Membrane biologice.
Termenul „membrană” (latină membrana - piele, film) a început să fie folosit cu mai bine de 100 de ani în urmă pentru a desemna o limită celulară care servește, pe de o parte, ca o barieră între conținutul celulei și mediul extern și pe de alta, ca un despartiment semipermeabil prin care poate trece apa si unele substante. Cu toate acestea, funcțiile membranei nu se limitează la aceasta,întrucât membranele biologice formează baza organizarea structurală celule.
Structura membranei. Conform acestui model, membrana principală este un dublu strat lipidic în care cozile hidrofobe ale moleculelor sunt orientate spre interior, iar capetele hidrofile sunt orientate spre exterior. Lipidele sunt reprezentate de fosfolipide - derivați ai glicerolului sau sfingozinei. Proteinele sunt asociate cu stratul lipidic. Proteinele integrale (transmembranare) pătrund prin membrană și sunt ferm asociate cu aceasta; cele periferice nu patrund si sunt mai putin ferm legate de membrana. Funcțiile proteinelor membranare: menținerea structurii membranei, primirea și transformarea semnalelor din mediu. mediu, transportul anumitor substanţe, catalizarea reacţiilor care au loc pe membrane. Grosimea membranei variază de la 6 la 10 nm.

Proprietățile membranei:
1. Fluiditate. Membrana nu este o structură rigidă, majoritatea proteinelor și lipidelor sale constitutive se pot deplasa în planul membranei.
2. Asimetrie. Compoziția straturilor exterioare și interioare atât a proteinelor, cât și a lipidelor este diferită. În plus, membranele plasmatice ale celulelor animale au un strat de glicoproteine ​​la exterior (glicocalice, care îndeplinește funcții de semnalizare și receptor și este, de asemenea, important pentru unirea celulelor în țesuturi)
3. Polaritatea. Partea exterioară a membranei poartă o sarcină pozitivă, în timp ce partea interioară poartă o sarcină negativă.
4. Permeabilitatea selectivă. Membranele celulelor vii, pe lângă apă, permit doar anumite molecule și ioni de substanțe dizolvate să treacă (Folosirea termenului „semi-permeabilitate” în raport cu membranele celulare nu este în întregime corectă, deoarece acest concept implică faptul că. membrana permite trecerea numai moleculelor de solvent, reținând în același timp toate moleculele și ionii substanțelor dizolvate.)

Membrana celulară exterioară (plasmalema) este un film ultramicroscopic de 7,5 nm grosime, format din proteine, fosfolipide și apă. O peliculă elastică care este bine umezită de apă și își restabilește rapid integritatea după deteriorare. Are o structură universală, tipică tuturor membranelor biologice. Poziția limită a acestei membrane, participarea ei la procesele de permeabilitate selectivă, pinocitoză, fagocitoză, excreție de produși excretori și sinteza, în interacțiunea cu celulele învecinate și protecția celulei de deteriorare face rolul său extrem de important. Celulele animale din afara membranei sunt uneori acoperite cu un strat subțire format din polizaharide și proteine ​​- glicocalixul. În celulele vegetale, în afara membranei celulare există un perete celular puternic care creează suport extern și menține forma celulei. Constă din fibre (celuloză), o polizaharidă insolubilă în apă.

Nu este un secret pentru nimeni că toate ființele vii de pe planeta noastră sunt formate din celule, aceste nenumărate „” materie organică. Celulele, la rândul lor, sunt înconjurate de o înveliș protector special - o membrană, care joacă un rol foarte important în viața celulei, iar funcțiile membranei celulare nu se limitează doar la protejarea celulei, ci reprezintă un complex. mecanism implicat în reproducerea, nutriția și regenerarea celulei.

Ce este o membrană celulară

Cuvântul „membrană” în sine este tradus din latină ca „film”, deși o membrană nu este doar un fel de film în care este învelită o celulă, ci o combinație de două filme conectate între ele și având proprietăți diferite. De fapt, membrana celulară este o membrană cu trei straturi de lipoproteine ​​(grăsime-proteină) care separă fiecare celulă de celulele învecinate și de mediu și realizează un schimb controlat între celule și mediu, aceasta este definiția academică a ceea ce este o membrană celulară.

Importanța membranei este pur și simplu enormă, deoarece nu numai că separă o celulă de alta, dar asigură și interacțiunea celulei atât cu celelalte celule, cât și cu mediul.

