Membranat biologjike. Membrana qelizore: struktura dhe funksionet Çfarë bën një membranë

Natyra ka krijuar shumë organizma dhe qeliza, por pavarësisht kësaj, struktura dhe shumica e funksioneve të membranave biologjike janë të njëjta, gjë që bën të mundur ekzaminimin e strukturës së tyre dhe studimin e vetive të tyre kryesore pa u lidhur me një lloj të caktuar qelize.

Çfarë është një membranë?

Membranat janë një element mbrojtës që është pjesë përbërëse e qelizës së çdo organizmi të gjallë.

Njësia strukturore dhe funksionale e të gjithë organizmave të gjallë në planet është qeliza. Aktiviteti i tij jetësor është i lidhur pazgjidhshmërisht me mjedisin me të cilin shkëmben energji, informacion dhe lëndë. Kështu, energjia ushqyese e nevojshme për funksionimin e qelizës vjen nga jashtë dhe harxhohet për funksionet e saj të ndryshme.

Struktura e njësisë strukturore më të thjeshtë të një organizmi të gjallë: membrana e organeleve, përfshirje të ndryshme. Ai është i rrethuar nga një membranë, brenda së cilës ndodhet bërthama dhe të gjitha organelet. Këto janë mitokondria, lizozomet, ribozomet, retikulumi endoplazmatik. Çdo element strukturor ka membranën e vet.

Roli në aktivitetin e qelizave

Membrana biologjike luan një rol kryesor në strukturën dhe funksionimin e një sistemi elementar të jetesës. Vetëm një qelizë e rrethuar nga një guaskë mbrojtëse me të drejtë mund të quhet organizëm. Një proces i tillë si metabolizmi kryhet gjithashtu për shkak të pranisë së një membrane. Nëse integriteti i tij strukturor prishet, kjo çon në një ndryshim në gjendjen funksionale të trupit në tërësi.

Membrana qelizore dhe funksionet e saj

Ndan citoplazmën e qelizës nga mjedisi i jashtëm ose nga membrana. Membrana qelizore siguron kryerjen e duhur të funksioneve specifike, specifikën e kontakteve ndërqelizore dhe manifestimet imune, dhe ruan ndryshimin transmembranor në potencialin elektrik. Ai përmban receptorë që mund të perceptojnë sinjale kimike - hormone, ndërmjetës dhe përbërës të tjerë aktivë biologjikë. Këta receptorë i japin asaj një aftësi tjetër - të ndryshojë aktivitetin metabolik të qelizës.

Funksionet e membranës:

1. Transferimi aktiv i substancave.

2. Transferimi pasiv i substancave:

2.1. Difuzioni është i thjeshtë.

2.2. Transferimi përmes poreve.

2.3. Transporti kryhet nga difuzioni i një transportuesi së bashku me një substancë membranore ose duke transmetuar një substancë përgjatë zinxhirit molekular të transportuesit.

3. Transferimi i jo-elektroliteve për shkak të difuzionit të thjeshtë dhe të lehtësuar.

Struktura e membranës qelizore

Përbërësit e membranës qelizore janë lipidet dhe proteinat.

Lipidet: fosfolipide, fosfatidiletanolaminë, sfingomielinë, fosfatidilinozitol dhe fosfatidilserinë, glikolipide. Përqindja e lipideve është 40-90%.

Proteinat: periferike, integrale (glikoproteinat), spektrin, aktin, citoskelet.

Elementi kryesor strukturor është një shtresë e dyfishtë e molekulave fosfolipide.

Membrana e çatisë: përkufizimi dhe tipologjia

Disa statistika. Në territorin e Federatës Ruse, membrana është përdorur si material mbulimi jo shumë kohë më parë. Pjesa e kulmeve membranore nga numri i përgjithshëm i pllakave të çatisë së butë është vetëm 1.5%. Çatitë e bitumit dhe mastikës janë bërë më të përhapura në Rusi. Por në Evropën Perëndimore, pjesa e çatisë së membranës është 87%. Dallimi është i dukshëm.

Si rregull, membrana si materiali kryesor kur mbulon çatinë është ideale për çatitë e sheshta. Për ata me një pjerrësi të madhe është më pak i përshtatshëm.

Vëllimet e prodhimit dhe shitjeve të çatisë së membranës në tregun vendas kanë një tendencë pozitive rritjeje. Pse? Arsyet janë më se të qarta:

• Jeta e shërbimit është rreth 60 vjet. Vetëm imagjinoni, vetëm periudha e garancisë së përdorimit, e cila përcaktohet nga prodhuesi, arrin 20 vjet.
• Lehtë për t'u instaluar. Për krahasim: instalimi i një çati bitumi zgjat 1.5 herë më shumë se instalimi i një çati membranore.
• Lehtësia e punës së mirëmbajtjes dhe riparimit.

Trashësia e membranave të çatisë mund të jetë 0.8-2 mm, dhe pesha mesatare e një metër katror është 1.3 kg.

Karakteristikat e membranave të çatisë:

• elasticitet;
• forca;
• rezistenca ndaj rrezeve ultravjollcë dhe mjediseve të tjera agresive;
• rezistenca ndaj ngricave;
• rezistencë ndaj zjarrit.

