Membranë qelizore- kjo është membrana qelizore që kryen funksionet e mëposhtme: ndarja e përmbajtjes së qelizës nga mjedisi i jashtëm, transporti selektiv i substancave (shkëmbimi me mjedisin e jashtëm të qelizës), vendi i disa reaksioneve biokimike, bashkimi i qelizave. në inde dhe pritje.
Membranat qelizore ndahen në plazmatike (ndërqelizore) dhe të jashtme. Vetia kryesore e çdo membrane është gjysmëpërshkueshmëria, domethënë aftësia për të kaluar vetëm substanca të caktuara. Kjo lejon shkëmbimin selektiv midis qelizës dhe mjedisit të jashtëm ose shkëmbimin midis ndarjeve të qelizave.
Membranat plazmatike janë struktura lipoproteinike. Lipidet formojnë spontanisht një shtresë të dyfishtë (shtresa e dyfishtë), dhe proteinat e membranës "notojnë" në të. Membranat përmbajnë disa mijëra proteina të ndryshme: strukturore, transportues, enzima etj. Ndërmjet molekulave të proteinave ka pore nëpër të cilat kalojnë substancat hidrofile (shtresa e dyfishtë lipidike pengon depërtimin e tyre të drejtpërdrejtë në qelizë). Grupet e glikosilit (monosakaridet dhe polisakaridet) janë ngjitur në disa molekula në sipërfaqen e membranës, të cilat përfshihen në procesin e njohjes së qelizave gjatë formimit të indeve.
Membranat ndryshojnë në trashësi, zakonisht variojnë nga 5 në 10 nm. Trashësia përcaktohet nga madhësia e molekulës lipide amfifilike dhe është 5.3 nm. Një rritje e mëtejshme në trashësinë e membranës është për shkak të madhësisë së komplekseve të proteinave të membranës. Në varësi të kushteve të jashtme (kolesteroli është rregullator), struktura e shtresës së dyfishtë mund të ndryshojë në mënyrë që të bëhet më e dendur ose e lëngshme - shpejtësia e lëvizjes së substancave përgjatë membranave varet nga kjo.
Në membranat qelizore bëjnë pjesë: membrana plazmatike, kariolema, membranat e rrjetës endoplazmatike, aparati Golgi, lizozomet, peroksizomet, mitokondritë, inkluzionet etj.
Lipidet janë të patretshme në ujë (hidrofobik), por të tretshëm në tretës organikë dhe yndyrna (lipofilicitet). Përbërja e lipideve në membrana të ndryshme nuk është e njëjtë. Për shembull, membrana plazmatike përmban shumë kolesterol. Lipidet më të zakonshme në membranë janë fosfolipidet (glicerofosfatidet), sfingomielinat (sfingolipidet), glikolipidet dhe kolesteroli.
Fosfolipidet, sfingomielinat dhe glikolipidet përbëhen nga dy pjesë funksionalisht të ndryshme: një jopolare hidrofobike që nuk mbart ngarkesa - "bisht" i përbërë nga acide yndyrore dhe një hidrofil që përmban "koka" polare të ngarkuara - grupe alkooli (për shembull, glicerina).
Pjesa hidrofobike e molekulës zakonisht përbëhet nga dy acide yndyrore. Njëri nga acidet është i ngopur, dhe i dyti është i pangopur. Kjo përcakton aftësinë e lipideve për të formuar spontanisht struktura membranore dyshtresore (bilipide). Lipidet e membranës kryejnë këto funksione: pengesë, transport, mikromjedis proteinik, rezistencë elektrike e membranës.
Membranat ndryshojnë nga njëra-tjetra në grupin e tyre të molekulave të proteinave. Shumë proteina të membranës përbëhen nga rajone të pasura me aminoacide polare (që mbajnë ngarkesë) dhe rajone me aminoacide jopolare (glicina, alanina, valina, leucina). Proteina të tilla në shtresat lipidike të membranave janë të vendosura në mënyrë që seksionet e tyre jo polare të jenë, si të thuash, të zhytura në pjesën "yndyrë" të membranës, ku ndodhen seksionet hidrofobike të lipideve. Pjesa polare (hidrofile) e këtyre proteinave ndërvepron me kokat e lipideve dhe përballet me fazën ujore.
