Celične membrane: njihova struktura in funkcije

Membrane so izjemno viskozne in hkrati plastične strukture, ki obdajajo vse žive celice. Funkcije celičnih membran:

1. Plazemska membrana je pregrada, ki ohranja različno sestavo zunajceličnega in znotrajceličnega okolja.

2. Membrane tvorijo specializirane predelke znotraj celice, tj. številni organeli - mitohondriji, lizosomi, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, jedrske membrane.

3. Encimi, ki sodelujejo pri pretvorbi energije v procesih, kot sta oksidativna fosforilacija in fotosinteza, so lokalizirani v membranah.

Zgradba membrane

Leta 1972 sta Singer in Nicholson predlagala fluidni mozaični model strukture membrane. Po tem modelu so delujoče membrane dvodimenzionalna raztopina globularnih integralnih proteinov, raztopljenih v tekočem fosfolipidnem matriksu. Tako je osnova membran bimolekularna lipidna plast z urejeno razporeditvijo molekul.

V tem primeru hidrofilno plast tvorita polarna glava fosfolipidov (fosfatni ostanek s pritrjenim holinom, etanolaminom ali serinom) in ogljikohidratni del glikolipidov. In hidrofobna plast je sestavljena iz ogljikovodikovih radikalov maščobnih kislin in sfingozina, fosfolipidov in glikolipidov.

Lastnosti membrane:

1. Selektivna prepustnost. Zaprt dvosloj zagotavlja eno glavnih lastnosti membrane: neprepustna je za večino vodotopnih molekul, saj se ne raztopijo v njenem hidrofobnem jedru. Plini, kot so kisik, CO 2 in dušik, lahko zlahka prodrejo v celico zaradi majhne velikosti molekul in šibke interakcije s topili. Tudi molekule lipidne narave, kot so steroidni hormoni, zlahka prodrejo skozi dvosloj.

2. Likvidnost. Lipidni dvosloj ima tekoče kristalno strukturo, saj je lipidna plast na splošno tekoča, vendar ima področja strjevanja, podobna kristalnim strukturam. Čeprav je položaj lipidnih molekul urejen, ohranijo sposobnost gibanja. Možni sta dve vrsti gibanja fosfolipidov: salto (v znanstveni literaturi imenovano »flip-flop«) in lateralna difuzija. V prvem primeru se fosfolipidne molekule, ki si nasprotujejo v bimolekularni plasti, obrnejo (ali prevrnejo) druga proti drugi in zamenjajo mesta v membrani, tj. zunanje postane notranje in obratno. Takšni skoki vključujejo porabo energije in se zgodijo zelo redko. Pogosteje opazimo rotacije okoli osi (rotacija) in bočno difuzijo - gibanje znotraj plasti vzporedno s površino membrane.

3. Asimetrija membrane. Površine iste membrane se razlikujejo po sestavi lipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov (transverzalna asimetrija). Na primer, fosfatidilholini prevladujejo v zunanji plasti, medtem ko fosfatidiletanolamini in fosfatidilserini prevladujejo v notranji plasti. Ogljikove hidratne komponente glikoproteinov in glikolipidov pridejo na zunanjo površino in tvorijo neprekinjeno strukturo, imenovano glikokaliks. Na notranji površini ni ogljikovih hidratov. Beljakovine - hormonski receptorji se nahajajo na zunanji površini plazemske membrane, encimi, ki jih uravnavajo - adenilat ciklaza, fosfolipaza C - na notranji površini itd.

Membranski proteini

Membranski fosfolipidi delujejo kot topilo za membranske proteine ​​in ustvarjajo mikrookolje, v katerem slednji lahko delujejo. Število različnih proteinov v membrani se spreminja od 6-8 v sarkoplazemskem retikulumu do več kot 100 v plazemski membrani. To so encimi, transportni proteini, strukturni proteini, antigeni, vključno z antigeni glavnega sistema histokompatibilnosti, receptorji za različne molekule.

Glede na lokacijo v membrani delimo beljakovine na integralne (delno ali popolnoma potopljene v membrano) in periferne (nahajajo se na njeni površini). Nekateri integralni proteini večkrat zašijejo membrano. Na primer, retinalni fotoreceptor in β 2 -adrenergični receptor prečkata dvosloj 7-krat.

Prenos snovi in ​​informacij preko membran

Celične membrane niso tesno zaprte predelne stene. Ena glavnih funkcij membran je regulacija prenosa snovi in ​​informacij. Transmembransko gibanje majhnih molekul poteka 1) z difuzijo, pasivno ali pospešeno, in 2) z aktivnim transportom. Transmembransko gibanje velikih molekul poteka 1) z endocitozo in 2) z eksocitozo. Prenos signala skozi membrane poteka s pomočjo receptorjev, ki so lokalizirani na zunanji površini plazemske membrane. V tem primeru je signal podvržen transformaciji (na primer glukagon cAMP) ali pride do njegove internalizacije, skupaj z endocitozo (na primer LDL - LDL receptor).

Preprosta difuzija je prodiranje snovi v celico po elektrokemičnem gradientu. V tem primeru stroški energije niso potrebni. Hitrost enostavne difuzije je določena z 1) transmembranskim koncentracijskim gradientom snovi in ​​2) njeno topnostjo v hidrofobni plasti membrane.

Z olajšano difuzijo se snovi prenašajo tudi po membrani po koncentracijskem gradientu, brez porabe energije, vendar s pomočjo posebnih membranskih nosilnih proteinov. Zato se olajšana difuzija razlikuje od pasivne difuzije v številnih parametrih: 1) za olajšano difuzijo je značilna visoka selektivnost, ker nosilni protein ima aktivni center, ki je komplementaren snovi, ki se prenaša; 2) hitrost olajšane difuzije lahko doseže plato, ker število nosilnih molekul je omejeno.

Nekateri transportni proteini preprosto prenesejo snov z ene strani membrane na drugo. Ta preprost prenos se imenuje pasivni uniport. Primer uniporta so GLUT – transporterji glukoze, ki prenašajo glukozo skozi celične membrane. Drugi proteini delujejo kot sistemi soprenosa, v katerih je transport ene snovi odvisen od hkratnega ali zaporednega transporta druge snovi, bodisi v isti smeri, imenovani pasivni simport, bodisi v nasprotni smeri, imenovani pasivni antiport. Translokaze notranje mitohondrijske membrane, zlasti ADP/ATP translokaza, delujejo s pasivnim antiport mehanizmom.

