Delovanje celične membrane v človeški celici. Katere funkcije opravlja zunanja celična membrana? Zgradba zunanje celične membrane

Avtor: funkcionalne lastnosti Celično membrano lahko razdelimo na 9 funkcij, ki jih opravlja.
Funkcije celične membrane:
1. Prevoz. Prenaša snovi iz celice v celico;
2. Pregrada. Ima selektivno prepustnost, zagotavlja potrebno presnovo;
3. Receptor. Nekatere beljakovine v membrani so receptorji;
4. Mehansko. Zagotavlja avtonomijo celice in njenih mehanskih struktur;
5. Matrica. Zagotavlja optimalno interakcijo in orientacijo matričnih proteinov;
6. Energija. Membrane vsebujejo sisteme za prenos energije med celičnim dihanjem v mitohondrijih;
7. Encimsko. Membranski proteini so včasih encimi. Na primer membrane črevesnih celic;
8. Označevanje. Membrana vsebuje antigene (glikoproteine), ki omogočajo identifikacijo celic;
9. Ustvarjanje. Izvaja generiranje in prevajanje biopotencialov.

Kako izgleda celična membrana, si lahko ogledate na primeru zgradbe živalske ali rastlinske celice.

Slika prikazuje strukturo celične membrane.
Sestavine celične membrane so različni proteini celične membrane (globularni, periferni, površinski), pa tudi lipidi celične membrane (glikolipid, fosfolipid). Tudi v strukturi celične membrane so ogljikovi hidrati, holesterol, glikoprotein in beljakovina alfa spirala.

Sestava celične membrane

Glavna sestava celične membrane vključuje:
1. Beljakovine - odgovorne za različne lastnosti membrane;
2. Lipidi tri vrste(fosfolipidi, glikolipidi in holesterol), odgovorni za togost membrane.
Beljakovine celične membrane:
1. Globularni protein;
2. Površinski protein;
3. Periferni protein.

Glavni namen celične membrane

Glavni namen celične membrane:
1. Uravnavajo izmenjavo med celico in okoljem;
2. Vsebino katere koli celice ločite od zunanje okolje s čimer se zagotovi njegova celovitost;
3. Znotrajcelične membrane delijo celico na specializirane zaprte predelke - organele ali predelke, v katerih se vzdržujejo določeni okoljski pogoji.

Struktura celične membrane

Struktura celične membrane je dvodimenzionalna raztopina globularnih integralnih proteinov, raztopljenih v tekočem fosfolipidnem matriksu. Ta model strukture membrane sta predlagala dva znanstvenika Nicholson in Singer leta 1972. Tako je osnova membran bimolekularna lipidna plast z urejeno razporeditvijo molekul, kot ste lahko videli v.

1 – polarna glava fosfolipidne molekule

2 – rep maščobne kisline fosfolipidne molekule

3 – integralne beljakovine

4 – periferni protein

5 – polintegralni protein

6 – glikoprotein

7 - glikolipid

Zunanja celična membrana je lastna vsem celicam (živalskim in rastlinskim), ima debelino približno 7,5 (do 10) nm in je sestavljena iz lipidnih in beljakovinskih molekul.

Trenutno je zelo razširjen fluidno-mozaični model gradnje celične membrane. Po tem modelu so molekule lipidov razporejene v dveh plasteh, pri čemer so njihovi vodoodbojni konci (hidrofobni – maščobotopni) obrnjeni drug proti drugemu, njihovi vodotopni (hidrofilni) konci pa obrnjeni proti periferiji. Vgrajen v lipidno plast beljakovinske molekule. Nekaj ​​jih je na zunanji oz notranja površina lipidni del, drugi pa so delno potopljeni ali prodrejo skozi membrano.

Funkcije membran :

Zaščitna, mejna, pregradna;

Transport;

Receptor - izvaja se zaradi beljakovin - receptorjev, ki imajo selektivno sposobnost določenih snovi (hormonov, antigenov itd.), Vstopajo v interakcijo z njimi kemične interakcije, vodijo signale znotraj celice;

Sodelujte pri izobraževanju medcelični stiki;

Zagotovite gibanje nekaterih celic (gibanje amebe).

Živalske celice imajo na vrhu zunanje celične membrane tanko plast glikokaliksa. Je kompleks ogljikovih hidratov z lipidi in ogljikovih hidratov z beljakovinami. Glikokaliks sodeluje pri medceličnih interakcijah. Citoplazemske membrane večine celičnih organelov imajo popolnoma enako strukturo.