Membranat biologjike kanë veti të përbashkëta:
membranat janë sisteme të mbyllura që nuk lejojnë përzierjen e përmbajtjes së qelizës dhe ndarjeve të saj. Shkelja e integritetit të membranës mund të çojë në vdekjen e qelizave;
lëvizshmëri sipërfaqësore (planare, anësore). Në membranat ka një lëvizje të vazhdueshme të substancave nëpër sipërfaqe;
asimetria e membranës. Struktura e shtresave të jashtme dhe sipërfaqësore është kimikisht, strukturore dhe funksionalisht heterogjene.
Membranat kryejnë një numër të madh funksionesh të ndryshme:
membranat përcaktojnë formën e një organele ose qelize;
pengesë: kontrolloni shkëmbimin e substancave të tretshme (për shembull, joneve Na +, K +, Cl -) midis ndarjeve të brendshme dhe të jashtme;
energji: Sinteza e ATP në membranat e brendshme të mitokondrive dhe fotosinteza në membranat e kloroplasteve; formojnë një sipërfaqe për shfaqjen e reaksioneve kimike (fosforilimi në membranat mitokondriale);
janë një strukturë që siguron njohjen e sinjaleve kimike (receptorët e hormoneve dhe neurotransmetuesve janë të vendosur në membranë);
luajnë një rol në ndërveprimin ndërqelizor dhe nxisin lëvizjen e qelizave.
Transporti përmes membranës. Membrana ka përshkueshmëri selektive ndaj substancave të tretshme, e cila është e nevojshme për:
ndarja e qelizës nga mjedisi jashtëqelizor;
sigurimin e depërtimit në qelizë dhe mbajtjen e molekulave të nevojshme (si lipidet, glukozën dhe aminoacidet), si dhe heqjen e produkteve metabolike (përfshirë ato të panevojshme) nga qeliza;
duke mbajtur një gradient jonesh transmembranor.
Organelet ndërqelizore mund të kenë gjithashtu një membranë të përshkueshme në mënyrë selektive. Për shembull, në lizozome membrana ruan një përqendrim të joneve të hidrogjenit (H+) 1000-10000 herë më të lartë se në citosol.
Transporti nëpër membranë mund të jetë pasive, i lehtësuar ose aktive.
Transporti pasiv- kjo është lëvizja e molekulave ose joneve përgjatë një përqendrimi ose gradienti elektrokimik. Ky mund të jetë difuzion i thjeshtë, si në rastin e depërtimit të gazeve (për shembull O 2 dhe CO 2) ose molekulave të thjeshta (etanol) përmes membranës plazmatike. Në difuzion të thjeshtë, molekulat e vogla të tretura në lëngun jashtëqelizor treten në mënyrë të njëpasnjëshme në membranë dhe më pas në lëngun ndërqelizor. Ky proces është jospecifik, dhe shkalla e depërtimit përmes membranës përcaktohet nga shkalla e hidrofobisë së molekulës, domethënë tretshmëria e saj në yndyrë. Shpejtësia e difuzionit përmes shtresës së dyfishtë lipidike është drejtpërdrejt proporcionale me hidrofobicitetin si dhe me gradientin e përqendrimit transmembranor ose gradientin elektrokimik.
Difuzioni i lehtësuar është lëvizja e shpejtë e molekulave nëpër një membranë me ndihmën e proteinave specifike të membranës të quajtura permeaza. Ky proces është specifik, ai vazhdon më shpejt se difuzioni i thjeshtë, por ka një kufizim të shpejtësisë së transportit.
Difuzioni i lehtësuar është zakonisht karakteristik për substancat e tretshme në ujë. Shumica (nëse jo të gjithë) transportuesit e membranës janë proteina. Mekanizmi specifik i funksionimit të transportuesit gjatë difuzionit të lehtësuar nuk është studiuar mjaftueshëm. Ata, për shembull, mund të ndërmjetësojnë transportin me lëvizje rrotulluese në membranë. Kohët e fundit është shfaqur informacioni se proteinat bartëse, në kontakt me substancën e transportuar, ndryshojnë konformimin e tyre, si rezultat i së cilës një lloj "porte" ose kanali hapet në membranë. Këto ndryshime ndodhin për shkak të energjisë së çliruar kur substanca e transportuar lidhet me proteinën. Transferimet e tipit stafetë janë gjithashtu të mundshme. Në këtë rast, vetë transportuesi mbetet i palëvizshëm dhe jonet migrojnë përgjatë tij nga një lidhje hidrofile në tjetrën.
