Qelizë- një njësi strukturore dhe funksionale vetë-rregulluese e indeve dhe organeve. Teoria qelizore e strukturës së organeve dhe indeve u zhvillua nga Schleiden dhe Schwann në 1839. Më pas, me ndihmën e mikroskopisë elektronike dhe ultracentrifugimit, u bë e mundur të sqarohej struktura e të gjitha organeleve kryesore të qelizave shtazore dhe bimore (Fig. 1).
Oriz. 1. Skema e strukturës së një qelize shtazore
Pjesët kryesore të një qelize janë citoplazma dhe bërthama. Çdo qelizë është e rrethuar nga një membranë shumë e hollë që kufizon përmbajtjen e saj.
Membrana qelizore quhet membrana plazmatike dhe karakterizohet nga përshkueshmëria selektive. Kjo veti lejon që lëndët ushqyese dhe elementët kimikë të nevojshëm të depërtojnë në qelizë dhe produktet e tepërta të largohen prej saj. Membrana plazmatike përbëhet nga dy shtresa të molekulave lipide që përmbajnë proteina specifike. Lipidet kryesore të membranës janë fosfolipidet. Ato përmbajnë fosfor, një kokë polare dhe dy bishta jopolare të acideve yndyrore me zinxhir të gjatë. Lipidet e membranës përfshijnë kolesterolin dhe esteret e kolesterolit. Në përputhje me modelin e strukturës së mozaikut të lëngshëm, membranat përmbajnë përfshirje të molekulave të proteinave dhe lipideve që mund të përzihen në lidhje me shtresën e dyfishtë. Çdo lloj membrane e çdo qelize shtazore ka përbërjen e vet të lipideve relativisht konstante.
Proteinat e membranës sipas strukturës ndahen në dy lloje: integrale dhe periferike. Proteinat periferike mund të hiqen nga membrana pa e shkatërruar atë. Ekzistojnë katër lloje të proteinave të membranës: proteinat transportuese, enzimat, receptorët dhe proteinat strukturore. Disa proteina të membranës kanë aktivitet enzimatik, të tjera lidhin disa substanca dhe lehtësojnë transportin e tyre në qelizë. Proteinat sigurojnë disa rrugë për lëvizjen e substancave nëpër membrana: ato formojnë pore të mëdha të përbëra nga disa nënnjësi proteinash që lejojnë molekulat e ujit dhe jonet të lëvizin midis qelizave; formojnë kanale jonike të specializuara për lëvizjen e disa llojeve të joneve nëpër membranë në kushte të caktuara. Proteinat strukturore lidhen me shtresën e brendshme lipidike dhe sigurojnë citoskeletin e qelizës. Citoskeleti siguron forcë mekanike në membranën qelizore. Në membranat e ndryshme, proteinat përbëjnë nga 20 deri në 80% të masës. Proteinat e membranës mund të lëvizin lirshëm në rrafshin anësor.
Membrana gjithashtu përmban karbohidrate që mund të lidhen në mënyrë kovalente me lipide ose proteina. Ekzistojnë tre lloje të karbohidrateve të membranës: glikolipide (gangliozide), glikoproteina dhe proteoglikane. Shumica e lipideve të membranës janë në gjendje të lëngshme dhe kanë një rrjedhshmëri të caktuar, d.m.th. aftësia për të lëvizur nga një zonë në tjetrën. Në anën e jashtme të membranës ka vende të receptorit që lidhin hormone të ndryshme. Zona të tjera specifike të membranës nuk mund të njohin dhe lidhin disa proteina dhe komponime të ndryshme biologjikisht aktive që janë të huaja për këto qeliza.
Hapësira e brendshme e qelizës është e mbushur me citoplazmë, në të cilën ndodhin shumica e reaksioneve të metabolizmit qelizor të katalizuara nga enzimat. Citoplazma përbëhet nga dy shtresa: ajo e brendshme, e quajtur endoplazmë, dhe ajo periferike, ektoplazma, e cila ka një viskozitet të lartë dhe nuk ka granula. Citoplazma përmban të gjithë përbërësit e një qelize ose organele. Më të rëndësishmet nga organelet qelizore janë rrjeti endoplazmatik, ribozomet, mitokondritë, aparati Golgi, lizozomet, mikrofilamentet dhe mikrotubulat, peroksizomet.
Retikulumi endoplazmatikështë një sistem kanalesh dhe zgavrash të ndërlidhura që depërtojnë në të gjithë citoplazmën. Siguron transportin e substancave nga mjedisi dhe brenda qelizave. Retikulumi endoplazmatik shërben gjithashtu si një depo për jonet ndërqelizore të Ca 2+ dhe shërben si vendi kryesor i sintezës së lipideve në qelizë.
