biologinės membranos.
Terminas „membrana“ (lot. membrana – oda, plėvelė) pradėtas vartoti daugiau nei prieš 100 metų, nurodant ląstelės ribą, kuri, viena vertus, yra barjeras tarp ląstelės turinio ir išorinės aplinkos. , o iš kitos – kaip pusiau pralaidi pertvara, pro kurią gali praeiti vanduo ir kai kurios medžiagos. Tačiau membranos funkcijos nėra išnaudotos, kadangi biologinės membranos sudaro ląstelės struktūrinės organizacijos pagrindą.
Membranos struktūra. Pagal šį modelį pagrindinė membrana yra lipidų dvisluoksnis sluoksnis, kuriame hidrofobinės molekulių uodegos yra pasuktos į vidų, o hidrofilinės galvutės – į išorę. Lipidus atstovauja fosfolipidai – glicerolio arba sfingozino dariniai. Baltymai yra prijungti prie lipidų sluoksnio. Integraliniai (transmembraniniai) baltymai prasiskverbia pro membraną ir yra tvirtai su ja susiję; periferiniai neprasiskverbia ir yra ne taip tvirtai susieti su membrana. Membraninių baltymų funkcijos: membranų struktūros palaikymas, signalų iš aplinkos priėmimas ir konvertavimas. aplinka, tam tikrų medžiagų pernešimas, ant membranų vykstančių reakcijų katalizė. membranos storis yra nuo 6 iki 10 nm.
Membranos savybės:
1. Skystumas. Membrana nėra standi struktūra, dauguma jos baltymų ir lipidų gali judėti membranų plokštumoje.
2. Asimetrija. Tiek baltymų, tiek lipidų išorinio ir vidinio sluoksnių sudėtis skiriasi. Be to, gyvūnų ląstelių plazminės membranos išorėje turi glikoproteinų sluoksnį (glikokaliksą, kuris atlieka signalo ir receptorių funkcijas, taip pat svarbus ląstelėms sujungti į audinius).
3. Poliškumas. Membranos išorėje yra teigiamas krūvis, o viduje - neigiamas krūvis.
4. Atrankinis pralaidumas. Gyvų ląstelių membranos, be vandens, praeina tik tam tikras ištirpusių medžiagų molekules ir jonus. (Sąvokos „puslaidumas“ vartojimas ląstelių membranų atžvilgiu nėra visiškai teisingas, nes ši sąvoka reiškia, kad membrana praeina tik tirpiklį). molekules, išsaugant visas molekules ir tirpių jonus.)
Išorinė ląstelės membrana (plazmalema) yra 7,5 nm storio ultramikroskopinė plėvelė, susidedanti iš baltymų, fosfolipidų ir vandens. Elastinga plėvelė, gerai sudrėkinta vandens ir greitai atkurianti vientisumą po pažeidimo. Jis turi universalią struktūrą, būdingą visoms biologinėms membranoms. Šios membranos ribinė padėtis, jos dalyvavimas selektyvaus pralaidumo, pinocitozės, fagocitozės, išskyrimo produktų išskyrimo ir sintezės procesuose, kartu su kaimyninėmis ląstelėmis ir apsaugant ląstelę nuo pažeidimų, daro jos vaidmenį itin svarbiu. Gyvūnų ląstelės už membranos ribų kartais yra padengtos plonu sluoksniu, susidedančiu iš polisacharidų ir baltymų – glikokaliksu. Augalų ląstelės, esančios už ląstelės membranos, turi stiprią ląstelės sienelę, kuri sukuria išorinę atramą ir palaiko ląstelės formą. Jį sudaro pluoštas (celiuliozė), vandenyje netirpus polisacharidas.
ląstelės membrana
Ląstelės membranos vaizdas. Maži mėlyni ir balti rutuliukai atitinka hidrofobines fosfolipidų „galvas“, o prie jų pritvirtintos linijos – hidrofilines „uodegas“. Paveikslėlyje pavaizduoti tik vientisieji membranos baltymai (raudoni rutuliukai ir geltonos spiralės). Geltoni ovalūs taškai membranos viduje – cholesterolio molekulės Geltonai žalios karoliukų grandinės membranos išorėje – oligosacharidinės grandinės, kurios sudaro glikokaliksą
Biologinei membranai taip pat priklauso įvairūs baltymai: integraliniai (prasiskverbiantys pro membraną), pusiau integraliniai (vienu galu panardinti į išorinį arba vidinį lipidų sluoksnį), paviršiniai (esantys išorinėje arba greta vidinių membranos pusių). Kai kurie baltymai yra ląstelės membranos sąlyčio taškai su citoskeletu ląstelės viduje ir ląstelės sienele (jei yra) išorėje. Kai kurie integruoti baltymai veikia kaip jonų kanalai, įvairūs transporteriai ir receptoriai.