Na zunanji strani rastlinskih celic cito plazemska membrana. obstaja celična stena, sestavljena iz celuloze.

Prenos snovi skozi citoplazmatsko membrano .

Obstajata dva glavna mehanizma za vstop snovi v celico ali izstop iz nje:

1.Pasivni transport.

2.Aktivni prevoz.

Pasivni transport snovi poteka brez porabe energije. Primer takega transporta sta difuzija in osmoza, pri kateri pride do gibanja molekul ali ionov iz območja visoke koncentracije v območje nižje koncentracije, na primer molekule vode.

Aktivni transport – pri tej vrsti transporta molekule ali ioni prodrejo skozi membrano proti koncentracijskemu gradientu, kar zahteva energijo. Primer aktivnega transporta je natrijevo-kalijeva črpalka, ki aktivno črpa natrij iz celice in absorbira kalijeve ione iz zunanjega okolja ter jih prenaša v celico. Črpalka je posebna membranska beljakovina, ki poganja ATP.

Aktivni transport zagotavlja vzdrževanje konstantnega volumna celice in membranskega potenciala.

Prenos snovi se lahko izvaja z endocitozo in eksocitozo.

Endocitoza je prodiranje snovi v celico, eksocitoza je iz celice.

Med endocitozo plazemska membrana tvori invaginacije ali izbokline, ki nato obdajo snov in se, ko se sprostijo, spremenijo v vezikle.

Obstajata dve vrsti endocitoze:

1) fagocitoza - absorpcija trdnih delcev (fagocitne celice),

2) pinocitoza - absorpcija tekočega materiala. Pinocitoza je značilna za ameboidne praživali.

Z eksocitozo različne snovi se odstranijo iz celic: neprebavljeni ostanki hrane se odstranijo iz prebavnih vakuol, njihov tekoči izloček pa iz sekretornih celic.

citoplazma –(citoplazma + jedro tvorita protoplazmo). Citoplazma je sestavljena iz vodne osnovne snovi (citoplazemski matriks, hialoplazma, citosol) in različnih organelov in vključkov, ki jih vsebuje.

Vključki – odpadnih produktov celic. Obstajajo 3 skupine vključkov - trofični, sekretorni (celice žleze) in poseben (pigmentni) pomen.

Organeli – To so stalne strukture citoplazme, ki opravljajo določene funkcije v celici.

Organele so izolirane splošni pomen in posebno. Posebne snovi najdemo v večini celic, vendar so prisotne v znatnih količinah le v celicah, ki opravljajo določeno funkcijo. Sem spadajo mikrovili črevesnih epitelijskih celic, cilije epitelija sapnika in bronhijev, flagele, miofibrile (ki zagotavljajo krčenje mišic itd.).

Splošno pomembni organeli vključujejo ER, Golgijev kompleks, mitohondrije, ribosome, lizosome, centriole celičnega središča, peroksisome, mikrotubule, mikrofilamente. V rastlinskih celicah so plastidi in vakuole. Organele splošnega pomena lahko razdelimo na organele z membransko in nemembransko strukturo.

Organeli z membransko zgradbo so dvomembranski ali enomembranski. Mitohondrije in plastide uvrščamo med celice z dvojno membrano. Enomembranske celice vključujejo endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, lizosome, peroksisome in vakuole.

Organeli, ki nimajo membran: ribosomi, celični center, mikrotubuli, mikrofilamenti.

Mitohondrije – to so organeli okrogle ali ovalne oblike. Sestavljeni so iz dveh membran: notranje in zunanje. Notranja membrana ima izbokline, imenovane kriste, ki delijo mitohondrije na predelke. Prekati so napolnjeni s snovjo – matrico. Matrica vsebuje DNA, mRNA, tRNA, ribosome, kalcijeve in magnezijeve soli. Tukaj poteka avtonomna biosinteza beljakovin. Glavna funkcija mitohondrijev je sinteza energije in njeno kopičenje v molekulah ATP. Novi mitohondriji nastanejo v celici kot posledica delitve starih.

Plastidi – organele, ki jih najdemo predvsem v rastlinskih celicah. Obstajajo tri vrste: kloroplasti, ki vsebujejo zeleni pigment; kromoplasti (pigmenti rdeče, rumene, oranžna barva); levkoplasti (brezbarvni).

