Plazemska membrana: funkcije, struktura. Celica in celična membrana

Ima debelino 8-12 nm, zato ga je nemogoče pregledati skozi svetlobni mikroskop. Strukturo membrane preučujemo z elektronskim mikroskopom.

Plazemsko membrano tvorita dve plasti lipidov - bilipidna plast ali dvosloj. Vsaka molekula je sestavljena iz hidrofilne glave in hidrofobnega repa, v bioloških membranah pa se lipidi nahajajo z glavo navzven in repom navznoter.

V bilipidni sloj so potopljene številne beljakovinske molekule. Nekateri od njih se nahajajo na površini membrane (zunanji ali notranji), drugi prodrejo skozi membrano.

Funkcije plazemske membrane

Membrana ščiti vsebino celice pred poškodbami, ohranja obliko celice, selektivno prenaša potrebne snovi v celico in odstranjuje presnovne produkte ter zagotavlja tudi komunikacijo celic med seboj.

Pregradno, omejevalno funkcijo membrane zagotavlja dvojna plast lipidov. Preprečuje širjenje vsebine celice, mešanje z okoljem ali medcelično tekočino ter preprečuje vstop nevarnim snovem v celico.

Številne najpomembnejše funkcije citoplazemske membrane se izvajajo zaradi beljakovin, potopljenih vanjo. S pomočjo receptorskih proteinov lahko na svoji površini zazna različne dražljaje. Transportne beljakovine tvorijo najtanjše kanale, skozi katere prehajajo kalij, kalcij in drugi ioni majhnega premera v celico in iz nje. Beljakovine - same po sebi zagotavljajo vitalne procese.

Veliki delci hrane, ki ne morejo preiti skozi tanke membranske kanale, vstopijo v celico s fagocitozo ali pinocitozo. Splošno ime za te procese je endocitoza.

Kako nastane endocitoza - prodiranje velikih delcev hrane v celico

Delec hrane pride v stik z zunanjo membrano celice in na tem mestu nastane invaginacija. Nato delček, obdan z membrano, vstopi v celico, nastane prebavni in v nastali mehurček prodrejo prebavni encimi.

Krvni levkociti, ki lahko ujamejo in prebavijo tuje bakterije, se imenujejo fagociti.

Pri pinocitozi se z invaginacijo membrane ne zajamejo trdni delci, ampak kapljice tekočine z v njej raztopljenimi snovmi. Ta mehanizem je ena glavnih poti za vstop snovi v celico.

Rastlinske celice, prekrite preko membrane s trdno plastjo celične stene, niso sposobne fagocitoze.

Povratni proces endocitoze je eksocitoza. Sintetizirane snovi (na primer hormoni) se pakirajo v membranske vezikle, se vanj prilegajo, vgrajujejo vanj, vsebina mehurčka pa se izloči iz celice. Tako se lahko celica znebi nepotrebnih produktov presnove.

Plazemska membrana ali plazmalema je površinsko strukturirana plast celice, ki jo tvori vitalna citoplazma. Ta periferna struktura določa povezanost celice z okoljem, njeno regulacijo in zaščito. Njegova površina ima običajno izrastke in gube, kar olajša povezavo celic med seboj.

Živi del celice je membransko omejen, urejen, strukturiran sistem biopolimerov in notranjih membranskih struktur, ki sodelujejo v nizu presnovnih in energetskih procesov, ki vzdržujejo in reproducirajo celoten sistem kot celoto.

Pomembna lastnost je, da v celici ni odprtih membran s prostimi konci. Celične membrane vedno omejujejo votline ali območja, ki jih pokrivajo z vseh strani, kljub velikosti in zapleteni obliki membranskih struktur. Membrane vključujejo beljakovine (do 60 %), lipide (približno 40 %) in določeno količino ogljikovih hidratov.

Po biološki vlogi membranske beljakovine lahko razdelimo v tri skupine: encimi, receptorski proteini in strukturni proteini. Različne vrste membran imajo običajno svoj nabor encimskih beljakovin. Receptorski proteini se praviloma nahajajo v površinskih membranah za sprejem hormonov, prepoznavanje površine sosednjih celic, virusov itd. Strukturni proteini stabilizirajo membrane in sodelujejo pri tvorbi poliencimskih kompleksov. Pomemben del beljakovinskih molekul sodeluje z drugimi komponentami membran - lipidnimi molekulami - z uporabo ionskih in hidrofobnih vezi.