Funkcijos
- barjeras – užtikrina reguliuojamą, selektyvią, pasyvią ir aktyvią medžiagų apykaitą su aplinka. Pavyzdžiui, peroksisomų membrana apsaugo citoplazmą nuo ląstelei pavojingų peroksidų. Atrankinis pralaidumas reiškia, kad membranos pralaidumas įvairiems atomams ar molekulėms priklauso nuo jų dydžio, elektros krūvio ir cheminių savybių. Atrankinis pralaidumas užtikrina ląstelės ir ląstelių skyrių atskyrimą nuo aplinkos ir aprūpinimą reikalingomis medžiagomis.
- transportavimas – per membraną vyksta medžiagų pernešimas į ląstelę ir iš ląstelės. Transportas per membranas užtikrina: maistinių medžiagų tiekimą, galutinių medžiagų apykaitos produktų pašalinimą, įvairių medžiagų sekreciją, joninių gradientų susidarymą, optimalios jonų koncentracijos palaikymą ląstelėje, kurios būtinos funkcionuoti. ląstelių fermentai.
Dalelės, kurios dėl kokių nors priežasčių negali prasiskverbti per fosfolipidų dvisluoksnį sluoksnį (pavyzdžiui, dėl hidrofilinių savybių, nes membrana viduje yra hidrofobinė ir nepraleidžia hidrofilinių medžiagų, arba dėl jų didelio dydžio), bet būtinos ląstelei. , gali prasiskverbti pro membraną per specialius nešiklius (transporterius) ir kanalų baltymus arba endocitozės būdu.
Pasyviojo transportavimo metu medžiagos kerta lipidų dvigubą sluoksnį, neeikvodamos energijos pagal koncentracijos gradientą difuzijos būdu. Šio mechanizmo variantas yra palengvinta difuzija, kai tam tikra molekulė padeda medžiagai praeiti pro membraną. Ši molekulė gali turėti kanalą, leidžiantį praeiti tik vienos rūšies medžiagai.
Aktyviam transportavimui reikia energijos, nes tai vyksta esant koncentracijos gradientui. Ant membranos yra specialūs siurblio baltymai, įskaitant ATPazę, kuri aktyviai pumpuoja kalio jonus (K +) į ląstelę ir pumpuoja iš jos natrio jonus (Na +). - matrica – suteikia tam tikrą santykinę membraninių baltymų padėtį ir orientaciją, optimalią jų sąveiką.
- mechaninis – užtikrina ląstelės autonomiškumą, jos tarpląstelines struktūras, taip pat ryšį su kitomis ląstelėmis (audinuose). Ląstelių sienelės atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant mechaninę funkciją, o gyvūnams - tarpląstelinę medžiagą.
- energija - vykstant fotosintezei chloroplastuose ir ląsteliniam kvėpavimui mitochondrijose, jų membranose veikia energijos perdavimo sistemos, kuriose dalyvauja ir baltymai;
- receptorius – kai kurie membranoje esantys baltymai yra receptoriai (molekulės, su kuriomis ląstelė suvokia tam tikrus signalus).
Pavyzdžiui, kraujyje cirkuliuojantys hormonai veikia tik tas tikslines ląsteles, kurios turi šiuos hormonus atitinkančius receptorius. Neurotransmiteriai (cheminės medžiagos, vedančios nervinius impulsus) taip pat prisijungia prie specifinių receptorių baltymų tikslinėse ląstelėse. - fermentiniai – membraniniai baltymai dažnai yra fermentai. Pavyzdžiui, žarnyno epitelio ląstelių plazminėse membranose yra virškinimo fermentų.
- biopotencialų generavimo ir laidumo įgyvendinimas.