Ekzistojnë tre lloje të membranave për çati. Tipari kryesor i klasifikimit është lloji i materialit polimer që përbën bazën e kanavacës. Pra, membranat e çatisë janë:

• që i përkasin grupit EPDM, janë bërë në bazë të monomerit të polimerizuar etilen-propilen-dien, ose thënë thjesht, Përparësitë: forcë e lartë, elasticitet, rezistencë ndaj ujit, mirëdashësi mjedisore, kosto të ulët. Disavantazhet: teknologji ngjitëse për bashkimin e fletëve duke përdorur një shirit të veçantë, forcë e ulët e nyjeve. Fusha e aplikimit: përdoret si material hidroizolues për dyshemetë e tuneleve, burimet e ujit, objektet e depozitimit të mbetjeve, rezervuarët artificialë dhe natyrorë, etj.
• Membrana PVC. Këto janë predha në prodhimin e të cilave klorur polivinil përdoret si materiali kryesor. Avantazhet: Rezistenca ndaj rrezeve ultraviolet, rezistenca ndaj zjarrit, gamë e gjerë ngjyrash e pëlhurave membranore. Disavantazhet: rezistencë e ulët ndaj materialeve bituminoze, vajrave, tretësve; lëshon substanca të dëmshme në atmosferë; Ngjyra e kanavacës zbehet me kalimin e kohës.
• TPO. Bërë nga olefina termoplastike. Ato mund të jenë të përforcuara ose të pa përforcuara. Të parët janë të pajisur me një rrjetë poliesteri ose pëlhurë tekstil me fije qelqi. Përparësitë: mirëdashësi mjedisore, qëndrueshmëri, elasticitet i lartë, rezistencë ndaj temperaturës (si në temperatura të larta ashtu edhe në të ulëta), nyje të salduara të qepjeve të pëlhurës. Disavantazhet: kategoria e çmimeve të larta, mungesa e prodhuesve në tregun vendas.

Membrana e profilizuar: karakteristikat, funksionet dhe avantazhet

Membranat e profilizuara janë një risi në tregun e ndërtimit. Kjo membranë përdoret si material hidroizolues.

Substanca e përdorur në prodhim është polietileni. Ky i fundit vjen në dy lloje: polietileni me densitet të lartë (HDPE) dhe polietileni me densitet të ulët (LDPE).

Membrana e profilizuar e bërë nga polietileni me presion të lartë ka një sipërfaqe të veçantë - puçrra të zbrazëta. Lartësia e këtyre formacioneve mund të ndryshojë nga 7 në 20 mm. Sipërfaqja e brendshme e membranës është e lëmuar. Kjo lejon përkuljen pa probleme të materialeve të ndërtimit.

Ndryshimi i formës së seksioneve individuale të membranës është i përjashtuar, pasi presioni shpërndahet në mënyrë të barabartë në të gjithë zonën e saj për shkak të pranisë së të njëjtave zgjatime. Gjeomembrana mund të përdoret si izolim i ventilimit. Në këtë rast, sigurohet shkëmbim i lirë i nxehtësisë brenda ndërtesës.

Përparësitë e membranave të profilizuara:

• forca e rritur;
• rezistenca ndaj nxehtësisë;
• rezistenca ndaj ndikimeve kimike dhe biologjike;
• jetë e gjatë shërbimi (më shumë se 50 vjet);
• lehtësia e instalimit dhe mirëmbajtjes;
• çmim të përballueshëm.

Membranat e profilizuar vijnë në tre lloje:

• me pëlhurë me një shtresë;
• me pëlhurë dyshtresore = gjeotekstile + membranë kulluese;
• me pëlhurë treshtresore = sipërfaqe e rrëshqitshme + gjeotekstile + membranë kulluese.

Një membranë e profilizuar me një shtresë përdoret për të mbrojtur hidroizolimin kryesor, instalimin dhe çmontimin e mureve të betonit me lagështi të lartë. Një mbrojtës me dy shtresa përdoret gjatë instalimit Një mbrojtës me tre shtresa përdoret në tokë që është e ndjeshme ndaj ngricave dhe në tokë të thellë.

Zonat e përdorimit të membranave kulluese

Membrana e profilizuar e gjen aplikimin e saj në fushat e mëposhtme:

1. Hidroizolimi bazë i themelit. Siguron mbrojtje të besueshme kundër ndikimit shkatërrues të ujërave nëntokësore, sistemeve rrënjësore të bimëve, rrëshqitjes së tokës dhe dëmtimeve mekanike.
2. Drenazhimi i murit të themelit. Neutralizon efektet e ujërave nëntokësore dhe të reshjeve atmosferike duke i transportuar në sistemet e kullimit.
3. Lloji horizontal - mbrojtje kundër deformimeve për shkak të veçorive strukturore.
4. Analoge me përgatitjen e betonit. Përdoret në rastin e punimeve ndërtimore për ndërtimin e ndërtesave në një zonë me ujëra nëntokësore të ulëta, në rastet kur hidroizolimi horizontal përdoret për të mbrojtur nga lagështia kapilar. Gjithashtu, funksionet e membranës së profilizuar përfshijnë parandalimin e kalimit të qumështit të çimentos në tokë.
5. Ventilimi i sipërfaqeve të mureve me nivele të larta lagështie. Mund të instalohet si nga brenda ashtu edhe jashtë dhomës. Në rastin e parë, qarkullimi i ajrit aktivizohet, dhe në të dytën, sigurohet lagështia dhe temperatura optimale.
6. Përdoret çati e përmbysur.

Membrana e superdifuzionit

Membrana superdifuzion është një material i gjeneratës së re, qëllimi kryesor i të cilit është të mbrojë elementët e strukturës së çatisë nga era, reshjet dhe avulli.

Prodhimi i materialit mbrojtës bazohet në përdorimin e substancave jo të endura, fibrave të dendura të cilësisë së lartë. Membranat me tre dhe katër shtresa janë të njohura në tregun vendas. Shqyrtimet nga ekspertët dhe konsumatorët konfirmojnë se sa më shumë shtresa të bazohet një strukturë, aq më të forta janë funksionet e saj mbrojtëse dhe për rrjedhojë aq më i lartë është efikasiteti energjetik i dhomës në tërësi.

