Stručně struktura vnější buněčné membrány. Struktura a funkce biologických membrán

Má tloušťku 8-12 nm, takže je nemožné ho zkoumat světelným mikroskopem. Struktura membrány je studována pomocí elektronového mikroskopu.

Plazmatická membrána je tvořena dvěma vrstvami lipidů – lipidovou vrstvou, neboli dvojvrstvou. Každá molekula se skládá z hydrofilní hlavy a hydrofobního ocasu a v biologických membránách jsou lipidy umístěny s hlavami ven a ocasy dovnitř.

V bilipidové vrstvě je ponořeno mnoho proteinových molekul. Některé z nich jsou na povrchu membrány (vnější nebo vnitřní), jiné membránou pronikají.

Funkce plazmatické membrány

Membrána chrání obsah buňky před poškozením, udržuje tvar buňky, selektivně předává do buňky potřebné látky a odvádí produkty látkové výměny a také zajišťuje komunikaci mezi buňkami.

Bariérová, vymezující funkce membrány zajišťuje dvojitou vrstvu lipidů. Nedovoluje, aby se obsah buňky šířil, mísil s prostředím nebo mezibuněčnou tekutinou a zabraňuje pronikání nebezpečných látek do buňky.

Řada nejdůležitějších funkcí cytoplazmatické membrány se provádí díky proteinům, které jsou v ní ponořeny. Pomocí receptorových proteinů dokáže na svém povrchu vnímat různá podráždění. Transportní proteiny tvoří nejtenčí kanály, kterými draslík, vápník a další ionty malého průměru procházejí do a z buňky. Enzymové proteiny zajišťují životně důležité procesy v samotné buňce.

Velké částice potravy, které nejsou schopny projít tenkými membránovými kanály, vstupují do buňky fagocytózou nebo pinocytózou. Společný název pro tyto procesy je endocytóza.

Jak dochází k endocytóze - pronikání velkých částic potravy do buňky

Částice potravy se dostává do kontaktu s vnější membránou buňky a v tomto místě se tvoří invaginace. Poté se částice obklopená membránou dostane do buňky, vytvoří se trávicí vakuola a do vytvořeného váčku proniknou trávicí enzymy.

Bílé krvinky, které dokážou zachytit a strávit cizí bakterie, se nazývají fagocyty.

V případě pinocytózy se při invaginaci membrány nezachycují pevné částice, ale kapičky kapaliny s látkami v ní rozpuštěnými. Tento mechanismus je jednou z hlavních cest průniku látek do buňky.

Rostlinné buňky překryté přes membránu pevnou vrstvou buněčné stěny nejsou schopny fagocytózy.

Reverzním procesem endocytózy je exocytóza. Látky syntetizované v buňce (například hormony) se sbalí do membránových váčků, přiblíží se k membráně, zabudují se do ní a obsah vezikuly je z buňky vypuzen. Buňka se tak může zbavit i nepotřebných produktů látkové výměny.

biologické membrány- obecný název funkčně aktivních povrchových struktur, které omezují buňky (buněčné nebo plazmatické membrány) a intracelulární organely (membrány mitochondrií, jádra, lysozomy, endoplazmatické retikulum atd.). Obsahují lipidy, proteiny, heterogenní molekuly (glykoproteiny, glykolipidy) a v závislosti na vykonávané funkci četné vedlejší složky: koenzymy, nukleové kyseliny, antioxidanty, karotenoidy, anorganické ionty atd.

Koordinované fungování membránových systémů – receptorů, enzymů, transportních mechanismů – pomáhá udržovat buněčnou homeostázu a zároveň rychle reagovat na změny vnějšího prostředí.

Na hlavní funkce biologických membrán lze přičíst:

oddělení buňky od prostředí a tvorba intracelulárních kompartmentů (kompartmentů);

řízení a regulace transportu velkého množství látek přes membrány;

účast na zajišťování mezibuněčných interakcí, přenos signálů uvnitř buňky;

přeměna energie potravinových organických látek na energii chemických vazeb molekul ATP.

