Ląstelių membranos struktūra. Ląstelių membrana

Ląstelės membrana - molekulinė struktūra, kurią sudaro lipidai ir baltymai. Pagrindinės jo savybės ir funkcijos:

• bet kurios ląstelės turinio atskyrimas nuo išorinės aplinkos, užtikrinant jos vientisumą;
• mainų tarp aplinkos ir ląstelės kontrolė ir nustatymas;
• tarpląstelinės membranos padalija ląstelę į specialius skyrius: organelius arba skyrius.

Žodis „membrana“ lotyniškai reiškia „plėvelė“. Jei mes kalbame apie ląstelės membraną, tai yra dviejų plėvelių, turinčių skirtingas savybes, derinys.

Biologinė membrana apima trijų tipų baltymai:

1. Periferinis – esantis plėvelės paviršiuje;
2. Integruotas – visiškai prasiskverbia pro membraną;
3. Pusiau vientisas – vienas galas prasiskverbia į bilipidinį sluoksnį.

Kokias funkcijas atlieka ląstelės membrana?

1. Ląstelės sienelė yra patvari ląstelės membrana, esanti už citoplazminės membranos ribų. Jis atlieka apsaugines, transportavimo ir konstrukcines funkcijas. Aptinkama daugelyje augalų, bakterijų, grybų ir archėjų.

2. Atlieka barjerinę funkciją, tai yra selektyvi, reguliuojama, aktyvi ir pasyvi medžiagų apykaita su išorine aplinka.

3. Geba perduoti ir saugoti informaciją, taip pat dalyvauja atkūrimo procese.

4. Atlieka transportavimo funkciją, kuri per membraną gali transportuoti medžiagas į ląstelę ir iš jos.

5. Ląstelės membrana turi vienpusį laidumą. Dėl to vandens molekulės gali nedelsdamos prasiskverbti pro ląstelės membraną, o kitų medžiagų molekulės prasiskverbia selektyviai.

6. Ląstelės membranos pagalba gaunamas vanduo, deguonis ir maistinės medžiagos, o per ją pašalinami ląstelių apykaitos produktai.

7. Atlieka ląstelių metabolizmą per membranas, ir gali jas atlikti naudojant 3 pagrindinius reakcijų tipus: pinocitozę, fagocitozę, egzocitozę.

8. Membrana užtikrina tarpląstelinių kontaktų specifiškumą.

9. Membranoje yra daugybė receptorių, gebančių suvokti cheminius signalus – mediatorių, hormonų ir daug kitų biologiškai aktyvių medžiagų. Taigi jis gali pakeisti ląstelės metabolinį aktyvumą.

10. Pagrindinės ląstelės membranos savybės ir funkcijos:

• Matrica
• Barjeras
• Transportas
• Energija
• Mechaninis
• Fermentinis
• Receptorius
• Apsauginis
• Žymėjimas
• Biopotencialas

Kokią funkciją ląstelėje atlieka plazminė membrana?

1. Apriboja langelio turinį;
2. Atlieka medžiagų patekimą į ląstelę;
3. Užtikrina daugelio medžiagų pašalinimą iš ląstelės.

Ląstelių membranos struktūra

Ląstelių membranos apima 3 klasių lipidus:

• glikolipidai;
• Fosfolipidai;
• Cholesterolis.

Iš esmės ląstelės membraną sudaro baltymai ir lipidai, jos storis ne didesnis kaip 11 nm. Nuo 40 iki 90% visų lipidų yra fosfolipidai. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į glikolipidus, kurie yra vienas iš pagrindinių membranos komponentų.

Ląstelės membranos struktūra yra trijų sluoksnių. Centre yra vienalytis skystas bilipidinis sluoksnis, kurį iš abiejų pusių dengia baltymai (kaip mozaika), iš dalies prasiskverbdami į storį. Baltymai taip pat būtini tam, kad membrana į ląsteles patektų ir iš jos išeitų specialios medžiagos, kurios negali prasiskverbti pro riebalinį sluoksnį. Pavyzdžiui, natrio ir kalio jonai.

• Tai įdomu -

Ląstelių struktūra – vaizdo įrašas

Gamta sukūrė daugybę organizmų ir ląstelių, tačiau nepaisant to, biologinių membranų struktūra ir dauguma funkcijų yra vienodos, todėl galima ištirti jų struktūrą ir ištirti pagrindines jų savybes neprisirišant prie konkrečios rūšies ląstelės.

Kas yra membrana?

Membranos yra apsauginis elementas, kuris yra neatsiejama bet kurio gyvo organizmo ląstelės dalis.

Visų planetos gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas yra ląstelė. Jo gyvybinė veikla yra neatsiejamai susijusi su aplinka, su kuria jis keičiasi energija, informacija ir medžiaga. Taigi ląstelės funkcionavimui reikalinga maistinė energija ateina iš išorės ir išleidžiama įvairioms jos funkcijoms.

Paprasčiausio gyvo organizmo struktūrinio vieneto sandara: organelių membrana, įvairūs intarpai. Jį supa membrana, kurios viduje yra branduolys ir visos organelės. Tai mitochondrijos, lizosomos, ribosomos, endoplazminis tinklas. Kiekvienas konstrukcijos elementas turi savo membraną.

Vaidmuo ląstelių veikloje

Biologinė membrana atlieka pagrindinį vaidmenį elementarios gyvosios sistemos struktūroje ir funkcionavime. Tik ląstelė, apsupta apsaugine membrana, teisėtai gali būti vadinama organizmu. Toks procesas kaip metabolizmas taip pat vyksta dėl membranos buvimo. Jei sutrinka jo struktūrinis vientisumas, pasikeičia viso kūno funkcinė būklė.