Membranos pagalba ląstelėje palaikoma pastovi jonų koncentracija: K + jono koncentracija ląstelės viduje yra daug didesnė nei išorėje, o Na + - daug mažesnė, o tai labai svarbu, nes tai palaiko potencialų skirtumą visoje membranoje ir generuoja nervinį impulsą. - ląstelių žymėjimas – ant membranos yra antigenų, kurie veikia kaip žymenys – „etiketės“, leidžiančios atpažinti ląstelę. Tai yra glikoproteinai (tai yra baltymai su šakotomis oligosacharidų šoninėmis grandinėmis), kurie atlieka „antenų“ vaidmenį. Dėl daugybės šoninių grandinių konfigūracijų kiekvienam ląstelių tipui galima sukurti specifinį žymeklį. Naudodamos žymenis, ląstelės gali atpažinti kitas ląsteles ir veikti kartu su jomis, pavyzdžiui, formuojant organus ir audinius. Tai taip pat leidžia imuninei sistemai atpažinti svetimus antigenus.
Biomembranų sandara ir sudėtis
Membranos susideda iš trijų klasių lipidų: fosfolipidų, glikolipidų ir cholesterolio. Fosfolipidai ir glikolipidai (lipidai su prie jų prijungtais angliavandeniais) susideda iš dviejų ilgų hidrofobinių angliavandenilių „uodegų“, kurios yra susijusios su įkrauta hidrofiline „galva“. Cholesterolis sustingsta membraną, užimdamas laisvą erdvę tarp hidrofobinių lipidų uodegėlių ir neleisdamas joms susilenkti. Todėl membranos su mažu cholesterolio kiekiu yra lankstesnės, o turinčios daug cholesterolio – standesnės ir trapesnės. Cholesterolis taip pat tarnauja kaip „kamštis“, neleidžiantis polinėms molekulėms judėti iš ląstelės ir į ją. Svarbią membranos dalį sudaro baltymai, prasiskverbiantys į ją ir atsakingi už įvairias membranų savybes. Jų sudėtis ir orientacija skirtingose membranose skiriasi.
Ląstelių membranos dažnai būna asimetriškos, tai yra, sluoksniai skiriasi lipidų sudėtimi, atskiros molekulės perėjimu iš vieno sluoksnio į kitą (vad. šlepetė) yra sunku.
Membraninės organelės
Tai uždaros pavienės arba tarpusavyje sujungtos citoplazmos dalys, atskirtos nuo hialoplazmos membranomis. Vienos membranos organelės yra endoplazminis tinklas, Golgi aparatas, lizosomos, vakuolės, peroksisomos; į dvimembranes – branduolį, mitochondrijas, plastidus. Įvairių organelių membranų struktūra skiriasi lipidų ir membraninių baltymų sudėtimi.
Atrankinis pralaidumas
Ląstelių membranos turi selektyvų pralaidumą: per jas lėtai difunduoja gliukozė, aminorūgštys, riebalų rūgštys, glicerolis ir jonai, o pačios membranos tam tikru mastu aktyviai reguliuoja šį procesą – vienos medžiagos praeina, kitos – ne. Yra keturi pagrindiniai medžiagų patekimo į ląstelę arba jų pašalinimo iš ląstelės į išorę mechanizmai: difuzija, osmozė, aktyvus pernešimas ir egzo- arba endocitozė. Pirmieji du procesai yra pasyvūs, tai yra, jiems nereikia energijos; paskutiniai du yra aktyvūs procesai, susiję su energijos vartojimu.
Selektyvų membranos pralaidumą pasyviojo transportavimo metu lemia specialūs kanalai – integruoti baltymai. Jie prasiskverbia pro membraną pro ir kiaurai, sudarydami tam tikrą praėjimą. Elementai K, Na ir Cl turi savo kanalus. Koncentracijos gradiento atžvilgiu šių elementų molekulės juda į ląstelę ir iš jos. Sudirginant atsidaro natrio jonų kanalai, į ląstelę staigiai patenka natrio jonų. Dėl to atsiranda membranos potencialo disbalansas. Po to membranos potencialas atkuriamas. Kalio kanalai visada atviri, per juos kalio jonai lėtai patenka į ląstelę.
taip pat žr
Literatūra
- Antonovas V. F., Smirnova E. N., Ševčenka E. V. Lipidų membranos fazių virsmų metu. - M .: Nauka, 1994 m.
- Gennis R. Biomembranos. Molekulinė struktūra ir funkcijos: vertimas iš anglų kalbos. = Biomembranos. Molekulinė struktūra ir funkcija (Robert B. Gennis). – 1-asis leidimas. - M .: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
- Ivanovas V. G., Berestovskis T. N. Biologinių membranų lipidų dvisluoksnis. - M .: Nauka, 1982 m.