Molekulární organizace plazmatické (buněčné) membrány ve všech buňkách je přibližně stejná: skládá se ze dvou vrstev lipidových molekul s mnoha specifickými proteiny. Některé membránové proteiny mají enzymatickou aktivitu, jiné vážou živiny z okolí a zajišťují jejich transport do buňky přes membrány. Membránové proteiny se vyznačují povahou jejich asociace s membránovými strukturami. Některé proteiny, tzv externí nebo periferní , volně vázané na povrch membrány, jiné, tzv vnitřní nebo integrální , jsou ponořeny uvnitř membrány. Periferní proteiny lze snadno extrahovat, zatímco integrální proteiny lze izolovat pouze pomocí detergentů nebo organických rozpouštědel. Na Obr. 4 ukazuje strukturu plazmatické membrány.

Vnější neboli plazmatické membrány mnoha buněk, stejně jako membrány intracelulárních organel, jako jsou mitochondrie, chloroplasty, byly izolovány ve volné formě a bylo studováno jejich molekulární složení. Všechny membrány obsahují polární lipidy v množství od 20 do 80 % své hmoty, podle typu membrány, zbytek připadá především na bílkoviny. Takže v plazmatických membránách živočišných buněk je množství proteinů a lipidů zpravidla přibližně stejné; vnitřní mitochondriální membrána obsahuje asi 80 % proteinů a pouze 20 % lipidů, zatímco myelinové membrány mozkových buněk naopak obsahují asi 80 % lipidů a pouze 20 % proteinů.

Rýže. 4. Struktura plazmatické membrány

Lipidová část membrán je směsí různých druhů polárních lipidů. Polární lipidy, mezi které patří fosfoglycerolipidy, sfingolipidy, glykolipidy, se neukládají v tukových buňkách, ale jsou zabudovány do buněčných membrán, a to v přesně definovaných poměrech.

Všechny polární lipidy v membránách se v procesu metabolismu neustále obnovují, za normálních podmínek se v buňce ustavuje dynamický stacionární stav, ve kterém je rychlost syntézy lipidů rovna rychlosti jejich rozpadu.

Membrány živočišných buněk obsahují především fosfoglycerolipidy a v menší míře sfingolipidy; triacylglyceroly se vyskytují pouze ve stopovém množství. Některé membrány živočišných buněk, zejména vnější plazmatická membrána, obsahují značné množství cholesterolu a jeho esterů (obr. 5).

Obr.5. Membránové lipidy

V současnosti je obecně přijímaným modelem pro strukturu membrán model fluidní mozaiky navržený v roce 1972 S. Singerem a J. Nicholsonem.

Proteiny lze podle ní přirovnat k ledovcům plovoucím v lipidovém moři. Jak bylo uvedeno výše, existují 2 typy membránových proteinů: integrální a periferní. Integrální proteiny pronikají membránou skrz, jsou amfipatické molekuly. Periferní proteiny membránou nepronikají a jsou s ní méně silně spojeny. Hlavní souvislou částí membrány, tedy její matrice, je polární lipidová dvojvrstva. Při normální teplotě buněk je matrice v kapalném stavu, což je zajištěno určitým poměrem mezi nasycenými a nenasycenými mastnými kyselinami v hydrofobních koncích polárních lipidů.

Model tekuté mozaiky také naznačuje, že na povrchu integrálních proteinů umístěných v membráně jsou R-skupiny aminokyselinových zbytků (hlavně hydrofobní skupiny, díky nimž se proteiny jakoby „rozpouštějí“ v centrální hydrofobní části dvojvrstvy) . Zároveň se na povrchu periferních, případně externích proteinů vyskytují především hydrofilní R-skupiny, které jsou elektrostatickými silami přitahovány k hydrofilním nabitým polárním hlavám lipidů. Integrální proteiny, mezi které patří enzymy a transportní proteiny, jsou aktivní pouze tehdy, jsou-li umístěny uvnitř hydrofobní části dvojvrstvy, kde získávají prostorovou konfiguraci nezbytnou pro projev aktivity (obr. 6). Je třeba ještě jednou zdůraznit, že mezi molekulami ve dvojvrstvě ani mezi proteiny a lipidy dvojvrstvy nevznikají žádné kovalentní vazby.

Obr.6. Membránové proteiny

Membránové proteiny se mohou volně pohybovat v laterální rovině. Periferní proteiny doslova plavou na povrchu dvouvrstvého „moře“, zatímco integrální proteiny, jako ledovce, jsou téměř zcela ponořeny v uhlovodíkové vrstvě.