Istoria cercetării membranei celulare

O contribuție importantă la studiul membranei celulare a fost adusă de doi oameni de știință germani Gorter și Grendel încă din 1925. Atunci au reușit să efectueze un experiment biologic complex asupra globulelor roșii - eritrocite, în timpul căruia oamenii de știință au obținut așa-numitele „umbre”, cochilii goale de eritrocite, pe care le-au stivuit într-un singur teanc și au măsurat suprafața și, de asemenea, au calculat cantitatea de lipide din ele. Pe baza cantității de lipide obținute, oamenii de știință au ajuns la concluzia că acestea sunt exact conținute în stratul dublu al membranei celulare.

În 1935, o altă pereche de cercetători ai membranei celulare, de data aceasta americanii Daniel și Dawson, după o serie de experimente lungi, au stabilit conținutul de proteine ​​din membrana celulară. Nu exista altă modalitate de a explica de ce membrana avea o tensiune superficială atât de mare. Oamenii de știință au prezentat inteligent un model de membrană celulară sub formă de sandviș, în care rolul pâinii este jucat de straturi omogene lipido-proteice, iar între ele, în loc de ulei, există gol.

În 1950, odată cu apariția teoria electronică Daniel și Dawson au putut confirma acest lucru cu observații practice - în micrografiile membranei celulare, straturi de capete de lipide și proteine ​​și, de asemenea, spațiul gol dintre ele erau clar vizibile.

În 1960, biologul american J. Robertson a dezvoltat o teorie despre structura în trei straturi a membranelor celulare, care pentru o lungă perioadă de timp a fost considerată singura adevărată, dar odată cu dezvoltarea ulterioară a științei, au început să apară îndoieli cu privire la infailibilitatea ei. De exemplu, din punctul de vedere al celulelor, transportul necesarului ar fi dificil și laborios substanțe utile prin întregul „sandwich”

Și abia în 1972, biologii americani S. Singer și G. Nicholson au reușit să explice inconsecvențele din teoria lui Robertson folosind un nou model fluid-mozaic al membranei celulare. În special, au descoperit că membrana celulară nu este omogenă în compoziția sa, în plus, este asimetrică și plină cu lichid. În plus, celulele sunt în mișcare constantă. Și proteinele notorii care fac parte din membrana celulară au structuri și funcții diferite.

Proprietățile și funcțiile membranei celulare

Acum să ne uităm la ce funcții îndeplinește membrana celulară:

Funcția de barieră a membranei celulare este membrana ca o adevărată gardă de frontieră, stând de pază peste limitele celulei, întârziind și nepermițând trecerea moleculelor dăunătoare sau pur și simplu inadecvate.

Funcția de transport a membranei celulare - membrana nu este doar un paznic de frontieră la poarta celulei, ci și un fel de punct de control vamal sunt schimbate în mod constant cu alte celule și mediul înconjurător.

Funcția matricei - este membrana celulară care determină locația una față de cealaltă și reglează interacțiunea dintre ele.

Funcția mecanică - este responsabilă de limitarea unei celule de alta și, în paralel, de conectarea corectă a celulelor între ele, de formarea lor într-un țesut omogen.

Funcția de protecție a membranei celulare este baza pentru construirea scutului protector al celulei. În natură, un exemplu al acestei funcții poate fi lemnul tare, o coajă densă, o înveliș protector, toate datorită funcției protectoare a membranei.

Funcția enzimatică este alta functie importanta realizat de anumite proteine ​​celulare. De exemplu, datorită acestei funcții, în epiteliul intestinal are loc sinteza enzimelor digestive.

De asemenea, pe lângă toate acestea, schimbul celular are loc prin membrana celulară, care poate avea loc în trei reacții diferite:

• Fagocitoza este un schimb celular în care celulele fagocitare înglobate în membrană captează și digeră diverse nutrienti.
• Pinocitoza este procesul de captare de către membrana celulară a moleculelor lichide aflate în contact cu aceasta. Pentru a face acest lucru, pe suprafața membranei se formează vârle speciale, care par să înconjoare o picătură de lichid, formând o bulă, care este ulterior „înghițită” de membrană.
• Exocitoza este un proces invers când o celulă eliberează un fluid funcțional secretor la suprafață prin membrană.

Structura membranei celulare

Există trei clase de lipide în membrana celulară:

• fosfolipide (care sunt o combinație de grăsimi și fosfor),
• glicolipide (o combinație de grăsimi și carbohidrați),
• colesterolul

Fosfolipidele și glicolipidele, la rândul lor, constau dintr-un cap hidrofil, în care se extind două cozi hidrofobe lungi. Colesterolul ocupă spațiul dintre aceste cozi, împiedicându-le să se îndoaie, toate acestea, în unele cazuri, fac membrana anumitor celule foarte rigidă; Pe lângă toate acestea, moleculele de colesterol organizează structura membranei celulare.