Kloroplasti so zaradi zelenega pigmenta klorofila sposobni sintetizirati organske snovi iz anorganskih z uporabo energije sonca.

Kromoplasti dajejo svetle barve cvetjem in sadju.

Leukoplasti so sposobni kopičiti rezervna hranila: škrob, lipide, beljakovine itd.

Endoplazmatski retikulum ( EPS ) je kompleksen sistem vakuol in kanalčkov, ki so omejeni z membranami. Obstaja gladek (agranularen) in hrapav (granularen) EPS. Smooth nima ribosomov na svoji membrani. Vsebuje sintezo lipidov, lipoproteinov, kopičenje in odstranjevanje strupenih snovi iz celice. Zrnati ER ima na svojih membranah ribosome, v katerih se sintetizirajo beljakovine. Proteini nato vstopijo v Golgijev kompleks in od tam ven.

Golgijev kompleks (Golgijev aparat) Je kup sploščenih membranskih vrečk – cistern in pripadajočega sistema mehurčkov. Sklad cistern se imenuje diktiosom.

Funkcije Golgijevega kompleksa : modifikacija beljakovin, sinteza polisaharidov, transport snovi, tvorba celične membrane, tvorba lizosoma.

Lizosomi – So z membrano obdani vezikli, ki vsebujejo encime. Izvajajo znotrajcelično razgradnjo snovi in ​​jih delimo na primarne in sekundarne. Primarni lizosomi vsebujejo encime v neaktivni obliki. Ko različne snovi vstopijo v organele, se aktivirajo encimi in začne se proces prebave - to so sekundarni lizosomi.

Peroksisomi imajo videz mehurčkov, omejenih z eno membrano. Vsebujejo encime, ki razgrajujejo vodikov peroksid, ki je strupen za celice.

Vakuole – To so organeli rastlinskih celic, ki vsebujejo celični sok. Celični sok lahko vsebuje rezervna hranila, pigmente in odpadne produkte. Vakuole sodelujejo pri ustvarjanju turgorskega tlaka in pri uravnavanju presnove vode in soli.

Ribosomi – organele, sestavljene iz velikih in majhnih podenot. Lahko se nahajajo na ER ali prosto v celici in tvorijo polisome. Sestavljeni so iz rRNA in proteina ter nastanejo v nukleolu. Biosinteza beljakovin poteka v ribosomih.

Celični center – najdemo v celicah živali, gliv in nižjih rastlin in ga ni v višje rastline. Sestavljen je iz dveh centriolov in žarkaste krogle. Centriola ima videz votlega valja, katerega stena je sestavljena iz 9 trojčkov mikrotubulov. Ko se celice delijo, tvorijo niti mitotičnega vretena, ki zagotavljajo ločevanje kromatidov v anafazi mitoze in homologni kromosomi med mejozo.

Mikrotubule – cevaste tvorbe različnih dolžin. So del centriolov, mitotskih vreten, flagel, cilij, opravljajo podporno funkcijo in spodbujajo gibanje znotrajceličnih struktur.

Mikrofilamenti – nitaste tanke tvorbe, ki se nahajajo po vsej citoplazmi, še posebej veliko pa jih je pod celično membrano. Skupaj z mikrotubuli tvorijo celični citoskelet, določajo pretok citoplazme, znotrajcelično gibanje veziklov, kloroplastov in drugih organelov.

Evolucija celice

V evoluciji celice obstajata dve stopnji:

1. Kemični.

2.Biološki.

Kemična stopnja se je začelo pred približno 4,5 milijarde let. Pod vplivom ultravijolično sevanje, sevanje, razelektritve strele (viri energije), nastanek preprostih kemične spojine– monomeri, nato pa kompleksnejši – polimeri in njihovi kompleksi (ogljikovi hidrati, lipidi, proteini, nukleinske kisline).

Biološka stopnja nastajanja celic se začne s pojavom probiontov – izoliranih kompleksni sistemi, sposoben samoreprodukcije, samoregulacije in naravna selekcija. Probionti so se pojavili pred 3-3,8 milijardami let. Prve prokariontske celice, bakterije, so nastale iz probiontov. Evkariontske celice so se razvile iz prokariontov (pred 1-1,4 milijarde let) na dva načina:

1) S simbiozo več prokariontskih celic - to je simbiotska hipoteza;

2) Z invaginacijo celične membrane. Bistvo hipoteze o invaginaciji je, da je prokariontska celica vsebovala več genomov, pritrjenih na celično steno. Nato je prišlo do invaginacije - invaginacije, odpletanja celične membrane in ti genomi so se spremenili v mitohondrije, kloroplaste in jedro.