- Rubinas A. B. Biofizika, vadovėlis 2 t. - 3-asis leidimas, pataisytas ir išplėstas. - M .: Maskvos universiteto leidykla, 2004. - ISBN 5-211-06109-8
- Bruce'as Albertsas ir kt.
Ląstelės membrana yra itin plona plėvelė ląstelės arba ląstelės organelės paviršiuje, susidedanti iš bimolekulinio lipidų sluoksnio su įterptais baltymais ir polisacharidais.
Membranos funkcijos:
- · Barjeras – užtikrina reguliuojamą, selektyvią, pasyvią ir aktyvią medžiagų apykaitą su aplinka. Pavyzdžiui, peroksisomų membrana apsaugo citoplazmą nuo ląstelei pavojingų peroksidų. Atrankinis pralaidumas reiškia, kad membranos pralaidumas įvairiems atomams ar molekulėms priklauso nuo jų dydžio, elektros krūvio ir cheminių savybių. Atrankinis pralaidumas užtikrina ląstelės ir ląstelių skyrių atskyrimą nuo aplinkos ir aprūpinimą reikalingomis medžiagomis.
- · Transportas – per membraną vyksta medžiagų pernešimas į ląstelę ir iš ląstelės. Pernešimas per membranas užtikrina: maistinių medžiagų tiekimą, galutinių medžiagų apykaitos produktų pašalinimą, įvairių medžiagų sekreciją, joninių gradientų susidarymą, optimalaus pH palaikymą ląstelėje ir jonų koncentraciją, reikalingą ląstelių funkcionavimui. ląstelių fermentai. Dalelės, kurios dėl kokių nors priežasčių negali prasiskverbti per fosfolipidų dvisluoksnį sluoksnį (pavyzdžiui, dėl hidrofilinių savybių, nes membrana viduje yra hidrofobinė ir nepraleidžia hidrofilinių medžiagų, arba dėl jų didelio dydžio), bet būtinos ląstelei. , gali prasiskverbti pro membraną per specialius nešiklius (transporterius) ir kanalų baltymus arba endocitozės būdu. Pasyviojo transportavimo metu medžiagos kerta lipidų dvigubą sluoksnį, neeikvodamos energijos pagal koncentracijos gradientą difuzijos būdu. Šio mechanizmo variantas yra palengvinta difuzija, kai tam tikra molekulė padeda medžiagai praeiti pro membraną. Ši molekulė gali turėti kanalą, leidžiantį praeiti tik vienos rūšies medžiagai. Aktyviam transportavimui reikia energijos, nes tai vyksta esant koncentracijos gradientui. Ant membranos yra specialūs siurblio baltymai, įskaitant ATPazę, kuri aktyviai pumpuoja kalio jonus (K +) į ląstelę ir pumpuoja iš jos natrio jonus (Na +).
- · matrica – suteikia tam tikrą santykinę membraninių baltymų padėtį ir orientaciją, optimalią jų sąveiką.
- Mechaninis – užtikrina ląstelės autonomiškumą, jos tarpląstelines struktūras, taip pat ryšį su kitomis ląstelėmis (audinuose). Ląstelių sienelės atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant mechaninę funkciją, o gyvūnams - tarpląstelinę medžiagą.
- energija - vykstant fotosintezei chloroplastuose ir ląsteliniam kvėpavimui mitochondrijose, jų membranose veikia energijos perdavimo sistemos, kuriose dalyvauja ir baltymai;
- Receptorius – kai kurie membranoje esantys baltymai yra receptoriai (molekulės, su kuriomis ląstelė suvokia tam tikrus signalus). Pavyzdžiui, kraujyje cirkuliuojantys hormonai veikia tik tas tikslines ląsteles, kurios turi tuos hormonus atitinkančius receptorius. Neurotransmiteriai (cheminės medžiagos, vedančios nervinius impulsus) taip pat prisijungia prie specifinių receptorių baltymų tikslinėse ląstelėse.
- Fermentiniai – membraniniai baltymai dažnai yra fermentai. Pavyzdžiui, žarnyno epitelio ląstelių plazminėse membranose yra virškinimo fermentų.