Dar oricum ar fi, cea mai importantă parte a structurii membranei celulare este proteinele, sau mai degrabă diferite proteine ​​care joacă diferite roluri importante. În ciuda diversității proteinelor conținute în membrană, există ceva care le unește - lipidele inelare sunt situate în jurul tuturor proteinelor membranei. Lipidele inelare sunt grăsimi structurate speciale care servesc ca un fel de înveliș protector pentru proteine, fără de care pur și simplu nu ar funcționa.

Structura membranei celulare are trei straturi: baza membranei celulare este un strat bilipid lichid omogen. Proteinele îl acoperă pe ambele părți ca un mozaic. Proteinele, pe lângă funcțiile descrise mai sus, joacă și rolul unor canale deosebite prin care trec prin membrană substanțele care nu pot pătrunde prin stratul lichid al membranei. Acestea includ, de exemplu, ionii de potasiu și sodiu pentru penetrarea lor prin membrană, natura oferă canale ionice speciale în membranele celulare. Cu alte cuvinte, proteinele asigură permeabilitatea membranelor celulare.

Dacă ne uităm la membrana celulară printr-un microscop, vom vedea un strat de lipide format din molecule mici sferice pe care proteinele înoată ca pe mare. Acum știi ce substanțe alcătuiesc membrana celulară.

Video membrana celulară

Și în sfârșit, un videoclip educațional despre membrana celulară.

Unitatea structurală de bază a unui organism viu este celula, care este o secțiune diferențiată a citoplasmei înconjurată de o membrană celulară. Datorită faptului că celula îndeplinește multe funcții importante, precum reproducerea, nutriția, mișcarea, membrana trebuie să fie plastică și densă.

Istoria descoperirii și cercetării membranei celulare

În 1925, Grendel și Gorder au efectuat un experiment de succes pentru a identifica „umbrele” celulelor roșii din sânge sau membranele goale. În ciuda mai multor gafe, oamenii de știință au descoperit stratul dublu lipidic. Munca lor a fost continuată de Danielli, Dawson în 1935 și Robertson în 1960. Ca rezultat al multor ani de muncă și a acumulării de argumente, în 1972 Singer și Nicholson au creat un model fluid-mozaic al structurii membranei. Experimente și studii ulterioare au confirmat lucrările oamenilor de știință.

Sens

Ce este o membrană celulară? Acest cuvânt a început să fie folosit cu mai bine de o sută de ani tradus din latină înseamnă „film”, „piele”. Așa este desemnată limita celulei, care este o barieră naturală între conținutul intern și mediul extern. Structura membranei celulare implică semi-permeabilitate, datorită căreia umiditatea și substanțele nutritive și produsele de descompunere pot trece liber prin ea. Această înveliș poate fi numită principala componentă structurală a organizării celulare.

Să luăm în considerare principalele funcții ale membranei celulare

1. Separă conținutul intern al celulei și componentele mediu extern.

2. Ajută la menținerea unei compoziții chimice constante a celulei.

3. Reglează metabolismul adecvat.

4. Asigură comunicarea între celule.

5. Recunoaște semnalele.

6. Funcția de protecție.

„Coaja de plasmă”

Membrana celulară exterioară, numită și membrană plasmatică, este o peliculă ultramicroscopică a cărei grosime variază de la cinci până la șapte nanomilimetri. Constă în principal din compuși proteici, fosfolide și apă. Filmul este elastic, absoarbe ușor apa și își restabilește rapid integritatea după deteriorare.

Are o structură universală. Această membrană ocupă o poziție de frontieră, participă la procesul de permeabilitate selectivă, îndepărtarea produselor de degradare și le sintetizează. Relația cu „vecinii” săi și protecția fiabilă a conținutului intern împotriva daunelor îl fac o componentă importantă în chestiuni precum structura celulei. Membrana celulara Organismele animale sunt uneori acoperite cu un strat subțire - glicocalixul, care include proteine ​​și polizaharide. Celulele vegetale din afara membranei sunt protejate de un perete celular, care servește drept suport și menține forma. Componenta principală a compoziției sale este fibra (celuloza) - o polizaharidă care este insolubilă în apă.

Astfel, membrana celulară exterioară are funcția de reparare, protecție și interacțiune cu alte celule.