Většina membrán je asymetrická, to znamená, že mají nestejné strany. Tato asymetrie se projevuje následovně:

· za prvé, že vnitřní a vnější strana plazmatických membrán bakteriálních a živočišných buněk se liší složením polárních lipidů. Například vnitřní lipidová vrstva membrán lidských erytrocytů obsahuje hlavně fosfatidylethanolamin a fosfatidylserin, zatímco vnější lipidová vrstva obsahuje fosfatidylcholin a sfingomyelin.

· za druhé, některé transportní systémy v membránách působí pouze jedním směrem. Například v membránách erytrocytů existuje transportní systém („pumpa“), který pumpuje ionty Na + z buňky do prostředí a ionty K + - uvnitř buňky díky energii uvolněné během hydrolýzy ATP.

Za třetí, vnější povrch plazmatické membrány obsahuje velmi velké množství oligosacharidových skupin, což jsou hlavy glykolipidů a oligosacharidové postranní řetězce glykoproteinů, zatímco na vnitřním povrchu plazmatické membrány prakticky žádné oligosacharidové skupiny nejsou.

Asymetrie biologických membrán je zachována díky tomu, že přenos jednotlivých molekul fosfolipidů z jedné strany lipidové dvojvrstvy na druhou je z energetických důvodů velmi obtížný. Molekula polárního lipidu se může volně pohybovat na své straně dvojvrstvy, ale je omezena ve své schopnosti přeskočit na druhou stranu.

Mobilita lipidů závisí na relativním obsahu a typu přítomných nenasycených mastných kyselin. Uhlovodíková povaha řetězců mastných kyselin dává membránovým vlastnostem tekutost, pohyblivost. V přítomnosti cis-nenasycených mastných kyselin jsou kohezní síly mezi řetězci slabší než v případě samotných nasycených mastných kyselin a lipidy si zachovávají vysokou pohyblivost i při nízkých teplotách.

Na vnější straně membrán jsou specifická rozpoznávací místa, jejichž funkcí je rozpoznávat určité molekulární signály. Některé bakterie například prostřednictvím membrány vnímají nepatrné změny v koncentraci živiny, což stimuluje jejich pohyb směrem ke zdroji potravy; tento jev se nazývá chemotaxe.

Membrány různých buněk a intracelulárních organel mají díky své struktuře, chemickému složení a funkcím určitou specifičnost. V eukaryotických organismech se rozlišují následující hlavní skupiny membrán:

plazmatická membrána (vnější buněčná membrána, plazmalema),

jaderná membrána

Endoplazmatické retikulum

membrány Golgiho aparátu, mitochondrie, chloroplasty, myelinové pochvy,

vzrušivé membrány.

U prokaryotických organismů se kromě plazmatické membrány vyskytují intracytoplazmatické membránové útvary, u heterotrofních prokaryot jsou tzv. mesozomy. Ty se tvoří invaginací do vnější buněčné membrány a v některých případech s ní zůstávají v kontaktu.

membrána erytrocytů sestává z bílkovin (50 %), lipidů (40 %) a sacharidů (10 %). Hlavní část sacharidů (93%) je spojena s bílkovinami, zbytek - s lipidy. V membráně jsou lipidy uspořádány asymetricky na rozdíl od symetrického uspořádání v micelách. Například cefalin se nachází převážně ve vnitřní vrstvě lipidů. Tato asymetrie je zřejmě zachována díky příčnému pohybu fosfolipidů v membráně, prováděnému pomocí membránových proteinů a díky energii metabolismu. Ve vnitřní vrstvě membrány erytrocytů jsou hlavně sfingomyelin, fosfatidylethanolamin, fosfatidylserin, ve vnější vrstvě - fosfatidylcholin. Membrána erytrocytů obsahuje integrální glykoprotein glykoforin, skládající se ze 131 aminokyselinových zbytků a pronikající membránou, a takzvaný pás 3 protein, sestávající z 900 aminokyselinových zbytků. Sacharidové složky glykoforinu plní funkci receptoru pro chřipkové viry, fytohemaglutininy a řadu hormonů. Další integrální protein obsahující málo sacharidů a pronikající membránou byl také nalezen v membráně erytrocytů. Je volán tunelový protein(složka a), protože se předpokládá, že tvoří kanál pro anionty. Periferní protein spojený s vnitřní stranou membrány erytrocytů je spektrin.