Ribozomet - grimca sferike mikroskopike me diametër 10-25 nm. Ribozomet janë të vendosura lirisht në citoplazmë ose ngjiten në sipërfaqen e jashtme të membranave të retikulit endoplazmatik dhe membranës bërthamore. Ato ndërveprojnë me ARN-në e dërguar dhe transportuese, dhe në to ndodh sinteza e proteinave. Ata sintetizojnë proteinat që hyjnë në cisterna ose në aparatin Golgi dhe më pas lëshohen jashtë. Ribozomet, të vendosura lirisht në citoplazmë, sintetizojnë proteina për t'u përdorur nga vetë qeliza, dhe ribozomet e lidhur me rrjetin endoplazmatik prodhojnë proteina që ekskretohet nga qeliza. Ribozomet sintetizojnë proteina të ndryshme funksionale: proteinat mbartëse, enzimat, receptorët, proteinat citoskeletore.
aparati Golgi i formuar nga një sistem tubulash, cisternash dhe vezikulash. Ajo shoqërohet me rrjetin endoplazmatik dhe substancat biologjikisht aktive që hyjnë këtu ruhen në formë të ngjeshur në vezikulat sekretore. Këto të fundit ndahen vazhdimisht nga aparati Golgi, transportohen në membranën qelizore dhe bashkohen me të dhe substancat që përmbajnë vezikulat largohen nga qeliza përmes procesit të ekzocitozës.
Lizozomet - grimca të rrethuara me membranë me përmasa 0,25-0,8 mikron. Ato përmbajnë shumë enzima të përfshira në zbërthimin e proteinave, polisaharideve, yndyrave, acideve nukleike, baktereve dhe qelizave.
Peroksizomet e formuar nga rrjeta endoplazmatike e lëmuar, ngjajnë me lizozomet dhe përmbajnë enzima që katalizojnë dekompozimin e peroksidit të hidrogjenit, i cili zbërthehet nën ndikimin e peroksidazave dhe katalazës.
Mitokondria përmbajnë membrana të jashtme dhe të brendshme dhe janë "stacioni i energjisë" i qelizës. Mitokondritë janë struktura të rrumbullakëta ose të zgjatura me një membranë të dyfishtë. Membrana e brendshme formon palosje që dalin në mitokondri - cristae. Në to ndodh sinteza e ATP, ndodh oksidimi i substrateve të ciklit të Krebsit dhe shumë reaksione biokimike. Molekulat ATP të prodhuara në mitokondri shpërndahen në të gjitha pjesët e qelizës. Mitokondria përmban një sasi të vogël të ADN-së, ARN-së dhe ribozomeve dhe me pjesëmarrjen e tyre ndodh rinovimi dhe sinteza e mitokondrive të reja.
Mikrofilamentet Ato janë filamente të holla proteinike të përbëra nga miozina dhe aktina dhe formojnë aparatin kontraktues të qelizës. Mikrofilamentet janë të përfshirë në formimin e palosjeve ose të zgjatjeve të membranës qelizore, si dhe në lëvizjen e strukturave të ndryshme brenda qelizave.
Mikrotubulat formojnë bazën e citoskeletit dhe sigurojnë forcën e tij. Citoskeleti u jep qelizave pamjen dhe formën e tyre karakteristike dhe shërben si vend për ngjitjen e organeleve ndërqelizore dhe trupave të ndryshëm. Në qelizat nervore, tufa mikrotubulash përfshihen në transportin e substancave nga trupi qelizor në skajet e aksoneve. Me pjesëmarrjen e tyre, boshti mitotik funksionon gjatë ndarjes së qelizave. Ata luajnë rolin e elementëve motorikë në villi dhe flagjelës në eukariotët.
Bërthamaështë struktura kryesore e qelizës, merr pjesë në transmetimin e karakteristikave trashëgimore dhe në sintezën e proteinave. Bërthama është e rrethuar nga një membranë bërthamore që përmban shumë pore bërthamore përmes të cilave shkëmbehen substanca të ndryshme midis bërthamës dhe citoplazmës. Brenda saj ka një bërthamë. Është vërtetuar roli i rëndësishëm i bërthamës në sintezën e ARN ribozomale dhe proteinat e histonit. Pjesët e mbetura të bërthamës përmbajnë kromatinë, e përbërë nga ADN, ARN dhe një numër proteinash specifike.
Funksionet e membranës qelizore
Membranat qelizore luajnë një rol vendimtar në rregullimin e metabolizmit ndërqelizor dhe ndërqelizor. Kanë përshkueshmëri selektive. Struktura e tyre specifike u lejon atyre të ofrojnë funksione barriere, transportuese dhe rregullatore.
Funksioni pengues manifestohet në kufizimin e depërtimit të përbërjeve të tretura në ujë përmes membranës. Membrana është e papërshkueshme nga molekulat e mëdha të proteinave dhe anionet organike.
Funksioni rregullator membranat është për të rregulluar metabolizmin ndërqelizor në përgjigje të ndikimeve kimike, biologjike dhe mekanike. Ndikime të ndryshme perceptohen nga receptorët e veçantë të membranës me një ndryshim të mëvonshëm në aktivitetin e enzimës.
Funksioni i transportit përmes membranave biologjike mund të kryhet në mënyrë pasive (difuzion, filtrim, osmozë) ose duke përdorur transport aktiv.