Structura membranei celulare

Grosimea acestei carcase mobile variază de la șase până la zece nanomilimetri. Membrana celulară a unei celule are o compoziție specială, a cărei bază este un strat dublu lipidic. Cozile hidrofobe, inerte la apă, se pun cu interior, în timp ce capetele hidrofile care interacționează cu apa sunt orientate spre exterior. Fiecare lipidă este o fosfolipidă, care este rezultatul interacțiunii unor substanțe precum glicerolul și sfingozina. Cadrul lipidic este strâns înconjurat de proteine, care sunt dispuse într-un strat necontinuu. Unele dintre ele sunt scufundate în stratul lipidic, restul trec prin el. Ca urmare, se formează zone permeabile la apă. Funcțiile îndeplinite de aceste proteine ​​sunt diferite. Unele dintre ele sunt enzime, restul sunt proteine ​​de transport care transportă diverse substanțe din mediul extern la citoplasmă și înapoi.

Membrana celulară este pătrunsă și strâns legată de proteine ​​integrale, iar legătura cu cele periferice este mai puțin puternică. Aceste proteine ​​îndeplinesc o funcție importantă, care este menținerea structurii membranei, primirea și convertirea semnalelor din mediu, transportarea substanțelor și catalizarea reacțiilor care au loc pe membrane.

Compus

Baza membranei celulare este un strat bimolecular. Datorită continuității sale, celula are proprietăți de barieră și mecanice. În diferite etape ale vieții, acest strat dublu poate fi perturbat. Ca rezultat, se formează defecte structurale ale porilor hidrofili. În acest caz, absolut toate funcțiile unei astfel de componente precum membrana celulară se pot schimba. Miezul poate suferi de influențe externe.

Proprietăți

Membrana celulară a unei celule are caracteristici interesante. Datorită fluidității sale, această membrană nu este o structură rigidă, iar cea mai mare parte a proteinelor și lipidelor care o alcătuiesc se mișcă liber pe planul membranei.

În general, membrana celulară este asimetrică, astfel încât compoziția straturilor de proteine ​​și lipide diferă. Membranele plasmatice din celulele animale, pe partea lor exterioară, au un strat de glicoproteină care îndeplinește funcții de receptor și de semnalizare și, de asemenea, joacă un rol important în procesul de combinare a celulelor în țesut. Membrana celulară este polară, adică sarcina din exterior este pozitivă, iar sarcina din interior este negativă. În plus față de toate cele de mai sus, membrana celulară are o perspectivă selectivă.

Aceasta înseamnă că, pe lângă apă, doar un anumit grup de molecule și ioni de substanțe dizolvate sunt permise în celulă. Concentrația unei substanțe precum sodiul în majoritatea celulelor este mult mai mică decât în ​​mediul extern. Ionii de potasiu au un raport diferit: cantitatea lor în celulă este mult mai mare decât în ​​mediu. În acest sens, ionii de sodiu tind să pătrundă în membrana celulară, iar ionii de potasiu tind să fie eliberați în exterior. În aceste condiții, membrana activează un sistem special care joacă un rol de „pompare”, nivelând concentrația de substanțe: ionii de sodiu sunt pompați la suprafața celulei, iar ionii de potasiu sunt pompați în interior. Această caracteristică este inclusă în cele mai importante funcții ale membranei celulare.

Această tendință a ionilor de sodiu și potasiu de a se deplasa spre interior de la suprafață joacă un rol important în transportul zahărului și a aminoacizilor în celulă. În procesul de îndepărtare activă a ionilor de sodiu din celulă, membrana creează condiții pentru noi aporturi de glucoză și aminoacizi în interior. Dimpotrivă, în procesul de transfer al ionilor de potasiu în celulă, numărul de „transportatori” de produse de degradare din interiorul celulei în mediul extern este completat.

Cum are loc nutriția celulară prin membrana celulară?

Multe celule preiau substanțe prin procese precum fagocitoza și pinocitoza. În prima opțiune, o membrană exterioară flexibilă creează o mică depresiune în care ajunge particulele capturate. Diametrul adânciturii devine apoi mai mare până când particula închisă intră în citoplasma celulară. Prin fagocitoză sunt hrănite unele protozoare, precum amibele, precum și celule sanguine - leucocite și fagocite. În mod similar, celulele absorb lichidul, care conține nutrienții necesari. Acest fenomen se numește pinocitoză.

Membrana exterioară este strâns legată de reticulul endoplasmatic al celulei.

Multe tipuri de componente principale ale țesutului au proeminențe, pliuri și microvilozități pe suprafața membranei. Celulele vegetale din exteriorul acestei învelișuri sunt acoperite cu o alta, groasă și clar vizibilă la microscop. Fibra din care sunt compuse ajută la formarea suportului tisular origine vegetală, de exemplu, lemnul. Celulele animale au, de asemenea, o serie de structuri externe care stau deasupra membranei celulare. Sunt exclusiv de natură protectoare, un exemplu în acest sens este chitina conținută în acoperă celulele insecte

Pe lângă membrana celulară, există o membrană intracelulară. Funcția sa este de a împărți celula în mai multe compartimente închise specializate - compartimente sau organite, unde trebuie menținut un anumit mediu.