Myelinové membrány , obklopující axony neuronů, jsou vícevrstevné, obsahují velké množství lipidů (asi 80 %, z toho polovinu tvoří fosfolipidy). Proteiny těchto membrán jsou důležité pro fixaci membránových solí ležících nad sebou.

chloroplastové membrány. Chloroplasty jsou pokryty dvouvrstvou membránou. Vnější membrána má určitou podobnost s mitochondrií. Kromě této povrchové membrány mají chloroplasty vnitřní membránový systém - lamely. Lamely tvoří nebo zploštělé vezikuly - thylakoidy, které jsou umístěny nad sebou a jsou shromažďovány ve svazcích (grana) nebo tvoří membránový systém stromatu (stromální lamely). Lamela gran a stroma na vnější straně thylakoidní membrány jsou koncentrované hydrofilní skupiny, galakto- a sulfolipidy. Fytolická část molekuly chlorofylu je ponořena do globule a je v kontaktu s hydrofobními skupinami proteinů a lipidů. Porfyrinová jádra chlorofylu jsou lokalizována hlavně mezi přilehlými membránami thylakoidů gran.

Vnitřní (cytoplazmatická) membrána bakterií podobnou strukturou jako vnitřní membrány chloroplastů a mitochondrií. Obsahuje enzymy dýchacího řetězce, aktivní transport; enzymy podílející se na tvorbě membránových složek. Převažující složkou bakteriálních membrán jsou proteiny: poměr protein/lipid (hmotnostně) je 3:1. Vnější membrána gramnegativních bakterií ve srovnání s cytoplazmatickou membránou obsahuje menší množství různých fosfolipidů a proteinů. Obě membrány se liší složením lipidů. Vnější membrána obsahuje proteiny, které tvoří póry pro průnik mnoha nízkomolekulárních látek. Charakteristickou součástí vnější membrány je také specifický lipopolysacharid. Řada proteinů vnější membrány slouží jako receptory pro fágy.

Virová membrána. Mezi viry jsou membránové struktury charakteristické pro ty, které obsahují nukleokapsidu, která se skládá z proteinu a nukleové kyseliny. Toto „jádro“ virů je obklopeno membránou (obalem). Skládá se také z dvojvrstvy lipidů s obsaženými glykoproteiny, která se nachází převážně na povrchu membrány. U řady virů (mikrovirů) se 70-80 % všech bílkovin dostává do membrán, zbylé bílkoviny jsou obsaženy v nukleokapsidě.

Buněčné membrány jsou tedy velmi složité struktury; jejich molekulární komplexy tvoří uspořádanou dvourozměrnou mozaiku, která dává povrchu membrány biologickou specifitu.

Stůl číslo 2

Otázka 1 (8)

buněčná membrána(nebo cytolema, nebo plazmalema, nebo plazmatická membrána) odděluje obsah jakékoli buňky od vnějšího prostředí a zajišťuje její integritu; reguluje výměnu mezi buňkou a prostředím; intracelulární membrány rozdělují buňku na specializované uzavřené kompartmenty - kompartmenty nebo organely, ve kterých jsou udržovány určité podmínky prostředí.

Funkce buňky nebo plazmatické membrány

Membrána poskytuje:

1) Selektivní pronikání molekul a iontů do az buňky nezbytných k provádění specifických funkcí buňky;
2) Selektivní transport iontů přes membránu, udržování transmembránového rozdílu elektrického potenciálu;
3) Specifika mezibuněčných kontaktů.