Difuzioni - lëvizja e një gazi ose një lënde të tretshme përgjatë një përqendrimi dhe gradienti elektrokimik. Shpejtësia e difuzionit varet nga përshkueshmëria e membranës qelizore, si dhe nga gradienti i përqendrimit për grimcat e pangarkuara dhe gradienti elektrik dhe i përqendrimit për grimcat e ngarkuara. Difuzion i thjeshtë ndodh përmes shtresës së dyfishtë lipidike ose përmes kanaleve. Grimcat e ngarkuara lëvizin sipas një gradienti elektrokimik, dhe grimcat e pangarkuara lëvizin sipas një gradienti kimik. Për shembull, oksigjeni, hormonet steroide, ureja, alkooli etj. depërtojnë përmes shtresës lipidike të membranës me difuzion të thjeshtë. Jone dhe grimca të ndryshme lëvizin nëpër kanale. Kanalet jonike formohen nga proteinat dhe ndahen në kanale të mbyllura dhe të pa mbyllura. Në varësi të selektivitetit, bëhet dallimi midis kabllove jon-selektive, të cilat lejojnë të kalojë vetëm një jon, dhe kanaleve që nuk kanë selektivitet. Kanalet kanë një vrimë dhe një filtër selektiv, dhe kanalet e kontrolluara kanë një mekanizëm portash.
Difuzion i lehtësuar - një proces në të cilin substancat transportohen nëpër një membranë duke përdorur proteina të veçanta të transportit të membranës. Në këtë mënyrë, aminoacidet dhe monosakaridet depërtojnë në qelizë. Ky lloj transporti ndodh shumë shpejt.
Osmozë - lëvizja e ujit nëpër membranë nga një tretësirë me një më të ulët në një tretësirë me një presion osmotik më të lartë.
Transport aktiv - transporti i substancave kundrejt një gradienti përqendrimi duke përdorur ATPazat transportuese (pompat jonike). Ky transferim ndodh me shpenzimin e energjisë.
Pompat Na + /K + -, Ca 2+ - dhe H + - janë studiuar në një masë më të madhe. Pompat janë të vendosura në membranat qelizore.
Një lloj transporti aktiv është endocitoza Dhe ekzocitoza. Duke përdorur këto mekanizma transportohen substanca më të mëdha (proteina, polisaharide, acide nukleike) që nuk mund të transportohen përmes kanaleve. Ky transport është më i zakonshëm në qelizat epiteliale të zorrëve, tubulat renale dhe endotelin vaskular.
Në Në endocitozë, membranat qelizore formojnë invaginime në qelizë, të cilat, kur lirohen, kthehen në vezikula. Gjatë ekzocitozës, vezikulat me përmbajtjen e tyre transferohen në membranën qelizore dhe bashkohen me të, dhe përmbajtja e vezikulave lëshohet në mjedisin jashtëqelizor.
Struktura dhe funksionet e membranës qelizore
Për të kuptuar proceset që sigurojnë ekzistencën e potencialeve elektrike në qelizat e gjalla, së pari duhet të kuptoni strukturën e membranës qelizore dhe vetitë e saj.
Aktualisht, më i pranuari është modeli i mozaikut të lëngshëm të membranës, i propozuar nga S. Singer dhe G. Nicholson në vitin 1972. Membrana bazohet në një shtresë të dyfishtë fosfolipidesh (dyshtresore), fragmentet hidrofobike të molekulës së së cilës janë të zhytura në trashësinë e membranës dhe grupet hidrofile polare janë të orientuara nga jashtë, ato. në mjedisin ujor përreth (Fig. 2).
Proteinat e membranës lokalizohen në sipërfaqen e membranës ose mund të futen në thellësi të ndryshme në zonën hidrofobike. Disa proteina shtrihen në membranë dhe grupe të ndryshme hidrofile të së njëjtës proteinë gjenden në të dy anët e membranës qelizore. Proteinat që gjenden në membranën plazmatike luajnë një rol shumë të rëndësishëm: ato marrin pjesë në formimin e kanaleve jonike, luajnë rolin e pompave membranore dhe transportuesve të substancave të ndryshme dhe gjithashtu mund të kryejnë një funksion receptor.
Funksionet kryesore të membranës qelizore: barrierë, transportues, rregullues, katalitik.
Funksioni pengues është të kufizojë shpërndarjen e përbërjeve të tretshme në ujë përmes membranës, e cila është e nevojshme për të mbrojtur qelizat nga substancat e huaja, toksike dhe për të mbajtur një përmbajtje relativisht konstante të substancave të ndryshme brenda qelizave. Kështu, membrana qelizore mund të ngadalësojë difuzionin e substancave të ndryshme me 100,000-10,000,000 herë.
Oriz. 2. Skema tredimensionale e modelit të lëngët-mozaik të membranës Singer-Nicholson
Përshkruhen proteinat integrale globulare të ngulitura në një shtresë të dyfishtë lipidike. Disa proteina janë kanale jonike, të tjerat (glikoproteinat) përmbajnë zinxhirë anësor oligosakaride që janë të përfshirë në njohjen e qelizave midis njëra-tjetrës dhe në indet ndërqelizore. Molekulat e kolesterolit janë afër kokave të fosfolipideve dhe rregullojnë seksionet ngjitur të "bishteve". Seksionet e brendshme të bishtave të molekulës fosfolipide nuk janë të kufizuara në lëvizjen e tyre dhe janë përgjegjëse për rrjedhshmërinë e membranës (Bretscher, 1985).