Diferenciacija in specializacija celic .

Diferenciacija se oblikuje različne vrste celic in tkiv med razvojem večcelični organizem. Ena hipoteza povezuje diferenciacijo z izražanjem genov v procesu individualni razvoj. Ekspresija je proces vklopa določenih genov v delo, kar ustvarja pogoje za ciljno sintezo snovi. Zato se tkiva razvijajo in specializirajo v eno ali drugo smer.

Povezane informacije.

Celična membrana (plazemska membrana) je tanka, polprepustna membrana, ki obdaja celice.

Delovanje in vloga celične membrane

Njegova funkcija je zaščititi celovitost notranjosti tako, da nekaterim omogoči potrebne snovi v kletko in drugim ne dovoli vstopa.

Služi tudi kot osnova za pritrditev na nekatere organizme in na druge. Tako plazemska membrana zagotavlja tudi obliko celice. Druga funkcija membrane je uravnavanje rasti celic z ravnovesjem in.

Pri endocitozi se lipidi in beljakovine odstranijo iz celične membrane, ko se snovi absorbirajo. Med eksocitozo se vezikli, ki vsebujejo lipide in beljakovine, zlijejo s celično membrano, kar poveča velikost celice. , celice gliv pa imajo plazemske membrane. Tudi notranji so na primer obdani z zaščitnimi membranami.

Struktura celične membrane

Plazemska membrana je v glavnem sestavljena iz mešanice beljakovin in lipidov. Odvisno od lokacije in vloge membrane v telesu lahko lipidi sestavljajo od 20 do 80 odstotkov membrane, preostanek pa so beljakovine. Medtem ko lipidi pomagajo dati membrani prožnost, beljakovine nadzorujejo in vzdržujejo celično kemijo ter pomagajo pri transportu molekul skozi membrano.

Membranski lipidi

Fosfolipidi so glavna sestavina plazemskih membran. Tvorijo lipidni dvosloj, v katerem se hidrofilne (ki jih voda privlači) glave spontano organizirajo tako, da so obrnjene proti vodnemu citosolu in zunajcelični tekočini, medtem ko so hidrofobne (vodo odbijajoče) repne regije obrnjene stran od citosola in zunajcelične tekočine. Lipidni dvosloj je polprepusten, kar omogoča le nekaterim molekulam difuzijo skozi membrano.

Holesterol je še ena lipidna sestavina membran živalskih celic. Molekule holesterola so selektivno razpršene med membranskimi fosfolipidi. To pomaga vzdrževati togost celičnih membran, saj preprečuje, da bi fosfolipidi postali preveč gosti. Holesterola v celičnih membranah rastlin ni.

Glikolipidi se nahajajo na zunanji površini celičnih membran in so z njimi povezani z verigo ogljikovih hidratov. Celici pomagajo prepoznati druge celice v telesu.

Membranski proteini

Celična membrana vsebuje dve vrsti povezanih beljakovin. Beljakovine periferne membrane so zunanje in so z njo povezane z interakcijo z drugimi beljakovinami. Integralni membranski proteini se vnašajo v membrano in večina prehaja skozi. Deli teh transmembranskih proteinov se nahajajo na obeh straneh.

Proteini plazemske membrane imajo številne različne funkcije. Strukturne beljakovine zagotavlja podporo in obliko celicam. Membranski receptorski proteini pomagajo celicam komunicirati z zunanjim okoljem s pomočjo hormonov, nevrotransmiterjev in drugih signalnih molekul. Transportni proteini, kot so globularni proteini, prenašajo molekule skozi celične membrane z olajšano difuzijo. Na glikoproteine ​​je vezana veriga ogljikovih hidratov. Vgrajeni so v celično membrano in pomagajo pri izmenjavi in ​​transportu molekul.

Membrane organelov

nekaj celičnih organelov so tudi obdane z zaščitnimi membranami. Jedro,

Veja biologije, imenovana citologija, preučuje zgradbo organizmov, pa tudi rastlin, živali in ljudi. Znanstveniki so ugotovili, da je vsebina celice, ki se nahaja v njej, zgrajena precej kompleksno. Obdaja ga tako imenovani površinski aparat, ki vključuje zunanjo celično membrano, nadmembranske strukture: glikokaliks in tudi mikrofilamente, pelikulo in mikrotubule, ki tvorijo njen submembranski kompleks.

