Plazma membrana: funkcije, struktura. Ćelija i ćelijska membrana

Ima debljinu od 8-12 nm, pa ga je nemoguće ispitati kroz svjetlosni mikroskop. Struktura membrane se proučava pomoću elektronskog mikroskopa.

Plazma membranu čine dva sloja lipida - bilipidni sloj ili dvosloj. Svaki molekul se sastoji od hidrofilne glave i hidrofobnog repa, a u biološkim membranama lipidi se nalaze glavom prema van, a repom prema unutra.

Brojni proteinski molekuli su uronjeni u bilipidni sloj. Neki od njih se nalaze na površini membrane (vanjske ili unutrašnje), drugi prodiru u membranu.

Funkcije plazma membrane

Membrana štiti sadržaj ćelije od oštećenja, održava oblik ćelije, selektivno propušta potrebne tvari u ćeliju i uklanja produkte metabolizma, a također osigurava međusobnu komunikaciju stanica.

Barijeru, graničnu funkciju membrane pruža dvostruki sloj lipida. Sprječava širenje sadržaja ćelije, miješanje sa okolinom ili međućelijskom tekućinom i sprječava ulazak opasnih tvari u ćeliju.

Niz najvažnijih funkcija citoplazmatske membrane obavlja se zahvaljujući proteinima koji su uronjeni u nju. Uz pomoć receptorskih proteina može percipirati različite podražaje na svojoj površini. Transportni proteini formiraju najtanje kanale kroz koje kalijum, kalcijum i drugi joni malog prečnika ulaze i izlaze iz ćelije. Proteini - sami po sebi obezbjeđuju vitalne procese.

Velike čestice hrane, nesposobne da prođu kroz tanke membranske kanale, ulaze u ćeliju fagocitozom ili pinocitozom. Opšti naziv za ove procese je endocitoza.

Kako nastaje endocitoza - prodiranje velikih čestica hrane u ćeliju

Čestica hrane dolazi u kontakt sa vanjskom membranom ćelije i na tom mjestu se formira invaginacija. Tada u ćeliju ulazi čestica okružena membranom, formira se probavna, a probavni enzimi prodiru u formiranu vezikulu.

Leukociti u krvi koji mogu uhvatiti i probaviti strane bakterije nazivaju se fagociti.

U slučaju pinocitoze, invaginacija membrane ne zahvata čvrste čestice, već kapljice tekućine sa tvarima otopljenim u njoj. Ovaj mehanizam je jedan od glavnih puteva za ulazak tvari u ćeliju.

Biljne ćelije prekrivene membranom čvrstim slojem ćelijskog zida nisu sposobne za fagocitozu.

Obrnuti proces endocitoze je egzocitoza. Sintetizovane supstance (npr. hormoni) se pakuju u membranske vezikule, uklapaju u njih, ugrađuju se u nju, a sadržaj vezikule se izbacuje iz ćelije. Tako se stanica može riješiti nepotrebnih metaboličkih proizvoda.

Plazma membrana ili plazmalema je površinski strukturirani sloj ćelije formiran vitalnom citoplazmom. Ova periferna struktura određuje vezu ćelije sa okolinom, njenu regulaciju i zaštitu. Njegova površina obično ima izrasline i nabore, što olakšava međusobno povezivanje ćelija.

Živi dio ćelije je membranom ograničen, uređen, struktuiran sistem biopolimera i unutrašnjih membranskih struktura koje učestvuju u skupu metaboličkih i energetskih procesa koji održavaju i reprodukuju cijeli sistem kao cjelinu.

Važna karakteristika je da u ćeliji nema otvorenih membrana sa slobodnim krajevima. Stanične membrane uvijek ograničavaju šupljine ili područja, pokrivajući ih sa svih strana, uprkos veličini i složenom obliku membranskih struktura. Membrane uključuju proteine (do 60%), lipide (oko 40%) i određenu količinu ugljikohidrata.

Po biološkoj ulozi membranskih proteina mogu se podijeliti u tri grupe: enzimi, receptorski proteini i strukturni proteini. Različite vrste membrana obično imaju svoj skup enzimskih proteina. Receptorski proteini se po pravilu nalaze u površinskim membranama za prijem hormona, prepoznavanje površine susjednih ćelija, virusa itd. Strukturni proteini stabiliziraju membrane i učestvuju u formiranju polienzimskih kompleksa. Značajan dio proteinskih molekula stupa u interakciju s drugim komponentama membrane - molekulima lipida - koristeći jonske i hidrofobne veze.