Membrana përmban kanale nëpër të cilat depërtojnë jonet. Kanalet mund të varen nga voltazhi ose potencialisht të pavarura. Kanalet e varura nga tensioni hapet kur ndryshimi i potencialit ndryshon, dhe potencial i pavarur(i rregulluar nga hormoni) hapet kur receptorët ndërveprojnë me substancat. Kanalet mund të hapen ose mbyllen falë portave. Dy lloje portash janë ndërtuar në membranë: aktivizimi(thellë në kanal) dhe inaktivizimi(në sipërfaqen e kanalit). Porta mund të jetë në një nga tre gjendjet:
- gjendje e hapur (të dy llojet e portave janë të hapura);
- gjendje e mbyllur (porta e aktivizimit e mbyllur);
- gjendja e inaktivizimit (porta e inaktivizimit e mbyllur).
Një tipar tjetër karakteristik i membranave është aftësia për të transportuar në mënyrë selektive jonet inorganike, lëndë ushqyese dhe produkte të ndryshme metabolike. Ekzistojnë sisteme të transferimit (transportit) pasiv dhe aktiv të substancave. Pasive transporti ndodh përmes kanaleve jonike me ose pa ndihmën e proteinave bartëse dhe forca e tij lëvizëse është ndryshimi në potencialin elektrokimik të joneve ndërmjet hapësirës brenda dhe jashtëqelizore. Selektiviteti i kanaleve jonike përcaktohet nga parametrat e tij gjeometrikë dhe nga natyra kimike e grupeve që rreshtojnë muret e kanalit dhe grykën e tij.
Aktualisht, kanalet më të studiuara janë ato që janë të përshkueshme në mënyrë selektive nga jonet Na + , K + , Ca 2 + dhe gjithashtu nga uji (të ashtuquajturat akuaporina). Diametri i kanaleve jonike, sipas studimeve të ndryshme, është 0,5-0,7 nm. Kapaciteti i kanalit mund të ndryshojë 10 7 - 10 8 jone në sekondë mund të kalojnë nëpër një kanal jonik.
Aktiv transporti ndodh me shpenzimin e energjisë dhe kryhet nga të ashtuquajturat pompa jonike. Pompat jonike janë struktura molekulare të proteinave të ngulitura në një membranë që transportojnë jonet drejt një potenciali elektrokimik më të lartë.
Pompat funksionojnë duke përdorur energjinë e hidrolizës ATP. Aktualisht Na+/K+ - ATPaza, Ca 2+ - ATPaza, H + - ATPaza, H + /K + - ATPaza, Mg 2+ - ATPaza, të cilat sigurojnë lëvizjen përkatësisht të joneve Na +, K +, Ca 2+. , janë studiuar mirë, H+, Mg 2+ të izoluar ose të konjuguar (Na+ dhe K+; H+ dhe K+). Mekanizmi molekular i transportit aktiv nuk është kuptuar plotësisht.
Njësia bazë strukturore e një organizmi të gjallë është qeliza, e cila është një pjesë e diferencuar e citoplazmës e rrethuar nga një membranë qelizore. Për shkak të faktit se qeliza kryen shumë funksione të rëndësishme, si riprodhimi, ushqimi, lëvizja, membrana duhet të jetë plastike dhe e dendur.
Historia e zbulimit dhe hulumtimit të membranës qelizore
Në vitin 1925, Grendel dhe Gorder kryen një eksperiment të suksesshëm për të identifikuar "hijet" e qelizave të kuqe të gjakut ose membranave boshe. Pavarësisht disa gabimeve serioze, shkencëtarët zbuluan shtresën e dyfishtë lipidike. Puna e tyre u vazhdua nga Danielli, Dawson në 1935 dhe Robertson në 1960. Si rezultat i punës shumëvjeçare dhe grumbullimit të argumenteve, në vitin 1972 Singer dhe Nicholson krijuan një model fluid-mozaik të strukturës së membranës. Eksperimentet dhe studimet e mëtejshme konfirmuan punën e shkencëtarëve.
Kuptimi
Çfarë është një membranë qelizore? Kjo fjalë filloi të përdoret më shumë se njëqind vjet më parë, e përkthyer nga latinishtja, do të thotë "film", "lëkurë". Kështu caktohet kufiri i qelizave, i cili është një pengesë natyrore midis përmbajtjes së brendshme dhe mjedisit të jashtëm. Struktura e membranës qelizore nënkupton gjysmëpërshkueshmëri, për shkak të së cilës lagështia dhe lëndët ushqyese dhe produktet e prishjes mund të kalojnë lirshëm nëpër të. Kjo guaskë mund të quhet komponenti kryesor strukturor i organizimit të qelizave.
Le të shqyrtojmë funksionet kryesore të membranës qelizore
1. Ndan përmbajtjen e brendshme të qelizës dhe përbërësit e mjedisit të jashtëm.
2. Ndihmon në ruajtjen e një përbërje kimike konstante të qelizës.
3. Rregullon metabolizmin e duhur.
4. Siguron komunikim ndërmjet qelizave.
5. Njeh sinjalet.
6. Funksioni mbrojtës.
"Plasma Shell"
Membrana e jashtme qelizore, e quajtur edhe membrana plazmatike, është një film ultramikroskopik, trashësia e të cilit varion nga pesë deri në shtatë nanometër. Ai përbëhet kryesisht nga komponime proteinike, fosfolide dhe ujë. Filmi është elastik, thith lehtësisht ujin dhe shpejt rikthen integritetin e tij pas dëmtimit.