V tem članku bomo preučevali strukturo in funkcije zunanje celične membrane, ki je vključena v površinski aparat različne vrste celice.

Katere funkcije opravlja zunanja celična membrana?

Kot smo že omenili, je zunanja membrana del površinskega aparata vsake celice, ki uspešno ločuje njeno notranjo vsebino in ščiti celične organele pred neugodne razmere zunanje okolje. Druga funkcija je zagotavljanje metabolizma med celično vsebino in tkivno tekočino, tako da zunanja celična membrana prenaša molekule in ione, ki vstopajo v citoplazmo, ter pomaga tudi pri odstranjevanju odpadkov in odvečnih strupenih snovi iz celice.

Zgradba celične membrane

Membrane ali plazemske membrane različnih tipov celic se med seboj zelo razlikujejo. Predvsem zaradi njihove kemične strukture, pa tudi glede na relativno vsebnost lipidov, glikoproteinov, beljakovin in s tem naravo receptorjev, ki se nahajajo v njih. Zunanja, ki je določena predvsem z individualno sestavo glikoproteinov, sodeluje pri prepoznavanju okoljskih dražljajev in pri reakcijah same celice na njihova dejanja. Nekatere vrste virusov lahko medsebojno delujejo z beljakovinami in glikolipidi celičnih membran, zaradi česar prodrejo v celico. Virusi herpesa in gripe se lahko uporabijo za izgradnjo njihove zaščitne lupine.

In virusi in bakterije, tako imenovani bakteriofagi, se pritrdijo na celično membrano in jo na mestu stika raztopijo s posebnim encimom. Nato v nastalo luknjo preide molekula virusne DNK.

Značilnosti strukture plazemske membrane evkariontov

Spomnimo se, da zunanja celična membrana opravlja funkcijo transporta, to je prenos snovi v in iz nje v zunanje okolje. Za izvedbo takega postopka je potrebna posebna struktura. Dejansko je plazmalema trajen, univerzalen sistem površinskega aparata. To je tanek (2-10 Nm), a precej gost večplastni film, ki pokriva celotno celico. Njeno strukturo so leta 1972 proučevali znanstveniki, kot sta D. Singer in G. Nicholson, in ustvarili tudi fluidno-mozaični model celične membrane.

Glavne kemične spojine, ki ga tvorijo, so urejene molekule beljakovin in nekaterih fosfolipidov, ki so vgrajene v tekoči lipidni medij in spominjajo na mozaik. Tako je celična membrana sestavljena iz dveh plasti lipidov, katerih nepolarni hidrofobni "repi" se nahajajo znotraj membrane, polarne hidrofilne glave pa so obrnjene proti celični citoplazmi in medcelični tekočini.

Lipidni sloj je prepreden z velikimi beljakovinskimi molekulami, ki tvorijo hidrofilne pore. Skozi njih se prevažajo vodne raztopine glukoze in mineralnih soli. Nekatere beljakovinske molekule najdemo tako na zunanji kot notranji površini plazmaleme. Tako so na zunanji celični membrani v celicah vseh organizmov, ki imajo jedra, vezane molekule ogljikovih hidratov. kovalentne vezi z glikolipidi in glikoproteini. Vsebnost ogljikovih hidratov v celičnih membranah se giblje od 2 do 10%.

Zgradba plazmaleme prokariontskih organizmov

Zunanja celična membrana pri prokariontih opravlja podobne funkcije kot plazemske membrane celic jedrskih organizmov, in sicer: zaznavanje in prenos informacij, ki prihajajo iz zunanjega okolja, transport ionov in raztopin v celico in iz nje, zaščita citoplazme pred tujki. reagenti od zunaj. Lahko tvori mezosome – strukture, ki nastanejo, ko se plazemska membrana invaginira v celico. Lahko vsebujejo encime, ki sodelujejo pri presnovnih reakcijah prokariontov, na primer pri replikaciji DNA in sintezi beljakovin.

Mezosomi vsebujejo tudi redoks encime, fotosintetiki pa bakterioklorofil (pri bakterijah) in fikobilin (pri cianobakterijah).