Med aktivnim transportom poteka prenos snovi proti koncentracijskemu gradientu in je zato povezan s stroški energije. Če je prenos ligandov skozi membrano povezan s porabo energije ATP, se tak prenos imenuje primarni aktivni transport. Primer sta Na + K + -ATPaza in Ca 2+ -ATPaza, lokalizirana v plazemski membrani človeških celic, ter H +,K + -ATPaza želodčne sluznice.

Sekundarni aktivni transport. Prenos nekaterih snovi proti koncentracijskemu gradientu je odvisen od sočasnega ali zaporednega transporta Na + (natrijevih ionov) vzdolž koncentracijskega gradienta. Poleg tega, če se ligand prenaša v isti smeri kot Na +, se proces imenuje aktivni simport. Po mehanizmu aktivnega simporta se glukoza absorbira iz črevesnega lumna, kjer je njena koncentracija nizka. Če se ligand prenese v smeri, nasprotni natrijevim ionom, se ta proces imenuje aktivni antiport. Primer je Na +,Ca 2+ izmenjevalec plazemske membrane.

Celična membrana.

Celična membrana ločuje vsebino katere koli celice od zunanjega okolja in zagotavlja njeno celovitost; uravnava izmenjavo med celico in okoljem; intracelularne membrane delijo celico na specializirane zaprte predelke - predelke ali organele, v katerih se vzdržujejo določeni okoljski pogoji.

Struktura.

Celična membrana je dvojna plast (dvoplast) molekul iz razreda lipidov (maščob), med katerimi je večina tako imenovanih kompleksnih lipidov - fosfolipidov. Molekule lipidov imajo hidrofilni ("glava") in hidrofobni ("rep") del. Ko nastanejo membrane, se hidrofobni predeli molekul obrnejo navznoter, hidrofilni pa navzven. Membrane so strukture, ki so si v različnih organizmih zelo podobne. Debelina membrane je 7-8 nm. (10−9 metrov)

Hidrofilnost- sposobnost snovi, da se zmoči z vodo.
Hidrofobnost- nezmožnost, da se snov zmoči z vodo.

Biološka membrana vključuje tudi različne beljakovine:
- integralni (prodira skozi membrano)
- polintegralni (na enem koncu potopljen v zunanjo ali notranjo lipidno plast)
- površinsko (nahaja se na zunanji ali ob notranji strani membrane).
Nekatere beljakovine so stične točke med celično membrano in citoskeletom znotraj celice ter celično steno (če obstaja) zunaj.

Citoskelet- celični okvir znotraj celice.

Funkcije.

1) Pregrada- zagotavlja urejeno, selektivno, pasivno in aktivno presnovo z okoljem.

2) Prevoz- transport snovi v celico in iz nje poteka skozi membrano - zagotavlja določen relativni položaj in usmerjenost membranskih proteinov, njihovo optimalno medsebojno delovanje.

3) Mehanski- zagotavlja avtonomijo celice, njenih znotrajceličnih struktur, kot tudi povezavo z drugimi celicami (v tkivih) Medcelična snov ima pomembno vlogo pri zagotavljanju mehanske funkcije.

4) Receptor- nekateri proteini, ki se nahajajo v membrani, so receptorji (molekule, s pomočjo katerih celica zazna določene signale).

Na primer, hormoni, ki krožijo v krvi, delujejo samo na ciljne celice, ki imajo receptorje, ki ustrezajo tem hormonom. Na posebne receptorske proteine ​​v tarčnih celicah se vežejo tudi nevrotransmiterji (kemikalije, ki zagotavljajo prevajanje živčnih impulzov).

Hormoni- biološko aktivne signalne kemikalije.

5) Encimsko- membranski proteini so pogosto encimi. Na primer, plazemske membrane črevesnih epitelijskih celic vsebujejo prebavne encime.

6) Izvajanje generiranja in prevajanja biopotencialov.
S pomočjo membrane se v celici vzdržuje stalna koncentracija ionov: koncentracija iona K+ v celici je veliko višja kot zunaj celice, koncentracija Na+ pa precej nižja, kar je zelo pomembno, saj s tem zagotavljamo vzdrževanje potencialne razlike na membrani in generiranje živčnega impulza.

Živčni impulz – val vzbujanja, ki se prenaša po živčnem vlaknu.

7) Označevanje celic- na membrani so antigeni, ki delujejo kot markerji - “oznake”, ki omogočajo identifikacijo celice. To so glikoproteini (to so proteini, na katere so pritrjene razvejane oligosaharidne stranske verige), ki igrajo vlogo "anten". Zaradi neštetih konfiguracij stranske verige je mogoče narediti poseben marker za vsako vrsto celice. S pomočjo markerjev lahko celice prepoznajo druge celice in delujejo usklajeno z njimi, na primer pri tvorbi organov in tkiv. To tudi omogoča imunskemu sistemu, da prepozna tuje antigene.

Značilnosti prepustnosti.

Celične membrane so selektivno prepustne: vanje prodrejo počasi na različne načine:

• Glukoza je glavni vir energije.
• Aminokisline so gradniki, ki sestavljajo vse beljakovine v telesu.
• Maščobne kisline – strukturna, energetska in druge funkcije.
• Glicerol – povzroči, da telo zadržuje vodo in zmanjša nastajanje urina.
• Ioni so encimi za reakcije.

Poleg tega same membrane do neke mere aktivno uravnavajo ta proces - nekatere snovi prehajajo skozi, druge pa ne. Obstajajo štirje glavni mehanizmi za vstop snovi v celico ali njihovo odstranitev iz celice navzven:

Mehanizmi pasivne prepustnosti:

1) Difuzija.

Različica tega mehanizma je olajšana difuzija, pri kateri določena molekula pomaga snovi pri prehodu skozi membrano. Ta molekula ima lahko kanal, ki omogoča prehod le ene vrste snovi.

Difuzija- proces medsebojnega prodiranja molekul ene snovi med molekule druge.

Osmoza– proces enosmerne difuzije skozi polprepustno membrano molekul topila proti višji koncentraciji topljenca.

Membrana, ki obdaja normalno krvno celico, je prepustna le za molekule vode, kisika, nekaterih hranil, raztopljenih v krvi, in celične odpadne produkte.

Aktivni mehanizmi prepustnosti:

1) Aktivni prevoz.

Aktivni prevoz– prenos snovi iz območja nizke koncentracije v območje visoke koncentracije.

