Biološke membrane.
Pojam membrana (latinski membrana - koža, film) počeo se koristiti prije više od 100 godina za označavanje stanične granice koja služi, s jedne strane, kao barijera između sadržaja stanice i vanjskog okoliša, a s druge, kao polupropusna pregrada kroz koju mogu proći voda i neke tvari. Međutim, funkcije membrane nisu ograničene na ovo, budući da biološke membrane čine osnovu strukturna organizacija stanice.
Struktura membrane. Prema ovom modelu, glavna membrana je lipidni dvosloj u kojem su hidrofobni repovi molekula okrenuti prema unutra, a hidrofilne glave prema van. Lipide predstavljaju fosfolipidi - derivati ​​glicerola ili sfingozina. Proteini su povezani s lipidnim slojem. Integralni (transmembranski) proteini prodiru kroz membranu i čvrsto su povezani s njom; periferni ne prodiru i slabije su povezani s membranom. Funkcije membranskih proteina: održavanje strukture membrane, primanje i pretvaranje signala iz okoline. okoliš, transport određenih tvari, kataliza reakcija koje se odvijaju na membranama. Debljina membrane je od 6 do 10 nm.

Svojstva membrane:
1. Fluidnost. Membrana nije kruta struktura; većina njezinih sastavnih proteina i lipida može se kretati u ravnini membrane.
2. Asimetrija. Sastav vanjskih i unutarnjih slojeva proteina i lipida je različit. Osim toga, plazma membrane životinjskih stanica imaju izvana sloj glikoproteina (glikokaliks, koji obavlja signalnu i receptorsku funkciju, a važan je i za spajanje stanica u tkiva)
3. Polaritet. Vanjska strana membrane nosi pozitivan naboj, dok unutarnja strana nosi negativan naboj.
4. Selektivna propusnost. Membrane živih stanica, osim vode, propuštaju samo određene molekule i ione otopljenih tvari (Upotreba izraza "polupropusnost" u odnosu na stanične membrane nije sasvim točna, jer ovaj koncept podrazumijeva da. membrana propušta samo molekule otapala, dok zadržava sve molekule i ione otopljenih tvari.)

Vanjska stanična membrana (plazmalema) je ultramikroskopski film debljine 7,5 nm koji se sastoji od proteina, fosfolipida i vode. Elastični film koji se dobro kvasi vodom i brzo vraća svoj integritet nakon oštećenja. Ima univerzalnu strukturu, tipičnu za sve biološke membrane. Granični položaj ove membrane, njezino sudjelovanje u procesima selektivne propusnosti, pinocitoze, fagocitoze, izlučivanja produkata izlučivanja i sinteze, u interakciji sa susjednim stanicama i zaštiti stanice od oštećenja čini njezinu ulogu izuzetno važnom. Životinjske stanice izvan membrane ponekad su prekrivene tankim slojem koji se sastoji od polisaharida i proteina - glikokaliksa. U biljnim stanicama izvan stanične membrane nalazi se čvrsta stanična stijenka koja stvara vanjsku potporu i održava oblik stanice. Sastoji se od vlakana (celuloze), polisaharida netopljivog u vodi.

Nije tajna da su sva živa bića na našem planetu sastavljena od stanica, tih bezbrojnih "" organskih tvari. Stanice su pak obavijene posebnom zaštitnom ovojnicom - membranom, koja igra vrlo važnu ulogu u životu stanice, a funkcije stanične membrane nisu ograničene samo na zaštitu stanice, već predstavljaju kompleks mehanizam uključen u reprodukciju, prehranu i regeneraciju stanice.

Što je stanična membrana

Sama riječ "membrana" s latinskog se prevodi kao "film", iako membrana nije samo vrsta filma u koji je omotana stanica, već kombinacija dvaju međusobno povezanih filmova različitih svojstava. Zapravo, stanična membrana je troslojna lipoproteinska (masno-proteinska) membrana koja odvaja svaku stanicu od susjednih stanica i okoline te vrši kontroliranu razmjenu između stanica i okruženje, ovo je akademska definicija stanične membrane.

Važnost membrane je jednostavno ogromna, jer ne samo da odvaja jednu stanicu od druge, već također osigurava interakciju stanice s drugim stanicama i okolinom.