Compound lipidi, uključen u ćelijsku membranu, raznolik je i predstavljen je glicerolipidima, sfingolipidima, holesterolom itd. Glavna karakteristika membranskih lipida je njihova amfipatičnost, odnosno prisustvo dve grupe različitog kvaliteta u njihovom sastavu. Nepolarni (hidrofobni) dio predstavljaju ostaci viših masnih kiselina. Ulogu polarne hidrofilne grupe imaju ostaci fosforne kiseline (fosfolipidi), sumporne kiseline (sulfolipidi), galaktoze (galaktolipidi). Fosfatidilholin (lecitin) je najčešće prisutan u ćelijskim membranama.

Važna uloga pripada fosfolipidima kao komponentama koje određuju električna, osmotska ili kationsko-izmjenjivačka svojstva membrana. Osim strukturnih, fosfolipidi obavljaju i specifične funkcije - učestvuju u prijenosu elektrona, određuju polupropusnost membrana, pomažu u stabilizaciji aktivne konformacije molekula enzima stvaranjem hidrofobne

Razdvajanje molekula lipida na dva funkcionalno različita dijela - nepolarna, koja ne nosi naboje (repovi iz masnih kiselina), i nabijena polarna glava - predodređuje njihova specifična svojstva i međusobnu orijentaciju.

Membrane nekih tipova ćelija imaju asimetričnu strukturu i nejednaka funkcionalna svojstva. Dakle, neke otrovne tvari imaju veliki učinak na vanjsku stranu membrane; vanjska polovina bilicidnog sloja eritrocita sadrži više lipida koji sadrže kolin. Asimetrija se također manifestira u različitim debljinama unutrašnjeg i vanjskog sloja membrane.

Važno svojstvo struktura ćelijskih membrana je njihova sposobnost samosastavljanja nakon destruktivnog dejstva određenog intenziteta. Sposobnost reparacije je od velike važnosti u adaptivnim reakcijama ćelija živih organizama.

U skladu s klasičnim modelom strukture membrane, proteinski molekuli se nalaze na unutrašnjoj i vanjskoj strani lipidnog sloja, koji se pak sastoji od dva orijentirana sloja. Prema novim podacima, pored lipidnih molekula, u izgradnju hidrofobnog sloja učestvuju i bočni hidrofobni lanci proteinskih molekula. Proteini ne samo da pokrivaju lipidni sloj, već su i njegov dio,

često formiraju globularne strukture - mozaični tip membrana - koje karakteriše određeni dinamizam strukture (Sl. 49).

Mikroanatomsku sliku nekih tipova membrana karakteriše prisustvo proteinskih konstrikcija između spoljašnjih proteinskih listova lipidnog sloja ili lipidnih micela u celoj debljini membrane (Sl. 49, e, h). Debljina membrane kreće se od 6 do 10 nm i može se posmatrati samo elektronskim mikroskopom.

Hemijski sastav plazma membrane koja pokriva biljne i životinjske ćelije je praktično isti. Njegova strukturna organizacija i urednost određuju vitalnu funkciju membrana kao što su pol i permeabilnost - sposobnost selektivnog prenosa različitih molekula i jona u i iz ćelije. Zbog toga se stvara i održava odgovarajuća koncentracija jona u ćeliji i ostvaruju se osmotski fenomeni. Također se stvaraju uvjeti za normalno funkcioniranje stanica u okruženju koje se može razlikovati po koncentraciji od ćelijskog sadržaja.

Membrane, kao glavni strukturni elementi ćelije, određuju svojstva gotovo svih poznatih organela: okružuju jezgro, formiraju strukturu hloroplasta, mitohondrija i Golgijevog aparata, prožimaju masu citoplazme, formirajući endoplazmatski retikulum kroz koji supstance se transportuju. Sadrže važne enzime i sisteme za aktivni prenos supstanci u ćeliju i van nje. Stanična membrana, kao i pojedinačne ćelijske organele, je specifičan molekularni kompleks koji obavlja različite funkcije.