Ląstelių membrana ir jos funkcijos

Jis atskiria ląstelės citoplazmą nuo išorinės aplinkos arba nuo membranos. Ląstelės membrana užtikrina tinkamą specifinių funkcijų atlikimą, tarpląstelinių kontaktų ir imuninių apraiškų specifiškumą, palaiko transmembraninį elektrinio potencialo skirtumą. Jame yra receptorių, galinčių suvokti cheminius signalus – hormonų, mediatorių ir kitų biologiškai aktyvių komponentų. Šie receptoriai suteikia jai dar vieną gebėjimą – keisti ląstelės metabolinį aktyvumą.

Membranos funkcijos:

1. Aktyvus medžiagų perdavimas.

2. Pasyvus medžiagų perdavimas:

2.1. Difuzija paprasta.

2.2. Pernešimas per poras.

2.3. Transportavimas atliekamas difuzijos būdu nešikliui kartu su membranine medžiaga arba perduodant medžiagą išilgai nešiklio molekulinės grandinės.

3. Neelektrolitų pernešimas dėl paprastos ir palengvintos difuzijos.

Ląstelių membranos struktūra

Ląstelės membranos komponentai yra lipidai ir baltymai.

Lipidai: fosfolipidai, fosfatidiletanolaminas, sfingomielinas, fosfatidilinozitolis ir fosfatidilserinas, glikolipidai. Lipidų dalis yra 40-90%.

Baltymai: periferiniai, integraliniai (glikoproteinai), spektrinas, aktinas, citoskeletas.

Pagrindinis struktūrinis elementas yra dvigubas fosfolipidų molekulių sluoksnis.

Stogo membrana: apibrėžimas ir tipologija

Šiek tiek statistikos. Rusijos Federacijos teritorijoje membrana ne taip seniai buvo naudojama kaip stogo danga. Membraninių stogų dalis iš visų minkštų stogo plokščių sudaro tik 1,5%. Bituminiai ir mastikiniai stogai tapo plačiau paplitę Rusijoje. Tačiau Vakarų Europoje membraninių stogų dalis sudaro 87%. Skirtumas pastebimas.

Paprastai membrana kaip pagrindinė medžiaga dengiant stogą idealiai tinka plokštiems stogams. Turintiems didelį nuolydį jis mažiau tinka.

Membraninių stogo dangų gamybos ir pardavimo apimtys vidaus rinkoje turi teigiamą augimo tendenciją. Kodėl? Priežastys yra daugiau nei aiškios:

• Tarnavimo laikas yra apie 60 metų. Įsivaizduokite, tik gamintojo nustatytas garantinis naudojimo laikotarpis siekia 20 metų.
• Lengva montuoti. Palyginimui: bituminio stogo įrengimas trunka 1,5 karto ilgiau nei membraninio stogo įrengimas.
• Priežiūros ir remonto darbų paprastumas.

Stogo dangų storis gali būti 0,8-2 mm, o vidutinis vieno kvadratinio metro svoris – 1,3 kg.

Stogo dangos savybės:

• elastingumas;
• stiprumas;
• atsparumas ultravioletiniams spinduliams ir kitai agresyviai aplinkai;
• atsparumas šalčiui;
• atsparumas ugniai.

Yra trijų tipų stogo membranos. Pagrindinis klasifikavimo bruožas yra polimerinės medžiagos tipas, sudarantis drobės pagrindą. Taigi, stogo dangos membranos yra:

• priklausantys EPDM grupei, yra gaminami polimerizuoto etileno-propileno-dieno monomero pagrindu, arba paprasčiau tariant, Privalumai: didelis stiprumas, elastingumas, atsparumas vandeniui, ekologiškumas, maža kaina. Trūkumai: klijavimo technologija lakštų sujungimui naudojant specialią juostą, mažas sujungimų stiprumas. Taikymo sritis: naudojama kaip hidroizoliacinė medžiaga tunelių grindims, vandens šaltiniams, atliekų saugykloms, dirbtiniams ir natūraliems rezervuarams ir kt.
• PVC membranos. Tai korpusai, kurių gamyboje kaip pagrindinė medžiaga naudojamas polivinilchloridas. Privalumai: atsparumas UV spinduliams, atsparumas ugniai, platus membraninių audinių spalvų pasirinkimas. Trūkumai: mažas atsparumas bituminėms medžiagoms, alyvoms, tirpikliams; į atmosferą išskiria kenksmingas medžiagas; Drobės spalva laikui bėgant blunka.
• TPO. Pagaminta iš termoplastinių olefinų. Jie gali būti sustiprinti arba nesutvirtinti. Pirmieji yra su poliesterio tinkleliu arba stiklo pluošto audiniu. Privalumai: ekologiškumas, ilgaamžiškumas, didelis elastingumas, atsparumas temperatūrai (tiek aukštoje, tiek žemoje temperatūroje), suvirintos audinių siūlių jungtys. Trūkumai: aukšta kainų kategorija, gamintojų trūkumas vidaus rinkoje.

Profiliuota membrana: savybės, funkcijos ir privalumai

Profiliuotos membranos yra naujovė statybų rinkoje. Ši membrana naudojama kaip hidroizoliacinė medžiaga.

Gamyboje naudojama medžiaga yra polietilenas. Pastarasis yra dviejų tipų: didelio tankio polietilenas (HDPE) ir mažo tankio polietilenas (LDPE).

Profiliuota membrana iš aukšto slėgio polietileno turi specialų paviršių – tuščiavidurius spuogelius. Šių darinių aukštis gali svyruoti nuo 7 iki 20 mm. Vidinis membranos paviršius yra lygus. Tai leidžia be problemų lenkti statybines medžiagas.

Atskirų membranos sekcijų formos keitimas neleidžiamas, nes slėgis tolygiai paskirstomas visame jos plote dėl tų pačių iškyšų. Geomembrana gali būti naudojama kaip ventiliacijos izoliacija. Tokiu atveju užtikrinami laisvi šilumos mainai pastato viduje.