Aktivni transport zahteva energijo, saj poteka od območja nizke koncentracije do območja visoke koncentracije. Na membrani so posebne črpalne beljakovine, ki aktivno črpajo kalijeve ione (K+) v celico in iz nje črpajo natrijeve ione (Na+), pri čemer kot energijo uporabljajo ATP.

ATP– univerzalni vir energije za vse biokemične procese. .(več kasneje)

2) Endocitoza.

Delci, ki iz nekega razloga ne morejo prestopiti celične membrane, a so za celico nujni, lahko z endocitozo prodrejo skozi membrano.

Endocitoza– proces sprejemanja zunanjega materiala s celico.

Selektivna prepustnost membrane med pasivnim transportom je posledica posebnih kanalov – integralnih proteinov. Prodrejo skozi membrano in tvorijo nekakšen prehod. Elementi K, Na in Cl imajo svoje kanale. Glede na koncentracijski gradient se molekule teh elementov premikajo v celico in iz nje. Ob draženju se natrijevi ionski kanalčki odprejo in pride do nenadnega dotoka natrijevih ionov v celico. V tem primeru pride do neravnovesja membranskega potenciala. Po tem se membranski potencial obnovi. Kalijevi kanali so vedno odprti, kar omogoča počasen vstop kalijevih ionov v celico.

Zgradba membrane

Prepustnost

Aktivni prevoz

Osmoza

Endocitoza

Veliko večino organizmov, ki živijo na Zemlji, sestavljajo celice, ki so si v veliki meri podobne po kemični sestavi, strukturi in vitalnih funkcijah. Presnova in pretvorba energije potekata v vsaki celici. Delitev celic je osnova procesov rasti in razmnoževanja organizmov. Tako je celica enota strukture, razvoja in razmnoževanja organizmov.

Celica lahko obstaja le kot celovit sistem, nedeljiv na dele. Celovitost celice zagotavljajo biološke membrane. Celica je element sistema višjega ranga - organizma. Deli in organeli celice, sestavljeni iz kompleksnih molekul, predstavljajo integralne sisteme nižjega ranga.

Celica je odprt sistem, povezan z okoljem s presnovo in energijo. Je funkcionalen sistem, v katerem vsaka molekula opravlja določene funkcije. Celica ima stabilnost, sposobnost samoregulacije in samoreprodukcije.

Celica je samoupravni sistem. Nadzorni genetski sistem celice predstavljajo kompleksne makromolekule – nukleinske kisline (DNA in RNA).

V letih 1838-1839 Nemška biologa M. Schleiden in T. Schwann sta povzela znanje o celici in oblikovala glavno stališče celične teorije, katere bistvo je, da so vsi organizmi, tako rastlinski kot živalski, sestavljeni iz celic.

Leta 1859 je R. Virchow opisal proces celične delitve in oblikoval eno najpomembnejših določb celične teorije: "Vsaka celica prihaja iz druge celice." Nove celice nastanejo kot posledica delitve matične celice in ne iz necelične snovi, kot se je mislilo prej.

Odkritje jajčec sesalcev, ki ga je leta 1826 izvedel ruski znanstvenik K. Baer, ​​je pripeljalo do zaključka, da je celica osnova razvoja večceličnih organizmov.

Sodobna celična teorija vključuje naslednje določbe:

1) celica - enota strukture in razvoja vseh organizmov;

2) celice organizmov iz različnih kraljestev žive narave so podobne po strukturi, kemični sestavi, metabolizmu in osnovnih manifestacijah življenjske aktivnosti;

3) nove celice nastanejo kot posledica delitve matične celice;

4) v večceličnem organizmu celice tvorijo tkiva;

5) organi so sestavljeni iz tkiv.

Z uvedbo sodobnih bioloških, fizikalnih in kemijskih raziskovalnih metod v biologijo je postalo mogoče preučevati zgradbo in delovanje različnih sestavin celice. Ena od metod za preučevanje celic je mikroskopija. Sodoben svetlobni mikroskop poveča predmete 3000-krat in vam omogoča ogled največjih celičnih organelov, opazovanje gibanja citoplazme in delitve celic.

Izumljen v 40-ih. XX stoletje Elektronski mikroskop omogoča večdeset- in stotisočkratno povečavo. Elektronski mikroskop namesto svetlobe uporablja tok elektronov, namesto leč pa elektromagnetna polja. Zato elektronski mikroskop ustvarja jasne slike pri veliko večjih povečavah. S pomočjo takšnega mikroskopa je bilo mogoče preučiti strukturo celičnih organelov.

Z metodo proučujemo strukturo in sestavo celičnih organelov centrifugiranje. Narezana tkiva z uničenimi celičnimi membranami damo v epruvete in vrtimo v centrifugi pri visoki hitrosti. Metoda temelji na dejstvu, da imajo različni celični organoidi različno maso in gostoto. Bolj gosti organeli se odlagajo v epruveto pri nizkih hitrostih centrifugiranja, manj gosti - pri visokih hitrostih centrifugiranja. Te plasti se proučujejo ločeno.

Široko uporabljen metoda celične in tkivne kulture, ki je sestavljen iz dejstva, da lahko iz ene ali več celic na posebnem hranilnem mediju pridobimo skupino iste vrste živalskih ali rastlinskih celic in celo vzgojimo celotno rastlino. S to metodo lahko dobite odgovor na vprašanje, kako iz ene celice nastanejo različna tkiva in organi telesa.

Osnovna načela celične teorije sta prva oblikovala M. Schleiden in T. Schwann. Celica je enota strukture, življenjske dejavnosti, razmnoževanja in razvoja vseh živih organizmov. Za preučevanje celic se uporabljajo metode mikroskopije, centrifugiranja, kulture celic in tkiv itd.

Celice gliv, rastlin in živali imajo veliko skupnega ne le v kemični sestavi, ampak tudi v strukturi. Pri pregledu celice pod mikroskopom so v njej vidne različne strukture - organoidi. Vsak organel opravlja določene funkcije. V celici so trije glavni deli: plazemska membrana, jedro in citoplazma (slika 1).

Plazemska membrana ločuje celico in njeno vsebino od okolja. Na sliki 2 vidite: membrano tvorita dve plasti lipidov, beljakovinske molekule pa prodirajo skozi debelino membrane.

Glavna funkcija plazemske membrane transport. Zagotavlja dotok hranilnih snovi v celico in odstranjevanje presnovnih produktov iz nje.