Vloga zunanjih membran v medceličnih stikih

V nadaljevanju odgovora na vprašanje, katere funkcije opravlja zunanja celična membrana, se posvetimo njeni vlogi. V rastlinskih celicah se v stenah zunanje celične membrane oblikujejo pore, ki prehajajo v celulozno plast. Skozi njih lahko citoplazma celice izstopa navzven;

Po njihovi zaslugi je povezava med sosednjimi rastlinskimi celicami zelo močna. V človeških in živalskih celicah se stične točke med sosednjimi celičnimi membranami imenujejo dezmosomi. Značilni so za endotelne in epitelne celice, najdemo pa jih tudi v kardiomiocitih.

Pomožne tvorbe plazmaleme

Razumevanje, kako se rastlinske celice razlikujejo od živalskih, pomaga preučevanje strukturnih značilnosti njihovih plazemskih membran, ki so odvisne od funkcij zunanje celične membrane. Nad njim v živalskih celicah je plast glikokaliksa. Tvorijo ga polisaharidne molekule, povezane z beljakovinami in lipidi zunanje celične membrane. Zahvaljujoč glikokaliksu pride do adhezije (lepljenje) med celicami, kar vodi do tvorbe tkiv, zato sodeluje pri signalni funkciji plazmaleme - prepoznavanje okoljskih dražljajev.

Kako poteka pasivni transport določenih snovi skozi celične membrane?

Kot smo že omenili, je zunanja celična membrana vključena v proces transporta snovi med celico in zunanjim okoljem. Obstajata dve vrsti transporta skozi plazmalemo: pasivni (difuzijski) in aktivni transport. Prva vključuje difuzijo, olajšano difuzijo in osmozo. Gibanje snovi vzdolž koncentracijskega gradienta je odvisno predvsem od mase in velikosti molekul, ki prehajajo skozi celično membrano. Na primer, majhna nepolarne molekule zlahka raztopijo v srednji lipidni plasti plazmaleme, se premikajo skozi njo in končajo v citoplazmi.

Velike molekule organske snovi prodrejo v citoplazmo s pomočjo posebnih nosilnih proteinov. Imajo vrstno specifičnost in jih ob povezavi z delcem ali ionom pasivno prenašajo skozi membrano po koncentracijskem gradientu brez porabe energije (pasivni transport). Ta proces je osnova takšne lastnosti plazmaleme kot selektivna prepustnost. Pri tem se energija molekul ATP ne porabi, celica pa jo hrani za druge presnovne reakcije.

Aktivni transport kemičnih spojin skozi plazmalemo

Ker zunanja celična membrana zagotavlja prenos molekul in ionov iz zunanjega okolja v celico in nazaj, postane mogoče produkte disimilacije, ki so toksini, odstraniti zunaj, to je v medcelično tekočino. poteka proti koncentracijskemu gradientu in zahteva uporabo energije v obliki molekul ATP. Vključuje tudi nosilne proteine, imenovane ATPaze, ki so prav tako encimi.

Primer takega transporta je natrijeva-kalijeva črpalka (natrijevi ioni se premikajo iz citoplazme v zunanje okolje, kalijevi ioni pa se črpajo v citoplazmo). Tega so sposobne epitelne celice črevesja in ledvic. Različici te metode prenosa sta procesa pinocitoze in fagocitoze. Tako je po preučevanju funkcij, ki jih opravlja zunanja celična membrana, mogoče ugotoviti, da so heterotrofni protisti, pa tudi celice višjih živalskih organizmov, na primer levkociti, sposobni procesov pino- in fagocitoze.

Bioelektrični procesi v celičnih membranah

Ugotovljeno je bilo, da obstaja potencialna razlika med zunanjo površino plazmaleme (je pozitivno nabita) in stensko plastjo citoplazme, ki je negativno nabita. Imenovali so ga potencial mirovanja in je lasten vsem živim celicam. A živčnega tkiva nima le potenciala mirovanja, ampak je tudi sposoben izvajati šibke biotokove, kar imenujemo proces vzbujanja. Zunanje membrane živčne celice-nevroni, ki jih dražijo receptorji, začnejo spreminjati naboje: natrijevi ioni množično vstopajo v celico in površina plazmaleme postane elektronegativna. In parietalna plast citoplazme zaradi presežka kationov prejme pozitivni naboj. To pojasnjuje, zakaj se zunanja celična membrana nevrona ponovno napolni, kar povzroči prevodnost živčnih impulzov, ki so osnova procesa vzbujanja.

Glavni strukturna enotaživi organizem - celica, ki je diferenciran del citoplazme, obdan s celično membrano. Ker celica opravlja številne pomembne funkcije, kot so razmnoževanje, prehrana, gibanje, mora biti membrana plastična in gosta.