Në varësi të llojit të çatisë, karakteristikave të tij të projektimit dhe kushteve klimatike, prodhuesit rekomandojnë t'i jepet përparësi një ose një lloji tjetër të membranës difuzive. Pra, ekzistojnë për çati me pjerrësi të strukturave komplekse dhe të thjeshta, për çati me pjerrësi me pjerrësi minimale, për çati me mbulesë tegel etj.

Membrana e superdifuzionit vendoset direkt në shtresën termoizoluese, dyshemeja e bërë me dërrasa. Nuk ka nevojë për një hendek ventilimi. Materiali fiksohet me kapëse speciale ose gozhda çeliku. Skajet e fletëve të difuzionit janë bashkuar dhe puna mund të kryhet edhe në kushte ekstreme: në shpërthime të forta ere, etj.

Përveç kësaj, veshja në fjalë mund të përdoret si një mbulesë e përkohshme e çatisë.

Membranat PVC: thelbi dhe qëllimi

Membranat PFC janë një material mbulimi i bërë nga klorur polivinil dhe kanë veti elastike. Një material i tillë modern i çatisë ka zëvendësuar plotësisht analogët e rrotullave të bitumit, të cilët kanë një pengesë të konsiderueshme - nevojën për mirëmbajtje dhe riparim sistematik. Sot, tiparet karakteristike të membranave PVC bëjnë të mundur përdorimin e tyre kur kryeni punë riparimi në çatitë e vjetra të sheshta. Ato përdoren gjithashtu kur vendosen çati të reja.

Një çati e bërë nga ky material është e lehtë për t'u përdorur dhe instalimi i saj mund të bëhet në çdo lloj sipërfaqeje, në çdo kohë të vitit dhe në çdo kusht moti. Membrana PVC ka këto karakteristika:

• forca;
• qëndrueshmëri kur ekspozohet ndaj rrezeve UV, llojeve të ndryshme të reshjeve, ngarkesave pika dhe sipërfaqësore.

Falë vetive të tyre unike, membranat PVC do t'ju shërbejnë me besnikëri për shumë vite. Jetëgjatësia e një çatie të tillë është e barabartë me jetëgjatësinë e vetë ndërtesës, ndërsa materialet e çatisë me rrotulla kërkojnë riparime të rregullta, dhe në disa raste, çmontim të plotë dhe instalim të një dyshemeje të re.

Fletët e membranës PVC lidhen me njëra-tjetrën me saldim të nxehtë, temperatura e së cilës është në intervalin 400-600 gradë Celsius. Kjo lidhje është plotësisht e mbyllur.

Avantazhet e membranave PVC

Përparësitë e tyre janë të dukshme:

• fleksibiliteti i sistemit të çatisë, i cili i përshtatet më së miri projektit të ndërtimit;
• shtresë lidhëse e qëndrueshme, hermetike midis fletëve të membranës;
• tolerancë ideale ndaj ndryshimeve klimatike, kushteve të motit, temperaturës, lagështisë;
• rritja e përshkueshmërisë së avullit, e cila nxit avullimin e lagështisë së grumbulluar në hapësirën nën çati;
• shumë opsione ngjyrash;
• vetitë e zjarrit;
• aftësia për të ruajtur vetitë dhe pamjen e saj origjinale për një periudhë të gjatë;
• Membrana PVC është një material absolutisht miqësor ndaj mjedisit, i cili konfirmohet nga certifikatat përkatëse;
• procesi i instalimit është i mekanizuar, kështu që nuk do të marrë shumë kohë;
• rregullat e funksionimit lejojnë instalimin e shtesave të ndryshme arkitekturore direkt në krye të vetë çatisë së membranës PVC;
• instalimi me një shtresë do të kursejë paratë tuaja;
• lehtësinë e mirëmbajtjes dhe riparimit.

Pëlhurë membranore

Pëlhura e membranës është e njohur për industrinë e tekstilit për një kohë të gjatë. Këpucët dhe veshjet janë bërë nga ky material: të rritur dhe fëmijë. Membrana është baza e pëlhurës së membranës, e paraqitur në formën e një filmi të hollë polimer dhe që ka karakteristika të tilla si hidroizolimi dhe përshkueshmëria e avullit. Për të prodhuar këtë material, ky film është i veshur me shtresa mbrojtëse të jashtme dhe të brendshme. Struktura e tyre përcaktohet nga vetë membrana. Kjo është bërë për të ruajtur të gjitha pronat e dobishme edhe në rast dëmtimi. Me fjalë të tjera, veshja e membranës nuk laget kur ekspozohet ndaj reshjeve në formën e borës ose shiut, por në të njëjtën kohë lejon që avulli të kalojë nga trupi në mjedisin e jashtëm. Ky xhiro lejon lëkurën të marrë frymë.

Duke marrë parasysh të gjitha sa më sipër, mund të konkludojmë se veshjet ideale të dimrit janë bërë nga pëlhura e tillë. Membrana në bazën e pëlhurës mund të jetë:

• me pore;
• pa pore;
• të kombinuara.

Membranat, të cilat kanë shumë mikropore, përmbajnë Teflon. Dimensionet e poreve të tilla nuk arrijnë as përmasat e një pike uji, por janë më të mëdha se një molekulë uji, gjë që tregon rezistencën ndaj ujit dhe aftësinë për të hequr djersën.

Membranat që nuk kanë pore zakonisht bëhen nga poliuretani. Shtresa e tyre e brendshme përqendron të gjitha sekrecionet e djersës dhe yndyrës së trupit të njeriut dhe i shtyn ato jashtë.

Struktura e membranës së kombinuar nënkupton praninë e dy shtresave: poroze dhe të lëmuar. Kjo pëlhurë ka karakteristika të cilësisë së lartë dhe do të zgjasë për shumë vite.