Antibiotiku gramicidin mund të shërbejë si model për këtë lloj vektori. Në shtresën lipidike të membranës, molekula e saj e gjatë lineare merr formën e një spiraleje dhe formon një kanal hidrofil përmes të cilit joni K mund të migrojë përgjatë një gradienti.
Janë marrë prova eksperimentale për ekzistencën e kanaleve natyrore në membranat biologjike. Proteinat e transportit janë shumë specifike për substancën e transportuar përmes membranës, duke u ngjan enzimave në shumë veti. Ato shfaqin ndjeshmëri më të madhe ndaj pH, frenohen në mënyrë konkurruese nga komponime të ngjashme në strukturë me substancën e transportuar dhe në mënyrë jo konkurruese nga agjentë që ndryshojnë grupet specifike funksionale të proteinave.
Difuzioni i lehtësuar ndryshon nga difuzioni i zakonshëm jo vetëm në shpejtësi, por edhe në aftësinë e tij për të ngopur. Rritja e shpejtësisë së transferimit të substancave ndodh në raport me rritjen e gradientit të përqendrimit vetëm deri në kufij të caktuar. Kjo e fundit përcaktohet nga "fuqia" e transportuesit.
Transporti aktiv është lëvizja e joneve ose molekulave nëpër një membranë kundër një gradient përqendrimi për shkak të energjisë së hidrolizës ATP. Ekzistojnë tre lloje kryesore të transportit të joneve aktive:
pompë natriumi-kalium - Na + /K + -adenozintrifosfataza (ATPase), e cila transporton Na + jashtë dhe K + brenda;
pompë kalciumi (Ca 2+) - Ca 2+ -ATPase, e cila transporton Ca 2+ nga qeliza ose citozoli në rrjetin sarkoplazmatik;
pompë protonike - H + -ATPase. Gradientët e joneve të krijuara nga transporti aktiv mund të përdoren për transportin aktiv të molekulave të tjera, të tilla si disa aminoacide dhe sheqerna (transport aktiv sekondar).
Kotransportiështë transporti i një joni ose molekule i shoqëruar me transferimin e një joni tjetër. Simport- transferimi i njëkohshëm i të dy molekulave në një drejtim; antiport- transferimi i njëkohshëm i të dy molekulave në drejtime të kundërta. Nëse transporti nuk shoqërohet me transferimin e një joni tjetër, ky proces quhet uniport. Kotransporti është i mundur si gjatë difuzionit të lehtësuar ashtu edhe gjatë transportit aktiv.
Glukoza mund të transportohet me difuzion të lehtësuar duke përdorur llojin e simportit. Jonet Cl - dhe HCO 3 - transportohen nëpër membranën e rruazave të kuqe të gjakut përmes difuzionit të lehtësuar nga një transportues i quajtur brezi 3, një lloj antiport. Në këtë rast, Cl - dhe HCO 3 - transferohen në drejtime të kundërta, dhe drejtimi i transferimit përcaktohet nga gradienti mbizotërues i përqendrimit.
Transporti aktiv i joneve kundër një gradient përqendrimi kërkon energji të çliruar gjatë hidrolizës së ATP në ADP: ATP ADP + P (fosfat inorganik). Transporti aktiv, si dhe difuzioni i lehtësuar, karakterizohet nga: specifika, kufizimi i shpejtësisë maksimale (d.m.th., kurba kinetike arrin një pllajë) dhe prania e frenuesve. Një shembull është transporti kryesor aktiv i kryer nga Na + /K + - ATPase. Për funksionimin e këtij sistemi enzimë antiport është e nevojshme prania e joneve Na +, K + dhe magnezit. Është i pranishëm pothuajse në të gjitha qelizat shtazore, dhe përqendrimi i tij është veçanërisht i lartë në indet ngacmuese (për shembull, nervat dhe muskujt) dhe në qelizat që marrin pjesë aktive në lëvizjen e Na + nëpër membranën plazmatike (për shembull, në korteksin renale dhe gjëndrat e pështymës).