Ka një strukturë universale. Kjo membranë zë një pozicion kufitar, merr pjesë në procesin e përshkueshmërisë selektive, heqjes së produkteve të kalbjes dhe i sintetizon ato. Marrëdhënia me "fqinjët" dhe mbrojtja e besueshme e përmbajtjes së brendshme nga dëmtimi e bën atë një komponent të rëndësishëm në çështje të tilla si struktura e qelizës. Membrana qelizore e organizmave shtazorë ndonjëherë mbulohet me një shtresë të hollë - glikokaliksin, i cili përfshin proteina dhe polisaharide. Qelizat bimore jashtë membranës mbrohen nga një mur qelizor, i cili shërben si mbështetje dhe ruan formën. Komponenti kryesor i përbërjes së tij është fibra (celulozë) - një polisaharid që është i patretshëm në ujë.
Kështu, membrana e jashtme qelizore ka funksionin e riparimit, mbrojtjes dhe ndërveprimit me qelizat e tjera.
Struktura e membranës qelizore
Trashësia e kësaj guaskë të lëvizshme varion nga gjashtë deri në dhjetë nanomilimetra. Membrana qelizore e një qelize ka një përbërje të veçantë, baza e së cilës është një shtresë e dyfishtë lipidike. Bishtat hidrofobikë, inerte ndaj ujit, janë të vendosura në brendësi, ndërsa kokat hidrofile, që ndërveprojnë me ujin, janë të kthyera nga jashtë. Çdo lipid është një fosfolipid, i cili është rezultat i ndërveprimit të substancave të tilla si glicerina dhe sfingozina. Korniza lipidike është e rrethuar ngushtë nga proteina, të cilat janë të rregulluara në një shtresë jo të vazhdueshme. Disa prej tyre janë zhytur në shtresën lipidike, pjesa tjetër kalon nëpër të. Si rezultat, formohen zona të depërtueshme nga uji. Funksionet që kryejnë këto proteina janë të ndryshme. Disa prej tyre janë enzima, pjesa tjetër janë proteina transportuese që transferojnë substanca të ndryshme nga mjedisi i jashtëm në citoplazmë dhe mbrapa.
Membrana qelizore përshkohet dhe lidhet ngushtë nga proteinat integrale, dhe lidhja me ato periferike është më pak e fortë. Këto proteina kryejnë një funksion të rëndësishëm, që është ruajtja e strukturës së membranës, marrja dhe shndërrimi i sinjaleve nga mjedisi, transportimi i substancave dhe katalizimi i reaksioneve që ndodhin në membrana.
Kompleksi
Baza e membranës qelizore është një shtresë bimolekulare. Falë vazhdimësisë së saj, qeliza ka veti penguese dhe mekanike. Në faza të ndryshme të jetës, kjo shtresë e dyfishtë mund të prishet. Si rezultat, formohen defekte strukturore të poreve hidrofile. Në këtë rast, absolutisht të gjitha funksionet e një komponenti të tillë si membrana qelizore mund të ndryshojnë. Bërthama mund të vuajë nga ndikimet e jashtme.
Vetitë
Membrana qelizore e një qelize ka veçori interesante. Për shkak të rrjedhshmërisë së saj, kjo membranë nuk është një strukturë e ngurtë dhe pjesa më e madhe e proteinave dhe lipideve që e përbëjnë atë lëvizin lirshëm në rrafshin e membranës.
Në përgjithësi, membrana qelizore është asimetrike, kështu që përbërja e shtresave proteinike dhe lipidike ndryshon. Membranat e plazmës në qelizat e kafshëve, në anën e jashtme të tyre, kanë një shtresë glikoproteine që kryen funksione receptore dhe sinjalizuese, dhe gjithashtu luan një rol të madh në procesin e kombinimit të qelizave në inde. Membrana qelizore është polare, domethënë ngarkesa nga jashtë është pozitive dhe ngarkesa nga brenda është negative. Përveç të gjitha sa më sipër, membrana qelizore ka një pasqyrë selektive.
Kjo do të thotë se, përveç ujit, vetëm një grup i caktuar molekulash dhe jonesh të substancave të tretura lejohen në qelizë. Përqendrimi i një substance të tillë si natriumi në shumicën e qelizave është shumë më i ulët se në mjedisin e jashtëm. Jonet e kaliumit kanë një raport të ndryshëm: sasia e tyre në qelizë është shumë më e lartë se në mjedis. Në këtë drejtim, jonet e natriumit priren të depërtojnë në membranën qelizore, dhe jonet e kaliumit priren të çlirohen jashtë. Në këto rrethana, membrana aktivizon një sistem të veçantë që luan një rol "pompues", duke niveluar përqendrimin e substancave: jonet e natriumit pompohen në sipërfaqen e qelizës dhe jonet e kaliumit pompohen brenda. Kjo veçori është një nga funksionet më të rëndësishme të membranës qelizore.