Falë këtyre avantazheve, rrobat dhe këpucët e bëra nga pëlhura membranore dhe të destinuara për t'u veshur në sezonin e dimrit janë të qëndrueshme, por të lehta dhe ofrojnë mbrojtje të shkëlqyer nga ngrica, lagështia dhe pluhuri. Ato janë thjesht të domosdoshme për shumë lloje aktive të rekreacionit dimëror dhe alpinizmit.

Membrana qelizore është një film ultra i hollë në sipërfaqen e një qelize ose organeleje qelizore, i përbërë nga një shtresë bimolekulare lipidesh me proteina dhe polisaharide të ngulitura.

Funksionet e membranës:

• · Barriera - siguron metabolizëm të rregulluar, selektiv, pasiv dhe aktiv me mjedisin. Për shembull, membrana e peroksizomës mbron citoplazmën nga peroksidet që janë të rrezikshme për qelizën. Përshkueshmëria selektive do të thotë që përshkueshmëria e një membrane ndaj atomeve ose molekulave të ndryshme varet nga madhësia e tyre, ngarkesa elektrike dhe vetitë kimike. Përshkueshmëria selektive siguron ndarjen e qelizës dhe ndarjeve qelizore nga mjedisi dhe furnizimin e tyre me substancat e nevojshme.
• · Transporti - transporti i substancave brenda dhe jashtë qelizës ndodh përmes membranës. Transporti përmes membranave siguron: shpërndarjen e lëndëve ushqyese, largimin e produkteve përfundimtare metabolike, sekretimin e substancave të ndryshme, krijimin e gradientëve të joneve, ruajtjen e pH optimale dhe përqendrimet e joneve në qelizë, të cilat janë të nevojshme për funksionimin e enzimave qelizore. Grimcat që për ndonjë arsye nuk janë në gjendje të kalojnë shtresën e dyfishtë fosfolipidike (për shembull, për shkak të vetive hidrofile, pasi membrana brenda është hidrofobike dhe nuk lejon që substancat hidrofile të kalojnë, ose për shkak të madhësisë së tyre të madhe), por të nevojshme për qelizën , mund të depërtojë në membranë nëpërmjet proteinave të veçanta mbartëse (transportuesve) dhe proteinave të kanalit ose me endocitozë. Në transportin pasiv, substancat kalojnë shtresën e dyfishtë lipidike pa shpenzuar energji përgjatë një gradienti përqendrimi me anë të difuzionit. Një variant i këtij mekanizmi është difuzioni i lehtësuar, në të cilin një molekulë specifike ndihmon një substancë të kalojë përmes membranës. Kjo molekulë mund të ketë një kanal që lejon të kalojë vetëm një lloj lënde. Transporti aktiv kërkon energji pasi ndodh kundër një gradient përqendrimi. Në membranë ka proteina të pompës speciale, duke përfshirë ATPazën, e cila pompon në mënyrë aktive jonet e kaliumit (K +) në qelizë dhe pompon jonet e natriumit (Na +) jashtë saj.
• · matricë - siguron një pozicion dhe orientim të caktuar relativ të proteinave të membranës, ndërveprimin e tyre optimal.
• · mekanike - siguron autonominë e qelizës, strukturat e saj ndërqelizore, si dhe lidhjen me qelizat e tjera (në inde). Muret qelizore luajnë një rol të madh në sigurimin e funksionit mekanik, dhe te kafshët, substancën ndërqelizore.
• · energjia - gjatë fotosintezës në kloroplaste dhe frymëmarrjes qelizore në mitokondri, në membranat e tyre funksionojnë sistemet e transferimit të energjisë, në të cilat marrin pjesë edhe proteinat;
• · receptor - disa proteina të vendosura në membranë janë receptorë (molekula me ndihmën e të cilave qeliza percepton sinjale të caktuara). Për shembull, hormonet që qarkullojnë në gjak veprojnë vetëm në qelizat e synuara që kanë receptorë që korrespondojnë me këto hormone. Neurotransmetuesit (kimikatet që sigurojnë përcjelljen e impulseve nervore) gjithashtu lidhen me proteinat e receptorit të veçantë në qelizat e synuara.
• · enzimatike - proteinat e membranës shpesh janë enzima. Për shembull, membranat plazmatike të qelizave epiteliale të zorrëve përmbajnë enzima tretëse.
• · Zbatimi i gjenerimit dhe përcjelljes së biopotencialeve. Me ndihmën e membranës, në qelizë mbahet një përqendrim konstant i joneve: përqendrimi i jonit K + brenda qelizës është shumë më i lartë se jashtë, dhe përqendrimi i Na + është shumë më i ulët, gjë që është shumë e rëndësishme, pasi kjo siguron ruajtjen e diferencës potenciale në membranë dhe gjenerimin e një impulsi nervor.
• · Shenja e qelizave - ka antigjene në membranë që veprojnë si shënues - "etiketa" që lejojnë identifikimin e qelizës. Këto janë glikoproteina (d.m.th., proteina me zinxhirë anësore oligosakaride të degëzuara të lidhura me to) që luajnë rolin e "antenave". Për shkak të konfigurimeve të shumta të zinxhirit anësor, është e mundur të bëhet një shënues specifik për çdo lloj qelize. Me ndihmën e shënuesve, qelizat mund të njohin qelizat e tjera dhe të veprojnë në bashkëpunim me to, për shembull, në formimin e organeve dhe indeve. Kjo gjithashtu lejon sistemin imunitar të njohë antigjenet e huaja.

Disa molekula proteinike shpërndahen lirshëm në rrafshin e shtresës lipidike; në gjendje normale, pjesët e molekulave të proteinave që dalin në anët e ndryshme të membranës qelizore nuk e ndryshojnë pozicionin e tyre.

Morfologjia e veçantë e membranave qelizore përcakton karakteristikat e tyre elektrike, ndër të cilat më të rëndësishmet janë kapaciteti dhe përçueshmëria.