Pomembna lastnost membrane je selektivna prepustnost, ali polprepustnost, omogoča celici interakcijo z okoljem: le določene snovi vstopajo in se iz nje izločajo. Majhne molekule vode in nekaterih drugih snovi prodrejo v celico z difuzijo, deloma skozi pore v membrani.

Sladkorji, organske kisline in soli so raztopljeni v citoplazmi, celičnem soku vakuol rastlinske celice. Poleg tega je njihova koncentracija v celici veliko večja kot v okolju. Večja kot je koncentracija teh snovi v celici, več vode absorbira. Znano je, da celica nenehno porablja vodo, zaradi česar se poveča koncentracija celičnega soka in voda ponovno vstopi v celico.

Vstop večjih molekul (glukoza, aminokisline) v celico zagotavljajo membranski transportni proteini, ki jih v kombinaciji z molekulami transportiranih snovi prenašajo skozi membrano. Ta proces vključuje encime, ki razgrajujejo ATP.

Slika 1. Posplošen diagram zgradbe evkariontske celice.
(za povečavo slike kliknite na sliko)

Slika 2. Zgradba plazemske membrane.
1 - prebadajoči proteini, 2 - potopljeni proteini, 3 - zunanji proteini

Slika 3. Diagram pinocitoze in fagocitoze.

Tudi večje molekule beljakovin in polisaharidov vstopajo v celico s fagocitozo (iz gr. phagos- požiranje in kitos- posoda, celica) in kapljice tekočine - s pinocitozo (iz grš. pinot- pijem in kitos) (slika 3).

Živalske celice so za razliko od rastlinskih celic obdane z mehkim in prožnim "plaščem", ki ga tvorijo predvsem molekule polisaharidov, ki z združevanjem nekaterih membranskih beljakovin in lipidov obdajajo celico od zunaj. Sestava polisaharidov je specifična za različna tkiva, zaradi česar se celice med seboj »prepoznajo« in povezujejo.

Rastlinske celice nimajo takšnega "plašča". Nad njimi je plazemska membrana, prežeta s porami. celična membrana, sestavljen pretežno iz celuloze. Skozi pore se od celice do celice raztezajo niti citoplazme, ki povezujejo celice med seboj. Tako se doseže komunikacija med celicami in celovitost telesa.

Celična membrana ima v rastlinah vlogo močnega skeleta in ščiti celico pred poškodbami.

Večina bakterij in vse glive imajo celično membrano, le njena kemična sestava je drugačna. Pri glivah je sestavljen iz snovi, podobne hitinu.

Celice gliv, rastlin in živali imajo podobno strukturo. Celica ima tri glavne dele: jedro, citoplazmo in plazemsko membrano. Plazemska membrana je sestavljena iz lipidov in beljakovin. Zagotavlja vstop snovi v celico in njihovo sproščanje iz celice. V celicah rastlin, gliv in večine bakterij je nad plazemsko membrano celična membrana. Izvaja zaščitno funkcijo in igra vlogo okostja. Pri rastlinah je celična stena sestavljena iz celuloze, pri glivah pa iz snovi, podobne hitinu. Živalske celice so prekrite s polisaharidi, ki zagotavljajo stike med celicami istega tkiva.

Ali veste, da je glavni del celice citoplazma. Sestavljen je iz vode, aminokislin, beljakovin, ogljikovih hidratov, ATP in ionov anorganskih snovi. Citoplazma vsebuje jedro in organele celice. V njej se snovi premikajo iz enega dela celice v drugega. Citoplazma zagotavlja interakcijo vseh organelov. Tukaj potekajo kemične reakcije.

Celotna citoplazma je prežeta s tankimi proteinskimi mikrotubuli, ki nastanejo celični citoskelet, zahvaljujoč kateremu ohranja stalno obliko. Celični citoskelet je fleksibilen, saj lahko mikrotubuli spreminjajo svoj položaj, se premikajo z enega konca in krajšajo z drugega. V celico vstopajo različne snovi. Kaj se zgodi z njimi v kletki?

V lizosomih - majhnih okroglih membranskih mehurčkih (glej sliko 1) se molekule kompleksnih organskih snovi s pomočjo hidrolitskih encimov razgradijo na enostavnejše molekule. Na primer, beljakovine se razgradijo v aminokisline, polisaharidi v monosaharide, maščobe v glicirin in maščobne kisline. Zaradi te funkcije se lizosomi pogosto imenujejo "prebavne postaje" celice.

Če je membrana lizosomov uničena, lahko encimi, ki jih vsebujejo, prebavijo celico samo. Zato se lizosomi včasih imenujejo "orožje za ubijanje celic".

Encimska oksidacija majhnih molekul aminokislin, monosaharidov, maščobnih kislin in alkoholov, ki nastanejo v lizosomih, v ogljikov dioksid in vodo se začne v citoplazmi in konča v drugih organelih - mitohondrije. Mitohondriji so paličasti, nitasti ali sferični organeli, ki jih od citoplazme ločujeta dve membrani (slika 4). Zunanja membrana je gladka, notranja pa tvori gube - cristas, ki povečajo njegovo površino. Notranja membrana vsebuje encime, ki sodelujejo pri oksidaciji organskih snovi v ogljikov dioksid in vodo. Pri tem se sprosti energija, ki jo celica shrani v molekulah ATP. Zato mitohondrije imenujemo "elektrarne" celice.

V celici se organske snovi ne le oksidirajo, ampak tudi sintetizirajo. Sinteza lipidov in ogljikovih hidratov se izvaja na endoplazmatskem retikulumu - EPS (slika 5) in beljakovin - na ribosomih. Kaj je EPS? To je sistem tubulov in cistern, katerih stene tvori membrana. Prežemajo celotno citoplazmo. Snovi se po kanalih ER premikajo v različne dele celice.

Obstaja gladek in hrapav EPS. Na površini gladkega ER se s sodelovanjem encimov sintetizirajo ogljikovi hidrati in lipidi. Hrapavost ER dajejo majhna okrogla telesa, ki se nahajajo na njem - ribosomi(glej sliko 1), ki sodelujejo pri sintezi beljakovin.

Sinteza organskih snovi poteka tudi v plastide, ki jih najdemo samo v rastlinskih celicah.

riž. 4. Shema strukture mitohondrijev.
1.- zunanja membrana; 2.- notranja membrana; 3.- gube notranje membrane - kriste.

riž. 5. Shema strukture grobega EPS.

riž. 6. Diagram zgradbe kloroplasta.
1.- zunanja membrana; 2.- notranja membrana; 3.- notranja vsebina kloroplasta; 4.- gube notranje membrane, zbrane v "kupe" in tvorijo grano.