Profiliuotų membranų privalumai:

• padidėjęs stiprumas;
• atsparumas karščiui;
• atsparumas cheminiams ir biologiniams poveikiams;
• ilgas tarnavimo laikas (daugiau nei 50 metų);
• montavimo ir priežiūros paprastumas;
• prieinama kaina.

Profiliuotos membranos būna trijų tipų:

• su vieno sluoksnio audiniu;
• su dvisluoksniu audiniu = geotekstilė + drenažo membrana;
• su trisluoksniu audiniu = slidus paviršius + geotekstilė + drenažo membrana.

Vieno sluoksnio profiliuota membrana naudojama pagrindinei hidroizoliacijai apsaugoti, betono įrengimui ir išmontavimui ruošiant sienas su dideliu drėgnumu. Montuojant naudojamas dviejų sluoksnių apsauginis sluoksnis. Jis susideda iš trijų sluoksnių ir yra naudojamas dirvoje, kuri yra jautri šalčiui ir giliai.

Drenažo membranų naudojimo sritys

Profiliuota membrana pritaikoma šiose srityse:

1. Pagrindinė pamatų hidroizoliacija. Užtikrina patikimą apsaugą nuo žalingo gruntinio vandens, augalų šaknų sistemų poveikio, dirvožemio nusėdimo ir mechaninių pažeidimų.
2. Pamatų sienos drenažas. Neutralizuoja gruntinio vandens ir atmosferos kritulių poveikį, transportuodamas juos į drenažo sistemas.
3. Horizontalus tipas - apsauga nuo deformacijos dėl konstrukcijos ypatybių.
4. Analogiškas betono paruošimui. Jis naudojamas atliekant statybos darbus statant pastatus žemo gruntinio vandens zonoje, tais atvejais, kai apsaugai nuo kapiliarinės drėgmės naudojama horizontali hidroizoliacija. Be to, profiliuotos membranos funkcijos apima neleisti cemento pienui patekti į žemę.
5. Didelio drėgnumo sienų paviršių vėdinimas. Galima montuoti tiek patalpos viduje, tiek išorėje. Pirmuoju atveju suaktyvinama oro cirkuliacija, o antruoju užtikrinama optimali drėgmė ir temperatūra.
6. Naudota inversinė stogo danga.

Superdifuzinė membrana

Superdifuzinė membrana – tai naujos kartos medžiaga, kurios pagrindinė paskirtis – apsaugoti stogo konstrukcijos elementus nuo vėjo, kritulių, garų.

Apsauginės medžiagos gamyba pagrįsta neaustinių medžiagų, tankių aukštos kokybės pluoštų naudojimu. Trisluoksnės ir keturių sluoksnių membranos yra populiarios vidaus rinkoje. Ekspertų ir vartotojų atsiliepimai patvirtina, kad kuo daugiau sluoksnių yra pagrįsta konstrukcija, tuo stipresnės jos apsauginės funkcijos, taigi ir visos patalpos energinis efektyvumas.

Atsižvelgdami į stogo tipą, jo konstrukcines ypatybes, klimato sąlygas, gamintojai rekomenduoja pirmenybę teikti vienokiam ar kitokiam difuzinės membranos tipui. Taigi jie egzistuoja sudėtingų ir nesudėtingų konstrukcijų šlaitiniams stogams, minimalaus nuolydžio šlaitiniams stogams, stogams su siūlių danga ir kt.

Superdifuzinė membrana klojama tiesiai ant termoizoliacinio sluoksnio, grindų danga iš lentų. Nereikia ventiliacijos tarpo. Medžiaga tvirtinama specialiomis kabėmis arba plieninėmis vinimis. Difuzinių lakštų kraštai yra sujungti ir darbus galima atlikti net ekstremaliomis sąlygomis: esant stipriam vėjo gūsiui ir pan.

Be to, aptariama danga gali būti naudojama kaip laikina stogo danga.

PVC membranos: esmė ir paskirtis

PFC membranos yra stogo dangos medžiaga, pagaminta iš polivinilchlorido ir pasižyminti elastinėmis savybėmis. Tokia moderni stogo danga visiškai pakeitė bituminius ritininius analogus, kurie turi reikšmingą trūkumą – sistemingos priežiūros ir remonto poreikį. Šiandien PVC membranoms būdingos savybės leidžia jas naudoti atliekant senų plokščių stogų remonto darbus. Jie taip pat naudojami įrengiant naujus stogus.

Iš šios medžiagos pagamintą stogą lengva naudoti, jį montuoti galima ant bet kokio tipo paviršiaus, bet kuriuo metų laiku ir bet kokiomis oro sąlygomis. PVC membrana turi šias savybes:

• stiprumas;
• stabilumas veikiant UV spinduliams, įvairių tipų krituliams, taškinėms ir paviršiaus apkrovoms.

Dėl savo unikalių savybių PVC membranos ištikimai tarnaus ilgus metus. Tokio stogo eksploatavimo trukmė prilygsta paties pastato eksploatavimo trukmei, o ruloninėms stogo dangoms reikalingas reguliarus remontas, o kai kuriais atvejais ir pilnas išmontavimas bei naujų grindų įrengimas.

PVC membraniniai lakštai tarpusavyje sujungiami karšto suvirinimo būdu, kurio temperatūra yra 400-600 laipsnių Celsijaus ribose. Ši jungtis yra visiškai sandari.

