Membrană celulară

Membrană celulară

Imaginea membranei celulare. Bilele albastre și albe mici corespund unor "capete" hidrofilice de fosfolipide și leagă liniile acestora - "cozile" hidrofobe. Figura prezintă doar proteine ​​integrale din membrană (globule roșii și spirale galbene). Puncte ovale galbene în interiorul membranei - molecule de colesterol Lanțuri verde-galben de mărgele de pe partea exterioară a membranei - lanțuri de oligozaharide. formând glicocalx







Membrană celulară

Diagrama receptorului transmembranar:
Spațiul E extracelular (spațiul extracelular);
P - membrană celulară (procesare în plasmă și transmisie de semnal);
I - spațiul intracelular (locul I = intracelular)

Membrana celulară (sau cittolemia, sau plasmamolemma sau membrana plasmatică) separă conținutul oricărei celule din mediul extern, asigurându-i integritatea; reglementează schimbul între celulă și mediu; membranele intracelulare împart celulele în compartimente închise specializate - compartimente sau organele. în care sunt menținute anumite condiții de mediu.

Peretele celular. dacă există una în celulă (de obicei există o celulă de plantă), aceasta acoperă membrana celulară.

Membrana celulară este un strat dublu (dublu) al moleculelor din clasa lipidelor. dintre care majoritatea sunt așa-numitele lipide complexe - fosfolipide. Moleculele de lipide au părți hidrofilice ("cap") și hidrofobe ("coada"). Când se formează membranele, secțiunile hidrofobe ale moleculelor se întorc spre interior și se expun părțile hidrofile ale membranelor. Membranele - structurile sunt invariabile. foarte asemănătoare în diferite organisme. Unele excepții sunt, probabil, arheologii. în care membranele sunt formate din glicerină și alcooli terpenoidali. Grosimea membranei este de 7-8 nm.

Membrana biologică include de asemenea diferite proteine. Integral (permeabila prin membrana), poluintegralnye (livrate la un capăt lipid exterior sau stratul interior), suprafața (situată pe exterior sau adiacent fețele interioare ale membranei). Unele proteine ​​reprezintă punctele de contact ale membranei celulare cu citoscheletul din interiorul celulei și peretele celular (dacă este) în exterior. Unele dintre proteinele integrale funcționează ca canale ionice. diferiți transportatori și receptori.

În 1925, Gorter și Grendel, cu ajutorul șocului osmotic, au primit așa-numitele "umbre" ale globulelor roșii - cojile goale. Umbrele au fost stivuite și a fost determinată suprafața lor. Apoi, acetona a fost izolat din cochilii de lipide și lipide cantitate determinată pe unitatea de suprafață a eritrocitului - aceasta cantitate suficientă pentru bistrat continuu. Cu toate că acest experiment a condus au fost făcute cercetători la concluzia corectă a mai multor greșeli brute - în primul rând cu acetonă absolut imposibil de a selecta toate lipidele, și în al doilea rând, suprafața a fost definită în mod incorect, pe o bază uscată. În acest caz, minus-minus a dat un plus, raportul dintre indicatorii determinați a fost dovedit accidental ca fiind adevărat și a fost descoperită bilayer-ul lipidic.

Experimentele cu filme bilipidnymi artificiale au demonstrat că acestea au o tensiune de suprafață ridicată, mult mai mult decât în ​​membranele celulare. Adică, ele conțin ceva care reduce tensiunea - proteine. În 1935, Danielli și Dawson a prezentat modelul comunității științifice „sandwich“, ceea ce indică faptul că baza membranei este un strat dublu de lipide, pe ambele părți ale care sunt straturi continue de proteine, nimic în interiorul bistratului. Primul electron studiu microscopic 1950 au confirmat această teorie - microfotografiile au fost observate două straturi densitate de electroni - moleculele proteice și capul lipidic și un strat între acestea electron-transparent - cozi de lipide. J. Robertson formulat în 1960, teoria membranei biologice unitare, care a postulat o structură cu trei straturi a tuturor membranelor celulare.