Díky přítomnosti četných receptorů v membráně, které vnímají chemické signály - hormony, mediátory a další biologicky aktivní látky, je schopna měnit metabolickou aktivitu buňky. Membrány poskytují specifičnost imunitních projevů díky přítomnosti antigenů na nich - struktur, které způsobují tvorbu protilátek, které se mohou specificky vázat na tyto antigeny.
Také jádro a organely buňky jsou od cytoplazmy odděleny membránami, které brání volnému pohybu vody a látek v ní rozpuštěných z cytoplazmy do nich a naopak. To vytváří podmínky pro separaci biochemických procesů probíhajících v různých kompartmentech (kompartmentech) uvnitř buňky.

struktura buněčné membrány

buněčná membrána- elastická struktura, tloušťka od 7 do 11 nm (obr. 1.1). Skládá se převážně z lipidů a bílkovin. 40 až 90 % všech lipidů tvoří fosfolipidy – fosfatidylcholin, fosfatidylethanolamin, fosfatidylserin, sfingomyelin a fosfatidylinositol. Důležitou složkou membrány jsou glykolipidy, reprezentované cerebrisidy, sulfatidy, gangliosidy a cholesterolem.

Hlavní struktura buněčné membrány je dvojitá vrstva fosfolipidových molekul. V důsledku hydrofobních interakcí jsou sacharidové řetězce lipidových molekul drženy blízko sebe v prodlouženém stavu. Skupiny fosfolipidových molekul obou vrstev interagují s proteinovými molekulami ponořenými do lipidové membrány. Vzhledem k tomu, že většina lipidových složek dvojvrstvy je v kapalném stavu, má membrána pohyblivost a vlní se. Jeho části, stejně jako proteiny ponořené do lipidové dvojvrstvy, se budou mísit z jedné části do druhé. Pohyblivost (tekutost) buněčných membrán usnadňuje transport látek přes membránu.

proteiny buněčné membrány reprezentovány především glykoproteiny.

Rozlišovat

integrální proteiny pronikající přes celou tloušťku membrány a

periferní proteiny připevněné pouze k povrchu membrány, hlavně k její vnitřní části.

Periferní proteiny téměř všechny fungují jako enzymy (acetylcholinesteráza, kyselé a alkalické fosfatázy atd.). Některé enzymy jsou ale zastoupeny i integrálními proteiny – ATPázou.

integrální proteiny poskytují selektivní výměnu iontů přes membránové kanály mezi extracelulární a intracelulární tekutinou a působí také jako proteiny - nosiče velkých molekul.

Membránové receptory a antigeny mohou být reprezentovány jak integrálními, tak periferními proteiny.

Proteiny přiléhající k membráně z cytoplazmatické strany patří k buněčný cytoskelet. Mohou se vázat na membránové proteiny.

Tak, proteinový proužek 3(číslo pásu při elektroforéze proteinů) membrán erytrocytů je spojeno do celku s dalšími molekulami cytoskeletu - spektrinem přes nízkomolekulární protein ankyrin

Spectrin je hlavní protein cytoskeletu, tvořící dvourozměrnou síť, ke které je připojen aktin.

Actin tvoří mikrofilamenta, která jsou kontraktilním aparátem cytoskeletu.

cytoskelet umožňuje buňce vykazovat pružně elastické vlastnosti, poskytuje membráně dodatečnou pevnost.

Většina integrálních proteinů jsou glykoproteiny. Jejich sacharidová část vyčnívá z buněčné membrány ven. Mnoho glykoproteinů má velký negativní náboj kvůli významnému obsahu kyseliny sialové (například molekula glykoforinu). To poskytuje povrchu většiny buněk záporný náboj, což pomáhá odpuzovat jiné záporně nabité předměty. Sacharidové výběžky glykoproteinů nesou antigeny krevních skupin, další antigenní determinanty buňky a působí jako receptory vázající hormony. Glykoproteiny tvoří adhezivní molekuly, které způsobují vzájemné přichycení buněk, tzn. úzké mezibuněčné kontakty.

Buněčná membrána, nazývaná také plazmalema, cytolema nebo plazmatická membrána, je molekulární struktura, která je svou povahou elastická a je tvořena různými proteiny a lipidy. Odděluje obsah jakékoli buňky od vnějšího prostředí, čímž reguluje její ochranné vlastnosti, a také zajišťuje výměnu mezi vnějším prostředím a přímo vnitřním obsahem buňky.

plazmatická membrána

Plazmalema je přepážka umístěná uvnitř, přímo za skořápkou. Dělí buňku do určitých kompartmentů, které směřují do kompartmentů nebo organel. Obsahují speciální podmínky prostředí. Buněčná stěna zcela pokrývá celou buněčnou membránu. Vypadá to jako dvojitá vrstva molekul.