PVC membranų privalumai

Jų pranašumai yra akivaizdūs:

• stogo dangos sistemos lankstumas, geriausiai atitinkantis statybos projektą;
• patvari, sandari jungiamoji siūlė tarp membraninių lakštų;
• idealiai toleruoja klimato pokyčius, oro sąlygas, temperatūrą, drėgmę;
• padidėjęs garų pralaidumas, kuris skatina po stogo erdvėje susikaupusios drėgmės išgaravimą;
• daug spalvų variantų;
• ugnies savybės;
• gebėjimas ilgą laiką išlaikyti originalias savybes ir išvaizdą;
• PVC membrana yra absoliučiai aplinkai nekenksminga medžiaga, kurią patvirtina atitinkami sertifikatai;
• montavimo procesas yra mechanizuotas, todėl tai neužims daug laiko;
• eksploatavimo taisyklės leidžia montuoti įvairius architektūrinius priedus tiesiai ant paties PVC membraninio stogo;
• vieno sluoksnio montavimas sutaupys jūsų pinigus;
• priežiūros ir remonto paprastumas.

Membraninis audinys

Membraninis audinys tekstilės pramonei žinomas jau seniai. Iš šios medžiagos gaminami batai ir drabužiai: suaugusiems ir vaikams. Membrana yra membraninio audinio pagrindas, pateikiamas plonos polimerinės plėvelės pavidalu ir pasižymintis tokiomis savybėmis kaip atsparumas vandeniui ir garų pralaidumas. Šiai medžiagai gaminti ši plėvelė padengiama išoriniais ir vidiniais apsauginiais sluoksniais. Jų struktūrą lemia pati membrana. Tai daroma siekiant išsaugoti visas naudingas savybes net ir pažeidimo atveju. Kitaip tariant, membraniniai drabužiai nesušlampa veikiami kritulių sniego ar lietaus pavidalu, tačiau tuo pačiu puikiai leidžia garams iš kūno patekti į išorinę aplinką. Šis pralaidumas leidžia odai kvėpuoti.

Atsižvelgdami į visa tai, kas išdėstyta pirmiau, galime daryti išvadą, kad idealūs žiemos drabužiai yra pagaminti iš tokio audinio. Membrana prie audinio pagrindo gali būti:

• su poromis;
• be porų;
• sujungti.

Membranose, kuriose yra daug mikroporų, yra teflono. Tokių porų matmenys nesiekia net vandens lašo matmenų, tačiau yra didesni už vandens molekulę, o tai rodo atsparumą vandeniui ir gebėjimą pašalinti prakaitą.

Membranos, kuriose nėra porų, dažniausiai gaminamos iš poliuretano. Jų vidinis sluoksnis sukoncentruoja visas žmogaus kūno prakaito ir riebalų išskyras ir jas išstumia.

Kombinuotosios membranos struktūra reiškia, kad yra du sluoksniai: porėtas ir lygus. Šis audinys pasižymi aukštos kokybės savybėmis ir tarnaus daugelį metų.

Dėl šių privalumų drabužiai ir batai, pagaminti iš membraninių audinių ir skirti dėvėti žiemos sezonu, yra patvarūs, tačiau lengvi, puikiai apsaugo nuo šalčio, drėgmės ir dulkių. Jie yra tiesiog nepakeičiami daugeliui aktyvių žiemos poilsio ir alpinizmo rūšių.

Citoplazma- privaloma ląstelės dalis, uždaryta tarp plazminės membranos ir branduolio; skirstomas į hialoplazmą (pagrindinę citoplazmos medžiagą), organelius (nuolatinius citoplazmos komponentus) ir inkliuzus (laikinus citoplazmos komponentus). Cheminė citoplazmos sudėtis: pagrindas yra vanduo (60-90% visos citoplazmos masės), įvairūs organiniai ir neorganiniai junginiai. Citoplazmoje vyksta šarminė reakcija. Būdingas eukariotinės ląstelės citoplazmos bruožas yra nuolatinis judėjimas ( ciklozė). Jis aptinkamas pirmiausia dėl ląstelių organelių, tokių kaip chloroplastai, judėjimo. Jei citoplazmos judėjimas sustoja, ląstelė miršta, nes tik nuolat judėdama ji gali atlikti savo funkcijas.

Hialoplazma ( citozolis) yra bespalvis, gleivingas, tirštas ir skaidrus koloidinis tirpalas. Būtent jame vyksta visi medžiagų apykaitos procesai, užtikrinamas branduolio ir visų organelių tarpusavio ryšys. Priklausomai nuo skysčio dalies arba didelių molekulių dominavimo hialoplazmoje, išskiriamos dvi hialoplazmos formos: sol- skystesnė hialoplazma ir gelis- storesnė hialoplazma. Tarp jų galimi abipusiai perėjimai: gelis virsta zoliu ir atvirkščiai.

Citoplazmos funkcijos:

1. visų ląstelių komponentų sujungimas į vieną sistemą,
2. aplinka daugeliui biocheminių ir fiziologinių procesų,
3. aplinka organelių egzistavimui ir funkcionavimui.

Ląstelių membranos

Ląstelių membranos apriboti eukariotų ląsteles. Kiekvienoje ląstelės membranoje galima išskirti bent du sluoksnius. Vidinis sluoksnis yra greta citoplazmos ir yra pavaizduotas plazminė membrana(sinonimai – plazmolema, ląstelės membrana, citoplazminė membrana), virš kurios susidaro išorinis sluoksnis. Gyvūnų ląstelėje jis yra plonas ir vadinamas glikokaliksas(susidaro iš glikoproteinų, glikolipidų, lipoproteinų), augalo ląstelėje – storas, vadinamas ląstelės sienelė(susidaro celiuliozė).

Visos biologinės membranos turi bendrų struktūrinių savybių ir savybių. Šiuo metu tai visuotinai priimta membranos struktūros skysčio mozaikinis modelis. Membranos pagrindas yra lipidų dvisluoksnis sluoksnis, kurį daugiausia sudaro fosfolipidai. Fosfolipidai yra trigliceridai, kuriuose viena riebalų rūgšties liekana yra pakeista fosforo rūgšties liekana; molekulės dalis, kurioje yra fosforo rūgšties liekanos, vadinama hidrofiline galvute, o dalys, kuriose yra riebalų rūgščių liekanos, vadinamos hidrofobinėmis uodegomis. Membranoje fosfolipidai išsidėstę griežtai tvarkingai: hidrofobinės molekulių uodegos yra viena prieš kitą, o hidrofilinės galvutės – į išorę, vandens link.