Vetë enzima ATPase është një oligomer i përbërë nga 2 nën-njësi 110 kDa dhe 2 nën-njësi glikoproteinike prej 55 kDa secila. fosforilimi.. Fosforilimi kërkon Na + dhe Mg 2+ , por jo K + , ndërsa defosforilimi kërkon K + , por jo Na + ose Mg 2+ . Janë përshkruar dy gjendje konformacionale të kompleksit proteinik me nivele të ndryshme energjie, të cilat zakonisht emërtohen E 1 dhe E 2, prandaj ATPaza quhet edhe vektor i tipit E 1 - E 2 . Glikozidet kardiake, p.sh. digoksina Dhe uabain, frenojnë aktivitetin e ATPase Ouabain, për shkak të tretshmërisë së tij të shkëlqyer në ujë, përdoret gjerësisht në studimet eksperimentale për të studiuar pompën e natriumit.
Ideja e pranuar përgjithësisht se si funksionon Na + /K + - ATPase është si më poshtë. Jonet e Na dhe ATP bashkohen me molekulën ATPase në prani të Mg 2+. Lidhja e joneve të Na shkakton reaksionin e hidrolizës së ATP, i cili rezulton në formimin e ADP dhe formën e fosforiluar të enzimës. Fosforilimi shkakton një kalim të proteinës enzimatike në një gjendje të re konformative dhe rajoni ose rajonet që përmbajnë Na ekspozohen ndaj mjedisit të jashtëm. Këtu, Na + shkëmbehet për K +, pasi forma e fosforiluar e enzimës karakterizohet nga një afinitet i lartë për jonet K. Kalimi i kundërt i enzimës në konformimin e saj origjinal niset nga eliminimi hidrolitik i grupit fosforil në formë. e fosfatit inorganik dhe shoqërohet me çlirimin e K + në hapësirën e brendshme të qelizës. Vendi aktiv i defosforiluar i enzimës është në gjendje të bashkojë një molekulë të re ATP dhe cikli përsëritet.
Sasitë e joneve K dhe Na që hyjnë në qelizë si rezultat i pompës nuk janë të barabarta. Për tre jone Na të hequr, ka dy jone K të futur me hidrolizën e njëkohshme të një molekule ATP. Hapja dhe mbyllja e kanalit në anët e kundërta të membranës dhe ndryshimi i alternuar në efikasitetin e lidhjes së Na dhe K sigurohet nga energjia e hidrolizës së ATP. Jonet e transportuara - Na dhe K - janë kofaktorë të këtij reaksioni enzimatik. Teorikisht, mund të imagjinohet një larmi pompash që funksionojnë sipas këtij parimi, megjithëse aktualisht njihen vetëm disa.
Transporti i glukozës. Transporti i glukozës mund të ndodhë sipas llojit të difuzionit të lehtësuar ose transportit aktiv, dhe në rastin e parë ndodh si uniport, në të dytin - si simport. Glukoza mund të transportohet në qelizat e kuqe të gjakut përmes difuzionit të lehtësuar. Konstanta Michaelis (Km) për transportin e glukozës në qelizat e kuqe të gjakut është afërsisht 1.5 mmol/L (d.m.th., në këtë përqendrim të glukozës, rreth 50% e molekulave të disponueshme të permeazës do të lidhen me molekulat e glukozës). Meqenëse përqendrimi i glukozës në gjakun e njeriut është 4-6 mmol/l, thithja e saj nga qelizat e kuqe të gjakut ndodh pothuajse me shpejtësi maksimale. Specifikimi i permeazës manifestohet tashmë në faktin se L-izomeri pothuajse nuk transportohet në eritrocite, ndryshe nga D-galaktoza dhe D-manoza, por nevojiten përqendrime më të larta për të arritur gjysmëngopjen e sistemit të transportit. Pasi hyn në qelizë, glukoza i nënshtrohet fosforilimit dhe nuk është më në gjendje të largohet nga qeliza. Glukoza permeaza quhet edhe D-heksoze permeaza. Është një proteinë integrale e membranës me një peshë molekulare prej 45 kDa.
Glukoza gjithashtu mund të transportohet nga një sistem simport i varur nga Na + që gjendet në membranat plazmatike të një numri indesh, duke përfshirë tubulat renale dhe epitelin e zorrëve. Në këtë rast, një molekulë glukoze transportohet me difuzion të lehtësuar kundër gradientit të përqendrimit dhe një jon Na transportohet përgjatë gradientit të përqendrimit. I gjithë sistemi funksionon përfundimisht përmes funksionit të pompimit të Na + /K + - ATPase. Kështu, symport është një sistem transporti aktiv sekondar. Aminoacidet transportohen në mënyrë të ngjashme.