- · Biopotencialų generavimo ir laidumo įgyvendinimas. Membranos pagalba ląstelėje palaikoma pastovi jonų koncentracija: K + jono koncentracija ląstelės viduje yra daug didesnė nei išorėje, o Na + - daug mažesnė, o tai labai svarbu, nes tai palaiko potencialų skirtumą visoje membranoje ir generuoja nervinį impulsą.
- Ląstelės žymėjimas – ant membranos yra antigenai, kurie veikia kaip žymenys – „žymės“, leidžiančios atpažinti ląstelę. Tai yra glikoproteinai (tai yra baltymai su šakotomis oligosacharidų šoninėmis grandinėmis), kurie atlieka „antenų“ vaidmenį. Dėl daugybės šoninių grandinių konfigūracijų kiekvienam ląstelių tipui galima sukurti specifinį žymeklį. Naudodamos žymenis, ląstelės gali atpažinti kitas ląsteles ir veikti kartu su jomis, pavyzdžiui, formuojant organus ir audinius. Tai taip pat leidžia imuninei sistemai atpažinti svetimus antigenus.
Kai kurios baltymų molekulės laisvai difunduoja lipidų sluoksnio plokštumoje; normalioje būsenoje baltymų molekulių dalys, kurios atsiranda priešingose ląstelės membranos pusėse, savo padėties nekeičia.
Ypatinga ląstelių membranų morfologija lemia jų elektrines charakteristikas, tarp kurių svarbiausios yra talpa ir laidumas.
Talpos savybes daugiausia lemia fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis, kuris yra nepralaidus hidratuotiems jonams ir tuo pačiu pakankamai plonas (apie 5 nm), kad užtikrintų efektyvų krūvių atskyrimą ir kaupimą bei elektrostatinę katijonų ir anijonų sąveiką. Be to, talpinės ląstelių membranų savybės yra viena iš priežasčių, lemiančių elektrinių procesų, vykstančių ląstelių membranose, laikinas charakteristikas.
Laidumas (g) yra elektrinės varžos grįžtamasis dydis ir lygus tam tikro jono bendros transmembraninės srovės ir vertės, sukėlusios jo transmembraninio potencialo skirtumą, santykiui.
Pro fosfolipidų dvisluoksnį sluoksnį gali difunduoti įvairios medžiagos, o pralaidumo laipsnis (P), t.y. ląstelės membranos gebėjimas praleisti šias medžiagas, priklauso nuo difuzuojančios medžiagos koncentracijų skirtumo abiejose membranos pusėse, jos tirpumo. lipiduose ir ląstelės membranos savybės. Įkrautų jonų difuzijos greitį pastoviame membranos lauke lemia jonų mobilumas, membranos storis ir jonų pasiskirstymas membranoje. Neelektrolitų atveju membranos pralaidumas neturi įtakos jos laidumui, nes neelektrolitai neturi krūvių, tai yra, jie negali nešti elektros srovės.
Membranos laidumas yra jos jonų pralaidumo matas. Padidėjęs laidumas rodo per membraną praeinančių jonų skaičiaus padidėjimą.
Svarbi biologinių membranų savybė yra sklandumas. Visos ląstelių membranos yra judrios skysčių struktūros: dauguma jas sudarančių lipidų ir baltymų molekulių gali gana greitai judėti membranos plokštumoje.
Pagrindinis gyvo organizmo struktūrinis vienetas yra ląstelė, kuri yra diferencijuota citoplazmos dalis, apsupta ląstelės membranos. Atsižvelgiant į tai, kad ląstelė atlieka daug svarbių funkcijų, tokių kaip dauginimasis, mityba, judėjimas, apvalkalas turi būti plastiškas ir tankus.
Ląstelės membranos atradimo ir tyrimų istorija
1925 metais Grendelis ir Gorderis atliko sėkmingą eksperimentą, siekdami nustatyti eritrocitų „šešėlius“ arba tuščius apvalkalus. Nepaisant kelių grubių klaidų, mokslininkai atrado lipidų dvigubą sluoksnį. Jų darbą tęsė Danielli, Dawson 1935 m., Robertsonas 1960 m. Dėl daugelio metų darbo ir besikaupiančių ginčų 1972 m. Singeris ir Nicholsonas sukūrė skystą mozaikinį membranos struktūros modelį. Tolesni eksperimentai ir tyrimai patvirtino mokslininkų darbus.