Be lipidų, membranoje yra baltymų (vidutiniškai ≈ 60%). Jie lemia daugumą specifinių membranos funkcijų (tam tikrų molekulių pernešimas, reakcijų katalizė, signalų iš aplinkos priėmimas ir konvertavimas ir kt.). Yra: 1) periferiniai baltymai(esantis ant išorinio arba vidinio lipidų dvigubo sluoksnio paviršiaus), 2) pusiau integruoti baltymai(įvairaus gylio panardintas į lipidų dvigubą sluoksnį), 3) integraliniai arba transmembraniniai baltymai(pradurkite membraną, kontaktuodami tiek su išorine, tiek su vidine ląstelės aplinka). Integraliniai baltymai kai kuriais atvejais vadinami kanalus formuojančiais arba kanalų baltymais, nes jie gali būti laikomi hidrofiliniais kanalais, kuriais polinės molekulės patenka į ląstelę (membranos lipidų komponentas jų nepraleistų).

A - hidrofilinė fosfolipidinė galvutė; B - hidrofobinės fosfolipidinės uodegos; 1 - hidrofobinės baltymų E ir F sritys; 2 — baltymo F hidrofilinės sritys; 3 - šakotoji oligosacharidinė grandinė, prijungta prie lipido glikolipidų molekulėje (glikolipidai yra rečiau nei glikoproteinai); 4 - šakotoji oligosacharidinė grandinė, prijungta prie baltymo glikoproteino molekulėje; 5 - hidrofilinis kanalas (veikia kaip pora, per kurią gali praeiti jonai ir kai kurios polinės molekulės).

Membrana gali turėti angliavandenių (iki 10%). Membranų angliavandenių komponentą sudaro oligosacharidų arba polisacharidų grandinės, susijusios su baltymų molekulėmis (glikoproteinais) arba lipidais (glikolipidais). Angliavandeniai daugiausia yra išoriniame membranos paviršiuje. Angliavandeniai užtikrina membranos receptorių funkcijas. Gyvūnų ląstelėse glikoproteinai sudaro viršmembraninį kompleksą – glikokaliksą, kurio storis siekia keliasdešimt nanometrų. Jame yra daug ląstelių receptorių, ir su jo pagalba atsiranda ląstelių adhezija.

Baltymų, angliavandenių ir lipidų molekulės yra judrios, gali judėti membranos plokštumoje. Plazminės membranos storis yra maždaug 7,5 nm.

Membranų funkcijos

Membranos atlieka šias funkcijas:

1. ląstelių turinio atskyrimas nuo išorinės aplinkos,
2. metabolizmo tarp ląstelės ir aplinkos reguliavimas,
3. dalijant ląstelę į skyrius („skyrius“),
4. „fermentinių konvejerių“ lokalizacijos vieta,
5. užtikrinti ryšį tarp ląstelių daugialąsčių organizmų audiniuose (adhezija),
6. signalo atpažinimas.

Svarbiausia membranos savybė— selektyvus pralaidumas, t.y. membranos yra labai pralaidžios kai kurioms medžiagoms ar molekulėms, o kitoms – prastai (arba visiškai nepralaidžios). Ši savybė yra pagrindinė membranų reguliavimo funkcija, užtikrinanti medžiagų apykaitą tarp ląstelės ir išorinės aplinkos. Medžiagų, praeinančių per ląstelės membraną, procesas vadinamas medžiagų transportavimas. Yra: 1) pasyvus transportas- medžiagų išleidimo procesas nenaudojant energijos; 2) aktyvus transportas- medžiagų praėjimo procesas, vykstantis sunaudojant energiją.

At pasyvus transportas medžiagos juda iš didesnės koncentracijos srities į mažesnės, t.y. išilgai koncentracijos gradiento. Bet kuriame tirpale yra tirpiklio ir tirpių molekulių. Tirpalų molekulių judėjimo procesas vadinamas difuzija, o tirpiklio molekulių judėjimas – osmosu. Jei molekulė yra įkrauta, jos pernešimą taip pat veikia elektrinis gradientas. Todėl žmonės dažnai kalba apie elektrocheminį gradientą, sujungiantį abu gradientus. Transporto greitis priklauso nuo gradiento dydžio.

Galima išskirti šiuos pasyvaus transporto tipus: 1) paprasta difuzija— medžiagų pernešimas tiesiai per lipidų dvisluoksnį sluoksnį (deguonis, anglies dioksidas); 2) difuzija membraniniais kanalais— transportavimas per kanalus formuojančius baltymus (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) palengvinta difuzija- medžiagų transportavimas naudojant specialius transportavimo baltymus, kurių kiekvienas yra atsakingas už tam tikrų molekulių ar giminingų molekulių grupių (gliukozės, aminorūgščių, nukleotidų) judėjimą; 4) osmosas— vandens molekulių pernešimas (visose biologinėse sistemose tirpiklis yra vanduo).

Būtinybė aktyvus transportas atsiranda, kai būtina užtikrinti molekulių pernešimą per membraną prieš elektrocheminį gradientą. Šį transportą atlieka specialūs baltymai-nešėjai, kurių veiklai reikia energijos sąnaudų. Energijos šaltinis yra ATP molekulės. Aktyvus transportas apima: 1) Na + /K + siurblį (natrio-kalio pompą), 2) endocitozę, 3) egzocitozę.