Zbog svojih fizičko-hemijskih, bioloških i strukturnih karakteristika, membrane obavljaju glavnu funkciju zaštitne molekularne barijere - reguliraju procese kretanja tvari u različitim smjerovima. Vrlo je važna uloga membrana u energetskim procesima, prijenosu nervnih impulsa, fotosintetskim reakcijama itd.

Zbog makromolekularne organizacije ćelije, procesi katabolizma i anabolizma u njoj su disocirani. Tako se u mitohondrijima odvija oksidacija aminokiselina, lipida i ugljikohidrata, dok se biosintetski procesi odvijaju u različitim strukturnim formacijama citoplazme (hloroplasti, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat).

Membrane, bez obzira na njihovu hemijsku i morfološku prirodu, efikasno su sredstvo za lokalizaciju procesa u ćeliji. Oni dijele protoplast u zasebne volumetrijske zone, odnosno omogućavaju izvođenje različitih reakcija u jednoj ćeliji i sprječavaju miješanje rezultirajućih tvari. Ovo svojstvo ćelije da bude, takoreći, podijeljeno na zasebne dijelove s različitim metaboličkim aktivnostima naziva se odjeljenje.

Zbog činjenice da su lipidi netopivi u vodi, formiraju se membrane sa njihovim sadržajem gdje je potrebno stvoriti međupovezanost s vodenim medijem, na primjer, na površini ćelije, na površini vakuole ili endoplazmatskog retikuluma. Moguće je da je formiranje lipidnih slojeva u membranama biološki svrsishodno iu slučaju nepovoljnih električnih uslova u ćeliji, za stvaranje izolacionih (dielektričnih) slojeva na putu elektrona.

Prodor tvari kroz membranu vrši se zbog endocitoza, koji se zasniva na sposobnosti ćelije da aktivno apsorbuje ili apsorbuje hranljive materije iz okoline u obliku malih mehurića tečnosti (pinocitoza) ili čvrste čestice (fagocitoza).

Submikroskopska struktura membrane određuje formiranje ili zadržavanje na određenom nivou razlike električnog potencijala između njene vanjske i unutrašnje strane. Postoji mnogo dokaza za učešće ovih potencijala u procesima prodiranja supstanci kroz plazma membranu.

Najlakše se javlja pasivni transport supstanci kroz membrane; koji se zasniva na fenomenu difuzije duž gradijenta koncentracije ili elektrohemijskih potencijala. Provodi se kroz pore membrane, odnosno ona područja ili zone koje sadrže proteine u kojima prevladavaju lipidi koji su propusni za određene molekule i predstavljaju svojevrsna molekularna sita (selektivni kanali).

Međutim, većina supstanci prodire kroz membrane pomoću posebnih transportnih sistema, tzv nosioci(translokatori). Oni su specifični membranski proteini ili funkcionalni kompleksi lipoproteina koji imaju sposobnost da se privremeno vežu za potrebne molekule na jednoj strani membrane, prenose i oslobađaju ih na drugoj strani. Ova olakšana posredovana difuzija pomoću nosača omogućava transport tvari kroz membranu u smjeru gradijenta koncentracije. Ako isti nosač olakšava prijenos u jednom smjeru, a zatim se druga tvar prenosi u suprotnom smjeru / takav proces se naziva razmjenjivačka difuzija.

Transmembranski prijenos jona također efikasno provode neki antibiotici - valinomicin, gramicidin, nigericin i drugi jonofori.

Široko rasprostranjena aktivni transport supstanci kroz membrane. Njegova karakteristična karakteristika je sposobnost prijenosa tvari protiv gradijenta koncentracije, što neizbježno zahtijeva troškove energije. Tipično, ATP energija se koristi za postizanje ovog tipa transmembranskog prijenosa. Gotovo sve vrste membrana sadrže posebne transportne proteine s aktivnošću ATPaze, kao što je K + -Ma + -ATPaza.

Glikokaliks. Mnoge ćelije imaju sloj izvan plazma membrane tzv glikokaliks. Uključuje razgranate molekule polisaharida povezane sa membranskim proteinima (glikoproteini), kao i lipide (glikolipidi) (Sl. 50). Ovaj sloj ima mnoge funkcije koje nadopunjuju funkciju membrana.