Kjo tendencë e joneve të natriumit dhe kaliumit për të lëvizur brenda nga sipërfaqja luan një rol të madh në transportin e sheqerit dhe aminoacideve në qelizë. Në procesin e heqjes aktive të joneve të natriumit nga qeliza, membrana krijon kushte për marrje të reja të glukozës dhe aminoacideve brenda. Përkundrazi, në procesin e transferimit të joneve të kaliumit në qelizë, numri i "transportuesve" të produkteve të kalbjes nga brenda qelizës në mjedisin e jashtëm plotësohet.
Si ndodh ushqimi i qelizave përmes membranës qelizore?
Shumë qeliza marrin substanca përmes proceseve të tilla si fagocitoza dhe pinocitoza. Në opsionin e parë, një membranë e jashtme fleksibël krijon një depresion të vogël në të cilin përfundon grimca e kapur. Diametri i prerjes pastaj bëhet më i madh derisa grimca e mbyllur të hyjë në citoplazmën e qelizës. Nëpërmjet fagocitozës ushqehen disa protozoa, si ameba, si dhe qelizat e gjakut - leukocitet dhe fagocitet. Në mënyrë të ngjashme, qelizat thithin lëngun, i cili përmban lëndët ushqyese të nevojshme. Ky fenomen quhet pinocitoz.
Membrana e jashtme është e lidhur ngushtë me rrjetin endoplazmatik të qelizës.
Shumë lloje të përbërësve kryesorë të indeve kanë zgjatime, palosje dhe mikrovile në sipërfaqen e membranës. Qelizat bimore në pjesën e jashtme të kësaj guaske janë të mbuluara me një tjetër, të trashë dhe qartë të dukshme nën një mikroskop. Fibra nga e cila janë bërë ndihmon në formimin e mbështetjes për indet bimore, si p.sh. druri. Qelizat shtazore kanë gjithashtu një numër strukturash të jashtme që qëndrojnë në majë të membranës qelizore. Ato janë ekskluzivisht mbrojtëse në natyrë, një shembull i kësaj është kitina që përmbahet në qelizat integruese të insekteve.
Përveç membranës qelizore, ekziston një membranë ndërqelizore. Funksioni i tij është të ndajë qelizën në disa ndarje të mbyllura të specializuara - ndarje ose organele, ku duhet të ruhet një mjedis i caktuar.
Kështu, është e pamundur të mbivlerësohet roli i një komponenti të tillë të njësisë bazë të një organizmi të gjallë si membrana qelizore. Struktura dhe funksionet sugjerojnë një zgjerim të konsiderueshëm të sipërfaqes totale të qelizës dhe një përmirësim të proceseve metabolike. Kjo strukturë molekulare përbëhet nga proteina dhe lipide. Duke e ndarë qelizën nga mjedisi i jashtëm, membrana siguron integritetin e saj. Me ndihmën e tij, lidhjet ndërqelizore mbahen në një nivel mjaft të fortë, duke formuar inde. Në këtë drejtim, mund të konkludojmë se membrana qelizore luan një nga rolet më të rëndësishme në qelizë. Struktura dhe funksionet e kryera prej tij ndryshojnë rrënjësisht në qeliza të ndryshme, në varësi të qëllimit të tyre. Nëpërmjet këtyre veçorive arrihet një shumëllojshmëri aktivitetesh fiziologjike të membranave qelizore dhe rolet e tyre në ekzistencën e qelizave dhe indeve.
Nuk është sekret që të gjitha qeniet e gjalla në planetin tonë përbëhen nga qeliza, këto lëndë organike të panumërta "". Qelizat, nga ana tjetër, janë të rrethuara nga një guaskë e veçantë mbrojtëse - një membranë, e cila luan një rol shumë të rëndësishëm në jetën e qelizës, dhe funksionet e membranës qelizore nuk kufizohen vetëm në mbrojtjen e qelizës, por përfaqësojnë një kompleks kompleks. mekanizmi i përfshirë në riprodhimin, ushqyerjen dhe rigjenerimin e qelizës.
Çfarë është një membranë qelizore
Vetë fjala "membranë" përkthehet nga latinishtja si "film", megjithëse një membranë nuk është thjesht një lloj filmi në të cilin mbështillet një qelizë, por një kombinim i dy filmave të lidhur me njëri-tjetrin dhe që kanë veti të ndryshme. Në fakt, membrana qelizore është një membranë lipoproteine me tre shtresa (yndyrë-proteinë) që ndan çdo qelizë nga qelizat fqinje dhe mjedisin, dhe kryen shkëmbim të kontrolluar midis qelizave dhe mjedisit, ky është përkufizimi akademik i asaj që është një membranë qelizore. është.
Rëndësia e membranës është thjesht e madhe, sepse ajo jo vetëm që ndan një qelizë nga një tjetër, por gjithashtu siguron ndërveprimin e qelizës me qelizat e tjera dhe mjedisin.
Historia e hulumtimit të membranës qelizore
Një kontribut i rëndësishëm në studimin e membranës qelizore u dha nga dy shkencëtarë gjermanë Gorter dhe Grendel në vitin 1925. Ishte atëherë që ata arritën të kryenin një eksperiment kompleks biologjik në qelizat e kuqe të gjakut - eritrocitet, gjatë të cilit shkencëtarët morën të ashtuquajturat "hije", predha boshe të eritrociteve, të cilat i grumbulluan në një pirg dhe matën sipërfaqen, dhe gjithashtu. llogaritur sasinë e lipideve në to. Në bazë të sasisë së lipideve të përftuara, shkencëtarët arritën në përfundimin se ato janë të mjaftueshme për të mbuluar shtresën e dyfishtë të membranës qelizore.