Vetitë kapacitive përcaktohen kryesisht nga shtresa e dyfishtë fosfolipide, e cila është e papërshkueshme nga jonet e hidratuar dhe në të njëjtën kohë mjaft e hollë (rreth 5 nm) për të siguruar ndarje dhe ruajtje efikase të ngarkesës, dhe ndërveprim elektrostatik të kationeve dhe anioneve. Për më tepër, vetitë kapacitative të membranave qelizore janë një nga arsyet që përcaktojnë karakteristikat kohore të proceseve elektrike që ndodhin në membranat qelizore.

Përçueshmëria (g) është reciproke e rezistencës elektrike dhe është e barabartë me raportin e rrymës totale transmembranore për një jon të caktuar me vlerën që përcaktoi ndryshimin e tij potencial transmembranor.

Substanca të ndryshme mund të shpërndahen përmes shtresës së dyfishtë fosfolipidike dhe shkalla e përshkueshmërisë (P), d.m.th., aftësia e membranës qelizore për të kaluar këto substanca, varet nga ndryshimi në përqendrimet e substancës difuzuese në të dy anët e membranës, nga tretshmëria e saj. në lipide dhe vetitë e membranës qelizore. Shpejtësia e difuzionit për jonet e ngarkuara në kushte konstante të fushës në një membranë përcaktohet nga lëvizshmëria e joneve, trashësia e membranës dhe shpërndarja e joneve në membranë. Për joelektrolitet, përshkueshmëria e membranës nuk ndikon në përçueshmërinë e saj, pasi joelektrolitet nuk mbajnë ngarkesa, d.m.th., ata nuk mund të mbajnë rrymë elektrike.

Përçueshmëria e një membrane është një masë e përshkueshmërisë së saj jonike. Një rritje në përçueshmëri tregon një rritje të numrit të joneve që kalojnë nëpër membranë.

Një veti e rëndësishme e membranave biologjike është rrjedhshmëria. Të gjitha membranat qelizore janë struktura të lëvizshme lëngu: shumica e molekulave të lipideve dhe proteinave përbërëse të tyre janë të afta të lëvizin mjaft shpejt në rrafshin e membranës.

Membrana qelizore (membrana plazmatike) është një membranë e hollë, gjysmë e përshkueshme që rrethon qelizat.

Funksioni dhe roli i membranës qelizore

Funksioni i tij është të mbrojë integritetin e pjesës së brendshme duke lejuar disa substanca thelbësore në qelizë dhe duke parandaluar hyrjen e të tjerave.

Ai gjithashtu shërben si bazë për lidhjen me disa organizma dhe me të tjerët. Kështu, membrana plazmatike siguron edhe formën e qelizës. Një funksion tjetër i membranës është të rregullojë rritjen e qelizave përmes ekuilibrit dhe.

Në endocitozë, lipidet dhe proteinat hiqen nga membrana qelizore ndërsa substancat absorbohen. Gjatë ekzocitozës, vezikulat që përmbajnë lipide dhe proteina shkrihen me membranën qelizore, duke rritur madhësinë e qelizave. , dhe qelizat mykotike kanë membrana plazmatike. Ato të brendshme, për shembull, janë gjithashtu të mbyllura në membrana mbrojtëse.

Struktura e membranës qelizore

Membrana plazmatike përbëhet kryesisht nga një përzierje e proteinave dhe lipideve. Në varësi të vendndodhjes dhe rolit të membranës në trup, lipidet mund të përbëjnë 20 deri në 80 përqind të membranës, ndërsa pjesa tjetër janë proteina. Ndërsa lipidet ndihmojnë në dhënien e fleksibilitetit të membranës, proteinat kontrollojnë dhe ruajnë kiminë e qelizës dhe ndihmojnë në transportin e molekulave nëpër membranë.

Lipidet e membranës

Fosfolipidet janë përbërësi kryesor i membranave plazmatike. Ato formojnë një shtresë të dyfishtë lipidike në të cilën rajonet e kokës hidrofile (të tërhequra nga uji) organizohen spontanisht për t'u përballur me citosolin ujor dhe lëngun jashtëqelizor, ndërsa rajonet bishtore hidrofobike (të zmbrapsura nga uji) përballen larg citosolit dhe lëngut jashtëqelizor. Shtresa e dyfishtë lipidike është gjysmë e përshkueshme, duke lejuar që vetëm disa molekula të shpërndahen nëpër membranë.

Kolesteroli është një përbërës tjetër lipid i membranave qelizore të kafshëve. Molekulat e kolesterolit shpërndahen në mënyrë selektive midis fosfolipideve të membranës. Kjo ndihmon në ruajtjen e ngurtësisë së membranave qelizore duke parandaluar që fosfolipidet të bëhen shumë të dendura. Kolesteroli mungon në membranat qelizore bimore.

Glikolipidet janë të vendosura në sipërfaqen e jashtme të membranave qelizore dhe janë të lidhura me to nga një zinxhir karbohidratesh. Ato ndihmojnë qelizën të njohë qelizat e tjera në trup.

Proteinat e membranës

Membrana qelizore përmban dy lloje të proteinave të lidhura. Proteinat e membranës periferike janë të jashtme dhe lidhen me të duke ndërvepruar me proteina të tjera. Proteinat integrale të membranës futen në membranë dhe shumica kalojnë. Pjesë të këtyre proteinave transmembranore ndodhen në të dy anët e saj.

Proteinat e membranës plazmatike kryejnë një sërë funksionesh të ndryshme. Proteinat strukturore ofrojnë mbështetje dhe formë për qelizat. Proteinat e receptorit të membranës ndihmojnë qelizat të komunikojnë me mjedisin e tyre të jashtëm duke përdorur hormone, neurotransmetues dhe molekula të tjera sinjalizuese. Proteinat e transportit, të tilla si proteinat globulare, transportojnë molekulat nëpër membranat qelizore përmes difuzionit të lehtësuar. Glikoproteinat kanë një zinxhir karbohidratesh të lidhur me to. Ato janë të ngulitura në membranën qelizore, duke ndihmuar në shkëmbimin dhe transportin e molekulave.