Pompë Ca 2+është një sistem transporti aktiv i tipit E 1 - E 2, i përbërë nga një proteinë integrale membranore, e cila gjatë transferimit të Ca 2+ fosforilohet në mbetjen e aspartatit. Gjatë hidrolizës së secilës molekulë ATP, transferohen dy jone Ca 2+. Në qelizat eukariote, Ca 2+ mund të lidhet me një proteinë që lidh kalciumin e quajtur kalmodulin, dhe i gjithë kompleksi lidhet me pompën Ca 2+. Proteinat lidhëse Ca 2+ përfshijnë gjithashtu troponinën C dhe parvalbuminën.
Jonet e Ca, si jonet e Na, hiqen në mënyrë aktive nga qelizat nga Ca 2+ -ATPase. Membranat e rrjetës endoplazmatike përmbajnë sasi veçanërisht të mëdha të proteinave të pompës së kalciumit. Zinxhiri i reaksioneve kimike që çojnë në hidrolizën e ATP dhe transferimin e Ca 2+ mund të shkruhet në formën e ekuacioneve të mëposhtme:
2Ca n + ATP + E 1 Ca 2 - E - P + ADP
Ca 2 - E - P 2Ca ext + PO 4 3- + E 2
Ku ndodhet San - Ca2+ jashtë;
Ca ext - Ca 2+ që ndodhet brenda;
E 1 dhe E 2 janë konformacione të ndryshme të enzimës transportuese, kalimi i të cilave nga njëra në tjetrën shoqërohet me përdorimin e energjisë ATP.
Sistemi për heqjen aktive të H + nga citoplazma mbështetet nga dy lloje reaksionesh: aktiviteti i zinxhirit të transportit të elektroneve (zinxhiri redoks) dhe hidroliza e ATP. Të dyja pompat redoks dhe hidrolitike H + janë të vendosura në membrana të afta për të shndërruar energjinë e dritës ose kimike në energji H + (d.m.th., membranat plazmatike të prokariotëve, membranat konjuguese të kloroplasteve dhe mitokondrive). Si rezultat i punës së H + ATPase dhe/ose zinxhirit redoks, protonet zhvendosen dhe një forcë lëvizëse protonike (H +) shfaqet në membranë. Gradienti elektrokimik i joneve të hidrogjenit, siç tregojnë studimet, mund të përdoret për transportin e çiftuar (transport aktiv sekondar) të një numri të madh metabolitësh - anioneve, aminoacideve, sheqernave, etj.
Me aktivitetin e membranës plazmatike janë ato që sigurojnë thithjen e substancave të ngurta dhe të lëngshme me peshë të madhe molekulare nga qeliza, - fagocitoza Dhe pinocitoza(nga Gerch. fagos- Ka , pinos- pije, citos- qelizë). Membrana qelizore formon xhepa, ose invaginime, që tërheqin substanca nga jashtë. Pastaj invaginacione të tilla shkëputen dhe rrethojnë një pikëz të mjedisit të jashtëm (pinocitozë) ose grimca të ngurta (fagocitozë) me një membranë. Pinocitoza vërehet në një shumëllojshmëri të gjerë qelizash, veçanërisht në ato organe ku ndodhin proceset e përthithjes.
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.
Membranat e organeleve
Disa organele qelizore janë gjithashtu të rrethuara nga membrana mbrojtëse. Bërthamë,
Kufizuese ( pengesë) - veçon përmbajtjen qelizore nga mjedisi i jashtëm;
Rregullon shkëmbimin ndërmjet qelizës dhe mjedisit;
Ata i ndajnë qelizat në ndarje, ose ndarje, të destinuara për disa rrugë të specializuara metabolike ( duke ndarë);
Është vendi i disa reaksioneve kimike (reaksionet e lehta të fotosintezës në kloroplaste, fosforilimi oksidativ gjatë frymëmarrjes në mitokondri);
Siguroni komunikim midis qelizave në indet e organizmave shumëqelizorë;
Transporti- kryen transport transmembranor.
Receptor- janë vendndodhja e vendeve të receptorit që njohin stimujt e jashtëm.