Astfel, este imposibil de supraestimat rolul unei astfel de componente a unității de bază a unui organism viu precum membrana celulară. Structura și funcțiile sugerează o extindere semnificativă a suprafeței totale a celulei și o îmbunătățire a proceselor metabolice. Această structură moleculară este formată din proteine ​​și lipide. Separând celula de mediul extern, membrana îi asigură integritatea. Cu ajutorul lui, conexiunile intercelulare sunt menținute la un nivel destul de puternic, formând țesuturi. În acest sens, putem concluziona că membrana celulară joacă unul dintre cele mai importante roluri în celulă. Structura și funcțiile îndeplinite de acesta sunt radical diferite în celule diferite, în funcție de scopul lor. Prin aceste caracteristici se realizează o varietate de activități fiziologice ale membranelor celulare și rolurile acestora în existența celulelor și țesuturilor.

Pe baza caracteristicilor sale funcționale, membrana celulară poate fi împărțită în 9 funcții pe care le îndeplinește.
Funcțiile membranei celulare:
1. Transport. Transporta substante de la celula la celula;
2. Bariera. Are permeabilitate selectivă, asigură metabolismul necesar;
3. Receptor. Unele proteine ​​găsite în membrană sunt receptori;
4. Mecanic. Asigură autonomia celulei și a structurilor sale mecanice;
5. Matrice. Asigură interacțiunea și orientarea optimă a proteinelor matriceale;
6. Energie. Membranele conțin sisteme de transfer de energie în timpul respirației celulare în mitocondrii;
7. Enzimatic. Proteinele membranei sunt uneori enzime. De exemplu, membranele celulare intestinale;
8. Marcare. Membrana conține antigene (glicoproteine) care permit identificarea celulelor;
9. Generarea. Realizează generarea și conducerea biopotențialelor.

Puteți vedea cum arată o membrană celulară folosind exemplul structurii unei celule animale sau a unei celule vegetale.

Figura prezintă structura membranei celulare.
Componentele membranei celulare includ diverse proteine ​​ale membranei celulare (globulare, periferice, de suprafață), precum și lipide ale membranei celulare (glicolipide, fosfolipide). De asemenea, în structura membranei celulare există carbohidrați, colesterol, glicoproteine ​​și proteine ​​alfa helix.

Compoziția membranei celulare

Principala compoziție a membranei celulare include:
1. Proteine ​​- responsabile de diverse proprietăți ale membranei;
2. Lipide trei tipuri(fosfolipide, glicolipide și colesterol) responsabile de rigiditatea membranei.
Proteinele membranei celulare:
1. Proteine ​​globulare;
2. Proteine ​​de suprafață;
3. Proteine ​​periferice.

Scopul principal al membranei celulare

Scopul principal al membranei celulare:
1. Reglați schimbul dintre celulă și mediu;
2. Separați conținutul oricărei celule de mediul extern, asigurând astfel integritatea acesteia;
3. Membranele intracelulare împart celula în compartimente închise specializate - organele sau compartimente în care sunt menținute anumite condiții de mediu.

Structura membranei celulare

Structura membranei celulare este o soluție bidimensională de proteine ​​integrale globulare dizolvate într-o matrice fosfolipidă lichidă. Acest model al structurii membranei a fost propus de doi oameni de știință Nicholson și Singer în 1972. Astfel, baza membranelor este un strat lipidic bimolecular, cu un aranjament ordonat de molecule, după cum ați putut vedea în.

Scurtă descriere:

Sazonov V.F. 1_1 Structura membranei celulare [Resursa electronică] // Kinesiolog, 2009-2018: [site web]. Data actualizării: 02/06/2018..__.201_). _Se descrie structura si functionarea membranei celulare (sinonime: plasmalema, plasmalema, biomembrana, membrana celulara, membrana celulara exterioara, membrana celulara, membrana citoplasmatica). Aceste informații inițiale sunt necesare atât pentru citologie, cât și pentru înțelegerea proceselor activității nervoase: excitare nervoasă

, inhibiția, funcționarea sinapselor și a receptorilor senzoriali. Membrana celulara (plasma) O lemă sau plasmă O

lema)

Definiția conceptului

Membrana celulară (sinonime: plasmalemă, plasmalemă, membrană citoplasmatică, biomembrană) este o membrană triplă lipoproteică (adică „proteină grăsime”) care separă celula de mediu și realizează schimburi controlate și comunicare între celulă și mediul ei. Principalul lucru în această definiție nu este că membrana separă celula de mediu, ci tocmai aceasta conectează celula cu mediul. Membrana este activ

structura celulei, funcționează în mod constant.