Fjala membranë ka një sërë kuptimesh, por në përgjithësi termi nënkupton një ndarje, membranë ose pllakë të hollë fleksibël që mund të kryejë funksione të ndryshme. Në këtë artikull do t'ju tregojmë se çfarë është një membranë nga pikëpamja e biologjisë dhe teknologjisë.

Membrana në biologji

Membrana (ose membrana qelizore) është një strukturë molekulare elastike, roli i së cilës është të mbrojë qelizën nga mjedisi. Membrana qelizore siguron integritetin e saj dhe është gjithashtu përgjegjëse për proceset metabolike midis mjedisit dhe qelizës.

Membrana qelizore përbëhet nga proteina dhe lipide dhe ka një trashësi prej rreth 7 nm. Çdo "bllok ndërtimi" i membranës është përgjegjës për një funksion specifik të një organi të caktuar qelizor. Lipidet në membranë përfaqësohen nga tre lloje - fosfolipide, glikolipide dhe kolesterol.

Fosfolipidet dhe glikolipidet formojnë seksione hidrofobike dhe hidrofile (seksionet hidrofobike drejtohen në qelizë, dhe seksionet hidrofile drejtohen nga jashtë), të cilat rregullojnë shkëmbimin e ujit dhe molekulave të ngjashme midis qelizës dhe mjedisit. Kolesteroli i jep membranës ngurtësi.

Proteinat që përbëjnë membranën mund të kryejnë shumë funksione për shembull, ka proteina transportuese që ndihmojnë substancat e nevojshme të hyjnë në qelizë.

Membrana në teknologji

Membrana e sigurisë është pjesë e një pajisjeje sigurie të membranës, detyra e së cilës është të sigurojë lirimin e nevojshëm të përzierjes avull-gaz në një presion të caktuar. Pajisjet e tilla përdoren si siguresa për pajisjet e procesit, tubacionet, etj.

Në prani të mbingarkesave të rrezikshme, membrana çahet, duke siguruar "shkarkimin" e nevojshëm, duke ruajtur integritetin e sistemit teknik të shtrenjtë dhe kompleks.

Kërkoni koncepte më interesante në seksion.

Membranat biologjike- emri i përgjithshëm për strukturat sipërfaqësore funksionalisht aktive që lidhin qelizat (membranat qelizore ose plazmatike) dhe organelet ndërqelizore (membranat e mitokondrive, bërthamat, lizozomet, retikulumi endoplazmatik, etj.). Ato përmbajnë lipide, proteina, molekula heterogjene (glikoproteina, glikolipide) dhe, në varësi të funksionit të kryer, përbërës të shumtë të vegjël: koenzima, acide nukleike, antioksidantë, karotenoidë, jone inorganike etj.

Funksionimi i koordinuar i sistemeve të membranës - receptorët, enzimat, mekanizmat e transportit - ndihmon në ruajtjen e homeostazës së qelizave dhe në të njëjtën kohë përgjigjet shpejt ndaj ndryshimeve në mjedisin e jashtëm.

TE funksionet themelore të membranave biologjike mund t'i atribuohet:

· ndarja e qelizës nga mjedisi dhe formimi i ndarjeve (kompartamenteve) ndërqelizore;

· kontrollin dhe rregullimin e transportit të një shumëllojshmërie të madhe substancash përmes membranave;

· pjesëmarrje në sigurimin e ndërveprimeve ndërqelizore, transmetimin e sinjaleve në qelizë;

· shndërrimi i energjisë së substancave organike të ushqimit në energji të lidhjeve kimike të molekulave të ATP.

Organizimi molekular i membranës plazmatike (qelizore) është afërsisht i njëjtë në të gjitha qelizat: përbëhet nga dy shtresa të molekulave lipide me shumë proteina specifike të përfshira në të. Disa proteina të membranës kanë aktivitet enzimatik, ndërsa të tjerat lidhin lëndët ushqyese nga mjedisi dhe i transportojnë ato në qelizë përmes membranave. Proteinat e membranës dallohen nga natyra e lidhjes së tyre me strukturat e membranës. Disa proteina të quajtura e jashtme ose periferike , janë të lidhura lirshëm në sipërfaqen e membranës, të tjerët, të quajtur e brendshme ose integrale , i zhytur brenda membranës. Proteinat periferike nxirren lehtësisht, ndërsa proteinat integrale mund të izolohen vetëm duke përdorur detergjentë ose tretës organikë. Në Fig. Figura 4 tregon strukturën e membranës plazmatike.

Membranat e jashtme, ose plazma, të shumë qelizave, si dhe membranat e organeleve ndërqelizore, për shembull, mitokondritë, kloroplastet, u izoluan në formë të lirë dhe u studiuan përbërja e tyre molekulare. Të gjitha membranat përmbajnë lipide polare në sasi që variojnë nga 20 deri në 80% të masës së tyre, në varësi të llojit të membranës, pjesa tjetër është kryesisht proteina. Kështu, në membranat plazmatike të qelizave shtazore, sasia e proteinave dhe lipideve, si rregull, është afërsisht e njëjtë; membrana e brendshme mitokondriale përmban rreth 80% proteina dhe vetëm 20% lipide, dhe membranat mielinë të qelizave të trurit, përkundrazi, përmbajnë rreth 80% lipide dhe vetëm 20% proteina.

