Struktur membran luar. Membran sel

Ketebalannya 8-12 nm, sehingga tidak mungkin diperiksa dengan mikroskop cahaya. Struktur membran dipelajari menggunakan mikroskop elektron.

Membran plasma dibentuk oleh dua lapisan lipid - lapisan bilipid, atau bilayer. Setiap molekul terdiri dari kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik, dan dalam membran biologis lipid terletak dengan kepala menghadap ke luar dan ekor ke dalam.

Banyak molekul protein terbenam dalam lapisan bilipid. Beberapa di antaranya terletak di permukaan membran (eksternal atau internal), yang lain menembus membran.

Fungsi membran plasma

Membran melindungi isi sel dari kerusakan, mempertahankan bentuk sel, secara selektif memungkinkan zat-zat yang diperlukan masuk ke dalam sel dan menghilangkan produk metabolisme, dan juga memastikan komunikasi antar sel.

Fungsi penghalang dan pembatas membran disediakan oleh lapisan ganda lipid. Ini mencegah isi sel menyebar, bercampur dengan lingkungan atau cairan antar sel, dan mencegah penetrasi zat berbahaya ke dalam sel.

Sejumlah fungsi terpenting membran sitoplasma dilakukan oleh protein yang terbenam di dalamnya. Dengan bantuan protein reseptor, ia dapat merasakan berbagai iritasi pada permukaannya. Protein transpor membentuk saluran terbaik yang dilalui kalium, kalsium, dan ion lain berdiameter kecil masuk dan keluar sel. Protein menyediakan proses vital dalam tubuh itu sendiri.

Partikel makanan berukuran besar yang tidak mampu melewati saluran membran tipis masuk ke dalam sel melalui fagositosis atau pinositosis. Nama umum untuk proses ini adalah endositosis.

Bagaimana endositosis terjadi - penetrasi partikel makanan besar ke dalam sel?

Partikel makanan bersentuhan dengan membran luar sel, dan pada titik ini terbentuk invaginasi. Kemudian partikel yang dikelilingi oleh membran memasuki sel, vesikel pencernaan terbentuk, dan enzim pencernaan menembus ke dalam vesikel yang dihasilkan.

Sel darah putih yang dapat menangkap dan mencerna bakteri asing disebut fagosit.

Dalam kasus pinositosis, invaginasi membran tidak menangkap partikel padat, tetapi tetesan cairan dengan zat terlarut di dalamnya. Mekanisme ini merupakan salah satu cara utama zat masuk ke dalam sel.

Sel tumbuhan yang ditutupi lapisan dinding sel yang keras di atas membran tidak mampu melakukan fagositosis.

Proses kebalikan dari endositosis adalah eksositosis. Zat yang disintesis (misalnya hormon) dikemas dalam vesikel membran, mendekati membran, dimasukkan ke dalamnya, dan isi vesikel dilepaskan dari sel. Dengan cara ini, sel dapat membuang produk metabolisme yang tidak diperlukan.

Bukan rahasia lagi bahwa semua makhluk hidup di planet kita terdiri dari sel, "" bahan organik yang tak terhitung jumlahnya ini. Sel, pada gilirannya, dikelilingi oleh cangkang pelindung khusus - membran, yang memainkan peran yang sangat penting dalam kehidupan sel, dan fungsi membran sel tidak terbatas pada hanya melindungi sel, tetapi mewakili suatu kompleks. mekanisme yang terlibat dalam reproduksi, nutrisi, dan regenerasi sel.

Apa itu membran sel

Kata “membran” sendiri diterjemahkan dari bahasa Latin sebagai “film”, padahal membran bukan sekedar sejenis film yang membungkus sel, melainkan gabungan dua film yang saling terhubung dan mempunyai sifat yang berbeda. Faktanya, membran sel adalah membran lipoprotein (protein lemak) tiga lapis yang memisahkan setiap sel dari sel tetangga dan lingkungan, dan melakukan pertukaran terkontrol antara sel dan lingkungan, inilah definisi akademis tentang apa itu membran sel. adalah.

Pentingnya membran sangatlah besar, karena tidak hanya memisahkan satu sel dari sel lainnya, namun juga memastikan interaksi sel dengan sel lain dan lingkungan.