Na + /K + siurblio veikimas. Normaliam funkcionavimui ląstelė turi palaikyti tam tikrą K + ir Na + jonų santykį citoplazmoje ir išorinėje aplinkoje. K + koncentracija ląstelės viduje turėtų būti žymiai didesnė nei už jos ribų, o Na + - atvirkščiai. Reikėtų pažymėti, kad Na + ir K + gali laisvai difuzuoti per membranos poras. Na + /K + siurblys neutralizuoja šių jonų koncentracijų išlyginimą ir aktyviai pumpuoja Na + iš ląstelės ir K + į ląstelę. Na + /K + siurblys yra transmembraninis baltymas, galintis keisti konformacinius pokyčius, dėl kurių gali prijungti ir K +, ir Na +. Na + /K + siurblio ciklą galima suskirstyti į tokias fazes: 1) Na + pridėjimas iš membranos vidaus, 2) siurblio baltymo fosforilinimas, 3) Na + išsiskyrimas tarpląstelinėje erdvėje, 4) K + pridėjimas iš membranos išorės, 5) siurblio baltymo defosforilinimas, 6) K + išsiskyrimas tarpląstelinėje erdvėje. Beveik trečdalis visos ląstelės funkcionavimui reikalingos energijos išleidžiama natrio-kalio siurblio veikimui. Vieno veikimo ciklo metu siurblys išsiurbia 3Na+ iš elemento ir pumpuoja 2K+.

Endocitozė- didelių dalelių ir makromolekulių absorbcijos ląstelėje procesas. Yra dviejų tipų endocitozė: 1) fagocitozė- didelių dalelių (ląstelių, ląstelių dalių, makromolekulių) surinkimas ir absorbcija ir 2) pinocitozė— skystos medžiagos (tirpalo, koloidinio tirpalo, suspensijos) surinkimas ir absorbcija. Fagocitozės reiškinį atrado I.I. Mechnikovas 1882 m. Endocitozės metu plazminė membrana suformuoja invaginaciją, jos kraštai susilieja, o į citoplazmą surišamos struktūros, atskirtos nuo citoplazmos viena membrana. Daugelis pirmuonių ir kai kurie leukocitai gali fagocitozę. Pinocitozė stebima žarnyno epitelio ląstelėse ir kraujo kapiliarų endotelyje.

Egzocitozė- endocitozei atvirkštinis procesas: įvairių medžiagų pašalinimas iš ląstelės. Egzocitozės metu pūslelės membrana susilieja su išorine citoplazmine membrana, pūslelės turinys pašalinamas už ląstelės ribų, o jos membrana įtraukiama į išorinę citoplazminę membraną. Tokiu būdu iš pirmuonių endokrininių liaukų ląstelių pašalinami nesuvirškinti maisto likučiai;

Eiti į paskaitos Nr.5„Ląstelių teorija. Korinio ryšio organizacijos tipai"

Eiti į paskaitos Nr.7"Eukariotinė ląstelė: organelių struktūra ir funkcijos"

Lentelė Nr.2

1 klausimas (8)

Ląstelių membrana(arba citolema, arba plazmolema, arba plazminė membrana) atskiria bet kurios ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, užtikrinant jos vientisumą; reguliuoja mainus tarp ląstelės ir aplinkos; intraląstelinės membranos padalija ląstelę į specializuotus uždarus skyrius – skyrius arba organelius, kuriuose išlaikomos tam tikros aplinkos sąlygos.

Ląstelės arba plazminės membranos funkcijos

Membrana suteikia:

1) Atrankinis molekulių ir jonų įsiskverbimas į ląstelę ir iš jos, būtinų specifinėms ląstelės funkcijoms atlikti;
2) selektyvus jonų pernešimas per membraną, išlaikant transmembraninį elektrinio potencialo skirtumą;
3) Tarpląstelinių kontaktų specifiškumas.

Kadangi membranoje yra daugybė receptorių, kurie suvokia cheminius signalus - hormonus, mediatorius ir kitas biologiškai aktyvias medžiagas, jis gali pakeisti ląstelės metabolinį aktyvumą. Membranos suteikia imuninių apraiškų specifiškumą dėl ant jų esančių antigenų – struktūrų, kurios sukelia antikūnų, galinčių specifiškai prisijungti prie šių antigenų, susidarymą.
Ląstelės branduolys ir organelės taip pat yra atskirtos nuo citoplazmos membranomis, kurios neleidžia laisvai judėti vandeniui ir jame ištirpusioms medžiagoms iš citoplazmos į jas ir atvirkščiai. Tai sudaro sąlygas atskirti biocheminius procesus, vykstančius skirtinguose ląstelės viduje.

Ląstelių membranos struktūra

Ląstelių membrana- elastinga struktūra, storis nuo 7 iki 11 nm (1.1 pav.). Jį daugiausia sudaro lipidai ir baltymai. Nuo 40 iki 90% visų lipidų yra fosfolipidai – fosfatidilcholinas, fosfatidiletanolaminas, fosfatidilserinas, sfingomielinas ir fosfatidilinozitolis. Svarbus membranos komponentas yra glikolipidai, atstovaujami cerebridų, sulfatidų, gangliozidų ir cholesterolio.

Pagrindinė ląstelės membranos struktūra yra dvigubas fosfolipidų molekulių sluoksnis. Dėl hidrofobinės sąveikos lipidų molekulių angliavandenių grandinės laikomos šalia viena kitos pailgintos būsenos. Abiejų sluoksnių fosfolipidų molekulių grupės sąveikauja su baltymų molekulėmis, panardintomis į lipidų membraną. Dėl to, kad dauguma dvisluoksnio lipidų komponentų yra skystos būsenos, membrana turi mobilumą ir atlieka banguotus judesius. Jo sekcijos, taip pat baltymai, panardinti į lipidų dvisluoksnį, maišomi iš vienos dalies į kitą. Ląstelių membranų mobilumas (skystumas) palengvina medžiagų pernešimo per membraną procesus.

Ląstelių membranos baltymai daugiausia atstovauja glikoproteinai.