Glikokaliks ili supramembranski kompleks, koji je u direktnom kontaktu sa spoljašnjom sredinom, igra važnu ulogu u receptorskoj funkciji površinskog aparata ćelija (fagocitoza grudvica hrane). Može obavljati i posebne funkcije (glikoprotein eritrocita sisara stvara negativan naboj na njihovoj površini, što sprječava njihovu aglutinaciju). Visoko je razvijen glikokaliks solnih stanica i stanica reapsorpcijskih dijelova epitela koji ih osmoregulira i ekskretornih tubula.

Ugljikohidratne komponente glikokaliksa, zbog izuzetne raznolikosti hemijskih veza i površinskog položaja, markeri su koji daju specifičnost "obrasci" površine svake ćelije, individualiziraju je i time osiguravaju međusobno "prepoznavanje" ćelije. Vjeruje se da su receptori za kompatibilnost tkiva također koncentrisani u glikokaliksu.

Utvrđeno je da se hidrolitički enzimi adsorbiraju u glikokaliksu mikroresica stanica crijevnog epitela. Ovako fiksna pozicija biokatalizatora stvara osnovu za kvalitativno drugačiji tip probave - tzv. parijetalna probava: Karakteristična karakteristika glikokaliksa je visoka stopa obnavljanja površinskih molekularnih struktura, što određuje visoku funkcionalnu i filogenetičku plastičnost ćelija, mogućnost genetske kontrole adaptacije na uslove sredine.

Modifikacije plazma membrane. Plazma membrana mnogih ćelija često ima različite i specijalizovane površinske strukture. U ovom slučaju formiraju se složeno organizovani delovi ćelije: a) različite vrste međućelijskih kontakata (interakcija); b) mikroresice; c) cilije; d) flagele, e) procesi osetljivih ćelija, itd.

Međućelijske veze (kontakti) nastaju pomoću ultramikroskopskih formacija u obliku izraslina i izbočina, zona adhezije drugih struktura mehaničke komunikacije između stanica, posebno izraženih u integumentarnim graničnim tkivima. Oni su obezbijedili formiranje i razvoj tkiva i organa višećelijskih organizama.

Mikrovi su brojni izdanci citoplazme ograničeni plazma membranom. Na površini crijevnih i bubrežnih epitelnih stanica nalazi se mnogo mikrovila. Oni povećavaju površinu kontakta sa podlogom i okolinom.

Cilije su brojne površinske strukture plazma membrane koje imaju funkciju pomicanja ćelija u prostoru i njihovog hranjenja (cilije na površini ćelija trepavica, rotifera, trepljasti epitel respiratornog trakta itd.).

Flagele su dugačke i male formacije koje omogućavaju ćelijama i organizmima da se kreću u tečnom mediju (slobodnoživuće jednoćelijske bičeve, spermatozoidi, embrioni beskičmenjaka, mnoge bakterije, itd.).

Evolucija mnogih receptorskih čulnih organa beskičmenjaka zasniva se na ćeliji opremljenoj flagelama, cilijama ili njihovim derivatima. Tako se svjetlosni receptori mrežnice (čepići i štapići) razlikuju od struktura koje liče na cilije i koje sadrže brojne nabore membrane sa fotoosjetljivim pigmentom. Druge vrste receptorskih ćelija (hemijske, slušne, itd.) takođe formiraju složene strukture zbog citoplazmatskih izraslina prekrivenih plazma membranom.

Specifičan tip međustanične komunikacije su plazmodezme biljnih stanica, koje su submikroskopski tubuli koji prodiru kroz membrane i obloženi su plazma membranom, koja tako bez prekida prelazi iz jedne ćelije u drugu. Unutar plazmodesmata često se nalaze membranski tubularni elementi koji povezuju cisterne endoplazmatskog retikuluma susjednih stanica. Plazmodezmi nastaju tokom ćelijske diobe, kada se formira primarna ćelijska membrana. Funkcionalno, plazmodesmata integriše biljne ćelije tela u jedan interagujući sistem - symplast. Uz njihovu pomoć omogućava se međućelijska cirkulacija rastvora koji sadrže organske nutrijente, jone, lipidne kapljice, virusne čestice itd. Biopotencijali i druge informacije se prenose i putem plazmodezme.