Sejarah penelitian membran sel

Kontribusi penting terhadap studi membran sel dibuat oleh dua ilmuwan Jerman Gorter dan Grendel pada tahun 1925. Saat itulah mereka berhasil melakukan eksperimen biologis kompleks pada sel darah merah - eritrosit, di mana para ilmuwan memperoleh apa yang disebut "bayangan", cangkang eritrosit kosong, yang mereka susun dalam satu tumpukan dan mengukur luas permukaan, dan juga menghitung jumlah lipid di dalamnya. Berdasarkan jumlah lipid yang diperoleh, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa lipid tersebut cukup untuk menutupi lapisan ganda membran sel.

Pada tahun 1935, sepasang peneliti membran sel lainnya, kali ini orang Amerika Daniel dan Dawson, setelah serangkaian percobaan panjang, menetapkan kandungan protein dalam membran sel. Tidak ada cara lain untuk menjelaskan mengapa membran memiliki tegangan permukaan yang begitu tinggi. Para ilmuwan dengan cerdik menyajikan model membran sel dalam bentuk sandwich, di mana peran roti dimainkan oleh lapisan lipid-protein yang homogen, dan di antara keduanya, alih-alih minyak, terdapat kekosongan.

Pada tahun 1950, dengan munculnya elektronik, teori Daniel dan Dawson dikonfirmasi oleh pengamatan praktis - dalam mikrograf membran sel, lapisan kepala lipid dan protein serta ruang kosong di antara keduanya terlihat jelas.

Pada tahun 1960, ahli biologi Amerika J. Robertson mengembangkan teori tentang struktur tiga lapis membran sel, yang untuk waktu yang lama dianggap satu-satunya teori yang benar, tetapi seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan lebih lanjut, keraguan mulai muncul tentang infalibilitas teori tersebut. Jadi, misalnya, dari sudut pandang, akan sulit dan memakan banyak tenaga bagi sel untuk mengangkut nutrisi yang diperlukan melalui seluruh “sandwich”

Dan baru pada tahun 1972, ahli biologi Amerika S. Singer dan G. Nicholson mampu menjelaskan ketidakkonsistenan teori Robertson menggunakan model membran sel fluida-mosaik baru. Secara khusus, mereka menemukan bahwa membran sel tidak homogen komposisinya, bahkan asimetris dan berisi cairan. Selain itu, sel-sel terus bergerak. Dan protein terkenal yang merupakan bagian dari membran sel memiliki struktur dan fungsi yang berbeda.

Sifat dan fungsi membran sel

Sekarang mari kita lihat fungsi apa yang dilakukan membran sel:

Fungsi penghalang membran sel adalah membran sebagai penjaga perbatasan yang nyata, menjaga batas-batas sel, menunda dan tidak membiarkan molekul berbahaya atau tidak pantas melewatinya.

Fungsi transportasi membran sel - membran tidak hanya sebagai penjaga perbatasan di gerbang sel, tetapi juga semacam pos pemeriksaan pabean yang terus-menerus bertukar zat bermanfaat dengan sel lain dan lingkungan melaluinya;

Fungsi matriks - membran sellah yang menentukan lokasi relatif satu sama lain dan mengatur interaksi di antara mereka.

Fungsi mekanis - bertanggung jawab untuk membatasi satu sel dari sel lainnya dan, pada saat yang sama, untuk menghubungkan sel satu sama lain dengan benar, untuk membentuknya menjadi jaringan homogen.

Fungsi pelindung membran sel merupakan dasar untuk membangun perisai pelindung sel. Di alam, contoh fungsi ini dapat berupa kayu keras, kulitnya yang padat, cangkang pelindung, semua karena fungsi pelindung membran.

Fungsi enzimatik adalah fungsi penting lainnya yang dilakukan oleh protein tertentu di dalam sel. Misalnya, berkat fungsi ini, sintesis enzim pencernaan terjadi di epitel usus.

Selain itu, pertukaran sel terjadi melalui membran sel, yang dapat terjadi melalui tiga reaksi berbeda:

• Fagositosis adalah pertukaran seluler di mana sel fagosit yang tertanam dalam membran menangkap dan mencerna berbagai nutrisi.
• Pinositosis adalah proses penangkapan molekul cair yang bersentuhan dengannya oleh membran sel. Untuk melakukan ini, sulur-sulur khusus dibentuk pada permukaan membran, yang seolah-olah mengelilingi setetes cairan, membentuk gelembung, yang kemudian “ditelan” oleh membran.
• Eksositosis adalah proses sebaliknya ketika sel melepaskan cairan fungsional sekretori ke permukaan melalui membran.