Išskirti

integralūs baltymai, prasiskverbiantis per visą membranos storį ir

periferiniai baltymai, pritvirtintas tik prie membranos paviršiaus, daugiausia prie jos vidinės dalies.

Periferiniai baltymai beveik visi veikia kaip fermentai (acetilcholinesterazė, rūgštinės ir šarminės fosfatazės ir kt.). Tačiau kai kuriuos fermentus taip pat atstovauja integruoti baltymai - ATPazė.

Integruoti baltymai užtikrina selektyvų jonų mainus per membraninius kanalus tarp tarpląstelinio ir tarpląstelinio skysčio, taip pat veikia kaip baltymai, transportuojantys dideles molekules.

Membraniniai receptoriai ir antigenai gali būti atstovaujami tiek integruotais, tiek periferiniais baltymais.

Baltymai, esantys šalia membranos iš citoplazminės pusės, klasifikuojami kaip ląstelių citoskeletas. Jie gali prisijungti prie membraninių baltymų.

Taigi, 3 baltymų juosta(juostos skaičius baltymų elektroforezės metu) eritrocitų membranos sujungiamos į ansamblį su kitomis citoskeleto molekulėmis – spektrinu per mažos molekulinės masės baltymą ankiriną

Spektrinas yra pagrindinis citoskeleto baltymas, sudarantis dvimatį tinklą, prie kurio yra prijungtas aktinas.

Aktinas formuoja mikrofilamentus, kurie yra susitraukiantis citoskeleto aparatas.

Citoskeletas leidžia ląstelei pasižymėti lanksčiomis-elastingomis savybėmis ir suteikia membranai papildomo tvirtumo.

Dauguma integruotų baltymų yra glikoproteinai. Jų angliavandenių dalis išsikiša iš ląstelės membranos į išorę. Daugelis glikoproteinų turi didelį neigiamą krūvį dėl didelio sialo rūgšties kiekio (pavyzdžiui, glikoforino molekulės). Tai suteikia daugumos ląstelių paviršiams neigiamą krūvį ir padeda atstumti kitus neigiamo krūvio objektus. Glikoproteinų angliavandenių išsikišimai yra kraujo grupių antigenų, kitų ląstelės antigenų determinantų nešiotojai, veikia kaip receptoriai, jungiantys hormonus. Glikoproteinai sudaro lipnias molekules, dėl kurių ląstelės jungiasi viena prie kitos, t.y. glaudūs tarpląsteliniai kontaktai.

Ląstelių membrana dar vadinama plazmine (arba citoplazmine) membrana ir plazmolema. Ši struktūra ne tik atskiria vidinį ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, bet ir yra daugumos ląstelių organelių bei branduolio dalis, savo ruožtu atskirdama juos nuo hialoplazmos (citozolio) – klampios-skystos citoplazmos dalies. Susitarkime paskambinti citoplazminė membrana ta, kuri atskiria ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos. Likę terminai žymi visas membranas.

Ląstelės membranos struktūra

Ląstelinės (biologinės) membranos struktūra pagrįsta dvigubu lipidų (riebalų) sluoksniu. Tokio sluoksnio susidarymas siejamas su jų molekulių savybėmis. Lipidai vandenyje netirpsta, o jame savaip kondensuojasi. Viena vienos lipidų molekulės dalis yra poliarinė galvutė (ją traukia vanduo, t.y. hidrofilinė), kita – ilgų nepolinių uodegų pora (šią molekulės dalį atstumia vanduo, t.y. hidrofobinė). Dėl šios molekulių struktūros jie „slepia“ savo uodegas nuo vandens ir pasuka poliarines galvas vandens link.

Rezultatas yra lipidų dvisluoksnis sluoksnis, kuriame nepolinės uodegos yra į vidų (atsuktos viena į kitą), o poliarinės galvutės yra į išorę (išorinės aplinkos ir citoplazmos link). Tokios membranos paviršius yra hidrofilinis, tačiau viduje – hidrofobinis.

Ląstelių membranose tarp lipidų vyrauja fosfolipidai (jie priklauso kompleksiniams lipidams). Jų galvose yra fosforo rūgšties likučių. Be fosfolipidų, yra glikolipidų (lipidai + angliavandeniai) ir cholesterolio (susijęs su steroliais). Pastaroji suteikia membranai standumo, nes yra jos storyje tarp likusių lipidų uodegų (cholesterolis yra visiškai hidrofobinis).

Dėl elektrostatinės sąveikos kai kurios baltymų molekulės prisitvirtina prie įkrautų lipidų galvučių, kurios tampa paviršiaus membranos baltymais. Kiti baltymai sąveikauja su nepolinėmis uodegomis, yra iš dalies palaidoti dvisluoksniame sluoksnyje arba prasiskverbia pro jį.

Taigi ląstelės membrana susideda iš dvisluoksnio lipidų, paviršinių (periferinių), įterptųjų (pusiau integralinių) ir prasiskverbiančių (integralinių) baltymų. Be to, kai kurie baltymai ir lipidai membranos išorėje yra susiję su angliavandenių grandinėmis.

Tai membranos struktūros skysčio mozaikinis modelis buvo pateiktas XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Anksčiau buvo daromas sumuštinis struktūros modelis, pagal kurį lipidų dvisluoksnis yra viduje, o viduje ir išorėje membrana yra padengta ištisiniais paviršiaus baltymų sluoksniais. Tačiau eksperimentinių duomenų kaupimas paneigė šią hipotezę.

Membranų storis skirtingose ​​ląstelėse yra apie 8 nm. Membranos (net skirtingos vienos pusės) skiriasi viena nuo kitos skirtingų tipų lipidų, baltymų procentine dalimi, fermentiniu aktyvumu ir kt.. Vienos membranos yra skystesnės ir pralaidesnės, kitos tankesnės.