Transporti i substancave përmes membranës - një nga funksionet kryesore të membranës, duke siguruar shkëmbimin e substancave midis qelizës dhe mjedisit të jashtëm. Në varësi të konsumit të energjisë për transferimin e substancave, ato dallohen:
transporti pasiv, ose difuzioni i lehtësuar;
transport aktiv (selektiv) me pjesëmarrjen e ATP dhe enzimave.
transporti në ambalazh membranor. Ka endocitozë (në qelizë) dhe ekzocitozë (jashtë qelizës) - mekanizma që transportojnë grimca të mëdha dhe makromolekula përmes membranës. Gjatë endocitozës, membrana plazmatike formon një invaginim, skajet e saj bashkohen dhe një vezikulë lëshohet në citoplazmë. Vezikula kufizohet nga citoplazma me një membranë të vetme, e cila është pjesë e membranës së jashtme citoplazmike. Ka fagocitozë dhe pinocitozë. Fagocitoza është thithja e grimcave të mëdha që janë mjaft të vështira. Për shembull, fagocitoza e limfociteve, protozoarëve, etj. Pinocitoza është procesi i kapjes dhe thithjes së pikave të lëngut me substanca të tretura në të.
Ekzocitoza është procesi i largimit të substancave të ndryshme nga qeliza. Gjatë ekzocitozës, membrana e vezikulës, ose vakuola, shkrihet me membranën e jashtme citoplazmike. Përmbajtja e vezikulës hiqet përtej sipërfaqes së qelizës dhe membrana përfshihet në membranën e jashtme citoplazmike.
Në thelb pasive transporti i molekulave të pakarikuara qëndron në ndryshimin ndërmjet përqendrimeve të hidrogjenit dhe ngarkesave, d.m.th. gradient elektrokimik. Substancat do të lëvizin nga një zonë me një gradient më të lartë në një zonë me një gradient më të ulët. Shpejtësia e transportit varet nga ndryshimi në gradient.
Difuzioni i thjeshtë është transporti i substancave drejtpërdrejt përmes shtresës së dyfishtë lipidike. Karakteristikë e gazeve, molekulave polare jo polare ose të vogla të pangarkuara, të tretshme në yndyrna. Uji depërton shpejt në shtresën e dyfishtë sepse molekula e saj është e vogël dhe elektrikisht neutrale. Difuzioni i ujit nëpër membrana quhet osmozë.
Difuzioni përmes kanaleve të membranës është transporti i molekulave të ngarkuara dhe joneve (Na, K, Ca, Cl) që depërtojnë nëpër membranë për shkak të pranisë së proteinave të veçanta që formojnë kanale që formojnë poret e ujit.
Difuzioni i lehtësuar është transporti i substancave duke përdorur proteina të veçanta transporti. Çdo proteinë është përgjegjëse për një molekulë të përcaktuar rreptësisht ose grup molekulash të lidhura, ndërvepron me të dhe lëviz nëpër membranë. Për shembull, sheqernat, aminoacidet, nukleotidet dhe molekula të tjera polare.
Transport aktiv kryhet nga proteinat bartëse (ATPase) kundrejt një gradienti elektrokimik, me konsum të energjisë. Burimi i tij janë molekulat ATP. Për shembull, natriumi është një pompë kaliumi.
Përqendrimi i kaliumit brenda qelizës është shumë më i lartë se jashtë saj, dhe natriumi - anasjelltas. Prandaj, kationet e kaliumit dhe natriumit shpërndahen pasivisht nëpër poret e ujit të membranës përgjatë një gradient përqendrimi. Kjo shpjegohet me faktin se përshkueshmëria e membranës për jonet e kaliumit është më e lartë se për jonet e natriumit. Prandaj, kaliumi shpërndahet nga qeliza më shpejt se natriumi në qelizë. Megjithatë, për funksionimin normal të qelizave është i nevojshëm një raport i caktuar prej 3 jone kaliumi dhe 2 natriumi. Prandaj, ekziston një pompë natriumi-kalium në membranë që pompon në mënyrë aktive natriumin nga qeliza dhe kaliumin në qelizë. Kjo pompë është një proteinë membranore transmembranore e aftë për rirregullime konformacionale. Prandaj, ai mund t'i bashkojë vetes jonet e kaliumit dhe natriumit (antiport). Procesi është intensiv i energjisë:
Nga pjesa e brendshme e membranës, jonet e natriumit dhe një molekulë ATP hyjnë në proteinën e pompës, dhe jonet e kaliumit vijnë nga jashtë.