V brezbarvnih plastidih - levkoplasti(iz grščine levkos- bela in plastos- nastala) se kopiči škrob. Gomolji krompirja so zelo bogati z levkoplasti. Rumena, oranžna in rdeča barva se daje sadju in rožam. kromoplasti(iz grščine krom- barva in plastos). Sintetizirajo pigmente, ki sodelujejo pri fotosintezi - karotenoidi. V rastlinskem življenju je še posebej pomembno kloroplasti(iz grščine kloros- zelenkasto in plastos) - zeleni plastidi. Na sliki 6 vidite, da so kloroplasti prekriti z dvema membranama: zunanjo in notranjo. Notranja membrana tvori gube; med gubami so mehurčki, razporejeni v nize - zrna. Grana vsebujejo molekule klorofila, ki sodelujejo pri fotosintezi. Vsak kloroplast ima približno 50 zrn, razporejenih v šahovnici. Ta ureditev zagotavlja maksimalno osvetlitev vsakega obraza.

V citoplazmi se lahko beljakovine, lipidi in ogljikovi hidrati kopičijo v obliki zrn, kristalov in kapljic. te vključenost- rezervna hranila, ki jih celica porabi po potrebi.

V rastlinskih celicah se nekaj rezervnih hranil in produktov razgradnje kopiči v celičnem soku vakuol (glej sliko 1). Predstavljajo lahko do 90 % prostornine rastlinske celice. Živalske celice imajo začasne vakuole, ki ne zavzemajo več kot 5 % njihove prostornine.

riž. 7. Shema strukture Golgijevega kompleksa.

Na sliki 7 vidite sistem votlin, obdanih z membrano. to Golgijev kompleks, ki v celici opravlja različne funkcije: sodeluje pri kopičenju in transportu snovi, njihovem odstranjevanju iz celice, tvorbi lizosomov in celične membrane. Na primer, molekule celuloze vstopijo v votlino kompleksa Golgi, ki se s pomočjo veziklov premaknejo na celično površino in so vključene v celično membrano.

Večina celic se razmnožuje z delitvijo. Sodelovanje v tem procesu celični center. Sestavljen je iz dveh centriolov, obdanih z gosto citoplazmo (glej sliko 1). Na začetku delitve se centrioli premikajo proti polom celice. Iz njih izhajajo beljakovinske niti, ki se povezujejo s kromosomi in skrbijo za njihovo enakomerno porazdelitev med hčerinskimi celicami.

Vsi celični organeli so med seboj tesno povezani. Na primer, beljakovinske molekule se sintetizirajo v ribosomih, se prenašajo skozi ER kanale v različne dele celice, beljakovine pa se uničijo v lizosomih. Na novo sintetizirane molekule se uporabljajo za gradnjo celičnih struktur ali pa se kopičijo v citoplazmi in vakuolah kot rezervna hranila.

Celica je napolnjena s citoplazmo. Citoplazma vsebuje jedro in različne organele: lizosome, mitohondrije, plastide, vakuole, ER, celični center, Golgijev kompleks. Razlikujejo se po strukturi in funkcijah. Vsi organeli citoplazme medsebojno delujejo in zagotavljajo normalno delovanje celice.

Tabela 1. CELIČNA STRUKTURA

Najpomembnejša vloga v življenjski aktivnosti in delitvi celic gliv, rastlin in živali pripada jedru in kromosomom, ki se nahajajo v njem. Večina celic teh organizmov ima eno samo jedro, vendar obstajajo tudi večjedrne celice, kot so mišične celice. Jedro se nahaja v citoplazmi in ima okroglo ali ovalno obliko. Pokrit je z lupino, sestavljeno iz dveh membran. Jedrska ovojnica ima pore, skozi katere poteka izmenjava snovi med jedrom in citoplazmo. Jedro je napolnjeno z jedrnim sokom, v katerem se nahajajo nukleoli in kromosomi.

Jedrca- to so "delavnice za proizvodnjo" ribosomov, ki nastanejo iz ribosomskih RNA, ki nastanejo v jedru, in beljakovin, sintetiziranih v citoplazmi.

Glavna funkcija jedra - shranjevanje in prenos dednih informacij - je povezana z kromosomi. Vsaka vrsta organizma ima svoj nabor kromosomov: določeno število, obliko in velikost.

Vse celice v telesu, razen spolnih celic, imenujemo somatsko(iz grščine soma- telo). Celice organizma iste vrste vsebujejo enak nabor kromosomov. Na primer, pri ljudeh vsaka celica telesa vsebuje 46 kromosomov, v sadni mušici Drosophila - 8 kromosomov.

Somatske celice imajo praviloma dvojni nabor kromosomov. Imenuje se diploiden in je označena z 2 n. Torej ima oseba 23 parov kromosomov, to je 2 n= 46. Spolne celice vsebujejo pol manj kromosomov. Je samska oz haploiden, komplet. Oseba ima 1 n = 23.

Vsi kromosomi v somatskih celicah so za razliko od kromosomov v zarodnih celicah seznanjeni. Kromosomi, ki sestavljajo en par, so med seboj enaki. Seznanjeni kromosomi se imenujejo homologni. Imenujemo kromosome, ki pripadajo različnim parom in se razlikujejo po obliki in velikosti nehomologni(slika 8).

Pri nekaterih vrstah je lahko število kromosomov enako. Na primer, rdeča detelja in grah imata 2 n= 14. Njihovi kromosomi pa se razlikujejo po obliki, velikosti in nukleotidni sestavi molekul DNA.

riž. 8. Nabor kromosomov v celicah Drosophila.

riž. 9. Zgradba kromosoma.

Da bi razumeli vlogo kromosomov pri prenosu dednih informacij, se je treba seznaniti z njihovo zgradbo in kemično sestavo.

Kromosomi celice, ki se ne deli, izgledajo kot dolge tanke niti. Pred delitvijo celice je vsak kromosom sestavljen iz dveh enakih verig - kromatid, ki so povezani med pasovi pasu - (slika 9).

Kromosomi so sestavljeni iz DNK in beljakovin. Ker se nukleotidna sestava DNK med vrstami razlikuje, je sestava kromosomov edinstvena za vsako vrsto.