Základní informace

Složení plazmalemy jsou fosfolipidy nebo, jak se jim také říká, komplexní lipidy. Fosfolipidy mají několik částí: ocas a hlavu. Odborníci nazývají hydrofobní a hydrofilní části: v závislosti na struktuře živočišné nebo rostlinné buňky. Sekce, které se nazývají hlava, směřují dovnitř buňky a ocasy směřují ven. Plazmalemmy jsou strukturálně neměnné a velmi podobné v různých organismech; nejčastější výjimkou může být archaea, u které se přepážky skládají z různých alkoholů a glycerolu.

Tloušťka plazmy přibližně 10 nm.

Existují přepážky, které jsou na vnější nebo vnější straně části sousedící s membránou - nazývají se povrchní. Některé typy proteinů mohou být druhem kontaktních bodů pro buněčnou membránu a obal. Uvnitř buňky je cytoskelet a vnější stěna. Určité typy integrálních proteinů mohou být použity jako kanály v iontových transportních receptorech (paralelně s nervovými zakončeními).

Používáte-li elektronový mikroskop, můžete získat data, na jejichž základě můžete sestavit schéma struktury všech částí buňky a také hlavních součástí a membrán. Horní aparát se bude skládat ze tří podsystémů:

• komplexní supramembránové začlenění;
• muskuloskeletální aparát cytoplazmy, který bude mít submembránovou část.

Tento aparát lze připsat cytoskeletu buňky. Cytoplazma s organelami a jádrem se nazývá jaderný aparát. Cytoplazmatická nebo jinými slovy plazmatická buněčná membrána se nachází pod buněčnou membránou.

Slovo „membrána“ pochází z latinského slova membrum, které lze přeložit jako „kůže“ nebo „skořápka“. Termín byl navržen před více než 200 lety a častěji se mu říkalo okraje buňky, ale v období, kdy se začalo používat různá elektronická zařízení, se zjistilo, že plazmatická cytolemata tvoří mnoho různých prvků membrány.

Prvky jsou nejčastěji konstrukční, jako např.

• mitochondrie;
• lysozomy;
• plastidy;
• oddíly.

Jedna z prvních hypotéz o molekulárním složení plazmalemy byla předložena v roce 1940 vědeckým ústavem ve Velké Británii. Již v roce 1960 navrhl William Roberts světu hypotézu „Na elementární membráně“. Předpokládala, že všechny buněčné plazmatické membrány se skládají z určitých částí, ve skutečnosti jsou tvořeny podle obecného principu pro všechny říše organismů.

Na počátku sedmdesátých let 20. století bylo objeveno mnoho dat, na jejichž základě v roce 1972 vědci z Austrálie navrhli nový mozaikově-kapalný model buněčné struktury.

Struktura plazmatické membrány

Model z roku 1972 je všeobecně uznáván dodnes. To znamená, že v moderní vědě se různí vědci pracující se skořápkou opírají o teoretickou práci "Struktura biologické membrány modelu fluidní mozaiky."

Proteinové molekuly jsou spojeny s lipidovou dvojvrstvou a pronikají úplně celou membránou – integrální proteiny (jeden z běžných názvů je transmembránové proteiny).

Skořápka ve složení má různé sacharidové složky, které budou vypadat jako polysacharidový nebo sacharidový řetězec. Řetězec bude zase spojen lipidy a bílkovinami. Řetězce spojené molekulami bílkovin se nazývají glykoproteiny a molekuly lipidů se nazývají glykosidy. Sacharidy jsou umístěny na vnější straně membrány a fungují jako receptory v živočišných buňkách.

Glykoproteiny – jsou komplexem supramembránových funkcí. Říká se mu také glykokalyx (z řeckých slov glik a kalyx, což znamená „sladký“ a „pohár“). Komplex podporuje adhezi buněk.

Funkce plazmatické membrány

Bariéra

Pomáhá oddělit vnitřní složky buněčné hmoty od látek, které jsou vně. Chrání tělo před vnikáním různých látek, které mu budou cizí, a pomáhá udržovat intracelulární rovnováhu.

Doprava

Buňka má svůj vlastní „pasivní transport“ a využívá ho ke snížení spotřeby energie. Transportní funkce funguje v následujících procesech:

• endocytóza;
• exocytóza;
• metabolismus sodíku a draslíku.