Oriz. 4. Struktura e membranës plazmatike

Pjesa lipidike e membranës është një përzierje e llojeve të ndryshme të lipideve polare. Lipidet polare, të cilat përfshijnë fosfoglicerolipidet, sfingolipidet dhe glikolipidet, nuk ruhen në qelizat dhjamore, por janë të integruara në membranat qelizore dhe në përmasa të përcaktuara rreptësisht.

Të gjitha lipidet polare në membrana rinovohen vazhdimisht gjatë procesit metabolik në kushte normale, në qelizë krijohet një gjendje stacionare, në të cilën shpejtësia e sintezës së lipideve është e barabartë me shpejtësinë e kalbjes së tyre.

Membranat e qelizave shtazore përmbajnë kryesisht fosfoglicerolipide dhe në një masë më të vogël sfingolipide; triacilglicerolet gjenden vetëm në sasi të vogla. Disa membrana të qelizave shtazore, veçanërisht membrana e jashtme plazmatike, përmbajnë sasi të konsiderueshme të kolesterolit dhe estereve të tij (Fig. 5).

Fig.5. Lipidet e membranës

Aktualisht, modeli përgjithësisht i pranuar i strukturës së membranës është modeli i mozaikut fluid, i propozuar në 1972 nga S. Singer dhe J. Nicholson.

Sipas tij, proteinat mund të krahasohen me ajsbergët që notojnë në një det lipid. Siç u përmend më lart, ekzistojnë 2 lloje të proteinave të membranës: integrale dhe periferike. Proteinat integrale depërtojnë përmes membranës; molekulat amfipatike. Proteinat periferike nuk depërtojnë në membranë dhe janë më pak të lidhura ngushtë me të. Pjesa kryesore e vazhdueshme e membranës, domethënë matrica e saj, është shtresa e dyfishtë lipidike polare. Në temperatura normale të qelizave, matrica është në një gjendje të lëngshme, e cila sigurohet nga një raport i caktuar midis acideve yndyrore të ngopura dhe të pangopura në bishtat hidrofobikë të lipideve polare.

Modeli i mozaikut të lëngshëm supozon gjithashtu se në sipërfaqen e proteinave integrale të vendosura në membranë ka grupe R të mbetjeve të aminoacideve (kryesisht grupe hidrofobike, për shkak të të cilave proteinat duket se "treten" në pjesën qendrore hidrofobike të shtresës së dyfishtë). . Në të njëjtën kohë, në sipërfaqen e proteinave periferike ose të jashtme, ka kryesisht grupe R hidrofile, të cilat tërhiqen nga kokat polare të ngarkuara hidrofile të lipideve për shkak të forcave elektrostatike. Proteinat integrale, të cilat përfshijnë enzimat dhe proteinat transportuese, janë aktive vetëm nëse ndodhen brenda pjesës hidrofobike të shtresës së dyfishtë, ku fitojnë konfigurimin hapësinor të nevojshëm për manifestimin e aktivitetit (Fig. 6). Duhet theksuar edhe një herë se lidhjet kovalente nuk krijohen as ndërmjet molekulave në shtresën e dyfishtë dhe as ndërmjet proteinave dhe lipideve të shtresës së dyfishtë.

Fig.6. Proteinat e membranës

Proteinat e membranës mund të lëvizin lirshëm në rrafshin anësor. Proteinat periferike fjalë për fjalë notojnë në sipërfaqen e "detit" të dyshtresës, ndërsa proteinat integrale, si ajsbergët, janë pothuajse plotësisht të zhytura në shtresën e hidrokarbureve.

Në pjesën më të madhe, membranat janë asimetrike, domethënë ato kanë anët e pabarabarta. Kjo asimetri manifestohet në sa vijon:

Së pari, se anët e brendshme dhe të jashtme të membranave plazmatike të qelizave bakteriale dhe shtazore ndryshojnë në përbërjen e lipideve polare. Për shembull, shtresa e brendshme lipidike e membranave të qelizave të kuqe të gjakut të njeriut përmban kryesisht fosfatidiletanolaminë dhe fosfatidilserinë, dhe shtresa e jashtme përmban fosfatidilkolinë dhe sfingomielinë.

Së dyti, disa sisteme transporti në membrana veprojnë vetëm në një drejtim. Për shembull, në membranat e eritrociteve ekziston një sistem transporti ("pompë") që pompon jonet Na + nga qeliza në mjedis, dhe jonet K + në qelizë për shkak të energjisë së çliruar gjatë hidrolizës së ATP.

Së treti, sipërfaqja e jashtme e membranës plazmatike përmban një numër shumë të madh grupesh oligosakaride, të cilat janë koka glikolipide dhe vargje anësore oligosakaride të glikoproteinave, ndërsa në sipërfaqen e brendshme të membranës plazmatike praktikisht nuk ka grupe oligosakaride.

Asimetria e membranave biologjike ruhet për faktin se transferimi i molekulave individuale fosfolipide nga njëra anë e shtresës së dyfishtë lipidike në tjetrën është shumë e vështirë për arsye energjie. Një molekulë lipide polare është në gjendje të lëvizë lirshëm në anën e saj të shtresës së dyfishtë, por është e kufizuar në aftësinë e saj për të kërcyer në anën tjetër.

Lëvizshmëria e lipideve varet nga përmbajtja relative dhe lloji i acideve yndyrore të pangopura të pranishme. Natyra hidrokarbure e zinxhirëve të acideve yndyrore i jep vetitë membranore të rrjedhshmërisë dhe lëvizshmërisë. Në prani të acideve yndyrore cis-të pangopura, forcat e kohezionit midis zinxhirëve janë më të dobëta sesa në rastin e vetëm acideve yndyrore të ngopura dhe lipidet mbeten shumë të lëvizshme edhe në temperatura të ulëta.