Zgodovina odkritja in raziskovanja celične membrane

Leta 1925 sta Grendel in Gorder izvedla uspešen poskus za identifikacijo "sence" rdečih krvnih celic ali praznih membran. Kljub več priznanim hude napake, so znanstveniki odkrili lipidni dvosloj. Njihovo delo so nadaljevali Danielli, Dawson leta 1935 in Robertson leta 1960. Kot rezultat dolgoletno delo in kopičenje argumentov leta 1972 sta Singer in Nicholson ustvarila tekoči mozaični model strukture membrane. Nadaljnji poskusi in študije so potrdili delo znanstvenikov.

Pomen

Kaj je celična membrana? Ta beseda se je začela uporabljati pred več kot sto leti; v prevodu iz latinščine pomeni "film", "koža". Tako je označena celična meja, ki je naravna pregrada med notranjo vsebino in zunanjim okoljem. Struktura celične membrane pomeni polprepustnost, zaradi katere lahko vlaga in hranila ter razgradni produkti prosto prehajajo skozi njo. To lupino lahko imenujemo glavna strukturna komponenta celične organizacije.

Razmislimo o glavnih funkcijah celične membrane

1. Ločuje notranjo vsebino celice in komponente zunanjega okolja.

2. Pomaga ohranjati stalno kemično sestavo celice.

3. Uravnava pravilno presnovo.

4. Omogoča komunikacijo med celicami.

5. Prepoznava signale.

6. Zaščitna funkcija.

"plazemska lupina"

Zunanja celična membrana, imenovana tudi plazemska membrana, je ultramikroskopski film, katerega debelina sega od pet do sedem nanomilimetrov. Sestoji predvsem iz beljakovinskih spojin, fosfolidov in vode. Film je elastičen, zlahka vpija vodo in po poškodbah hitro obnovi svojo celovitost.

Ima univerzalno strukturo. Ta membrana zavzema mejni položaj, sodeluje v procesu selektivne prepustnosti, odstranjevanja razpadnih produktov in jih sintetizira. Odnos s svojimi "sosedi" in zanesljiva zaščita notranje vsebine pred poškodbami je pomemben sestavni del v zadevah, kot je struktura celice. Celična membrana živalskih organizmov je včasih prekrita s tanko plastjo - glikokaliksom, ki vključuje beljakovine in polisaharide. Rastlinske celice zunaj membrane so zaščitene s celično steno, ki služi kot podpora in ohranja obliko. Glavna sestavina njegove sestave je vlaknina (celuloza) - polisaharid, ki je netopen v vodi.

Tako ima zunanja celična membrana funkcijo popravljanja, zaščite in interakcije z drugimi celicami.

Zgradba celične membrane

Debelina te premične lupine se giblje od šest do deset nanomilimetrov. Celična membrana celice ima posebno sestavo, katere osnova je lipidni dvosloj. Hidrofobni repi, inertni na vodo, so nameščeni z znotraj, medtem ko so hidrofilne glave v interakciji z vodo obrnjene navzven. Vsak lipid je fosfolipid, ki je rezultat interakcije snovi, kot sta glicerol in sfingozin. Lipidni okvir je tesno obdan z beljakovinami, ki so razporejene v neprekinjeni plasti. Nekateri od njih so potopljeni v lipidno plast, ostali prehajajo skozi njo. Posledično nastanejo območja, prepustna za vodo. Funkcije, ki jih opravljajo ti proteini, so različne. Nekaj ​​jih je encimov, ostalo so transportni proteini, ki prenašajo različne snovi iz zunanjega okolja v citoplazmo in nazaj.

Celična membrana je prežeta in tesno povezana z integralnimi proteini, povezava s perifernimi pa je manj močna. Ti proteini opravljajo pomembno funkcijo, in sicer ohranjajo strukturo membrane, sprejemajo in pretvarjajo signale iz okolja, prenašajo snovi in ​​katalizirajo reakcije, ki se odvijajo na membranah.

Spojina

Osnova celične membrane je bimolekularna plast. Zaradi svoje kontinuitete ima celica pregrado in mehanske lastnosti. Vklopljeno različnih stopnjah vitalna aktivnost tega dvosloja je lahko motena. Posledično nastanejo strukturne napake skozi hidrofilne pore. V tem primeru se lahko spremenijo absolutno vse funkcije takšne komponente, kot je celična membrana. Jedro lahko trpi zaradi zunanjih vplivov.