Na vnější straně membrány se nachází receptor, na jehož místě dochází ke smíchání hormonů a různých regulačních molekul.

Pasivní doprava Proces, při kterém látka prochází membránou bez vynaložení energie. Jinými slovy, látka je dodávána z oblasti buňky s vysokou koncentrací na stranu, kde bude koncentrace nižší.

Existují dva typy:

• jednoduchá difúze- vlastní malé neutrální molekuly H2O, CO2 a O2 a některé hydrofobní organické látky s nízkou molekulovou hmotností, a proto bez problémů procházejí membránovými fosfolipidy. Tyto molekuly mohou pronikat membránou, dokud není koncentrační gradient stabilní a nezměněný.
• Usnadněná difúze- charakteristika různých molekul hydrofilního typu. Mohou také procházet membránou po koncentračním gradientu. Proces však bude probíhat za pomoci různých proteinů, které budou tvořit specifické kanály iontových sloučenin v membráně.

aktivní transport- jedná se o pohyb různých komponent skrz stěnu membrány na rozdíl od gradientu. Takový přenos vyžaduje značné výdaje energetických zdrojů v buňce. Nejčastěji je to aktivní doprava, která je hlavním zdrojem spotřeby energie.

Existuje několik odrůd aktivní transport za účasti nosných proteinů:

• Sodno-draslíková pumpa. Získávání potřebných minerálů a stopových prvků buňkou.
• Endocytóza- proces, při kterém buňka zachycuje pevné částice (fagocytóza) nebo různé kapky jakékoli kapaliny (pinocytóza).
• Exocytóza- proces, při kterém se určité částice uvolňují z buňky do vnějšího prostředí. Tento proces je protiváhou endocytóze.

Termín „endocytóza“ pochází z řeckých slov „enda“ (zevnitř) a „ketóza“ (pohár, nádobka). Proces charakterizuje zachycení vnějšího složení buňkou a provádí se během výroby membránových vezikul. Tento termín navrhl v roce 1965 belgický profesor cytologie Christian Bales, který studoval absorpci různých látek savčími buňkami a také fagocytózu a pinocytózu.

Fagocytóza

Vyskytuje se, když buňka zachycuje určité pevné částice nebo živé buňky. A pinocytóza je proces, při kterém jsou kapičky kapaliny zachyceny buňkou. Fagocytóza (z řeckých slov „požírač“ a „zásobník“) je proces, při kterém jsou zachycovány a konzumovány velmi malé předměty divoké zvěře, stejně jako pevné části různých jednobuněčných organismů.

Objev procesu patří fyziologovi z Ruska – Vjačeslavu Ivanoviči Mečnikovovi, který proces přímo určil, přičemž prováděl různé testy s hvězdicemi a drobnými dafniemi.

Výživa jednobuněčných heterotrofních organismů je založena na jejich schopnosti trávit a zachytávat různé částice.

Mechnikov popsal algoritmus pro absorpci bakterií amébou a obecný princip fagocytózy:

• adheze - adheze bakterií na buněčnou membránu;
• vstřebávání;
• vytvoření vezikuly s bakteriální buňkou;
• bublání bubliny.

Na základě toho se proces fagocytózy skládá z následujících fází:

1. Absorbovaná částice je připojena k membráně.
2. Obklopení absorbované částice membránou.
3. Vznik membránového vezikula (fagozomu).
4. Oddělení membránového vezikula (fagozomu) do nitra buňky.
5. Asociace fagosomu a lysozomu (trávení), stejně jako vnitřní pohyb částic.

Lze pozorovat úplné nebo částečné trávení.

Při částečném trávení vzniká nejčastěji zbytkové tělísko, které nějakou dobu zůstane uvnitř buňky. Ty zbytky, které nebudou štěpeny, jsou staženy (evakuovány) z buňky exocytózou. V průběhu evoluce se tato funkce fagocytárního sklonu postupně oddělila a přesunula z různých jednobuněčných do specializovaných buněk (jako jsou trávicí buňky u koelenterátů a hub) a poté do speciálních buněk u savců a lidí.