O membrană biologică este o peliculă bimoleculară ultrasubțire de fosfolipide încrustate cu proteine ​​și polizaharide. Această structură celulară stă la baza proprietăților de barieră, mecanice și de matrice ale unui organism viu (Antonov V.F., 1996).

Pentru mine, membrana celulară arată ca un gard zăbrele cu multe uși în ea, care înconjoară un anumit teritoriu. Orice creatură vie mică se poate mișca liber înainte și înapoi prin acest gard. Dar vizitatorii mai mari pot intra doar prin uși și chiar și atunci nu pe toate ușile. Diferiții vizitatori au cheile doar la propriile uși și nu pot trece prin ușile altora. Deci, prin acest gard există în mod constant fluxuri de vizitatori înainte și înapoi, deoarece funcția principală a gardului cu membrană este dublă: separarea teritoriului de spațiul înconjurător și, în același timp, conectarea acestuia cu spațiul înconjurător. Acesta este motivul pentru care există multe găuri și uși în gard - !

Proprietățile membranei

1. Permeabilitatea.

2. Semi-permeabilitate (permeabilitate parțială).

3. Permeabilitatea selectivă (sinonim: selectivă).

4. Permeabilitatea activă (sinonim: transport activ).

5. Permeabilitatea controlată.

După cum puteți vedea, principala proprietate a unei membrane este permeabilitatea acesteia la diferite substanțe.

6. Fagocitoza si pinocitoza.

7. Exocitoză.

8. Prezența potențialelor electrice și chimice, sau mai degrabă diferența de potențial dintre părțile interioare și exterioare ale membranei. Figurat putem spune că „membrana transformă celula într-o „baterie electrică” prin controlul fluxurilor ionice”. Detalii: .

9. Modificări ale potențialului electric și chimic.

10. Iritabilitate. Receptorii moleculari speciali localizați pe membrană se pot conecta cu substanțe de semnalizare (control), în urma cărora starea membranei și a întregii celule se pot schimba. Receptorii moleculari declanșează bio reactii chimice ca răspuns la legătura liganzilor (substanţelor de control) cu aceştia. Este important de menționat că substanța de semnalizare acționează asupra receptorului din exterior, iar modificările continuă în interiorul celulei. Se pare că membrana a transferat informații din mediu în mediul intern al celulei.

11. Activitate enzimatică catalitică. Enzimele pot fi încorporate în membrană sau asociate cu suprafața acesteia (atât în ​​interiorul, cât și în exteriorul celulei), și acolo își desfășoară activitățile enzimatice.

12. Modificarea formei suprafeței și a zonei acesteia. Acest lucru permite membranei să formeze excrescențe spre exterior sau, dimpotrivă, invaginări în celulă.

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

14. Aderență - capacitatea de a se lipi de suprafețe dure.

Scurtă listă a proprietăților membranei

• Permeabilitate.
• Endocitoză, exocitoză, transcitoză.
• Potenţiale.
• Iritabilitate.
• Activitatea enzimatică.
• Contacte.
• Adeziune.

Funcțiile membranei

1. Izolarea incompletă a conținutului intern de mediul extern.

2. Principalul lucru în funcționarea membranei celulare este schimb diverse substante între celulă și mediul intercelular. Acest lucru se datorează proprietății membranei de permeabilitate. În plus, membrana reglează acest schimb reglându-i permeabilitatea.

3. O altă funcție importantă a membranei este creând o diferență de potențial chimic și electric între laturile sale interioare și exterioare. Din acest motiv, interiorul celulei are un potențial electric negativ - .

4. Membrana efectueaza si ea schimbul de informații între celulă și mediul ei. Receptorii moleculari speciali localizați pe membrană se pot lega de substanțe de control (hormoni, mediatori, modulatori) și declanșează reacții biochimice în celulă, ducând la diferite modificări în funcționarea celulei sau în structurile acesteia.

Video:Structura membranei celulare

Preluare video:Detalii despre structura și transportul membranei

Structura membranei

Membrana celulară are un universal cu trei straturi structura. Stratul său mijlociu de grăsime este continuu, iar straturile proteice superioare și inferioare îl acoperă sub forma unui mozaic de zone proteice separate. Stratul de grasime este baza care asigura izolarea celulei de mediu, izoland-o de mediu. Prin ea însăși, permite trecerea foarte slabă a substanțelor solubile în apă, dar permite trecerea cu ușurință a substanțelor solubile în grăsimi. Prin urmare, permeabilitatea membranei pentru substanțele solubile în apă (de exemplu, ioni) trebuie să fie asigurată de structuri proteice speciale - și.