Vsaka celica, razen bakterijske, ima jedro, v katerem se nahajajo nukleoli in kromosomi. Za vsako vrsto je značilen določen niz kromosomov: število, oblika in velikost. V somatskih celicah večine organizmov je nabor kromosomov diploiden, v spolnih celicah pa haploiden. Parni kromosomi se imenujejo homologni. Kromosomi so sestavljeni iz DNK in beljakovin. Molekule DNK zagotavljajo shranjevanje in prenos dednih informacij iz celice v celico in iz organizma v organizem.

Ko ste obdelali te teme, bi morali biti sposobni:

1. Pojasnite, v katerih primerih je treba uporabiti svetlobni mikroskop (struktura) ali presevni elektronski mikroskop.
2. Opišite zgradbo celične membrane in pojasnite razmerje med zgradbo membrane in njeno sposobnostjo izmenjave snovi med celico in njenim okoljem.
3. Opredeli procese: difuzijo, olajšano difuzijo, aktivni transport, endocitozo, eksocitozo in osmozo. Navedite razlike med temi procesi.
4. Poimenujte funkcije struktur in navedite, v katerih celicah (rastlinski, živalski ali prokariontski) se nahajajo: jedro, jedrska membrana, nukleoplazma, kromosomi, plazemska membrana, ribosom, mitohondrij, celična stena, kloroplast, vakuola, lizosom, gladek endoplazmatski retikulum. (agranularno) in grobo (granularno), celično središče, Golgijev aparat, cilium, biček, mezosom, pili ali fimbrije.
5. Naštej vsaj tri znake, po katerih lahko rastlinsko celico ločiš od živalske.
6. Naštejte najpomembnejše razlike med prokariontskimi in evkariontskimi celicami.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Splošna biologija". Moskva, "Razsvetljenje", 2000

• Tema 1. "Plazemska membrana." §1, §8 str. 5;20
• Tema 2. "Kletka." §8-10 str. 20-30
• Tema 3. "Prokariontska celica. Virusi." §11 str. 31-34

Vsi živi organizmi so glede na strukturo celice razdeljeni v tri skupine (glej sliko 1):

1. Prokarioti (nejedrski)

2. Evkarionti (jedrski)

3. Virusi (necelični)

riž. 1. Živi organizmi

V tej lekciji bomo začeli preučevati strukturo celic evkariontskih organizmov, ki vključujejo rastline, glive in živali. Njihove celice so največje in bolj kompleksne strukture v primerjavi s celicami prokariontov.

Kot veste, so celice sposobne samostojne dejavnosti. Z okoljem lahko izmenjujejo snov in energijo ter rastejo in se razmnožujejo, zato je notranja zgradba celice zelo kompleksna in odvisna predvsem od funkcije, ki jo celica opravlja v večceličnem organizmu.

Načela gradnje vseh celic so enaka. V vsaki evkariontski celici lahko ločimo naslednje glavne dele (glej sliko 2):

1. Zunanja membrana, ki ločuje vsebino celice od zunanjega okolja.

2. Citoplazma z organeli.

riž. 2. Glavni deli evkariontske celice

Izraz "membrana" je bil predlagan pred približno sto leti za označevanje meja celice, vendar je z razvojem elektronske mikroskopije postalo jasno, da je celična membrana del strukturnih elementov celice.

Leta 1959 je J. D. Robertson oblikoval hipotezo o zgradbi elementarne membrane, po kateri so celične membrane živali in rastlin zgrajene po istem tipu.

Leta 1972 sta ga Singer in Nicholson predlagala, kar je danes splošno sprejeto. Po tem modelu je osnova vsake membrane dvosloj fosfolipidov.

Fosfolipidi (spojine, ki vsebujejo fosfatno skupino) imajo molekule, sestavljene iz polarne glave in dveh nepolarnih repov (glej sliko 3).

riž. 3. Fosfolipid

V fosfolipidnem dvosloju so hidrofobni ostanki maščobnih kislin obrnjeni navznoter, hidrofilne glave, vključno z ostankom fosforne kisline, pa navzven (glej sliko 4).

riž. 4. Fosfolipidni dvosloj

Fosfolipidni dvosloj je predstavljen kot dinamična struktura; lipidi se lahko premikajo in spreminjajo svoj položaj.

Dvojna plast lipidov zagotavlja pregradno funkcijo membrane, preprečuje širjenje vsebine celice in preprečuje vstop strupenih snovi v celico.

Prisotnost mejne membrane med celico in okoljem je bila znana že dolgo pred pojavom elektronskega mikroskopa. Fizikalni kemiki so zanikali obstoj plazemske membrane in verjeli, da obstaja vmesnik med živimi koloidnimi vsebinami in okoljem, vendar je Pfeffer (nemški botanik in rastlinski fiziolog) leta 1890 potrdil njen obstoj.

V začetku prejšnjega stoletja je Overton (britanski fiziolog in biolog) ugotovil, da je hitrost prodiranja mnogih snovi v rdeče krvničke premo sorazmerna z njihovo topnostjo v lipidih. V zvezi s tem je znanstvenik predlagal, da membrana vsebuje veliko količino lipidov in snovi, ki se raztopijo v njej, prehajajo skozi njo in končajo na drugi strani membrane.

Leta 1925 sta Gorter in Grendel (ameriška biologa) izolirala lipide iz celične membrane rdečih krvničk. Nastale lipide so porazdelili po površini vode na debelo ene molekule. Izkazalo se je, da je površina, ki jo zaseda lipidna plast, dvakrat večja od površine same rdeče krvne celice. Zato so ti znanstveniki zaključili, da celična membrana ni sestavljena iz ene, ampak dveh plasti lipidov.

Dawson in Danielli (angleška biologa) sta leta 1935 predlagala, da je v celičnih membranah lipidna bimolekularna plast stisnjena med dve plasti beljakovinskih molekul (glej sliko 5).

riž. 5. Membranski model, ki sta ga predlagala Dawson in Danielli

S prihodom elektronskega mikroskopa se je odprla priložnost za spoznavanje zgradbe membrane in takrat so ugotovili, da so membrane živalskih in rastlinskih celic videti kot troslojna struktura (glej sliko 6).

riž. 6. Celična membrana pod mikroskopom

Leta 1959 je biolog J. D. Robertson, ki je združil takrat dostopne podatke, postavil hipotezo o strukturi "elementarne membrane", v kateri je domneval strukturo, ki je skupna vsem biološkim membranam.