Në pjesën e jashtme të membranave ka zona specifike njohjeje, funksioni i të cilave është njohja e sinjaleve të caktuara molekulare. Për shembull, është përmes membranës që disa baktere perceptojnë ndryshime të lehta në përqendrimin e një lëndë ushqyese, e cila stimulon lëvizjen e tyre drejt burimit të ushqimit; ky fenomen quhet kemotaksia.

Membranat e qelizave të ndryshme dhe organeleve ndërqelizore kanë një specifikë të caktuar për shkak të strukturës, përbërjes kimike dhe funksioneve të tyre. Dallohen grupet kryesore të mëposhtme të membranave në organizmat eukariote:

membrana plazmatike (membrana e jashtme qelizore, plazmalemma),

· membrana bërthamore,

retikulumi endoplazmatik,

membranat e aparatit Golgi, mitokondritë, kloroplastet, mbështjelljet e mielinës,

membranat ngacmuese.

Në organizmat prokariote, përveç membranës plazmatike, ekzistojnë formacione membranore intracitoplazmike në prokariotët heterotrofikë mezozomet. Këto të fundit formohen nga invaginimi i membranës së jashtme qelizore dhe në disa raste ruajnë kontaktin me të.

Membrana e qelizave të kuqe të gjakut përbëhet nga proteina (50%), lipide (40%) dhe karbohidrate (10%). Pjesa më e madhe e karbohidrateve (93%) shoqërohet me proteina, pjesa tjetër me lipide. Në membranë, lipidet janë të vendosura në mënyrë asimetrike, në ndryshim nga rregullimi simetrik në micela. Për shembull, cefalina gjendet kryesisht në shtresën e brendshme të lipideve. Kjo asimetri me sa duket ruhet për shkak të lëvizjes tërthore të fosfolipideve në membranë, e kryer me ndihmën e proteinave të membranës dhe për shkak të energjisë metabolike. Shtresa e brendshme e membranës së eritrociteve përmban kryesisht sfingomielinë, fosfatidiletanolaminë, fosfatidilserinë dhe shtresa e jashtme përmban fosfatidilkolinë. Membrana e qelizave të kuqe të gjakut përmban një glikoproteinë integrale glikoforinë, i përbërë nga 131 mbetje aminoacide dhe depërtuese në membranë, dhe e ashtuquajtura proteina e brezit 3, e përbërë nga 900 mbetje aminoacide. Komponentët karbohidrate të glikoforinës kryejnë një funksion receptor për viruset e gripit, fitohemaglutininat dhe një sërë hormonesh. Një tjetër proteinë integrale u gjet në membranën e eritrociteve, që përmban pak karbohidrate dhe depërton në membranë. Ata e thërrasin atë proteina e tunelit(komponenti a), pasi besohet se formon një kanal për anionet. Një proteinë periferike e lidhur me anën e brendshme të membranës së eritrociteve është spektrin.

Membranat e mielinës , që rrethojnë aksonet e neuroneve, janë shumështresore, përmbajnë një sasi të madhe lipidesh (rreth 80%, gjysma e tyre janë fosfolipide). Proteinat e këtyre membranave janë të rëndësishme për fiksimin e kripërave të membranës të shtrira njëra mbi tjetrën.

Membranat e kloroplastit. Kloroplastet janë të mbuluara me një membranë me dy shtresa. Membrana e jashtme ka disa ngjashmëri me atë të mitokondrive. Përveç kësaj membrane sipërfaqësore, kloroplastet kanë një sistem të brendshëm membranor - lamela. Lamelat formojnë ose vezikula të rrafshuara - tilakoide, të cilat, të vendosura njëra mbi tjetrën, mblidhen në pako (grana) ose formojnë një sistem membranor stromal (lamela stromale). Lamelat e granës dhe stromës në anën e jashtme të membranës tilakoidale janë grupe hidrofile të përqendruara, galakto- dhe sulfolipide. Pjesa fitolike e molekulës së klorofilit është e zhytur në globul dhe është në kontakt me grupet hidrofobike të proteinave dhe lipideve. Bërthamat e porfirinës së klorofilit lokalizohen kryesisht midis membranave kontaktuese të tilakoideve grana.

Membrana e brendshme (citoplazmike) e baktereve struktura e tij është e ngjashme me membranat e brendshme të kloroplasteve dhe mitokondrive. Enzimat e zinxhirit të frymëmarrjes dhe transporti aktiv lokalizohen në të; enzimat e përfshira në formimin e komponentëve të membranës. Komponenti mbizotërues i membranave bakteriale janë proteinat: raporti protein/lipid (nga pesha) është 3:1. Membrana e jashtme e baktereve gram-negative, në krahasim me membranën citoplazmike, përmban një sasi më të vogël të fosfolipideve dhe proteinave të ndryshme. Të dy membranat ndryshojnë në përbërjen e lipideve. Membrana e jashtme përmban proteina që formojnë pore për depërtimin e shumë substancave me molekulare të ulët. Një përbërës karakteristik i membranës së jashtme është gjithashtu një lipopolisakarid specifik. Një numër i proteinave të membranës së jashtme shërbejnë si receptorë për fagët.

Membrana e virusit. Ndër viruset, strukturat e membranës janë karakteristike për ato që përmbajnë një nukleokapsid, i cili përbëhet nga proteina dhe acid nukleik. Kjo "bërthamë" e viruseve është e rrethuar nga një membranë (zarf). Ai gjithashtu përbëhet nga një shtresë e dyfishtë lipidike me glikoproteina të ngulitura të vendosura kryesisht në sipërfaqen e membranës. Në një numër virusesh (mikroviruse), 70-80% e të gjitha proteinave përmbahen në membrana, proteinat e mbetura përmbahen në nukleokapsid.

Kështu, membranat qelizore janë struktura shumë komplekse; Komplekset molekulare përbërëse të tyre formojnë një mozaik dydimensional të renditur, i cili i jep specifikë biologjike sipërfaqes së membranës.