Reikšmė
Kas yra ląstelės membrana? Šis žodis pradėtas vartoti daugiau nei prieš šimtą metų, išvertus iš lotynų kalbos reiškia „plėvelė“, „oda“. Taigi pažymėkite ląstelės sieną, kuri yra natūrali kliūtis tarp vidinio turinio ir išorinės aplinkos. Ląstelės membranos struktūra rodo pusiau pralaidumą, dėl kurios drėgmė ir maistinės medžiagos bei skilimo produktai gali laisvai praeiti pro ją. Šį apvalkalą galima pavadinti pagrindiniu struktūriniu ląstelės organizavimo komponentu.
Apsvarstykite pagrindines ląstelės membranos funkcijas
1. Atskiria vidinį ląstelės turinį ir išorinės aplinkos komponentus.
2. Padeda palaikyti pastovią ląstelės cheminę sudėtį.
3. Reguliuoja teisingą medžiagų apykaitą.
4. Suteikia ląstelių tarpusavio ryšį.
5. Atpažįsta signalus.
6. Apsaugos funkcija.
"Plazmos apvalkalas"
Išorinė ląstelės membrana, dar vadinama plazmine membrana, yra ultramikroskopinė plėvelė, kurios storis yra nuo penkių iki septynių nanometrų. Jį daugiausia sudaro baltymų junginiai, fosfolidas, vanduo. Plėvelė yra elastinga, lengvai sugeria vandenį, taip pat greitai atkuria vientisumą po pažeidimo.
Skiriasi universalia struktūra. Ši membrana užima ribinę padėtį, dalyvauja selektyvaus pralaidumo, skilimo produktų išskyrimo procese, juos sintetina. Santykiai su „kaimynais“ ir patikima vidinio turinio apsauga nuo pažeidimų daro jį svarbiu komponentu tokiame dalyke kaip ląstelės struktūra. Kartais pasirodo, kad gyvūnų organizmų ląstelių membrana yra padengta ploniausiu sluoksniu - glikokaliksu, kuriame yra baltymų ir polisacharidų. Augalų ląstelės už membranos yra apsaugotos ląstelės sienele, kuri veikia kaip atrama ir palaiko formą. Pagrindinis jo sudėties komponentas yra pluoštas (celiuliozė) - polisacharidas, netirpus vandenyje.
Taigi išorinė ląstelės membrana atlieka taisymo, apsaugos ir sąveikos su kitomis ląstelėmis funkciją.
Ląstelės membranos struktūra
Šio kilnojamojo apvalkalo storis svyruoja nuo šešių iki dešimties nanometrų. Ląstelės ląstelės membrana turi ypatingą sudėtį, kurios pagrindas yra lipidų dvisluoksnis sluoksnis. Hidrofobinės uodegos, kurios yra inertiškos vandeniui, yra viduje, o hidrofilinės galvutės, kurios sąveikauja su vandeniu, yra pasuktos į išorę. Kiekvienas lipidas yra fosfolipidas, atsirandantis dėl medžiagų, tokių kaip glicerolis ir sfingozinas, sąveikos. Lipidų karkasas yra glaudžiai apsuptas baltymų, išsidėsčiusių nenutrūkstamame sluoksnyje. Dalis jų yra panardintos į lipidų sluoksnį, likusieji praeina pro jį. Dėl to susidaro vandeniui laidžios zonos. Šių baltymų atliekamos funkcijos yra skirtingos. Dalis jų yra fermentai, kiti – transportiniai baltymai, pernešantys įvairias medžiagas iš išorinės aplinkos į citoplazmą ir atvirkščiai.
Ląstelės membrana yra persmelkta ir glaudžiai sujungta su vientisais baltymais, o ryšys su periferiniais yra silpnesnis. Šie baltymai atlieka svarbią funkciją – palaiko membranos struktūrą, priima ir konvertuoja signalus iš aplinkos, transportuoja medžiagas, katalizuoja membranose vykstančias reakcijas.
Junginys
Ląstelės membranos pagrindas yra bimolekulinis sluoksnis. Dėl savo tęstinumo ląstelė turi barjerines ir mechanines savybes. Skirtingais gyvenimo etapais šis dvisluoksnis gali būti sutrikęs. Dėl to susidaro per hidrofilinių porų struktūriniai defektai. Tokiu atveju gali pasikeisti absoliučiai visos tokio komponento kaip ląstelės membranos funkcijos. Šiuo atveju branduolys gali nukentėti nuo išorinių poveikių.