Robertsonovi postulati o strukturi "elementarne membrane"

1. Vse membrane imajo debelino približno 7,5 nm.

2. V elektronskem mikroskopu so vsi videti troslojni.

3. Troslojni videz membrane je posledica natančne razporeditve proteinov in polarnih lipidov, ki jo predvideva Dawsonov in Daniellijev model – osrednji lipidni dvosloj je stisnjen med dve plasti proteina.

Ta hipoteza o strukturi "elementarne membrane" je bila podvržena različnim spremembam in leta 1972 je bila postavljena model tekoče mozaične membrane(glej sliko 7), ki je zdaj splošno sprejeta.

riž. 7. Model tekoče mozaične membrane

Proteinske molekule so potopljene v lipidni dvosloj membrane in tvorijo mobilni mozaik. Glede na lokacijo v membrani in način interakcije z lipidnim dvoslojem lahko proteine ​​razdelimo na:

- površinsko (ali periferno) membranski proteini, povezani s hidrofilno površino lipidnega dvosloja;

- integral (membrana) proteini, vgrajeni v hidrofobno regijo dvosloja.

Integralni proteini se razlikujejo po stopnji, do katere so vgrajeni v hidrofobno območje dvosloja. Lahko so popolnoma potopljeni ( integral) ali delno potopljeno ( semi-integral), in lahko tudi prodre skozi membrano skozi ( transmembranski).

Membranske proteine ​​lahko glede na njihove funkcije razdelimo v dve skupini:

- strukturno beljakovine. So del celičnih membran in sodelujejo pri ohranjanju njihove strukture.

- dinamično beljakovine. Nahajajo se na membranah in sodelujejo v procesih, ki se na njej odvijajo.

Obstajajo trije razredi dinamičnih proteinov.

1. Receptor. S pomočjo teh proteinov celica zaznava različne vplive na svoji površini. To pomeni, da specifično vežejo spojine, kot so hormoni, nevrotransmiterji in toksini na zunanji strani membrane, kar služi kot signal za spremembo različnih procesov znotraj celice ali same membrane.

2. Transport. Ti proteini prenašajo določene snovi skozi membrano, tvorijo pa tudi kanale, po katerih se različni ioni prenašajo v in iz celice.

3. Encimsko. To so encimske beljakovine, ki se nahajajo v membrani in sodelujejo v različnih kemičnih procesih.

Prenos snovi skozi membrano

Lipidni dvosloji so večinoma neprepustni za številne snovi, zato je za transport snovi skozi membrano potrebna velika količina energije, potrebna pa je tudi tvorba različnih struktur.

Obstajata dve vrsti prevoza: pasivni in aktivni.

Pasivni transport

Pasivni transport je prenos molekul po koncentracijskem gradientu. To pomeni, da je določena le z razliko v koncentraciji prenesene snovi na nasprotnih straneh membrane in se izvaja brez porabe energije.

Obstajata dve vrsti pasivnega transporta:

- preprosta difuzija(glej sliko 8), ki se pojavi brez sodelovanja membranskega proteina. Mehanizem enostavne difuzije izvaja transmembranski prenos plinov (kisika in ogljikovega dioksida), vode in nekaterih enostavnih organskih ionov. Preprosta difuzija ima nizko stopnjo.

riž. 8. Preprosta difuzija

- olajšana difuzija(glej sliko 9) se od preprostega razlikuje po tem, da se pojavi s sodelovanjem nosilnih proteinov. Ta proces je specifičen in poteka hitreje kot preprosta difuzija.

riž. 9. Olajšana difuzija

Znani sta dve vrsti membranskih transportnih proteinov: nosilni proteini (translokaze) in proteini, ki tvorijo kanale. Transportni proteini vežejo specifične snovi in ​​jih prenašajo skozi membrano vzdolž njihovega koncentracijskega gradienta, zato ta proces, kot pri preprosti difuziji, ne zahteva porabe energije ATP.

Delci hrane ne morejo preiti skozi membrano; vstopajo v celico z endocitozo (glej sliko 10). Med endocitozo plazemska membrana tvori invaginacije in izbokline ter zajema trdne delce hrane. Okoli prehranskega bolusa se oblikuje vakuola (ali mehurček), ki se nato loči od plazemske membrane in trdni delci v vakuoli končajo v celici.

riž. 10. Endocitoza

Obstajata dve vrsti endocitoze.

1. Fagocitoza- absorpcija trdnih delcev. Imenujejo se specializirane celice, ki izvajajo fagocitozo fagociti.

2. Pinocitoza- absorpcija tekočega materiala (raztopina, koloidna raztopina, suspenzija).

Eksocitoza(glej sliko 11) je proces, obraten endocitozi. V celici sintetizirane snovi, kot so hormoni, so zapakirane v membranske vezikle, ki se prilegajo celični membrani, se vanjo vgradijo in vsebina vezikla se sprosti iz celice. Na enak način se lahko celica znebi odpadnih snovi, ki jih ne potrebuje.

riž. 11. Eksocitoza

Aktivni prevoz

Za razliko od olajšane difuzije je aktivni transport gibanje snovi proti koncentracijskemu gradientu. V tem primeru se snovi premikajo iz območja z nižjo koncentracijo v območje z višjo koncentracijo. Ker se to gibanje dogaja v nasprotni smeri od normalne difuzije, mora celica pri tem porabiti energijo.

Med primeri aktivnega transporta je najbolje raziskana tako imenovana natrijevo-kalijeva črpalka. Ta črpalka črpa natrijeve ione iz celice in črpa kalijeve ione v celico z uporabo energije ATP.

1. Strukturni (celična membrana ločuje celico od okolja).

2. Transport (snovi se prenašajo skozi celično membrano, celična membrana pa je visoko selektiven filter).

3. Receptor (receptorji, ki se nahajajo na površini membrane, zaznavajo zunanje vplive in prenašajo te informacije v celico, kar ji omogoča, da se hitro odzove na spremembe v okolju).

Poleg naštetega opravlja membrana tudi presnovne in energetske transformacijske funkcije.

Presnovna funkcija

Biološke membrane neposredno ali posredno sodelujejo v procesih presnovnih transformacij snovi v celici, saj je večina encimov povezanih z membranami.

Lipidno okolje encimov v membrani ustvarja določene pogoje za njihovo delovanje, omejuje aktivnost membranskih proteinov in tako uravnava presnovne procese.