Lastnosti

Celična membrana celice ima zanimive lastnosti. Zaradi svoje fluidnosti ta membrana ni toga struktura in večina beljakovin in lipidov, ki jo sestavljajo, se prosto giblje po ravnini membrane.

Na splošno je celična membrana asimetrična, zato je sestava beljakovin in lipidne plasti spreminja. Plazemske membrane v živalskih celicah imajo na zunanji strani glikoproteinsko plast, ki opravlja receptorske in signalne funkcije, poleg tega pa ima veliko vlogo pri procesu združevanja celic v tkivo. Celična membrana je polarna, kar pomeni, da je zunanji naboj pozitiven, notranji pa negativen. Poleg vsega naštetega ima celična membrana selektiven vpogled.

To pomeni, da je poleg vode v celico prepuščena le določena skupina molekul in ionov raztopljenih snovi. Koncentracija snovi, kot je natrij, je v večini celic veliko nižja kot v zunanjem okolju. Kalijevi ioni imajo drugačno razmerje: njihova količina v celici je veliko večja kot v okolju. V zvezi s tem natrijevi ioni prodrejo skozi celično membrano, kalijevi ioni pa se sprostijo zunaj. V teh okoliščinah membrana aktivira poseben sistem, ki ima "črpalno" vlogo in izravnava koncentracijo snovi: natrijevi ioni se črpajo na površino celice, kalijevi ioni pa v notranjost. Ta funkcija je vključena v najpomembnejše funkcije celične membrane.

Ta težnja natrijevih in kalijevih ionov, da se premikajo s površine navznoter, igra pomembno vlogo pri transportu sladkorja in aminokislin v celico. V procesu aktivnega odstranjevanja natrijevih ionov iz celice membrana ustvarja pogoje za nove vnose glukoze in aminokislin v notranjost. Nasprotno, v procesu prenosa kalijevih ionov v celico se dopolnjuje število "transporterjev" razpadnih produktov iz notranjosti celice v zunanje okolje.

Kako poteka prehrana celic skozi celično membrano?

Mnoge celice absorbirajo snovi s procesi, kot sta fagocitoza in pinocitoza. S prvo možnostjo prilagodljivega zunanja membrana nastane majhna vdolbina, v kateri konča ujeti delec. Premer vdolbine se nato poveča, dokler zaprti delec ne vstopi v celično citoplazmo. S fagocitozo se prehranjujejo nekatere praživali, na primer amebe, pa tudi krvne celice – levkociti in fagociti. Podobno celice absorbirajo tekočino, ki vsebuje potrebna hranila. Ta pojav se imenuje pinocitoza.

Zunanja membrana je tesno povezana z endoplazmatskim retikulumom celice.

Številne vrste glavnih komponent tkiva imajo izbokline, gube in mikrovile na površini membrane. Rastlinske celice zunanja stran te lupine je prekrita z drugo, debelo in jasno vidno pod mikroskopom. Vlakna, iz katerih so sestavljeni, pomagajo oblikovati podporo tkivu rastlinskega izvora, na primer les. Tudi živalske celice imajo številne zunanje strukture, ki se nahajajo na vrhu celične membrane. So izključno zaščitne narave, primer tega je hitin, ki ga vsebujejo prekrivne celice žuželk.

Poleg celične membrane obstaja še znotrajcelična membrana. Njegova funkcija je razdelitev celice na več specializiranih zaprtih predelkov – kompartmentov ali organelov, kjer je treba vzdrževati določeno okolje.

Tako je nemogoče preceniti vlogo takšne komponente osnovne enote živega organizma kot celične membrane. Struktura in funkcije kažejo na znatno razširitev skupna površina celične površine, izboljšanje presnovni procesi. Ta molekularna struktura je sestavljena iz beljakovin in lipidov. Z ločevanjem celice od zunanjega okolja membrana zagotavlja njeno celovitost. Z njegovo pomočjo se medcelične povezave vzdržujejo na precej močni ravni in tvorijo tkiva. V zvezi s tem lahko sklepamo, da je eden od kritične vloge Celična membrana igra vlogo v celici. Zgradba in funkcije, ki jih opravlja, se v različnih celicah radikalno razlikujejo, odvisno od njihovega namena. S temi značilnostmi se dosežejo različne fiziološke aktivnosti celičnih membran in njihove vloge pri obstoju celic in tkiv.