Povijest istraživanja stanične membrane

Važan doprinos proučavanju stanične membrane dala su dva njemačka znanstvenika Gorter i Grendel još 1925. godine. Tada su uspjeli izvesti složeni biološki eksperiment na crvenim krvnim zrncima – eritrocitima, tijekom kojeg su znanstvenici dobili takozvane “sjene”, prazne ljuske eritrocita, koje su složili u jednu hrpu i izmjerili površinu, te izračunali količina lipida u njima. Na temelju količine dobivenih lipida znanstvenici su došli do zaključka da se oni nalaze upravo u dvostrukom sloju stanične membrane.

Godine 1935. još jedan par istraživača stanične membrane, ovaj put Amerikanci Daniel i Dawson, nakon niza dugih pokusa, ustanovili su sadržaj proteina u staničnoj membrani. Nije bilo drugog načina da se objasni zašto je membrana imala tako visoku površinsku napetost. Znanstvenici su domišljato predstavili model stanične membrane u obliku sendviča u kojem ulogu kruha igraju homogeni lipidno-proteinski slojevi, a između njih je umjesto ulja praznina.

Godine 1950. Dolaskom elektronska teorija Daniel i Dawson uspjeli su to potvrditi praktičnim opažanjima - na mikrofotografijama stanične membrane jasno su vidljivi slojevi glava lipida i proteina, kao i prazan prostor između njih.

Godine 1960. američki biolog J. Robertson razvio je teoriju o troslojnoj strukturi staničnih membrana koja dugo vremena se smatrao jedinim pravim, no daljnjim razvojem znanosti počele su se javljati sumnje u njegovu nepogrešivost. Na primjer, sa stajališta stanica, bilo bi teško i naporno transportirati potrebno korisne tvari kroz cijeli "sendvič"

I tek 1972. američki biolozi S. Singer i G. Nicholson uspjeli su objasniti nedosljednosti u Robertsonovoj teoriji koristeći novi fluidno-mozaični model stanične membrane. Konkretno, otkrili su da stanična membrana nije homogena po svom sastavu, štoviše, asimetrična je i ispunjena tekućinom. Osim toga, stanice su u stalno kretanje. A ozloglašeni proteini koji su dio stanične membrane imaju različite strukture i funkcije.

Svojstva i funkcije stanične membrane

Sada pogledajmo koje funkcije obavlja stanična membrana:

Barijerna funkcija stanične membrane je membrana kao pravi čuvar granice, čuvajući granice stanice, zadržavajući i ne dopuštajući prolazak štetnih ili jednostavno neprikladnih molekula.

Transportna funkcija stanične membrane - membrana nije samo granični stražar na vratima stanice, već i svojevrsna carinska kontrolna točka; preko nje se neprestano izmjenjuju korisne tvari s drugim stanicama i okolinom.

Funkcija matrice - stanična membrana je ta koja određuje međusobni položaj i regulira međusobnu interakciju.

Mehanička funkcija - odgovorna je za ograničavanje jedne stanice od druge i paralelno s tim za pravilno međusobno povezivanje stanica, za njihovo oblikovanje u homogeno tkivo.

Zaštitna funkcija stanične membrane temelj je za izgradnju zaštitnog štita stanice. U prirodi, primjer ove funkcije može biti tvrdo drvo, gusta kora, zaštitni omotač, a sve zbog zaštitne funkcije membrane.

Enzimska funkcija je druga važna funkcija provode određeni stanični proteini. Na primjer, zahvaljujući ovoj funkciji, sinteza probavnih enzima javlja se u crijevnom epitelu.

Također, uz sve to, kroz staničnu membranu dolazi do stanične izmjene koja se može odvijati u tri različite reakcije:

• Fagocitoza je stanična izmjena u kojoj fagocitne stanice ugrađene u membranu hvataju i probavljaju razne hranjivim tvarima.
• Pinocitoza je proces hvatanja tekućih molekula u dodiru s staničnom membranom. Da bi se to postiglo, na površini membrane formiraju se posebne vitice, koje kao da okružuju kapljicu tekućine, tvoreći mjehurić, koji membrana kasnije "proguta".
• Egzocitoza je obrnuti proces kada stanica oslobađa sekretornu funkcionalnu tekućinu na površinu kroz membranu.