Funkcija pretvorbe energije

Najpomembnejša funkcija mnogih biomembran je pretvorba ene oblike energije v drugo.

Membrane za pretvorbo energije vključujejo notranje membrane mitohondrijev in tilakoide kloroplastov (glej sliko 12).

riž. 12. Mitohondriji in kloroplasti

Reference

1. Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasečnik V.V. Splošna biologija 10-11 razred Bustard, 2005.
2. Biologija. 10. razred. Splošna biologija. Osnovna raven / P.V. Iževski, O.A. Kornilova, T.E. Loshchilina in drugi - 2. izdaja, revidirana. - Ventana-Graf, 2010. - 224 str.
3. Belyaev D.K. Biologija 10-11 razred. Splošna biologija. Osnovna raven. - 11. izd., stereotip. - M .: Izobraževanje, 2012. - 304 str.
4. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biologija 10-11 razred. Splošna biologija. Osnovna raven. - 6. izd., dod. - Bustard, 2010. - 384 str.

1. Ayzdorov.ru ().
2. Youtube.com().
3. Doctor-v.ru ().
4. Animals-world.ru ().

domača naloga

1. Kakšna je zgradba celične membrane?
2. Zaradi katerih lastnosti so lipidi sposobni tvoriti membrane?
3. Zaradi katerih funkcij lahko proteini sodelujejo pri transportu snovi skozi membrano?
4. Naštej naloge plazemske membrane.
5. Kako poteka pasivni transport skozi membrano?
6. Kako poteka aktivni transport skozi membrano?
7. Kakšna je funkcija natrijevo-kalijeve črpalke?
8. Kaj je fagocitoza, pinocitoza?

Celica- to ni samo tekočina, encimi in druge snovi, ampak tudi visoko organizirane strukture, imenovane znotrajcelični organeli. Organeli za celico niso nič manj pomembni kot njene kemične sestavine. Tako se bo v odsotnosti organelov, kot so mitohondriji, dobava energije, pridobljene iz hranil, takoj zmanjšala za 95 %.

Večina organelov v celici je pokritih membrane ki je sestavljen predvsem iz lipidov in beljakovin. Obstajajo celične membrane, endoplazmatski retikulum, mitohondrije, lizosomi in Golgijev aparat.

Lipidi so netopne v vodi, zato v celici ustvarijo oviro, ki preprečuje prehajanje vode in vodotopnih snovi iz enega predela v drugega. Proteinske molekule pa naredijo membrano prepustno za različne snovi skozi specializirane strukture, imenovane pore. Mnogi drugi membranski proteini so encimi, ki katalizirajo številne kemične reakcije, o katerih bomo razpravljali v naslednjih poglavjih.

Celična (ali plazemska) membrana je tanka, prožna in elastična struktura z debelino le 7,5-10 nm. Sestavljen je predvsem iz beljakovin in lipidov. Približno razmerje njegovih sestavin je naslednje: beljakovine - 55%, fosfolipidi - 25%, holesterol - 13%, drugi lipidi - 4%, ogljikovi hidrati - 3%.

Lipidna plast celične membrane preprečuje prodiranje vode. Osnova membrane je lipidni dvosloj - tanek lipidni film, sestavljen iz dveh monoslojev in popolnoma prekriva celico. Beljakovine se nahajajo po vsej membrani v obliki velikih kroglic.

Lipidni dvosloj sestoji predvsem iz fosfolipidnih molekul. En konec takšne molekule je hidrofilen, tj. topen v vodi (na njem se nahaja fosfatna skupina), drugi je hidrofoben, tj. topen samo v maščobah (vsebuje maščobno kislino).

Zaradi dejstva, da je hidrofobni del molekule fosfolipid odbija vodo, vendar jih privlačijo podobni deli istih molekul, imajo fosfolipidi naravno lastnost, da se pritrdijo drug na drugega v debelini membrane, kot je prikazano na sl. 2-3. Hidrofilni del s fosfatno skupino tvori dve površini membrane: zunanjo, ki je v stiku z zunajcelično tekočino, in notranjo, ki je v stiku z znotrajcelično tekočino.

Sredina lipidne plasti neprepustna za ione in vodne raztopine glukoze in sečnine. Snovi, topne v maščobi, vključno s kisikom, ogljikovim dioksidom in alkoholom, nasprotno, zlahka prodrejo v to območje membrane.

Molekule Med lipide spada tudi holesterol, ki je del membrane, saj je njihova steroidna skupina dobro topna v maščobah. Zdi se, da so te molekule raztopljene v lipidnem dvosloju. Njihov glavni namen je uravnavanje prepustnosti (ali neprepustnosti) membran za vodotopne sestavine telesnih tekočin. Poleg tega je holesterol glavni regulator viskoznosti membrane.

Beljakovine celične membrane. Na sliki so v lipidnem dvosloju vidni kroglasti delci – to so membranski proteini, med katerimi so večinoma glikoproteini. Obstajata dve vrsti membranskih proteinov: (1) integralni, ki prodrejo skozi membrano; (2) periferne, ki štrlijo le nad eno od njegovih površin, ne da bi dosegle drugo.

Veliko integralnih beljakovin tvorijo kanale (ali pore), skozi katere lahko voda in vodotopne snovi, zlasti ioni, difundirajo v intra- in zunajcelično tekočino. Zaradi selektivnosti kanalov nekatere snovi difundirajo bolje kot druge.

Druge integralne beljakovine delujejo kot nosilni proteini, ki prenašajo snovi, za katere je lipidni dvosloj neprepusten. Včasih nosilni proteini delujejo v nasprotni smeri od difuzije; tak transport imenujemo aktivni transport. Nekateri integralni proteini so encimi.

Integralni membranski proteini lahko služijo tudi kot receptorji za vodotopne snovi, vključno s peptidnimi hormoni, saj je membrana zanje neprepustna. Interakcija receptorskega proteina s specifičnim ligandom povzroči konformacijske spremembe v proteinski molekuli, kar posledično stimulira encimsko aktivnost intracelularnega segmenta proteinske molekule ali prenos signala iz receptorja v celico s pomočjo drugi glasnik. Tako integralni proteini, vgrajeni v celično membrano, le-to vključujejo v proces prenosa informacij o zunanjem okolju v celico.

Molekule perifernih membranskih proteinov pogosto povezana z integralnimi beljakovinami. Večina perifernih proteinov je encimov oziroma ima vlogo dispečerja transporta snovi skozi membranske pore.