Jonet e natriumit kombinohen me një molekulë proteine dhe proteina fiton aktivitet ATPase, d.m.th. aftësia për të shkaktuar hidrolizë ATP, e cila shoqërohet me çlirimin e energjisë që drejton pompën.
Fosfati i çliruar gjatë hidrolizës së ATP-së i ngjitet proteinës, d.m.th. fosforilon proteinën.
Fosforilimi shkakton ndryshime konformative në proteinë, ajo bëhet e paaftë për të mbajtur jonet e natriumit. Ata lirohen dhe lëvizin jashtë qelisë.
Konformacioni i ri i proteinës nxit lidhjen e joneve të kaliumit me të.
Shtimi i joneve të kaliumit shkakton defosforilimin e proteinës. Ai ndryshon përsëri konformacionin e tij.
Një ndryshim në konformimin e proteinave çon në lirimin e joneve të kaliumit brenda qelizës.
Proteina është përsëri gati për të bashkuar jonet e natriumit në vetvete.
Në një cikël funksionimi, pompa nxjerr 3 jone natriumi nga qeliza dhe pompon 2 jone kaliumi.
Citoplazma– një përbërës i detyrueshëm i qelizës, i vendosur midis aparatit sipërfaqësor të qelizës dhe bërthamës. Ky është një kompleks strukturor kompleks heterogjen i përbërë nga:
hialoplazma
organele (përbërës të përhershëm të citoplazmës)
përfshirjet janë përbërës të përkohshëm të citoplazmës.
Matrica citoplazmike(hialoplazma) është përmbajtja e brendshme e qelizës - një zgjidhje koloidale e pangjyrë, e trashë dhe transparente. Përbërësit e matricës citoplazmike kryejnë procese biosinteze në qelizë dhe përmbajnë enzima të nevojshme për prodhimin e energjisë, kryesisht për shkak të glikolizës anaerobe.
Vetitë themelore të matricës citoplazmike.
Përcakton vetitë koloidale të qelizës. Së bashku me membranat ndërqelizore të sistemit vakuolar, ai mund të konsiderohet një sistem koloidal shumë heterogjen ose shumëfazor.
Siguron një ndryshim në viskozitetin e citoplazmës, një kalim nga një xhel (më i trashë) në një sol (më të lëngshëm), i cili ndodh nën ndikimin e faktorëve të jashtëm dhe të brendshëm.
Ofron ciklozë, lëvizje ameboide, ndarje qelizore dhe lëvizje të pigmentit në kromatofore.
Përcakton polaritetin e vendndodhjes së komponentëve ndërqelizor.
Ofron vetitë mekanike të qelizave - elasticitet, aftësi për t'u bashkuar, ngurtësi.
Organele– struktura të përhershme qelizore që sigurojnë që qeliza të kryejë funksione specifike. Në varësi të veçorive strukturore, ato dallohen:
organelet e membranës - kanë strukturë membranore. Mund të jenë me një membranë (ER, aparati Golgi, lizozomet, vakuolat e qelizave bimore). Me membranë dyshe (mitokondri, plastide, bërthama).
Organelet jo membranore - nuk kanë strukturë membranore (kromozomet, ribozomet, qendra qelizore, citoskelet).
Organelet për qëllime të përgjithshme janë karakteristike për të gjitha qelizat: bërthama, mitokondria, qendra qelizore, aparati Golgi, ribozomet, EPS, lizozomet. Kur organelet janë karakteristike për disa lloje qelizash, ato quhen organele speciale (për shembull, miofibrilet që kontraktojnë një fibër muskulore).
Retikulumin endoplazmatik- një strukturë e vetme e vazhdueshme, membrana e së cilës formon shumë invaginime dhe palosje që duken si tubula, mikrovakuola dhe cisterna të mëdha. Membranat ER janë, nga njëra anë, të lidhura me membranën citoplazmike të qelizës, dhe nga ana tjetër, me shtresën e jashtme të membranës bërthamore.
Ekzistojnë dy lloje të EPS - të përafërt dhe të lëmuar.
Në ER të përafërt ose të grimcuar, cisternat dhe tubulat shoqërohen me ribozome. është ana e jashtme e membranës ER e lëmuar ose agranulare nuk ka lidhje me ribozomet. Kjo është ana e brendshme e membranës.
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.