Mai jos sunt micrografii ale membranelor celulare reale ale celulelor în contact obținute cu ajutorul unui microscop electronic, precum și un desen schematic care arată structura în trei straturi a membranei și natura mozaic a straturilor sale de proteine. Pentru a mări imaginea, faceți clic pe ea.

O imagine separată a stratului interior de lipide (grăsime) al membranei celulare, pătruns cu proteine ​​integrate. Straturile de proteine ​​de sus și de jos au fost îndepărtate pentru a nu interfera cu vizualizarea stratului dublu lipidic

Figura de mai sus: Reprezentare schematică parțială a unei membrane celulare (membrană celulară), dată pe Wikipedia.

Vă rugăm să rețineți că straturile de proteine ​​​​exterioare și interioare au fost îndepărtate din membrană aici, astfel încât să putem vedea mai bine stratul central de lipide gras. Într-o membrană celulară reală, „insule” mari de proteine ​​plutesc deasupra și dedesubtul filmului gras (bile mici în figură), iar membrana se dovedește a fi mai groasă, cu trei straturi: proteină-grăsime-proteină . Deci este de fapt ca un sandviș din două „bucăți de pâine” proteice cu un strat gras de „unt” în mijloc, adică. are o structură cu trei straturi, nu una cu două straturi.

În această imagine, bilele mici de culoare albastră și albă corespund „capetelor” hidrofile (umezicabile) ale lipidelor, iar „șinurile” atașate acestora corespund „cozilor” hidrofobe (neumezibile). Dintre proteine, sunt prezentate numai proteinele membranare integrale de la capăt la capăt (globule roșii și elice galbene). Punctele ovale galbene din interiorul membranei sunt molecule de colesterol. Lanțurile de mărgele galben-verzui din exteriorul membranei sunt lanțuri de oligozaharide care formează glicocalixul. Un glicocalix este un fel de carbohidrați („zahăr”) „puf” pe o membrană, format din molecule lungi de carbohidrați-proteine ​​care ies din ea.

Viața este un mic „sac proteic-grăsimi” plin cu conținut semi-lichid asemănător jeleului, care este pătruns cu filme și tuburi.

Pereții acestui sac sunt formați dintr-un film dublu gras (lipidic), acoperit în interior și în exterior cu proteine ​​- membrana celulară. Prin urmare ei spun că membrana are structura cu trei straturi : proteine-grăsimi-proteine. În interiorul celulei există și multe membrane grase similare care împart spațiul său intern în compartimente. Aceleași membrane înconjoară organelele celulare: nucleu, mitocondrii, cloroplaste. Deci membrana este o structură moleculară universală comună tuturor celulelor și tuturor organismelor vii.

În stânga nu mai este un model real, ci artificial al unei bucăți de membrană biologică: acesta este un instantaneu al unui dublu strat de fosfolipide gras (adică un strat dublu) în procesul de simulare a dinamicii sale moleculare. Se arată celula de calcul a modelului - 96 de molecule PC ( f osfatidil X olina) și 2304 molecule de apă, pentru un total de 20544 atomi.

În dreapta este un model vizual al unei singure molecule a aceleiași lipide din care este asamblat stratul dublu lipidic al membranei. În partea de sus are un cap hidrofil (iubitor de apă), iar în partea de jos sunt două cozi hidrofobe (teme de apă). Această lipidă are o denumire simplă: 1-steroil-2-docosahexaenoil-Sn-glicero-3-fosfatidilcolină (18:0/22:6(n-3)cis PC), dar nu trebuie să o amintiți decât dacă nu vă plănuiești să-ți faci profesorul să leșine cu profunzimea cunoștințelor tale.

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

este un sistem ordonat, structurat, eterogen de biopolimeri delimitați de o membrană activă, participând la un singur set de procese metabolice, energetice și informaționale și, de asemenea, menținând și reproducând întregul sistem ca întreg.

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

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

Din această definiție a unei membrane rezultă că nu numai că limitează celula, dar lucrează activ, conectându-l cu mediul său.

Grăsimea care alcătuiește membranele este specială, așa că moleculele sale sunt de obicei numite nu doar grăsime, ci „lipide”, „fosfolipide”, „sfingolipide”. Filmul membranar este dublu, adică este format din două filme lipite împreună. Prin urmare, în manuale ei scriu că baza membranei celulare constă din două straturi lipidice (sau " dublu strat", adică un strat dublu). Pentru fiecare strat lipidic individual, o parte poate fi umezită cu apă, dar cealaltă nu poate. Așadar, aceste filme se lipesc una de cealaltă exact cu părțile lor neumezibile.