Savybės
Ląstelės ląstelės membrana turi įdomių savybių. Dėl savo sklandumo šis apvalkalas nėra standi struktūra, o didžioji dalis baltymų ir lipidų, sudarančių jo sudėtį, laisvai juda membranos plokštumoje.
Apskritai ląstelės membrana yra asimetrinė, todėl baltymų ir lipidų sluoksnių sudėtis skiriasi. Gyvūnų ląstelių plazminės membranos išorinėje pusėje turi glikoproteininį sluoksnį, kuris atlieka receptorių ir signalo funkcijas, taip pat atlieka svarbų vaidmenį ląstelių jungimosi į audinį procese. Ląstelės membrana yra polinė, tai yra, išorinis krūvis yra teigiamas, o viduje - neigiamas. Be visų pirmiau minėtų dalykų, ląstelės membrana turi selektyvią įžvalgą.
Tai reiškia, kad, be vandens, į ląstelę įleidžiama tik tam tikra molekulių grupė ir ištirpusių medžiagų jonai. Tokios medžiagos kaip natris koncentracija daugumoje ląstelių yra daug mažesnė nei išorinėje aplinkoje. Kalio jonams būdingas kitoks santykis: jų skaičius ląstelėje yra daug didesnis nei aplinkoje. Šiuo atžvilgiu natrio jonai linkę prasiskverbti į ląstelės membraną, o kalio jonai linkę išsiskirti išorėje. Esant tokioms aplinkybėms, membrana įjungia specialią sistemą, kuri atlieka „siurbimo“ vaidmenį, išlygindama medžiagų koncentraciją: natrio jonai išpumpuojami į ląstelės paviršių, o kalio jonai – į vidų. Ši savybė yra įtraukta į svarbiausias ląstelės membranos funkcijas.
Ši natrio ir kalio jonų tendencija judėti į vidų nuo paviršiaus vaidina svarbų vaidmenį transportuojant cukrų ir aminorūgštis į ląstelę. Aktyvaus natrio jonų pašalinimo iš ląstelės procese membrana sukuria sąlygas naujam gliukozės ir aminorūgščių patekimui į vidų. Priešingai, kalio jonų pernešimo į ląstelę procese pasipildo skilimo produktų „nešiotojų“ skaičius iš ląstelės vidaus į išorinę aplinką.
Kaip ląstelė maitinama per ląstelės membraną?
Daugelis ląstelių paima medžiagas per tokius procesus kaip fagocitozė ir pinocitozė. Pirmajame variante nedidelę įdubą sukuria lanksti išorinė membrana, kurioje yra užfiksuota dalelė. Tada įdubos skersmuo tampa didesnis, kol apsupta dalelė patenka į ląstelės citoplazmą. Fagocitozės būdu maitinami kai kurie pirmuonys, pavyzdžiui, ameba, taip pat kraujo ląstelės – leukocitai ir fagocitai. Panašiai ląstelės sugeria skystį, kuriame yra reikalingų maistinių medžiagų. Šis reiškinys vadinamas pinocitoze.
Išorinė membrana yra glaudžiai susijusi su ląstelės endoplazminiu tinklu.
Daugelyje pagrindinių audinių komponentų membranos paviršiuje yra išsikišimai, raukšlės ir mikrovileliai. Augalų ląstelės šio apvalkalo išorėje yra padengtos kitu, storu ir aiškiai matomu mikroskopu. Pluoštas, iš kurio jie pagaminti, padeda formuoti atramą augalų audiniams, tokiems kaip mediena. Gyvūnų ląstelės taip pat turi daugybę išorinių struktūrų, kurios yra ant ląstelės membranos. Jie yra išskirtinai apsauginės prigimties, to pavyzdys yra chitinas, esantis vabzdžių vidinėse ląstelėse.
Be ląstelės membranos, yra ir tarpląstelinė membrana. Jo funkcija yra padalinti ląstelę į keletą specializuotų uždarų skyrių – skyrių arba organelių, kuriuose turi būti palaikoma tam tikra aplinka.