Në vitin 1935, një çift tjetër studiuesish të membranës qelizore, këtë herë amerikanët Daniel dhe Dawson, pas një sërë eksperimentesh të gjata, vendosën përmbajtjen e proteinave në membranën qelizore. Nuk kishte asnjë mënyrë tjetër për të shpjeguar pse membrana kishte një tension kaq të lartë sipërfaqësor. Shkencëtarët kanë paraqitur me zgjuarsi një model të një membrane qelizore në formën e një sanduiçi, në të cilin rolin e bukës e luajnë shtresa homogjene lipido-proteinike dhe mes tyre, në vend të vajit, ka zbrazëti.
Në vitin 1950, me ardhjen e elektronikës, teoria e Daniel dhe Dawson u konfirmua nga vëzhgimet praktike - në mikrografitë e membranës qelizore, shtresat e kokave të lipideve dhe proteinave dhe gjithashtu hapësira boshe midis tyre ishin qartë të dukshme.
Në vitin 1960, biologu amerikan J. Robertson zhvilloi një teori për strukturën treshtresore të membranave qelizore, e cila për një kohë të gjatë konsiderohej e vetmja e vërtetë, por me zhvillimin e mëtejshëm të shkencës filluan të lindin dyshime për pagabueshmërinë e saj. Kështu, për shembull, nga pikëpamja, do të ishte e vështirë dhe intensive për qelizat të transportonin lëndët ushqyese të nevojshme përmes të gjithë "sanduiçit".
Dhe vetëm në vitin 1972, biologët amerikanë S. Singer dhe G. Nicholson ishin në gjendje të shpjegonin mospërputhjet në teorinë e Robertson duke përdorur një model të ri lëngu-mozaik të membranës qelizore. Në veçanti, ata zbuluan se membrana qelizore nuk është homogjene në përbërjen e saj, për më tepër, ajo është asimetrike dhe e mbushur me lëng. Përveç kësaj, qelizat janë në lëvizje të vazhdueshme. Dhe proteinat famëkeqe që janë pjesë e membranës qelizore kanë struktura dhe funksione të ndryshme.
Vetitë dhe funksionet e membranës qelizore
Tani le të shohim se çfarë funksionesh kryen membrana qelizore:
Funksioni pengues i membranës qelizore është membrana si një roje e vërtetë kufitare, duke qëndruar roje mbi kufijtë e qelizës, duke vonuar dhe duke mos lejuar kalimin e molekulave të dëmshme ose thjesht të papërshtatshme.
Funksioni i transportit të membranës qelizore - membrana nuk është vetëm një roje kufitare në portën e qelisë, por edhe një lloj pikë kontrolli doganor përmes saj shkëmbehen vazhdimisht substanca të dobishme me qelizat e tjera dhe mjedisin;
Funksioni i matricës - është membrana qelizore që përcakton vendndodhjen në lidhje me njëra-tjetrën dhe rregullon ndërveprimin midis tyre.
Funksioni mekanik - është përgjegjës për kufizimin e një qelize nga një tjetër dhe, paralelisht, për lidhjen e saktë të qelizave me njëra-tjetrën, për formimin e tyre në një ind homogjen.
Funksioni mbrojtës i membranës qelizore është baza për ndërtimin e mburojës mbrojtëse të qelizës. Në natyrë, një shembull i këtij funksioni mund të jetë druri i fortë, një lëvozhgë e dendur, një guaskë mbrojtëse, të gjitha për shkak të funksionit mbrojtës të membranës.
Funksioni enzimatik është një tjetër funksion i rëndësishëm i kryer nga disa proteina në qelizë. Për shembull, falë këtij funksioni, sinteza e enzimave tretëse ndodh në epitelin e zorrëve.
Gjithashtu, përveç gjithë kësaj, shkëmbimi qelizor ndodh përmes membranës qelizore, i cili mund të ndodhë në tre reagime të ndryshme:
- Fagocitoza është një shkëmbim qelizor në të cilin qelizat e fagociteve të ngulitura në membranë kapin dhe tresin lëndë të ndryshme ushqyese.
- Pinocitoza është procesi i kapjes nga membrana qelizore e molekulave të lëngshme në kontakt me të. Për ta bërë këtë, në sipërfaqen e membranës formohen tenda të veçanta, të cilat duket se rrethojnë një pikë lëngu, duke formuar një flluskë, e cila më pas "gëlltitet" nga membrana.
- Ekzocitoza është një proces i kundërt kur një qelizë lëshon një lëng funksional sekretor në sipërfaqe përmes membranës.