Dar treptat, argumentele împotriva modelului "sandwich" s-au acumulat:

  • Informații despre globularitatea membranei plasmatice acumulate
  • Sa dovedit că structura membranei în microscopia electronică depinde de modul în care este fixată
  • Membrana plasmatică poate fi diferită în structură chiar și într-o singură celulă, de exemplu în cap, gât și coadă a spermei
  • Modelul "sandwich" nu este termodinamic favorabil din punct de vedere termodinamic - pentru a menține o astfel de structură, este necesar să cheltuiți o cantitate mare de energie și să trageți substanța prin membrană este foarte dificilă
  • cantitatea de proteine ​​asociate cu membrana este foarte mică din punct de vedere electrostatic, este foarte dificil să se izoleze proteinele de membrană, deoarece acestea sunt scufundate în ea

Toate acestea au condus la crearea în 1972 de către S. S. Singer și G. L. Nicholson (Garth L. Nicolson) a unui model mozaic lichid al structurii membranei. Conform acestui model, proteinele din membrană nu formează un strat continuu pe suprafață, ci sunt împărțite în integrale, semi-integrate și periferice. Proteinele periferice există pe suprafața membranei și sunt conectate la capetele polare ale lipidelor membranare prin interacțiuni electrostatice, dar ele nu formează niciodată un strat continuu. Dovezile privind fluiditatea membranei sunt metodele FRAP. FLIP și hibridizarea celulelor somatice, metoda mozaic - înghețare-așchiere. la care pe cavitatea membranei sunt vizibile tuberculi și fovei, deoarece proteinele nu se despart, ci se deplasează în întregime într-unul din straturile membranei.







  • Bariera - asigură un metabolism reglabil, selectiv, pasivă și activă cu mediul înconjurător. De exemplu, membrana peroxizomilor protejează citoplasmă din celulele peroxizi periculoși. permeabilitate selectiva înseamnă că permeabilitatea membranei pentru diferiți atomi sau molecule depinde de mărimea lor, sarcină electrică, proprietăți chimice. permeabilității selective separă celulele și compartimentele celulare din mediul înconjurător și să le furnizeze substanțele necesare.
  • transportul - prin membrană este transportul de substanțe în și din celulă. Transportul prin membrana prevede: livrarea de substanțe nutritive, eliminarea produselor finale ale metabolismului, secreția diferitelor substanțe care creează gradienți de ioni, menținerea celulei într-un pH optim și concentrația de ioni, care sunt necesare pentru enzimele celulare.
    Particulele din orice motiv, în imposibilitatea de a traversa un bistrat fosfolipidic (de exemplu, datorită proprietăților hidrofile, deoarece membrana din interiorul hidrofob și nu transmite substanțe hidrofile, sau din cauza dimensiunilor mari), dar necesare pentru celulele pot penetra membrana prin speciale Proteine ​​vectori (transportatori) și canale de proteine ​​sau prin endocitoză.
    În transportul pasiv, substanțele sunt traversate de o bilatilă lipidică fără cheltuieli de energie asupra gradientului de concentrație prin difuzie. O variantă a acestui mecanism este difuzarea facilității. la care substanța ajută să treacă prin membrana oricărei molecule specifice. Această moleculă poate avea un canal care transmite substanțe de un singur tip.
    Transportul activ necesită cheltuieli de energie, deoarece are loc în raport cu gradientul de concentrație. Pe membrană există pompe speciale de proteine, incluzând ATPază. care activează activ ionii de potasiu (K +) în celulă și pompează ionii de sodiu (Na +) din acesta.
  • matricea - oferă o anumită relație și orientare a proteinelor membranare, interacțiunea lor optimă.
  • mecanic - asigură autonomia celulei, structurile sale intracelulare și, de asemenea, legătura cu alte celule (în țesuturi). Pereții celulelor joacă un rol important în asigurarea unei funcții mecanice. și la animale - substanță intercelulară.
  • energie - în fotosinteza în cloroplaste și respirația celulară în mitocondrii, sistemele de transfer de energie funcționează în membranele lor, în care participă și proteinele;
  • receptor - unele proteine ​​gasite in membrana sunt receptori (molecule prin care celulele percep anumite semnale).
    De exemplu, hormoni. care circulă în sânge, acționează numai asupra unor astfel de celule țintă care au receptori corespunzători acestor hormoni. Neurotransmițătorii (substanțele chimice care furnizează comportamentul impulsurilor nervoase) se leagă, de asemenea, la proteine ​​specifice receptorilor din celulele țintă.
  • proteinele enzimatice - membranare sunt adesea enzimele. De exemplu, membranele plasmatice ale celulelor epiteliale intestinale conțin enzime digestive.
  • generarea și conducerea biopotențială.
    Cu membrana in celula se menține constantă concentrația de ioni: K + concentrația ionilor din interiorul celulelor este semnificativ mai mare decât cea din afară, iar concentrația de Na + este mult mai mic, ceea ce este important, deoarece aceasta asigură faptul că diferența de potențial prin membrană și generarea unui impuls nervos.
  • marcarea celulelor - pe membrană există antigene. acționând ca markeri - "comenzi rapide", permițând identificarea celulei. Acestea sunt glicoproteinele (adică proteinele cu catene laterale oligozaharidice ramificate atașate acestora), care joacă rolul de "antene". Datorită numeroaselor configurații ale lanțurilor laterale, este posibil să se facă un marker special pentru fiecare tip de celulă. Cu ajutorul markerilor, celulele pot recunoaște alte celule și acționează în mod concertat cu acestea, de exemplu, în formarea de organe și țesuturi. Acest lucru permite, de asemenea, sistemului imunitar să recunoască antigene străine.