Struktur membran sel

Ada tiga kelas lipid dalam membran sel:

• fosfolipid (yang merupakan kombinasi lemak dan fosfor),
• glikolipid (kombinasi lemak dan karbohidrat),
• kolesterol

Fosfolipid dan glikolipid, pada gilirannya, terdiri dari kepala hidrofilik, yang di dalamnya terdapat dua ekor hidrofobik yang panjang. Kolesterol menempati ruang di antara ekor-ekor ini, mencegahnya menekuk; semua ini, dalam beberapa kasus, membuat membran sel-sel tertentu menjadi sangat kaku. Selain semua ini, molekul kolesterol mengatur struktur membran sel.

Namun demikian, bagian terpenting dari struktur membran sel adalah protein, atau lebih tepatnya protein berbeda yang memainkan peran penting berbeda. Terlepas dari keragaman protein yang terkandung dalam membran, ada sesuatu yang menyatukannya - lipid annular terletak di sekitar semua protein membran. Lipid annular adalah lemak terstruktur khusus yang berfungsi sebagai semacam lapisan pelindung protein, yang tanpanya lemak tidak akan berfungsi.

Struktur membran sel memiliki tiga lapisan: dasar membran sel adalah lapisan bilipid cair yang homogen. Protein menutupinya di kedua sisi seperti mosaik. Proteinlah, selain fungsi yang dijelaskan di atas, yang juga memainkan peran saluran khusus di mana zat yang tidak mampu menembus lapisan cair membran melewati membran. Ini termasuk, misalnya, ion kalium dan natrium; untuk penetrasinya melalui membran, alam menyediakan saluran ion khusus di membran sel. Dengan kata lain, protein menjamin permeabilitas membran sel.

Jika kita melihat membran sel melalui mikroskop, kita akan melihat lapisan lipid yang dibentuk oleh molekul berbentuk bola kecil tempat protein berenang seolah-olah di laut. Sekarang Anda tahu zat apa saja yang menyusun membran sel.

Video membran sel

Dan terakhir, video edukasi tentang membran sel.

Membran sel (membran plasma) adalah membran tipis semi permeabel yang mengelilingi sel.

Fungsi dan peran membran sel

Fungsinya adalah untuk melindungi keutuhan bagian dalam dengan membiarkan beberapa zat penting masuk ke dalam sel dan mencegah zat lain masuk.

Ini juga berfungsi sebagai dasar keterikatan pada organisme tertentu dan organisme lain. Dengan demikian, membran plasma juga memberikan bentuk sel. Fungsi lain dari membran adalah mengatur pertumbuhan sel melalui keseimbangan dan.

Dalam endositosis, lipid dan protein dikeluarkan dari membran sel saat zat diserap. Selama eksositosis, vesikel yang mengandung lipid dan protein menyatu dengan membran sel, sehingga meningkatkan ukuran sel. , dan sel jamur memiliki membran plasma. Yang internal, misalnya, juga dilapisi membran pelindung.

Struktur membran sel

Membran plasma terutama terdiri dari campuran protein dan lipid. Tergantung pada lokasi dan peran membran dalam tubuh, lipid dapat membentuk 20 hingga 80 persen membran, dan sisanya adalah protein. Sementara lipid membantu memberikan fleksibilitas membran, protein mengontrol dan menjaga kimia sel dan membantu pengangkutan molekul melintasi membran.

Lipid membran

Fosfolipid adalah komponen utama membran plasma. Mereka membentuk lapisan ganda lipid di mana daerah kepala yang hidrofilik (menarik air) secara spontan mengatur untuk menghadapi sitosol berair dan cairan ekstraseluler, sedangkan daerah ekor yang hidrofobik (menolak air) menjauhi sitosol dan cairan ekstraseluler. Lapisan ganda lipid bersifat semipermeabel, sehingga hanya beberapa molekul yang dapat berdifusi melintasi membran.

Kolesterol adalah komponen lipid lain dari membran sel hewan. Molekul kolesterol tersebar secara selektif di antara fosfolipid membran. Ini membantu menjaga kekakuan membran sel dengan mencegah fosfolipid menjadi terlalu padat. Kolesterol tidak ada di membran sel tumbuhan.

Glikolipid terletak di permukaan luar membran sel dan dihubungkan dengannya melalui rantai karbohidrat. Mereka membantu sel mengenali sel-sel lain dalam tubuh.

Protein membran

Membran sel mengandung dua jenis protein terkait. Protein membran perifer bersifat eksternal dan berhubungan dengannya melalui interaksi dengan protein lain. Protein membran integral dimasukkan ke dalam membran dan sebagian besar melewatinya. Bagian dari protein transmembran ini terletak di kedua sisinya.

Protein membran plasma memiliki sejumlah fungsi berbeda. Protein struktural memberikan dukungan dan bentuk pada sel. Protein reseptor membran membantu sel berkomunikasi dengan lingkungan luarnya menggunakan hormon, neurotransmiter, dan molekul pemberi sinyal lainnya. Protein pengangkut, seperti protein globular, mengangkut molekul melintasi membran sel melalui difusi terfasilitasi. Glikoprotein memiliki rantai karbohidrat yang melekat padanya. Mereka tertanam di membran sel, membantu pertukaran dan pengangkutan molekul.

Membran organel

Beberapa organel seluler juga dikelilingi oleh membran pelindung. inti,

Bagian luar sel ditutupi dengan membran plasma (atau membran sel luar) dengan tebal sekitar 6-10 nm.

Membran sel adalah lapisan padat protein dan lipid (terutama fosfolipid). Molekul lipid tersusun teratur – tegak lurus permukaan, dalam dua lapisan, sehingga bagiannya yang berinteraksi secara intensif dengan air (hidrofilik) mengarah ke luar, dan bagian yang inert terhadap air (hidrofobik) diarahkan ke dalam.

Molekul protein terletak pada lapisan tidak kontinu pada permukaan kerangka lipid di kedua sisi. Beberapa dari mereka terbenam dalam lapisan lipid, dan beberapa melewatinya, membentuk area yang dapat ditembus air. Protein ini melakukan berbagai fungsi - beberapa di antaranya adalah enzim, yang lain adalah protein pengangkut yang terlibat dalam transfer zat tertentu dari lingkungan ke sitoplasma dan dalam arah yang berlawanan.

Fungsi dasar membran sel

Salah satu sifat utama membran biologis adalah permeabilitas selektif (semi permeabilitas)- beberapa zat melewatinya dengan susah payah, yang lain dengan mudah dan bahkan menuju konsentrasi yang lebih tinggi. Jadi, bagi sebagian besar sel, konsentrasi ion Na di dalamnya jauh lebih rendah daripada di lingkungan. Hubungan sebaliknya khas untuk ion K: konsentrasinya di dalam sel lebih tinggi daripada di luar. Oleh karena itu, ion Na selalu cenderung menembus sel, dan ion K selalu cenderung keluar. Pemerataan konsentrasi ion-ion ini dicegah dengan adanya sistem khusus di dalam membran yang berperan sebagai pompa, yang memompa ion Na keluar sel dan sekaligus memompa ion K ke dalam.

Kecenderungan ion Na untuk berpindah dari luar ke dalam digunakan untuk mengangkut gula dan asam amino ke dalam sel. Dengan penghilangan aktif ion Na dari sel, tercipta kondisi untuk masuknya glukosa dan asam amino ke dalamnya.

Di banyak sel, zat juga diserap melalui fagositosis dan pinositosis. Pada fagositosis membran luar yang fleksibel membentuk cekungan kecil tempat partikel yang ditangkap jatuh. Reses ini meningkat, dan, dikelilingi oleh bagian membran luar, partikel tersebut terbenam dalam sitoplasma sel. Fenomena fagositosis merupakan ciri khas amuba dan beberapa protozoa lainnya, serta leukosit (fagosit). Sel menyerap cairan yang mengandung zat-zat yang diperlukan sel dengan cara yang sama. Fenomena ini disebut pinositosis.

Membran luar sel yang berbeda berbeda secara signifikan baik dalam komposisi kimia protein dan lipidnya, maupun dalam kandungan relatifnya. Ciri-ciri inilah yang menentukan keragaman aktivitas fisiologis membran berbagai sel dan perannya dalam kehidupan sel dan jaringan.

Retikulum endoplasma sel terhubung ke membran luar. Dengan bantuan membran luar, berbagai jenis kontak antar sel dilakukan, mis. komunikasi antar sel individu.

Banyak jenis sel yang dicirikan oleh adanya sejumlah besar tonjolan, lipatan, dan mikrovili di permukaannya. Mereka berkontribusi terhadap peningkatan signifikan luas permukaan sel dan peningkatan metabolisme, serta hubungan yang lebih kuat antara sel-sel individu dan satu sama lain.

Sel tumbuhan mempunyai selaput tebal di bagian luar membran sel, terlihat jelas di bawah mikroskop optik, terdiri dari serat (selulosa). Mereka menciptakan dukungan yang kuat untuk jaringan tanaman (kayu).

Beberapa sel hewan juga memiliki sejumlah struktur luar yang terletak di atas membran sel dan bersifat protektif. Contohnya adalah kitin sel integumen serangga.

Fungsi membran sel (secara singkat)