Građa stanične membrane

Tri su klase lipida u staničnoj membrani:

• fosfolipide (koji su kombinacija masti i fosfora),
• glikolipidi (kombinacija masti i ugljikohidrata),
• kolesterola

Fosfolipidi i glikolipidi se pak sastoje od hidrofilne glave, u koju se protežu dva duga hidrofobna repa. Kolesterol zauzima prostor između ovih repova, sprječavajući ih da se savijaju; sve to, u nekim slučajevima, čini membranu određenih stanica vrlo krutom. Uz sve to, molekule kolesterola organiziraju strukturu stanične membrane.

No, kako god bilo, najvažniji dio strukture stanične membrane je protein, odnosno različiti proteini koji imaju različite važne uloge. Unatoč raznolikosti proteina sadržanih u membrani, postoji nešto što ih ujedinjuje - prstenasti lipidi nalaze se oko svih membranskih proteina. Prstenasti lipidi su posebne strukturirane masti koje služe kao neka vrsta zaštitne ljuske za proteine, bez kojih oni jednostavno ne bi funkcionirali.

Struktura stanične membrane ima tri sloja: osnovu stanične membrane čini homogeni tekući bilipidni sloj. Proteini ga prekrivaju s obje strane poput mozaika. Proteini, uz gore opisane funkcije, također igraju ulogu osebujnih kanala kroz koje tvari koje ne mogu prodrijeti kroz tekući sloj membrane prolaze kroz membranu. To uključuje, na primjer, ione kalija i natrija; za njihov prodor kroz membranu priroda osigurava posebne ionske kanale u staničnoj membrani. Drugim riječima, proteini osiguravaju propusnost staničnih membrana.

Promotrimo li staničnu membranu kroz mikroskop, vidjet ćemo sloj lipida kojeg tvore male kuglaste molekule po kojima kao po moru plivaju proteini. Sada znate koje tvari čine staničnu membranu.

Video o staničnoj membrani

I za kraj, edukativni video o staničnoj membrani.

Osnovna strukturna jedinica živog organizma je stanica, koja je diferencirani dio citoplazme okružen staničnom membranom. Zbog činjenice da stanica obavlja mnoge važne funkcije, kao što su reprodukcija, prehrana, kretanje, membrana mora biti plastična i gusta.

Povijest otkrića i istraživanja stanične membrane

Godine 1925. Grendel i Gorder proveli su uspješan eksperiment da identificiraju "sjene" crvenih krvnih zrnaca ili praznih membrana. Unatoč nekoliko grešaka, znanstvenici su otkrili lipidni dvosloj. Njihov rad nastavili su Danielli, Dawson 1935. i Robertson 1960. Kao rezultat dugogodišnjeg rada i gomilanja argumenata, Singer i Nicholson su 1972. godine stvorili fluidno-mozaični model strukture membrane. Daljnji eksperimenti i studije potvrdili su radove znanstvenika.

Značenje

Što je stanična membrana? Ova riječ počela se koristiti prije više od sto godina; u prijevodu s latinskog znači "film", "koža". Tako je označena granica stanice, koja je prirodna barijera između unutarnjeg sadržaja i vanjske sredine. Struktura stanične membrane podrazumijeva polupropusnost, zbog koje vlaga i hranjive tvari te produkti razgradnje mogu slobodno prolaziti kroz nju. Ova se ljuska može nazvati glavnom strukturnom komponentom stanične organizacije.

Razmotrimo glavne funkcije stanične membrane

1. Odvaja unutarnji sadržaj ćelije i komponente vanjsko okruženje.

2. Pomaže u održavanju stalnog kemijskog sastava stanice.

3. Regulira pravilan metabolizam.

4. Omogućuje komunikaciju između stanica.

5. Prepoznaje signale.

6. Funkcija zaštite.

"plazma školjka"

Vanjska stanična membrana, koja se naziva i plazma membrana, ultramikroskopski je film čija se debljina kreće od pet do sedam nanomilimetara. Sastoji se uglavnom od proteinskih spojeva, fosfolida i vode. Folija je elastična, lako upija vodu i brzo vraća svoj integritet nakon oštećenja.