Struktura e membranës qelizore
Ekzistojnë tre klasa të lipideve në membranën qelizore:
- fosfolipide (të cilat janë një kombinim i yndyrave dhe fosforit),
- glikolipide (një kombinim i yndyrave dhe karbohidrateve),
- kolesterolit
Fosfolipidet dhe glikolipidet, nga ana tjetër, përbëhen nga një kokë hidrofile, në të cilën shtrihen dy bishta të gjata hidrofobike. Kolesteroli zë hapësirën midis këtyre bishtave, duke i penguar ata të përkulen, në disa raste, membranën e qelizave të caktuara e bën shumë të ngurtë. Përveç gjithë kësaj, molekulat e kolesterolit organizojnë strukturën e membranës qelizore.
Por sido që të jetë, pjesa më e rëndësishme e strukturës së membranës qelizore është proteina, ose më mirë proteina të ndryshme që luajnë role të ndryshme të rëndësishme. Megjithë shumëllojshmërinë e proteinave që përmbahen në membranë, ka diçka që i bashkon ato - lipidet unazore janë të vendosura rreth të gjitha proteinave të membranës. Lipidet unazore janë yndyrna të strukturuara të veçanta që shërbejnë si një lloj guaskë mbrojtëse për proteinat, pa të cilat thjesht nuk do të funksiononin.
Struktura e membranës qelizore ka tre shtresa: baza e membranës qelizore është një shtresë homogjene bilipide e lëngshme. Proteinat e mbulojnë atë nga të dyja anët si një mozaik. Janë proteinat, përveç funksioneve të përshkruara më sipër, ato që luajnë gjithashtu rolin e kanaleve të veçanta përmes të cilave substancat që nuk janë në gjendje të depërtojnë përmes shtresës së lëngshme të membranës kalojnë nëpër membranë. Këto përfshijnë, për shembull, jonet e kaliumit dhe natriumit për depërtimin e tyre përmes membranës, natyra siguron kanale të veçanta jonike në membranat qelizore. Me fjalë të tjera, proteinat sigurojnë përshkueshmërinë e membranave qelizore.
Nëse shikojmë membranën qelizore përmes një mikroskopi, do të shohim një shtresë lipidesh të formuar nga molekula të vogla sferike, mbi të cilat proteinat notojnë si në det. Tani e dini se cilat substanca përbëjnë membranën qelizore.
Video e membranës qelizore
Dhe së fundi, një video edukative për membranën qelizore.
Në bazë të karakteristikave të saj funksionale, membrana qelizore mund të ndahet në 9 funksione që kryen.
Funksionet e membranës qelizore:
1. Transporti. Transporton substanca nga qeliza në qelizë;
2. Barriera. Ka përshkueshmëri selektive, siguron metabolizmin e nevojshëm;
3. Receptor. Disa proteina që gjenden në membranë janë receptorë;
4. Mekanike. Siguron autonominë e qelizës dhe strukturave të saj mekanike;
5. Matricë. Ofron ndërveprim dhe orientim optimal të proteinave të matricës;
6. Energjia. Membranat përmbajnë sisteme të transferimit të energjisë gjatë frymëmarrjes qelizore në mitokondri;
7. Enzimatike. Proteinat e membranës ndonjëherë janë enzima. Për shembull, membranat qelizore të zorrëve;
8. Shënimi. Membrana përmban antigjene (glikoproteina) që lejojnë identifikimin e qelizave;
9. Gjenerimi. Kryen gjenerimin dhe përcjelljen e biopotencialeve.
Ju mund të shihni se si duket një membranë qelizore duke përdorur shembullin e strukturës së një qelize shtazore ose qelize bimore.
Figura tregon strukturën e membranës qelizore.
Përbërësit e membranës qelizore përfshijnë proteina të ndryshme të membranës qelizore (globulare, periferike, sipërfaqësore), si dhe lipide të membranës qelizore (glikolipid, fosfolipid). Gjithashtu në strukturën e membranës qelizore ka karbohidrate, kolesterol, glikoproteina dhe proteina alfa spirale.
Përbërja e membranës qelizore
Përbërja kryesore e membranës qelizore përfshin:
1. Proteinat – përgjegjëse për vetitë e ndryshme të membranës;
2. Tre lloje lipidesh (fosfolipide, glikolipide dhe kolesterol) përgjegjës për ngurtësinë e membranës.
Proteinat e membranës qelizore:
1. Proteina globulare;
2. Proteina sipërfaqësore;
3. Proteina periferike.
Qëllimi kryesor i membranës qelizore
Qëllimi kryesor i membranës qelizore:
1. Rregullojnë shkëmbimin ndërmjet qelizës dhe mjedisit;
2. Të ndajë përmbajtjen e çdo qelize nga mjedisi i jashtëm, duke siguruar kështu integritetin e saj;
3. Membranat ndërqelizore e ndajnë qelizën në ndarje të mbyllura të specializuara - organele ose ndarje në të cilat ruhen kushte të caktuara mjedisore.
Struktura e membranës qelizore
Struktura e membranës qelizore është një zgjidhje dy-dimensionale e proteinave integrale globulare të tretura në një matricë të lëngshme fosfolipide. Ky model i strukturës së membranës u propozua nga dy shkencëtarë Nicholson dhe Singer në 1972. Kështu, baza e membranave është një shtresë lipidike bimolekulare, me një rregullim të rregulluar të molekulave, siç mund ta shihni.
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 bashkohen 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.
Membranat e organeleve
Disa organele qelizore janë gjithashtu të rrethuara nga membrana mbrojtëse. Bërthama,