Izvor---

Bogdanova, T.L. Priručnik za biologiju / T.L. Bogdanov [i drugi]. - K.: Naukova dumka, 1985. - 585 str.

PLAZMATSKA MEMBRANA - (plazmalema stanične membrane), biološka membrana koja okružuje protoplazmu biljnih i životinjskih ćelija. Učestvuje u regulaciji metabolizma između ćelije i okoline.

Stanična membrana (također citolema, plazmalema ili plazma membrana) je elastična molekularna struktura koja se sastoji od proteina i lipida. Ćelijski zid, ako ga ima (obično u biljnim ćelijama), prekriva ćelijsku membranu. Stanična membrana je dvostruki sloj (dvosloj) molekula klase lipida, od kojih su većina takozvani kompleksni lipidi - fosfolipidi. Molekuli lipida imaju hidrofilne ("glava") i hidrofobne ("rep") dijelove. Tokom formiranja membrana, hidrofobni dijelovi molekula su okrenuti prema unutra, a hidrofilni - prema van.

Struktura ćelijske membrane

Neki izuzeci su, možda, arheje, kod kojih su membrane formirane od glicerola i terpenoidnih alkohola. Neki proteini su tačke kontakta stanične membrane sa citoskeletom unutar ćelije i ćelijskim zidom (ako postoji) izvan.

Pogledajte šta je "plazma membrana" u drugim rječnicima:

Eksperimenti s umjetnim bilipidnim filmovima pokazali su da oni imaju visoku površinsku napetost, mnogo veću nego u ćelijskim membranama. J. Robertson je 1960. godine formulisao teoriju jedinstvene biološke membrane, u kojoj je pretpostavljena troslojna struktura svih ćelijskih membrana.

Prema ovom modelu, proteini u membrani ne formiraju kontinuirani sloj na površini, već se dijele na integralne, poluintegralne i periferne. Na primjer, peroksizomska membrana štiti citoplazmu od peroksida koji su štetni za ćeliju. Selektivna permeabilnost znači da propusnost membrane za različite atome ili molekule ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima.

Varijanta ovog mehanizma je olakšana difuzija, u kojoj određeni molekul pomaže tvari da prođe kroz membranu. Na primjer, hormoni koji kruže u krvi djeluju samo na one ciljne stanice koje imaju receptore koji odgovaraju ovim hormonima. Neurotransmiteri (hemikalije koje provode nervne impulse) se također vezuju za specifične proteine receptora u ciljnim stanicama.

Uz pomoć markera, ćelije mogu prepoznati druge ćelije i djelovati u skladu s njima, na primjer, tokom formiranja organa i tkiva. Membrane se sastoje od tri klase lipida: fosfolipida, glikolipida i holesterola.

Kolesterol učvršćuje membranu tako što zauzima slobodan prostor između hidrofobnih lipidnih repova i sprječava njihovo savijanje. Zbog toga su membrane sa niskim sadržajem holesterola fleksibilnije, a sa visokim sadržajem holesterola krutije i lomljivije. Holesterol također služi kao "čep" koji sprječava kretanje polarnih molekula iz i u ćeliju. Važan dio membrane čine proteini koji je prožimaju i odgovorni su za različita svojstva membrane.

Osobine metabolizma u membrani

Pored proteina su prstenasti lipidi - uređeniji su, manje pokretni, sadrže više zasićenih masnih kiselina i oslobađaju se iz membrane zajedno sa proteinom. Bez prstenastih lipida, membranski proteini ne rade. Selektivna permeabilnost membrane tokom pasivnog transporta je zbog posebnih kanala - integralnih proteina. Oni prodiru kroz membranu kroz i kroz, formirajući neku vrstu prolaza.

Molekuli ovih elemenata kreću se u ćeliju i iz nje u odnosu na gradijent koncentracije. Kada su iritirani, otvaraju se kanali jona natrijuma i dolazi do oštrog ulaska jona natrijuma u ćeliju. Služi ne samo kao mehanička barijera, već, što je najvažnije, ograničava slobodan dvosmjerni protok nisko- i visokomolekularnih supstanci u i iz ćelije. Štaviše, plazmalema djeluje kao struktura koja „prepoznaje“ različite hemijske supstance i reguliše selektivni transport ovih supstanci u ćeliju.

Mehanička stabilnost plazma membrane određena je ne samo svojstvima same membrane, već i svojstvima susjednog glikokaliksa i kortikalnog sloja citoplazme. Vanjska površina plazma membrane prekrivena je labavim vlaknastim slojem tvari debljine 3-4 nm - glikokaliksom.

U ovom slučaju, neki membranski transportni proteini formiraju molekularne komplekse, kanale kroz koje ioni prolaze kroz membranu jednostavnom difuzijom. U drugim slučajevima, posebni proteini nosači membrane selektivno se vežu za jedan ili drugi ion i transportuju ga kroz membranu.

PLAZMATSKA MEMBRANA - vanjski sloj citoplazme ćelije gušće konzistencije. Sidrene veze, ili kontakti, ne samo da povezuju plazma membrane susjednih ćelija, već se i vezuju za fibrilarne elemente citoskeleta. Na primjer, plazma membrane epitelnih stanica crijeva sadrže probavne enzime.

Biološke membrane čine osnovu strukturne organizacije ćelije. Plazma membrana (plazmalema) je membrana koja okružuje citoplazmu žive ćelije. Membrane se sastoje od lipida i proteina. Lipidi (uglavnom fosfolipidi) čine dvostruki sloj, u kojem su hidrofobni "repovi" molekula usmjereni prema unutrašnjosti membrane, a hidrofilni - prema njenim površinama. Molekule proteina mogu se nalaziti na vanjskoj i unutrašnjoj površini membrane, mogu djelomično uroniti u lipidni sloj ili prodrijeti kroz njega. Većina proteina uronjene membrane su enzimi. Ovo je fluidno-kost-mozaični model strukture plazma membrane. Molekuli proteina i lipida su pokretni, što osigurava dinamičnost membrane. Membrane također sadrže ugljikohidrate u obliku glikolipida i glikoproteina (glikokaliksa) koji se nalaze na vanjskoj površini membrane. Skup proteina i ugljikohidrata na površini membrane svake ćelije je specifičan i svojevrsni je indikator tipa ćelije.

Funkcije membrane:

Razdvajanje. Sastoji se od stvaranja barijere između unutrašnjeg sadržaja ćelije i spoljašnje sredine.
Osiguravanje razmjene tvari između citoplazme i vanjskog okruženja. Voda, ioni, neorganski i organski molekuli ulaze u ćeliju (transportna funkcija). Produkti koji nastaju u ćeliji (sekretorna funkcija) izlučuju se u vanjsko okruženje.
Transport. Transport kroz membranu može se odvijati na različite načine. Pasivni transport se odvija bez potrošnje energije, jednostavnom difuzijom, osmozom ili olakšanom difuzijom uz pomoć proteina nosača. Aktivan transport je uz pomoć proteina nosača, a za to je potrebna energija (npr. natrijum-kalijum pumpa). Materijal sa sajta

Veliki molekuli biopolimera ulaze u ćeliju kao rezultat endocitoze. Dijeli se na fagocitozu i pinocitozu. Fagocitoza je hvatanje i apsorpcija velikih čestica od strane ćelije. Pojavu je prvi opisao I.I. Mechnikov. Najprije se tvari prianjaju na plazma membranu, na specifične receptorske proteine, zatim se membrana spušta, stvarajući depresiju.

Formira se probavna vakuola. Probavlja tvari koje su ušle u ćeliju. Kod ljudi i životinja, leukociti su sposobni za fagocitozu. Bijela krvna zrnca apsorbiraju bakterije i druge čestice.

Pinocitoza je proces hvatanja i apsorpcije kapljica tekućine s tvarima otopljenim u njoj. Supstance se prianjaju na membranske proteine (receptore), a kap rastvora je okružena membranom, formirajući vakuolu. Pinocitoza i fagocitoza nastaju trošenjem ATP energije.

Sekretarijat. Sekrecija - oslobađanje od strane ćelije supstanci sintetizovanih u ćeliji u spoljašnju sredinu. Hormoni, polisaharidi, proteini, masne kapljice su zatvorene u vezikule ograničene membranom i idu u plazmalemu. Membrane se spajaju, a sadržaj vezikule se ispušta u okolinu koja okružuje ćeliju.
Povezivanje ćelija u tkivu (zbog naboranih izraslina).
Receptor. Membrane sadrže veliki broj receptora - posebnih proteina, čija je uloga da prenose signale izvana u unutrašnjost ćelije.

Niste pronašli ono što ste tražili? Koristite pretragu

Na ovoj stranici materijal o temama:

struktura i funkcija plazma membrane
struktura i funkcija plazma membrane
ukratko struktura i funkcija plazma membrane
plazma membrane ukratko
ukratko struktura i funkcija ćelijske membrane

Univerzalna biološka membrana formiran od dvostrukog sloja fosfolipidnih molekula ukupne debljine 6 mikrona. U ovom slučaju, hidrofobni repovi molekula fosfolipida su okrenuti prema unutra, jedan prema drugom, a polarne hidrofilne glave su okrenute prema van od membrane, prema vodi. Lipidi daju osnovna fizičko-hemijska svojstva membrana, posebno njihova fluidnost na tjelesnoj temperaturi. Proteini su ugrađeni u ovaj dvostruki sloj lipida.

Podijeljeni su na integralni(prožimaju ceo lipidni dvosloj), poluintegralni(penetriraju do polovine lipidnog dvosloja) ili površine (nalaze se na unutrašnjoj ili vanjskoj površini lipidnog dvosloja).

Istovremeno, proteinski molekuli su mozaično raspoređeni u lipidnom dvosloju i mogu "plutati" u "lipidnom moru" poput santi leda, zbog fluidnosti membrana. Po svojoj funkciji ovi proteini mogu biti strukturalni(održavati određenu strukturu membrane), receptor(za formiranje receptora biološki aktivnih supstanci), transport(provode transport tvari kroz membranu) i enzim(katalizuju određene hemijske reakcije). Ovo je trenutno najpriznatije model fluidnog mozaika biološku membranu su 1972. predložili Singer i Nikolson.

Membrane obavljaju funkciju razgraničenja u ćeliji. Oni dijele ćeliju na odjeljke, odjeljke u kojima se procesi i kemijske reakcije mogu odvijati neovisno jedni od drugih. Na primjer, agresivni lizozomalni hidrolitički enzimi koji su sposobni da cijepaju većinu organskih molekula odvojeni su od ostatka citoplazme pomoću membrane. U slučaju njegovog uništenja dolazi do samoprobavljanja i smrti ćelije.

Imajući opšti plan strukture, različite biološke membrane ćelije razlikuju se po svom hemijskom sastavu, organizaciji i svojstvima, u zavisnosti od funkcija struktura koje formiraju.

Plazma membrana, struktura, funkcija.

Citolema je biološka membrana koja okružuje ćeliju izvana. To je najdeblja (10 nm) i složeno organizirana ćelijska membrana. Zasnovan je na univerzalnoj biološkoj membrani obloženoj spolja glikokaliks, ali iznutra, sa strane citoplazme, ispod membranskog sloja(Slika 2-1B). Glikokaliks(3-4 nm debljine) predstavljen je vanjskim, ugljikohidratnim regijama složenih proteina - glikoproteina i glikolipida koji čine membranu. Ovi ugljikohidratni lanci igraju ulogu receptora koji osiguravaju prepoznavanje susjednih stanica i međućelijske tvari od strane ćelije i interakciju s njima. Ovaj sloj također uključuje površinske i poluintegralne proteine, čija se funkcionalna područja nalaze u supramembranskoj zoni (na primjer, imunoglobulini). Glikokaliks sadrži receptore za histokompatibilnost, receptore za mnoge hormone i neurotransmitere.

Submembrana, kortikalni sloj formirani od mikrotubula, mikrofibrila i kontraktilnih mikrofilamenata, koji su dio citoskeleta ćelije. Submembranski sloj održava oblik ćelije, stvara njenu elastičnost i osigurava promjene na površini ćelije. Zbog toga ćelija učestvuje u endo- i egzocitozi, sekreciji i kretanju.

Cytolemma djeluje gomila funkcije:

1) razgraničenje (citolema razdvaja, omeđuje ćeliju od sredine i obezbeđuje njenu vezu sa spoljašnjom sredinom);

2) prepoznavanje od strane date ćelije drugih ćelija i vezivanje za njih;

3) prepoznavanje od strane ćelije međućelijske supstance i vezivanje za njene elemente (vlakna, bazalna membrana);

4) transport supstanci i čestica u i iz citoplazme;

5) interakcija sa signalnim molekulima (hormoni, medijatori, citokini) zbog prisustva specifičnih receptora na njegovoj površini;

omogućava kretanje ćelija (formiranje pseudopodija) zbog veze citoleme sa kontraktilnim elementima citoskeleta.

Citolema sadrži brojne receptori kroz koje biološki aktivne supstance ( ligandi, signalne molekule, prvi medijatori: hormoni, medijatori, faktori rasta) djeluju na ćeliju. Receptori su genetski određeni makromolekularni senzori (proteini, gliko- i lipoproteini) ugrađeni u citolemu ili smješteni unutar ćelije i specijalizirani za percepciju specifičnih signala kemijske ili fizičke prirode. Kada biološki aktivne supstance stupe u interakciju sa receptorom, one izazivaju kaskadu biohemijskih promena u ćeliji, transformišući se u isto vreme u specifičan fiziološki odgovor (promenu funkcije ćelije).

Svi receptori imaju opšti plan strukture i sastoje se od tri dela: 1) preko membrane, u interakciji sa supstancom (ligandom); 2) intramembranski, koji vrši prenos signala i 3) intracelularni, uronjen u citoplazmu.

Vrste međućelijskih kontakata.

Citolema je također uključena u formiranje posebnih struktura - međućelijske veze, kontakti koje obezbeđuju blisku interakciju između susednih ćelija. Razlikovati jednostavno i kompleks međućelijske veze. V jednostavno međućelijskim vezama, citolema ćelija konvergira na udaljenosti od 15-20 nm i molekuli njihovog glikokaliksa međusobno djeluju (slika 2-3). Ponekad izbočenje citoleme jedne ćelije ulazi u depresiju susjedne ćelije, formirajući nazubljene i prstaste zglobove (zglobovi tipa „zaključa“).

Kompleks međućelijske veze su nekoliko vrsta: zaključavanje, međusobno zaključavanje i komunikacija(sl. 2-3). TO zaključavanje spojevi uključuju čvrst kontakt ili zona zaključavanja... U ovom slučaju, integralni proteini glikokaliksa susjednih stanica formiraju svojevrsnu mrežastu mrežu duž perimetra susjednih epitelnih stanica u njihovim apikalnim dijelovima. Zahvaljujući tome, međućelijske praznine su zaključane, odvojene od spoljašnje sredine (Sl. 2-3).

Rice. 2-3. Različite vrste međućelijskih veza.

Jednostavna veza.
Čvrsta veza.
Ljepljiva traka.
Desmosome.
Polu-dezmozom.
Slot (komunikacijska) veza.
Microvilli.

(Prema Yu. I. Afanasyev, N. A. Yurina).

TO međusobno zaključavanje, priključci za sidrenje uključuju ljepilo pojas i desmosomes. Ljepljiva traka nalazi se oko apikalnih dijelova ćelija jednoslojnog epitela. U ovoj zoni, integralni glikoproteini glikokaliksa susjednih stanica međusobno djeluju, a submembranski proteini, uključujući snopove aktinskih mikrofilamenata, pristupaju im iz citoplazme. Dezmozomi (mege prianjanja)- uparene strukture veličine oko 0,5 mikrona. U njima su u bliskoj interakciji glikoproteini citoleme susednih ćelija, a sa strane ćelija u tim oblastima se u citolemu isprepliću snopovi intermedijarnih filamenata citoskeleta ćelija (Sl. 2-3).

TO komunikacijske veze uključiti praznine (neksuse) i sinapse. Nexuses imaju veličinu od 0,5-3 mikrona. U njima se citoleme susjednih stanica konvergiraju do 2-3 nm i imaju brojne ionske kanale. Preko njih ioni mogu prelaziti iz jedne ćelije u drugu, prenoseći ekscitaciju, na primjer, između stanica miokarda. Sinapse karakteristični su za nervno tkivo i nalaze se između nervnih ćelija, kao i između nervnih i efektorskih ćelija (mišićnih, žlezdanih). Imaju sinaptički rascjep, gdje se, kada nervni impuls prođe iz presinaptičkog dijela sinapse, emituje neurotransmiter koji prenosi nervni impuls drugoj ćeliji (za više detalja vidi poglavlje "Nervno tkivo").