Ima univerzalnu strukturu. Ova membrana zauzima granični položaj, sudjeluje u procesu selektivne propusnosti, uklanjanja produkata raspadanja i sintetizira ih. Odnos sa svojim "susjedima" i pouzdana zaštita unutarnjeg sadržaja od oštećenja čini ga važnom komponentom u takvim stvarima kao što je struktura stanice. Stanična membranaŽivotinjski organizmi ponekad su prekriveni tankim slojem - glikokaliksom, koji uključuje proteine ​​i polisaharide. Biljne stanice izvan membrane zaštićene su staničnom stijenkom, koja služi kao potpora i održava oblik. Glavna komponenta njegovog sastava je vlakno (celuloza) - polisaharid koji je netopljiv u vodi.

Dakle, vanjska stanična membrana ima funkciju popravka, zaštite i interakcije s drugim stanicama.

Građa stanične membrane

Debljina ove pomične ljuske varira od šest do deset nanomilimetara. Stanična membrana stanice ima poseban sastav, čija je osnova lipidni dvosloj. Hidrofobni repovi, inertni na vodu, stavljaju se uz iznutra, dok su hidrofilne glave u interakciji s vodom okrenute prema van. Svaki lipid je fosfolipid, koji je rezultat interakcije tvari kao što su glicerol i sfingozin. Lipidni okvir je blisko okružen proteinima, koji su raspoređeni u nekontinuirani sloj. Neki od njih su uronjeni u lipidni sloj, ostali prolaze kroz njega. Kao rezultat toga nastaju područja propusna za vodu. Funkcije koje obavljaju ti proteini su različite. Neki od njih su enzimi, ostali su transportni proteini koji prenose razne tvari iz vanjske sredine u citoplazmu i natrag.

Stanična membrana je prožeta i tijesno povezana integralnim proteinima, a veza s perifernim je slabija. Ovi proteini obavljaju važnu funkciju, a to je održavanje strukture membrane, primanje i pretvaranje signala iz okoline, prijenos tvari i kataliziranje reakcija koje se odvijaju na membranama.

Spoj

Osnova stanične membrane je bimolekularni sloj. Zahvaljujući svom kontinuitetu, stanica ima barijerna i mehanička svojstva. U različitim fazama života ovaj dvosloj može biti poremećen. Kao rezultat toga, nastaju strukturni defekti kroz hidrofilne pore. U ovom slučaju mogu se promijeniti apsolutno sve funkcije takve komponente kao što je stanična membrana. Jezgra može patiti od vanjskih utjecaja.

Svojstva

Stanična membrana stanice ima zanimljive karakteristike. Zbog svoje fluidnosti ova membrana nije kruta struktura, a glavnina proteina i lipida koji je čine slobodno se kreće po ravnini membrane.

Općenito, stanična membrana je asimetrična, pa je sastav proteinskih i lipidnih slojeva različit. Plazma membrane u životinjskim stanicama na svojoj vanjskoj strani imaju glikoproteinski sloj koji obavlja receptorske i signalne funkcije, a ima i veliku ulogu u procesu spajanja stanica u tkivo. Stanična membrana je polarna, odnosno naboj izvana je pozitivan, a naboj iznutra negativan. Uz sve navedeno, stanična membrana ima selektivan uvid.

To znači da u stanicu, osim vode, ulazi samo određena skupina molekula i iona otopljenih tvari. Koncentracija tvari kao što je natrij u većini stanica mnogo je niža nego u vanjskom okruženju. Ioni kalija imaju drugačiji omjer: njihova količina u stanici mnogo je veća nego u okolišu. S tim u vezi, ioni natrija teže prodrijeti kroz staničnu membranu, a ioni kalija teže se osloboditi van. U tim okolnostima membrana aktivira poseban sustav koji ima ulogu "pumpanja", izravnavajući koncentraciju tvari: ioni natrija pumpaju se na površinu stanice, a ioni kalija pumpaju se unutra. Ova značajka ubraja se u najvažnije funkcije stanične membrane.

Ova tendencija iona natrija i kalija da se pomaknu s površine prema unutra igra veliku ulogu u transportu šećera i aminokiselina u stanicu. U procesu aktivnog uklanjanja iona natrija iz stanice, membrana stvara uvjete za nove unose glukoze i aminokiselina unutra. Naprotiv, u procesu prijenosa kalijevih iona u stanicu, obnavlja se broj "transportera" produkata raspadanja iz unutrašnjosti stanice u vanjsko okruženje.

Kako se prehrana stanica odvija kroz staničnu membranu?

Mnoge stanice preuzimaju tvari putem procesa kao što su fagocitoza i pinocitoza. U prvoj opciji fleksibilna vanjska membrana stvara malu udubinu u kojoj završi uhvaćena čestica. Promjer udubljenja tada postaje sve veći dok zatvorena čestica ne uđe u staničnu citoplazmu. Fagocitozom se hrane neke protozoe, npr. amebe, ali i krvne stanice – leukociti i fagociti. Slično, stanice apsorbiraju tekućinu koja sadrži potrebne hranjive tvari. Taj se fenomen naziva pinocitoza.

Vanjska membrana je usko povezana s endoplazmatskim retikulumom stanice.

Mnoge vrste glavnih komponenti tkiva imaju izbočine, nabore i mikrovile na površini membrane. Biljne stanice s vanjske strane ove ljuske prekrivene su drugom, debelom i jasno vidljivom pod mikroskopom. Vlakna od kojih se sastoje pomažu u stvaranju potpore tkiva biljnog porijekla, na primjer, drvo. Životinjske stanice također imaju niz vanjskih struktura koje se nalaze na vrhu stanične membrane. Isključivo su zaštitne prirode, a primjer za to je hitin koji sadrži pokrovne stanice insekti

Osim stanične membrane postoji i unutarstanična membrana. Njegova je funkcija podijeliti stanicu u nekoliko specijaliziranih zatvorenih odjeljaka – odjeljaka ili organela, gdje se mora održavati određena okolina.

Dakle, nemoguće je precijeniti ulogu takve komponente osnovne jedinice živog organizma kao što je stanična membrana. Građa i funkcije sugeriraju značajno povećanje ukupne površine stanice i poboljšanje metaboličkih procesa. Ova molekularna struktura sastoji se od proteina i lipida. Odvajajući stanicu od vanjskog okoliša, membrana osigurava njezinu cjelovitost. Uz njegovu pomoć, međustanične veze održavaju se na prilično jakoj razini, tvoreći tkiva. S tim u vezi možemo zaključiti da stanična membrana ima jednu od najvažnijih uloga u stanici. Struktura i funkcije koje obavlja radikalno su različite različite stanice, ovisno o njihovoj namjeni. Ovim svojstvima ostvaruje se raznovrsnost fizioloških aktivnosti staničnih membrana i njihove uloge u postojanju stanica i tkiva.

Na temelju svojih funkcionalnih karakteristika stanična membrana može se podijeliti u 9 funkcija koje obavlja.
Funkcije stanične membrane:
1. Prijevoz. Prenosi tvari od stanice do stanice;
2. Zapreka. Ima selektivnu propusnost, osigurava potreban metabolizam;
3. Receptor. Neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori;
4. Mehanički. Osigurava autonomiju stanice i njezinih mehaničkih struktura;
5. Matrica. Osigurava optimalnu interakciju i orijentaciju proteina matriksa;
6. Energija. Membrane sadrže sustave prijenosa energije tijekom staničnog disanja u mitohondrijima;
7. Enzimski. Membranski proteini ponekad su enzimi. Na primjer, stanične membrane crijeva;
8. Označavanje. Membrana sadrži antigene (glikoproteine) koji omogućuju identifikaciju stanica;
9. Generiranje. Provodi stvaranje i provođenje biopotencijala.

Kako izgleda stanična membrana možete vidjeti na primjeru građe životinjske stanice ili biljne stanice.

Slika prikazuje strukturu stanične membrane.
Komponente stanične membrane uključuju različite proteine ​​stanične membrane (globularne, periferne, površinske), kao i lipide stanične membrane (glikolipid, fosfolipid). Također u strukturi stanične membrane nalaze se ugljikohidrati, kolesterol, glikoprotein i protein alfa spirala.

Sastav stanične membrane

Glavni sastav stanične membrane uključuje:
1. Proteini - odgovorni za različita svojstva membrane;
2. Lipidi tri vrste(fosfolipidi, glikolipidi i kolesterol) odgovorni za rigidnost membrane.
Proteini stanične membrane:
1. Globularni protein;
2. Površinski protein;
3. Periferni protein.