Sestavljen lipidi, vključena v celično membrano, je raznolika in jo predstavljajo glicerolipidi, sfingolipidi, holesterol itd. Glavna značilnost membranskih lipidov je njihova amfipatičnost, torej prisotnost dveh različno kakovostnih skupin v njihovi sestavi. Nepolarni (hidrofobni) del predstavljajo ostanki višjih maščobnih kislin. Vlogo polarne hidrofilne skupine igrajo ostanki fosforne kisline (fosfolipidi), žveplove kisline (sulfolipidi), galaktoze (galaktolipidi). Fosfatidilholin (lecitin) je najpogosteje prisoten v celičnih membranah.

Pomembno vlogo imajo fosfolipidi kot komponente, ki določajo električne, osmotske ali kationsko izmenjevalne lastnosti membran. Fosfolipidi poleg strukturnih opravljajo tudi posebne funkcije - sodelujejo pri prenosu elektronov, določajo polprepustnost membran, pomagajo stabilizirati aktivno konformacijo encimskih molekul z ustvarjanjem hidrofobnega

Ločitev lipidnih molekul na dva funkcionalno ločena dela - nepolarna, ki ne nosi nabojev (repi maščobnih kislin) in nabita polarna glava - vnaprej določa njihove posebne lastnosti in medsebojno usmerjenost.

Membrane nekaterih vrst celic imajo asimetrično strukturo in neenake funkcionalne lastnosti. Torej imajo nekatere strupene snovi velik vpliv na zunanjo stran membrane; zunanja polovica bilicidne plasti eritrocitov vsebuje več lipidov, ki vsebujejo holin. Asimetrija se kaže tudi v različnih debelinah notranje in zunanje plasti membrane.

Pomembna lastnost struktur celične membrane je njihova sposobnost samosestavljanja po destruktivnem učinku določene intenzivnosti. Sposobnost popravljanja je zelo pomembna pri prilagoditvenih reakcijah celic živih organizmov.

V skladu s klasičnim modelom strukture membrane se proteinske molekule nahajajo na notranji in zunanji strani lipidne plasti, ki je sestavljena iz dveh usmerjenih plasti. Po novih podatkih so pri gradnji hidrofobne plasti poleg lipidnih molekul vključene tudi stranske hidrofobne verige beljakovinskih molekul. Beljakovine ne pokrivajo samo lipidne plasti, ampak so tudi njen del,

pogosto tvorijo globularne strukture - mozaični tip membran - za katere je značilna določena dinamika strukture (slika 49).

Za mikroanatomsko sliko nekaterih vrst membran je značilna prisotnost proteinskih zožitev med zunanjimi proteinskimi listi lipidne plasti ali lipidnimi miceli po celotni debelini membrane (slika 49, e, h). Debelina membrane se giblje od 6 do 10 nm in jo je mogoče opazovati le z elektronskim mikroskopom.

Kemična sestava plazemske membrane, ki pokriva rastlinske in živalske celice, je praktično enaka. Njegova strukturna organiziranost in urejenost določata tako vitalno funkcijo membran, kot sta spol in prepustnost – sposobnost selektivnega prenosa različnih molekul in ionov v in iz celice. Zaradi tega se v celici ustvari in vzdržuje ustrezna koncentracija ionov in uresničujejo se osmotski pojavi. Ustvarjajo se tudi pogoji za normalno delovanje celic v okolju, ki se lahko po koncentraciji razlikuje od celične vsebine.

Membrane kot glavni strukturni elementi celice določajo lastnosti skoraj vseh znanih organelov: obdajajo jedro, tvorijo strukturo kloroplastov, mitohondrijev in Golgijevega aparata, prežemajo maso citoplazme in tvorijo endoplazmatski retikulum, skozi katerega snovi se prevažajo. Vsebujejo pomembne encime in sisteme za aktivni prenos snovi v celico in iz nje. Celična membrana je, tako kot posamezne celične organele, specifičen molekularni kompleks, ki opravlja različne funkcije.

Zaradi svojih fizikalno-kemijskih, bioloških in strukturnih značilnosti membrane opravljajo glavno funkcijo zaščitne molekularne pregrade - uravnavajo procese gibanja snovi v različnih smereh. Zelo pomembna je vloga membran pri energetskih procesih, prenosu živčnih impulzov, fotosintetskih reakcijah itd.

Zaradi makromolekularne organizacije celice so procesi katabolizma in anabolizma v njej ločeni. Tako v mitohondrijih poteka oksidacija aminokislin, lipidov in ogljikovih hidratov, medtem ko v različnih strukturnih tvorbah citoplazme (kloroplasti, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat) potekajo biosintetični procesi.

Membrane so ne glede na njihovo kemično in morfološko naravo učinkovito sredstvo za lokalizacijo procesov v celici. Prav oni delijo protoplast na ločene volumetrične cone, torej omogočajo izvajanje različnih reakcij v eni celici in preprečujejo mešanje nastalih snovi. Ta lastnost celice, da je tako rekoč razdeljena na ločene dele z različnimi metabolnimi aktivnostmi, se imenuje predelek.

Zaradi dejstva, da so lipidi netopni v vodi, nastanejo membrane z njihovo vsebino, kjer je treba ustvariti vmesnik z vodnim medijem, na primer na površini celice, na površini vakuole ali endoplazmatskega retikuluma. Možno je, da je tvorba lipidnih plasti v membranah biološko smotrna tudi v primeru neugodnih električnih razmer v celici, da se na poti elektronov ustvarijo izolacijske (dielektrične) plasti.

Prodor snovi skozi membrano se izvaja zaradi endocitoza, ki temelji na sposobnosti celice, da aktivno absorbira ali absorbira hranila iz okolja v obliki majhnih mehurčkov tekočine (pinocitoza) ali trdni delci (fagocitoza).

Submikroskopska struktura membrane določa nastanek ali zadrževanje na določeni ravni električne potencialne razlike med njeno zunanjo in notranjo stranjo. Obstaja veliko dokazov za sodelovanje teh potencialov v procesih prodiranja snovi skozi plazemsko membrano.

Najlažje se zgodi pasivni transport snovi skozi membrane; ki temelji na pojavu difuzije po koncentracijskem gradientu oziroma elektrokemičnih potencialih. Izvaja se skozi pore membran, to je tistih območij ali con, ki vsebujejo beljakovine, s prevlado lipidov, ki so prepustne za določene molekule in so nekakšna molekularna sita (selektivni kanali).

Vendar večina snovi prodre skozi membrane s pomočjo posebnih transportnih sistemov, ti nosilci(translokatorji). So specifični membranski proteini ali funkcionalni kompleksi lipoproteinov, ki imajo sposobnost, da se začasno vežejo na potrebne molekule na eni strani membrane, jih prenesejo in sprostijo na drugi strani. Ta olajšana posredovana difuzija s pomočjo nosilcev omogoča transport snovi čez membrano v smeri koncentracijskega gradienta. Če isti nosilec olajša prenos v eno smer, nato pa se druga snov prenese v nasprotno smer / tak proces se imenuje izmenjava difuzije.

Transmembranski ionski prenos učinkovito izvajajo tudi nekateri antibiotiki - valinomicin, gramicidin, nigericin in drugi ionofori.

Široko razširjena aktivni transport snovi skozi membrane. Njegova značilnost je sposobnost prenosa snovi proti gradientu koncentracije, kar neizogibno zahteva stroške energije. Običajno se energija ATP uporablja za izvedbo te vrste transmembranskega prenosa. Skoraj vse vrste membran vsebujejo posebne transportne beljakovine z aktivnostjo ATPaze, kot je K + -Ma + -ATPaza.

Glikokaliks. Številne celice imajo plast zunaj plazemske membrane, ki se imenuje glikokaliks. Vključuje razvejane molekule polisaharidov, povezanih z membranskimi proteini (glikoproteini), pa tudi lipide (glikolipidi) (slika 50). Ta plast ima številne funkcije, ki dopolnjujejo funkcijo membran.

Glikokaliks ali supramembranski kompleks, ki je v neposrednem stiku z zunanjim okoljem, igra pomembno vlogo pri receptorski funkciji površinskega aparata celic (fagocitoza grudic hrane). Opravlja lahko tudi posebne funkcije (glikoprotein eritrocitov sesalcev na njihovi površini ustvari negativni naboj, ki preprečuje njihovo aglutinacijo). Glikokaliks solnih celic in celic reabsorpcijskih delov epitelijske osmoregulacije in izločilnih tubulov je zelo razvit.

Ogljikove hidratne komponente glikokaliksa so zaradi izjemne raznolikosti kemičnih vezi in površinske lege označevalci, ki dajejo specifičnost »vzorcu« površine vsake celice, jo individualizirajo in s tem zagotavljajo »prepoznavanje« drug drugega. celice. Menijo, da so receptorji za združljivost tkiv skoncentrirani tudi v glikokaliksu.

Ugotovljeno je bilo, da se hidrolitični encimi adsorbirajo v glikokaliks mikrovillov celic črevesnega epitelija. Tako fiksna lega biokatalizatorjev ustvarja osnovo za kvalitativno drugačno vrsto prebave - t.i. parietalna prebava: Značilna lastnost glikokaliksa je visoka stopnja obnove površinskih molekularnih struktur, kar določa visoko funkcionalno in filogenetsko plastičnost celic, možnost genetskega nadzora prilagajanja na okoljske razmere.

Modifikacije plazemske membrane. Plazemska membrana mnogih celic ima pogosto raznolike in specializirane površinske strukture. V tem primeru nastanejo kompleksno organizirani deli celice: a) različne vrste medceličnih stikov (interakcije); b) mikrovili; c) cilije; d) flagele, e) procesi občutljivih celic itd.

Medcelične povezave (stiki) se oblikujejo s pomočjo ultramikroskopskih formacij v obliki izrastkov in izrastkov, območij oprijema drugih struktur mehanske komunikacije med celicami, še posebej izrazito v obrobnih tkivih. Zagotovili so nastanek in razvoj tkiv in organov večceličnih organizmov.

Mikrovi so številni izrastki citoplazme, omejeni s plazemsko membrano. Na površini črevesnih in ledvičnih epitelijskih celic se nahaja veliko mikrovillov. Povečajo kontaktno površino s podlago in okoljem.

Cilije so številne površinske strukture plazemske membrane s funkcijo premikanja celic v prostoru in njihovega hranjenja (cilije na površini celic trepalk, rotifer, ciliranega epitelija dihalnih poti itd.).

Flagele so dolge in majhne tvorbe, ki omogočajo gibanje celicam in organizmom v tekočem mediju (prostoživeče enocelične bičice, semenčice, zarodki nevretenčarjev, številne bakterije itd.).

Razvoj številnih receptorskih čutnih organov nevretenčarjev temelji na celici, opremljeni z bičami, cilijami ali njihovimi derivati. Tako se svetlobni receptorji mrežnice (stožci in palice) razlikujejo od struktur, ki spominjajo na cilije in vsebujejo številne gube membrane s fotosenzitivnim pigmentom. Tudi druge vrste receptorskih celic (kemične, slušne itd.) tvorijo kompleksne strukture zaradi citoplazemskih izrastkov, prekritih s plazemsko membrano.

Posebna vrsta medcelične komunikacije so plazmodezme rastlinskih celic, ki so submikroskopske tubule, ki prodirajo skozi membrane in so obložene s plazemsko membrano, ki tako nemoteno prehaja iz ene celice v drugo. V notranjosti plazmodesma so pogosto membranski cevasti elementi, ki povezujejo cisterne endoplazmatskega retikuluma sosednjih celic. Plazmodezem nastane med celično delitvijo, ko nastane primarna celična membrana. Funkcionalno plazmodesmata integrira rastlinske celice telesa v en sam medsebojno delujoč sistem - symplast. Z njihovo pomočjo je zagotovljeno medcelično kroženje raztopin, ki vsebujejo organska hranila, ione, lipidne kapljice, virusne delce itd.. Biopotenciali in druge informacije se prenašajo tudi po plazmodezem.

Vir ---

Bogdanova, T.L. Biološki priročnik / T.L. Bogdanov [in drugi]. - K .: Naukova Dumka, 1985. - 585 str.

PLAZMATSKA MEMBRANA - (celična membranska plazmalema), biološka membrana, ki obdaja protoplazmo rastlinskih in živalskih celic. Sodeluje pri uravnavanju presnove med celico in njenim okoljem.

Celična membrana (tudi citolema, plazmalema ali plazemska membrana) je elastična molekularna struktura, sestavljena iz beljakovin in lipidov. Celična stena, če obstaja (običajno v rastlinskih celicah), pokriva celično membrano. Celična membrana je dvojna plast (dvosloj) molekul iz razreda lipidov, med katerimi je večina tako imenovanih kompleksnih lipidov – fosfolipidov. Lipidne molekule imajo hidrofilni ("glava") in hidrofobni ("rep") dele. Med tvorbo membran so hidrofobna področja molekul obrnjena navznoter, hidrofilna pa navzven.

Struktura celične membrane

Nekatere izjeme so morda arheje, pri katerih membrane tvorijo glicerol in terpenoidni alkoholi. Nekateri proteini so točke stika celične membrane s citoskeletom znotraj celice in celično steno (če obstaja) zunaj.

Poglejte, kaj je "plazemska membrana" v drugih slovarjih:

Poskusi z umetnimi bilipidnimi filmi so pokazali, da imajo visoko površinsko napetost, veliko višjo kot v celičnih membranah. J. Robertson je leta 1960 oblikoval teorijo enotne biološke membrane, v kateri je bila postulirana troslojna struktura vseh celičnih membran.

Po tem modelu proteini v membrani ne tvorijo neprekinjene plasti na površini, temveč se delijo na integralne, polintegralne in periferne. Na primer, peroksisomska membrana ščiti citoplazmo pred peroksidi, ki so škodljivi za celico. Selektivna prepustnost pomeni, da je prepustnost membrane za različne atome ali molekule odvisna od njihove velikosti, električnega naboja in kemičnih lastnosti.

Različica tega mehanizma je olajšana difuzija, pri kateri posebna molekula pomaga snovi, da preide skozi membrano. Na primer, hormoni, ki krožijo v krvi, delujejo samo na tiste ciljne celice, ki imajo receptorje, ki ustrezajo tem hormonom. Nevrotransmiterji (kemikalije, ki prevajajo živčne impulze) se prav tako vežejo na specifične receptorske proteine v ciljnih celicah.

S pomočjo markerjev lahko celice prepoznajo druge celice in delujejo usklajeno z njimi, na primer med nastajanjem organov in tkiv. Membrane so sestavljene iz treh razredov lipidov: fosfolipidov, glikolipidov in holesterola.

Holesterol utrdi membrano tako, da zasede prosti prostor med hidrofobnimi lipidnimi repi in prepreči njihovo upogibanje. Zato so membrane z nizko vsebnostjo holesterola bolj prožne, z visoko vsebnostjo holesterola pa bolj toge in krhke. Holesterol služi tudi kot »zamašek«, ki preprečuje premikanje polarnih molekul iz celice in v njej. Pomemben del membrane sestavljajo beljakovine, ki jo prežejo in so odgovorne za različne lastnosti membran.

Značilnosti presnove v membrani

Poleg beljakovin so obročasti lipidi – so bolj urejeni, manj mobilni, vsebujejo več nasičenih maščobnih kislin in se skupaj z beljakovino sproščajo iz membrane. Brez obročastih lipidov membranski proteini ne delujejo. Selektivna prepustnost membrane med pasivnim transportom je posledica posebnih kanalov - integralnih proteinov. Skozi in skoz prodirajo skozi membrano in tvorijo nekakšen prehod.

Molekule teh elementov se premikajo v celico in iz nje glede na koncentracijski gradient. Ko so razdraženi, se odprejo kanali natrijevih ionov in pride do ostrega vstopa natrijevih ionov v celico. Služi ne le kot mehanska ovira, ampak, kar je najpomembneje, omejuje prosti dvosmerni pretok nizko- in visokomolekularnih snovi v celico in iz nje. Poleg tega plazmalema deluje kot struktura, ki »prepozna« različne kemične snovi in uravnava selektivni transport teh snovi v celico.

Mehanska stabilnost plazemske membrane ni določena le z lastnostmi same membrane, temveč tudi z lastnostmi sosednjega glikokaliksa in kortikalne plasti citoplazme. Zunanja površina plazemske membrane je prekrita z ohlapno vlaknasto plastjo snovi debeline 3-4 nm - glikokaliksom.

V tem primeru nekateri membranski transportni proteini tvorijo molekularne komplekse, kanale, skozi katere ioni prehajajo skozi membrano s preprosto difuzijo. V drugih primerih se posebni proteini nosilci membrane selektivno vežejo na enega ali drugega iona in ga prenašajo čez membrano.

PLAZMATSKA MEMBRANA - zunanja plast citoplazme celice gostejše konsistence. Sidrne povezave ali kontakti ne povezujejo le plazemskih membran sosednjih celic, ampak se tudi vežejo na fibrilarne elemente citoskeleta. Na primer, plazemske membrane črevesnih epitelijskih celic vsebujejo prebavne encime.

Biološke membrane so osnova strukturne organizacije celice. Plazemska membrana (plazmalema) je membrana, ki obdaja citoplazmo žive celice. Membrane so sestavljene iz lipidov in beljakovin. Lipidi (predvsem fosfolipidi) tvorijo dvojno plast, v kateri so hidrofobni "repi" molekul usmerjeni proti notranjosti membrane, hidrofilni pa proti njenim površinam. Proteinske molekule se lahko nahajajo na zunanji in notranji površini membrane, lahko se delno potopijo v lipidno plast ali jo prodrejo skozi in skozi. Večina potopljenih membranskih beljakovin je encimov. To je tekoči-kostno-mozaični model strukture plazemske membrane. Molekule beljakovin in lipidov so mobilne, kar zagotavlja dinamičnost membrane. Membrane vsebujejo tudi ogljikove hidrate v obliki glikolipidov in glikoproteinov (glikokaliks), ki se nahajajo na zunanji površini membrane. Nabor beljakovin in ogljikovih hidratov na površini membrane vsake celice je specifičen in je nekakšen indikator tipa celice.

Funkcije membrane:

Ločevanje. Sestoji iz tvorbe pregrade med notranjo vsebino celice in zunanjim okoljem.
Zagotavljanje izmenjave snovi med citoplazmo in zunanjim okoljem. Voda, ioni, anorganske in organske molekule vstopajo v celico (transportna funkcija). Produkti, ki nastanejo v celici (sekretorna funkcija), se izločajo v zunanje okolje.
Prevoz. Prevoz skozi membrano lahko poteka na različne načine. Pasivni transport se izvaja brez porabe energije, s preprosto difuzijo, osmozo ali olajšano difuzijo s pomočjo nosilnih proteinov. Aktivni transport poteka s pomočjo nosilnih beljakovin in zahteva energijo (na primer natrijevo-kalijevo črpalko). Gradivo s spletnega mesta

Velike molekule biopolimerov vstopijo v celico kot posledica endocitoze. Delimo ga na fagocitozo in pinocitozo. Fagocitoza je zajemanje in absorpcija velikih delcev s strani celice. Pojav je prvi opisal I.I. Mečnikov. Najprej se snovi oprimejo plazemske membrane, na specifične receptorske proteine, nato se membrana povesi in tvori depresijo.

Nastane prebavna vakuola. Prebavi snovi, ki so vstopile v celico. Pri ljudeh in živalih so levkociti sposobni fagocitoze. Bele krvne celice absorbirajo bakterije in druge trdne delce.

Pinocitoza je proces zajemanja in absorpcije kapljic tekočine s snovmi, ki so v njej raztopljene. Snovi se prilepijo na membranske proteine (receptorje), kapljica raztopine pa je obdana z membrano, ki tvori vakuolo. Pinocitoza in fagocitoza se pojavita s porabo energije ATP.

Tajniška. Izločanje - sproščanje snovi, sintetiziranih v celici, v zunanje okolje. Hormoni, polisaharidi, beljakovine, maščobne kapljice so zaprti v mehurčkih, ki jih omejuje membrana, in gredo v plazmalemo. Membrane se združijo in vsebina mehurčka se izpusti v okolje, ki obdaja celico.
Povezava celic v tkivu (zaradi nagubanih izrastkov).
Receptor. Membrane vsebujejo veliko število receptorjev – posebnih beljakovin, katerih vloga je prenos signalov od zunaj v notranjost celice.

Niste našli tistega, kar ste iskali? Uporabite iskanje

Na tej strani gradivo o temah:

struktura in delovanje plazemske membrane
struktura in funkcija plazemske membrane
Na kratko o zgradbi in delovanju plazemske membrane
plazemska membrana na kratko
struktura in delovanje celične membrane na kratko

Univerzalna biološka membrana ki ga tvori dvojna plast fosfolipidnih molekul s skupno debelino 6 mikronov. V tem primeru so hidrofobni repi fosfolipidnih molekul obrnjeni navznoter, drug proti drugemu, polarne hidrofilne glave pa so obrnjene navzven od membrane, proti vodi. Lipidi zagotavljajo osnovne fizikalno-kemijske lastnosti membran, zlasti njihove pretočnost pri telesni temperaturi. Beljakovine so vgrajene v to dvojno plast lipidov.

Razdeljeni so na integralni(prepoji celoten lipidni dvosloj), polintegralni(prodirajo do polovice lipidnega dvosloja) ali površinsko (nahaja se na notranji ali zunanji površini lipidnega dvosloja).

V tem primeru so beljakovinske molekule razporejene v mozaik v lipidnem dvosloju in lahko zaradi pretočnosti membran "plavajo" v "lipidnem morju" kot ledene gore. Po svoji funkciji so te beljakovine lahko strukturno(ohranjati določeno strukturo membrane), receptor(za tvorbo receptorjev biološko aktivnih snovi), transport(izvajajo transport snovi skozi membrano) in encim(katalizirajo določene kemične reakcije). To je trenutno najbolj priznano model tekočega mozaika biološko membrano sta leta 1972 predlagala Singer in Nikolson.

Membrane opravljajo omejevalno funkcijo v celici. Celico delijo na predelke, predelke, v katerih lahko procesi in kemične reakcije potekajo neodvisno drug od drugega. Na primer, agresivni lizosomski hidrolitični encimi, ki lahko cepijo večino organskih molekul, so ločeni od preostale citoplazme s pomočjo membrane. V primeru njegovega uničenja pride do samoprebave in celične smrti.

Ob splošnem strukturnem načrtu se različne biološke membrane celice razlikujejo po svoji kemični sestavi, organizaciji in lastnostih, odvisno od funkcij struktur, ki jih tvorijo.

Plazemska membrana, struktura, funkcija.

Citolema je biološka membrana, ki obdaja celico od zunaj. Je najdebelejša (10 nm) in kompleksno organizirana celična membrana. Temelji na univerzalni biološki membrani, prevlečeni z zunanje strani glikokaliks, ampak od znotraj, s strani citoplazme, pod membransko plastjo(Slika 2-1B). Glikokaliks(debeline 3-4 nm) predstavljajo zunanja, ogljikova hidratna področja kompleksnih beljakovin - glikoproteinov in glikolipidov, ki sestavljajo membrano. Te verige ogljikovih hidratov igrajo vlogo receptorjev, ki zagotavljajo prepoznavanje sosednjih celic in medcelične snovi s strani celice in interakcijo z njimi. Ta plast vključuje tudi površinske in polintegralne beljakovine, katerih funkcionalna področja se nahajajo v supramembranski coni (na primer imunoglobulini). Glikokaliks vsebuje receptorje za histokompatibilnost, receptorje za številne hormone in nevrotransmiterje.

Podmembrana, kortikalna plast tvorijo mikrotubule, mikrofibrile in kontraktilni mikrofilamenti, ki so del citoskeleta celice. Podmembranski sloj ohranja obliko celice, ustvarja njeno elastičnost in zagotavlja spremembe na površini celice. Zaradi tega celica sodeluje pri endo- in eksocitozi, izločanju in gibanju.

Cytolemma deluje kup funkcije:

1) razmejitev (citolema loči, loči celico od okolja in zagotavlja njeno povezavo z zunanjim okoljem);

2) prepoznavanje drugih celic s strani dane celice in pritrditev nanje;

3) prepoznavanje medcelične snovi s strani celice in vezava na njene elemente (vlakna, bazalna membrana);

4) transport snovi in delcev v in iz citoplazme;

5) interakcija s signalnimi molekulami (hormoni, mediatorji, citokini) zaradi prisotnosti specifičnih receptorjev na njeni površini;

zagotavlja gibanje celic (tvorba psevdopodij) zaradi povezave citoleme s kontraktilnimi elementi citoskeleta.

Citolema vsebuje številne receptorji skozi katere biološko aktivne snovi ( ligandi, signalne molekule, prvi mediatorji: hormoni, mediatorji, rastni faktorji) delujejo na celico. Receptorji so genetsko določeni makromolekularni senzorji (beljakovine, gliko- in lipoproteini), ki so vgrajeni v citolemo ali se nahajajo znotraj celice in so specializirani za zaznavanje specifičnih signalov kemične ali fizične narave. Pri interakciji biološko aktivnih snovi z receptorjem povzročijo kaskado biokemičnih sprememb v celici, ki se hkrati preobrazijo v specifičen fiziološki odziv (sprememba delovanja celice).

Vsi receptorji imajo splošen načrt strukture in so sestavljeni iz treh delov: 1) preko membrane, ki je v interakciji s snovjo (ligandom); 2) intramembranski, ki izvaja prenos signala, in 3) znotrajcelični, potopljen v citoplazmo.

Vrste medceličnih stikov.

Cytolemma sodeluje tudi pri tvorbi posebnih struktur - medcelične povezave, stiki ki zagotavljajo tesno interakcijo med sosednjimi celicami. Razlikovati preprosta in zapleteno medcelične povezave. V preprosta medcelične povezave, se citolema celic konvergira na razdalji 15-20 nm in molekule njihovega glikokaliksa medsebojno delujejo (slika 2-3). Včasih izboklina citoleme ene celice vstopi v depresijo sosednje celice, pri čemer tvori nazobčane in prstaste sklepe (sklepi tipa ključavnice).

Kompleksno medcelične povezave so več vrst: zaklepanje, zaklepanje in komunikacijo(sl. 2-3). TO zaklepanje spojine vključujejo tesen stik oz zaklepno območje... V tem primeru integralni proteini glikokaliksa sosednjih celic tvorijo nekakšno mrežasto mrežo vzdolž oboda sosednjih epitelijskih celic v njihovih apikalnih delih. Zahvaljujoč temu so medcelične vrzeli zaklenjene, ločene od zunanjega okolja (slika 2-3).

riž. 2-3. Različne vrste medceličnih povezav.

Enostavna povezava.
Tesna povezava.
Lepilni trak.
Desmosom.
Semi-desmosom.
Režna (komunikacijska) povezava.
mikrovili.

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

TO prepletanje, sidrne povezave vključujejo lepilo pasu in dezmosomi. Lepilni trak se nahaja okoli apikalnih delov celic enoslojnega epitelija. V tej coni integrirani glikoproteini glikokaliksa sosednjih celic medsebojno delujejo, submembranski proteini, vključno s snopi aktinskih mikrofilamentov, pa se jim približajo s strani citoplazme. Desmosomi (adhezijska mesta)- parne strukture velikosti približno 0,5 mikrona. V njih tesno medsebojno delujejo glikoproteini citoleme sosednjih celic, s strani celic na teh območjih pa se v citolemo prepletajo snopi vmesnih filamentov celičnega citoskeleta (slika 2-3).

TO komunikacijske povezave vključujejo vrzeli (neksusi) in sinapse. Nexusi imajo velikost 0,5-3 mikrona. V njih se citoleme sosednjih celic konvergirajo do 2-3 nm in imajo številne ionske kanale. Skozi njih lahko ioni prehajajo iz ene celice v drugo in prenašajo vzbujanje, na primer med miokardnimi celicami. sinapse so značilne za živčno tkivo in se nahajajo med živčnimi celicami, pa tudi med živčnimi in efektorskimi celicami (mišične, žlezne). Imajo sinaptično razpoko, kjer se ob prehodu živčnega impulza iz presinaptičnega dela sinapse oddaja nevrotransmiter, ki prenaša živčni impulz v drugo celico (za več podrobnosti glej poglavje "Živčno tkivo").