Structura și compoziția biomemembrelor [modifică]

O parte importantă a membranei este proteinele care o permează și sunt responsabile pentru o varietate de proprietăți ale membranei. Compoziția și orientarea lor în diferite membrane sunt diferite. Aproape proteinele sunt lipide inelare - ele sunt mai ordonate, mai puțin mobile, au mai mulți acizi grași saturați în compoziție și sunt eliberați din membrană împreună cu proteina. Fără lipidele inelare, proteinele membranare nu funcționează.

Membranele celulare sunt adesea asimetrice, adică straturi de diferite compoziții ale lipidelor în exterior care conține predominant fosfatidilinozitol. fosfatidilcolina. sfingomieline și glicolipide. în interior - phosphatidylserine. fosfatidiletanolamină și fosfatidilinozitol. Lumina zilei molecule separate de un strat la altul (așa-numitul flip-flop) este împiedicată, dar poate să apară spontan, aproximativ o dată la fiecare 6 luni sau de-Flippase proteine ​​skramblazy și membranei plasmatice. În cazul în care stratul exterior apare fosfatidilserina, acesta este un semnal pentru nevoia de a distruge celulele macrofage.

Acestea sunt părți singulare sau conectate ale citoplasmei. Se separă de hialoplasm prin membrane. Organele cu o singură membrană includ reticulul endoplasmatic. Aparatul Golgi. lizozomi. vacuole. peroxizomi; la cele două membrane - miezul. mitocondrii. plastide. Structura membranelor diferitelor organele diferă în compoziția lipidelor și proteinelor membranare.

Membranele celulare au o permeabilitate selectivă: prin ele se dezvoltă glucoză încet difuză. aminoacizi. acizi grași. glicerol și ioni. iar membranele însăși într-o anumită măsură reglează în mod activ acest proces - unele substanțe trec, în timp ce altele nu. Există patru mecanisme principale pentru introducerea substanțelor în celulă sau pentru retragerea lor din celulă în afară: difuzie. osmoză. Transportul activ și exo- sau endocitoza. Primele două procese sunt pasive, adică nu necesită cheltuieli de energie; ultimele două - procese active asociate cu consumul de energie.

Permeabilitatea selectivă a membranei cu transport pasiv se datorează canalelor speciale - proteine ​​integrale. Acestea pătrund prin membrană, formând un fel de trecere. Pentru elementele K, Na și Cl există canale. În ceea ce privește gradientul de concentrație, moleculele acestor elemente se deplasează în și din celulă. Când sunt stimulate, canalele de ioni de sodiu sunt deschise, iar ionii de sodiu intră în celulă foarte rapid. În același timp, apare un dezechilibru al potențialului membranei. Apoi, potențialul membranei este restabilit. Canalele de potasiu sunt întotdeauna deschise, prin ele, ionii de potasiu intră încet în celulă.

Celula din biologie este o unitate fizică terminologică condiționată și, în același timp, multi-valoare în sensul prezenței unui obiect sub numele de celulă din secțiunea științelor biologice; termenul poate fi folosit ca formă colocvială scurtă în desemnarea celulei biologice a unui organism - o celulă biologică. și în sensul unității definitorii a numelui celulei pentru conținutul de animale de laborator și / sau model - în orice laborator, clasă și / sau clasă. [1]







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: