinele membranare sunt adesea folosite ca ținte pentru medicamente. Receptorii, canalele ionice, enzimele și sistemele de transport acționează ca atare ținte. Recent, pe lângă membrană, genele ascunse în nucleul celular devin și ținte pentru medicamente.

Video:Introducere în biofizica membranei celulare: Structura membranelor 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Istoricul, structura și funcția membranei celulare: Structura membranei 2 (Vladimirov Yu.A.)