Membrana de bacterii

Peretele celular procariot al bacteriilor gram-negative este format din mai multe straturi, prezentate în figura de mai jos.
Straturi ale învelișului bacteriilor gram-negative:
1. Membrană citoplasmatică internă cu trei straturi, care este în contact cu citoplasma.
2. Peretele celular, care constă din mureină.
3. Membrana citoplasmatică exterioară cu trei straturi, care are același sistem de lipide cu complexe proteice ca și membrana interioară.
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 care au o membrană mai puțin puternică. Ei nu o suportă la fel de bine temperaturi ridicate, aciditate crescută iar presiunea se modifică.

Preluare video:Membrana plasmatica. E.V. Cheval, Ph.D.

Preluare video:Membrană ca limită celulară. A. Ilyaskin

Importanța canalelor ionice membranare

Este ușor de înțeles că numai substanțele liposolubile pot pătrunde în celulă prin pelicula de grăsime membranară. Acestea sunt grăsimi, alcooli, gaze. De exemplu, în celulele roșii din sânge, oxigenul și dioxidul de carbon trec cu ușurință în interior și în afara direct prin membrană. Dar apa și substanțele solubile în apă (de exemplu, ionii) pur și simplu nu pot trece prin membrană în nicio celulă. Aceasta înseamnă că necesită găuri speciale. Dar dacă faci doar o gaură în filmul gras, acesta se va închide imediat înapoi. Ce să fac? S-a găsit o soluție în natură: este necesar să se facă structuri speciale de transport de proteine ​​și să le întindă prin membrană. Exact așa se formează canalele pentru trecerea substanțelor insolubile în grăsimi - canale ionice ale membranei celulare.

Deci, pentru a conferi membranei sale proprietăți suplimentare de permeabilitate la moleculele polare (ioni și apă), celula sintetizează proteine ​​speciale în citoplasmă, care sunt apoi integrate în membrană. Ele vin în două tipuri: proteine ​​de transport (de exemplu, transport ATPaze) și proteine ​​care formează canale (constructori de canale). Aceste proteine ​​sunt înglobate în stratul dublu gras al membranei și formează structuri de transport sub formă de transportoare sau sub formă de canale ionice. Prin aceste structuri de transport pot trece acum diverse substanțe solubile în apă care altfel nu pot trece prin pelicula membranei grase.

În general, proteinele înglobate în membrană se mai numesc integrală, tocmai pentru că par a fi incluse în membrană și pătrund prin ea. Alte proteine, neintegrale, formează insule, așa cum ar fi, „plutind” pe suprafața membranei: fie pe suprafața ei exterioară, fie pe suprafața sa interioară. La urma urmei, toată lumea știe că grăsimea este un lubrifiant bun și că este ușor să aluneci peste ea!

Concluzii

1. În general, membrana se dovedește a fi cu trei straturi:

1) stratul exterior de „insule” proteice

2) „mare” cu două straturi grase (bistrat lipidic), adică film dublu lipidic,

3) un strat interior de „insule” proteice.

Dar există și un strat exterior liber - glicocalixul, care este format din glicoproteinele care ies din membrană. Sunt receptori moleculari de care se leagă substanțele de control al semnalizării.

2. Special structuri proteice, asigurandu-i permeabilitatea la ioni sau alte substante. Nu trebuie să uităm că, în unele locuri, marea de grăsime este pătrunsă în întregime cu proteine ​​integrale. Și proteinele integrale sunt cele care se formează speciale structuri de transport membrana celulară (vezi secțiunea 1_2 Mecanisme de transport prin membrană). Prin ele, substanțele pătrund în celulă și sunt, de asemenea, îndepărtate din celulă spre exterior.

3. Pe orice parte a membranei (exterioară și interioară), precum și în interiorul membranei, pot fi localizate proteine ​​enzimatice, care afectează atât starea membranei în sine, cât și viața întregii celule.

Deci, membrana celulară este o structură activă, variabilă, care funcționează activ în interesul întregii celule și o conectează cu lumea exterioară și nu este doar o „înveliș protector”. Acesta este cel mai important lucru pe care trebuie să-l știți despre membrana celulară.

În medicină, proteinele membranare sunt adesea folosite ca „ținte” pentru medicamente. Astfel de ținte includ receptori, canale ionice, enzime și sisteme de transport. Recent, pe lângă membrană, genele ascunse în nucleul celulei au devenit și ținte pentru medicamente.

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

Video:Istoria, structura și funcțiile membranei celulare: Structura membranei 2 (Vladimirov Yu.A.)

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