Glavna svrha stanične membrane

Glavna svrha stanične membrane:
1. Reguliraju razmjenu između stanice i okoline;
2. Odvojiti sadržaj bilo koje ćelije od vanjskog okruženja, čime se osigurava njezin integritet;
3. Unutarstanične membrane dijele stanicu na specijalizirane zatvorene odjeljke – organele ili odjeljke u kojima se održavaju određeni okolišni uvjeti.

Građa stanične membrane

Struktura stanične membrane je dvodimenzionalna otopina globularnih integralnih proteina otopljenih u tekućem fosfolipidnom matriksu. Ovaj model strukture membrane predložila su dva znanstvenika Nicholson i Singer 1972. godine. Dakle, osnova membrana je bimolekularni lipidni sloj, s uređenim rasporedom molekula, kao što ste mogli vidjeti u.

Kratak opis:

Sazonov V.F. 1_1 Struktura stanične membrane [Elektronički izvor] // Kinesiologist, 2009-2018: [web stranica]. Datum ažuriranja: 06.02.2018..__.201_). _Opisuje se građa i funkcioniranje stanične membrane (sinonimi: plazmalema, plazmalema, biomembrana, stanična membrana, vanjska stanična membrana, stanična membrana, citoplazmatska membrana). Ove početne informacije neophodne su i za citologiju i za razumijevanje procesa živčane aktivnosti:živčano uzbuđenje

, inhibicija, rad sinapsi i osjetnih receptora. Stanična membrana (plazma) A lema ili plazma O

lema)

Definicija pojma

Stanična membrana (sinonimi: plazmalema, plazmalema, citoplazmatska membrana, biomembrana) je trostruka lipoproteinska (tj. “masno-proteinska”) membrana koja odvaja stanicu od okoline i vrši kontroliranu razmjenu i komunikaciju između stanice i okoline. Glavna stvar u ovoj definiciji nije da membrana odvaja stanicu od okoline, već upravo to da povezuje stanica s okolinom. Membrana je aktivan

struktura stanice, ona neprestano radi.

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

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

Svojstva membrane

1. Propusnost.

2. Polupropusnost (djelomična propusnost).

3. Selektivna (sinonim: selektivna) propusnost.

4. Aktivna propusnost (sinonim: aktivni transport).

5. Kontrolirana propusnost.

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

6. Fagocitoza i pinocitoza.

7. Egzocitoza.

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

9. Promjene električnog i kemijskog potencijala.

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

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

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

13. Sposobnost stvaranja kontakata s drugim staničnim membranama.

14. Adhezija - sposobnost prianjanja na tvrde površine.

Kratak popis svojstava membrane

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

Funkcije membrane

1. Nepotpuna izolacija unutarnjih sadržaja od vanjskog okruženja.

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

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

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

Video:Građa stanične membrane

Video predavanje:Pojedinosti o strukturi membrane i transportu

Struktura membrane

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

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

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

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

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

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

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

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

S lijeve strane više nije pravi, već umjetni model komadića biološke membrane: ovo je trenutna snimka masnog fosfolipidnog dvosloja (tj. dvostrukog sloja) u procesu njegove molekularne dinamičke simulacije. Prikazana je izračunata ćelija modela - 96 PC molekula ( f osfatidil X olina) i 2304 molekule vode, za ukupno 20544 atoma.

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

Preciznija znanstvena definicija stanice može se dati:

je uređen, strukturiran heterogeni sustav biopolimera omeđenih aktivnom membranom, koji sudjeluje u jedinstvenom nizu metaboličkih, energetskih i informacijskih procesa, a također održava i reproducira cijeli sustav kao cjelinu.

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

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

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

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

Membrana bakterija

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

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

Video predavanje:Membrana kao stanična granica. A. Iljaskin

Važnost membranskih ionskih kanala

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

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

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

Zaključci

1. Općenito, membrana je troslojna:

1) vanjski sloj proteinskih "otoka",

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

3) unutarnji sloj proteinskih "otoka".

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

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

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

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

U medicini se membranski proteini često koriste kao "mete" za lijekovi. Takvi ciljevi uključuju receptore, ionske kanale, enzime i transportne sustave. Odnedavno su mete za lijekove, osim membrane, postali i geni skriveni u staničnoj jezgri.

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

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

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