Ląstelių membranos plyšimai lengvai susilieja dėl lipidų dvisluoksnio fizikinių ir cheminių savybių. Membranos plokštumoje lipidai ir baltymai (nebent jie yra pritvirtinti prie citoskeleto) juda.

Ląstelės membranos funkcijos

Dauguma baltymų, panardintų į ląstelės membraną, atlieka fermentinę funkciją (jie yra fermentai).

Dažnai (ypač ląstelių organelių membranose) fermentai išsidėsto tam tikra seka taip, kad vieno fermento katalizuojami reakcijos produktai pereina į antrąjį, po to į trečią ir tt Susidaro konvejeris, kurį stabilizuoja paviršiaus baltymai, nes jie neleidžia fermentams plaukti išilgai lipidų dvigubo sluoksnio.

Ląstelės membrana atlieka atribojimo (barjerinę) funkciją nuo aplinkos ir tuo pačiu transportavimo funkcijas.

Galime pasakyti, kad tai yra svarbiausias jos tikslas. Citoplazminė membrana, turinti tvirtumą ir selektyvų pralaidumą, palaiko ląstelės vidinės sudėties (jos homeostazės ir vientisumo) pastovumą.

Transportas gali būti pasyvus ir palengvintas (kai jam padeda koks vežėjas). Pasyvi difuzija per ląstelės membraną galima riebaluose tirpioms medžiagoms.

Yra specialūs baltymai, dėl kurių membranos praleidžia cukrų ir kitas vandenyje tirpias medžiagas. Tokie nešikliai jungiasi prie pernešamų molekulių ir ištraukia jas per membraną. Taip gliukozė pernešama raudonųjų kraujo kūnelių viduje.

Srieginiai baltymai susijungia ir sudaro poras tam tikroms medžiagoms judėti per membraną. Tokie nešikliai nejuda, o sudaro kanalą membranoje ir veikia panašiai kaip fermentai, surišdami konkrečią medžiagą. Perkėlimas įvyksta dėl baltymų konformacijos pasikeitimo, dėl kurio membranoje susidaro kanalai. Pavyzdys yra natrio-kalio siurblys.

Eukariotinės ląstelės membranos transportavimo funkcija taip pat realizuojama per endocitozę (ir egzocitozę).Šių mechanizmų dėka į ląstelę (ir iš jos) patenka didelės biopolimerų molekulės, net ištisos ląstelės. Endo- ir egzocitozė būdinga ne visoms eukariotų ląstelėms (prokariotai jos visai neturi). Taigi pirmuoniams ir žemesniems bestuburiams stebima endocitozė; žinduoliuose leukocitai ir makrofagai sugeria kenksmingas medžiagas ir bakterijas, t.y. endocitozė atlieka apsauginę organizmo funkciją.

Endocitozė skirstoma į fagocitozė(citoplazma apgaubia dideles daleles) ir pinocitozė(skysčio lašelių gaudymas su jame ištirpusiomis medžiagomis). Šių procesų mechanizmas yra maždaug toks pat. Sugertos medžiagos ląstelių paviršiuje yra apsuptos membrana. Susidaro pūslelė (fagocitinė arba pinocitinė), kuri vėliau juda į ląstelę.

Egzocitozė – tai medžiagų (hormonų, polisacharidų, baltymų, riebalų ir kt.) pašalinimas iš ląstelės per citoplazminę membraną. Šios medžiagos yra membraninėse pūslelėse, kurios artėja prie ląstelės membranos. Abi membranos susilieja ir turinys atsiranda už ląstelės ribų.

Citoplazminė membrana atlieka receptorių funkciją. Norėdami tai padaryti, jo išorinėje pusėje yra struktūros, galinčios atpažinti cheminį ar fizinį stimulą. Kai kurie baltymai, prasiskverbiantys pro plazmalemą, iš išorės yra sujungti su polisacharidų grandinėmis (sudaro glikoproteinus). Tai savotiški molekuliniai receptoriai, kurie fiksuoja hormonus. Kai tam tikras hormonas prisijungia prie savo receptoriaus, jis keičia savo struktūrą. Tai savo ruožtu suaktyvina ląstelių atsako mechanizmą. Tokiu atveju gali atsidaryti kanalai, o tam tikros medžiagos gali pradėti patekti į ląstelę arba išeiti iš jos.

Ląstelių membranų receptorių funkcija buvo gerai ištirta remiantis hormono insulino veikimu. Kai insulinas prisijungia prie savo glikoproteino receptoriaus, suaktyvėja katalizinė šio baltymo tarpląstelinė dalis (adenilato ciklazės fermentas). Fermentas sintetina ciklinį AMP iš ATP. Jau dabar jis aktyvina arba slopina įvairius ląstelių metabolizmo fermentus.

Citoplazminės membranos receptorių funkcija taip pat apima gretimų to paties tipo ląstelių atpažinimą. Tokios ląstelės viena prie kitos yra prijungtos įvairiais tarpląsteliniais kontaktais.

Audiniuose tarpląstelinių kontaktų pagalba ląstelės gali keistis informacija viena su kita, naudodamos specialiai susintetintas mažos molekulinės masės medžiagas. Vienas iš tokios sąveikos pavyzdžių – kontakto slopinimas, kai ląstelės nustoja augti gavusios informaciją, kad yra užimta laisva erdvė.

Tarpląsteliniai kontaktai gali būti paprasti (skirtingų ląstelių membranos yra greta viena kitos), fiksuojantys (vienos ląstelės membranos invaginacijos į kitą), desmosominiai (kai membranas jungia skersinių skaidulų ryšuliai, kurie prasiskverbia į citoplazmą). Be to, egzistuoja tarpląstelinių kontaktų dėl mediatorių (tarpininkų) variantas – sinapsės. Juose signalas perduodamas ne tik cheminiu, bet ir elektriniu būdu. Sinapsės perduoda signalus tarp nervų ląstelių, taip pat iš nervų į raumenų ląsteles.