Taigi neįmanoma pervertinti tokio pagrindinio gyvo organizmo vieneto komponento kaip ląstelės membranos vaidmens. Struktūra ir funkcijos reiškia reikšmingą bendro ląstelės paviršiaus ploto padidėjimą, medžiagų apykaitos procesų gerinimą. Šią molekulinę struktūrą sudaro baltymai ir lipidai. Atskirdama ląstelę nuo išorinės aplinkos, membrana užtikrina jos vientisumą. Su jo pagalba tarpląsteliniai ryšiai palaikomi pakankamai stipriame lygyje, formuojant audinius. Šiuo atžvilgiu galime daryti išvadą, kad vieną iš svarbiausių vaidmenų ląstelėje atlieka ląstelės membrana. Struktūra ir jos atliekamos funkcijos skirtingose ląstelėse kardinaliai skiriasi, priklausomai nuo jų paskirties. Dėl šių savybių pasiekiamas įvairus ląstelių membranų fiziologinis aktyvumas ir jų vaidmuo ląstelių ir audinių egzistavimui.
Ląstelės membrana (plazminė membrana) yra plona, pusiau pralaidi membrana, kuri supa ląsteles.
Ląstelės membranos funkcija ir vaidmuo
Jo funkcija yra apsaugoti vidaus vientisumą, kai į ląstelę įsileidžia kai kurias esmines medžiagas, o kitoms neleidžia patekti į ląstelę.
Tai taip pat yra prisirišimo prie vienų ir prie kitų organizmų pagrindas. Taigi plazminė membrana taip pat suteikia ląstelės formą. Kita membranos funkcija yra reguliuoti ląstelių augimą per pusiausvyrą ir.
Endocitozės metu lipidai ir baltymai pašalinami iš ląstelės membranos, nes absorbuojamos medžiagos. Egzocitozės metu pūslelės, kuriose yra lipidų ir baltymų, susilieja su ląstelės membrana, padidindamos ląstelės dydį. , o grybelių ląstelės turi plazmines membranas. Pavyzdžiui, vidinės taip pat yra uždengtos apsauginėmis membranomis.
Ląstelių membranos struktūra
Plazminė membrana daugiausia sudaryta iš baltymų ir lipidų mišinio. Priklausomai nuo membranos vietos ir vaidmens organizme, lipidai gali sudaryti nuo 20 iki 80 procentų membranos, o likusi dalis yra baltymai. Nors lipidai padeda padaryti membraną lanksčią, baltymai kontroliuoja ir palaiko ląstelės chemiją bei padeda pernešti molekules per membraną.
Membraniniai lipidai
Fosfolipidai yra pagrindinis plazmos membranų komponentas. Jie sudaro lipidų dvisluoksnį sluoksnį, kuriame hidrofilinės (vandens pritrauktos) „galvos“ sritys spontaniškai susitvarko, kad atsispirtų vandeniniam citozoliui ir ekstraląsteliniam skysčiui, o hidrofobinės (vandenį atstumiančios) „uodegos“ sritys nukreiptos nuo citozolio ir tarpląstelinio skysčio. Dvigubas lipidų sluoksnis yra pusiau pralaidus, todėl tik kai kurios molekulės gali pasklisti per membraną.
Cholesterolis yra dar vienas gyvūnų ląstelių membranų lipidų komponentas. Cholesterolio molekulės selektyviai pasiskirsto tarp membraninių fosfolipidų. Tai padeda išlaikyti ląstelių membranas standžias, nes neleidžia fosfolipidams pernelyg sandariai susikaupti. Augalų ląstelių membranose cholesterolio nėra.
Glikolipidai yra išoriniame ląstelių membranų paviršiuje ir yra sujungti su jais angliavandenių grandine. Jie padeda ląstelei atpažinti kitas kūno ląsteles.
Membraniniai baltymai
Ląstelės membranoje yra dviejų tipų susiję baltymai. Periferinės membranos baltymai yra išoriniai ir su ja susiję sąveikaudami su kitais baltymais. Integraliniai membraniniai baltymai įvedami į membraną ir dauguma praeina per ją. Dalis šių transmembraninių baltymų yra abiejose jo pusėse.
Plazmos membranos baltymai atlieka daugybę skirtingų funkcijų. Struktūriniai baltymai suteikia ląstelėms atramą ir formą. Membraninių receptorių baltymai padeda ląstelėms susisiekti su išorine aplinka, naudojant hormonus, neurotransmiterius ir kitas signalines molekules. Transporto baltymai, tokie kaip rutuliniai baltymai, palengvina difuziją perneša molekules per ląstelių membranas. Glikoproteinai turi angliavandenių grandinę, prijungtą prie jų. Jie yra įterpti į ląstelės membraną, padedantys keistis ir transportuoti molekules.