Lymfocyty a leukocyty v krvi jsou predisponovány k fagocytóze. Samotný proces fagocytózy vyžaduje velký výdej energie a je přímo spojen s aktivitou vnější buněčné membrány a lysozomu, které obsahují trávicí enzymy.

pinocytóza

Pinocytóza je zachycení kapaliny, ve které se nacházejí různé látky, povrchem buňky. Objev fenoménu pinocytózy patří vědci Fitzgeraldu Lewisovi. Tato událost se stala v roce 1932.

Pinocytóza je jedním z hlavních mechanismů, kterými makromolekulární sloučeniny vstupují do buňky, například různé glykoproteiny nebo rozpustné proteiny. Pinocytotická aktivita je zase nemožná bez fyziologického stavu buňky a závisí na jejím složení a složení prostředí. Nejaktivnější pinocytózu můžeme pozorovat u améb.

U lidí je pinocytóza pozorována ve střevních buňkách, v cévách, renálních tubulech a také v rostoucích oocytech. Za účelem znázornění procesu pinocytózy, který bude prováděn pomocí lidských leukocytů, lze vytvořit výčnělek plazmatické membrány. V tomto případě budou části sešněrovány a odděleny. Proces pinocytózy vyžaduje výdej energie.

Kroky v procesu pinocytózy:

1. Na zevním buněčném plasmalemu se objevují tenké výrůstky, které obklopují kapky kapaliny.
2. Tato část vnějšího pláště se ztenčí.
3. Tvorba membranózního vezikula.
4. Stěna prorazí (selže).
5. Vezikula cestuje v cytoplazmě a může fúzovat s různými vezikuly a organelami.

Exocytóza

Termín pochází z řeckých slov „exo“ – vnější, vnější a „cytóza“ – nádoba, miska. Proces spočívá v uvolnění určitých částic buněčnou částí do vnějšího prostředí. Proces exocytózy je opakem pinocytózy.

V procesu ekocytózy bubliny intracelulární tekutiny opouštějí buňku a přecházejí na vnější membránu buňky. Obsah uvnitř váčků může být uvolněn ven a buněčná membrána splyne s obalem váčků. Většina makromolekulárních sloučenin se tedy bude vyskytovat tímto způsobem.

Exocytóza plní řadu úkolů:

• dodání molekul k vnější buněčné membráně;
• transport látek, které budou potřebné pro růst a zvětšení plochy membrány v buňce, například určité proteiny nebo fosfolipidy;
• uvolnění nebo spojení různých částí;
• vylučování škodlivých a toxických produktů, které se objevují během metabolismu, například kyselina chlorovodíková vylučovaná buňkami žaludeční sliznice;
• transport pepsinogenu, stejně jako signálních molekul, hormonů nebo neurotransmiterů.

Specifické funkce biologických membrán:

• generování impulsu, který se vyskytuje na nervové úrovni, uvnitř neuronové membrány;
• syntéza polypeptidů, stejně jako lipidů a sacharidů hrubé a hladké sítě endoplazmatického retikula;
• změna světelné energie a její přeměna na chemickou energii.

Video

Z našeho videa se dozvíte spoustu zajímavých a užitečných věcí o struktuře buňky.

Buněčná membrána je rovinná struktura, ze které je buňka postavena. Je přítomen ve všech organismech. Jeho jedinečné vlastnosti zajišťují životně důležitou činnost buněk.

Typy membrán

Existují tři typy buněčných membrán:

• venkovní;
• jaderná;
• organelové membrány.

Vnější cytoplazmatická membrána vytváří hranice buňky. Nemělo by se zaměňovat s buněčnou stěnou nebo membránou rostlin, hub a bakterií.

Rozdíl mezi buněčnou stěnou a buněčnou membránou je v mnohem větší tloušťce a převaze ochranné funkce nad výměnou. Membrána se nachází pod buněčnou stěnou.

Jaderná membrána odděluje obsah jádra od cytoplazmy.

TOP 4 článkykteří čtou spolu s tímto

Mezi buněčnými organelami jsou ty, jejichž tvar je tvořen jednou nebo dvěma membránami:

• mitochondrie;
• plastidy;
• vakuoly;
• Golgiho komplex;
• lysozomy;
• endoplazmatického retikula (ER).

Membránová struktura

Struktura buněčné membrány je podle moderních koncepcí popsána pomocí modelu fluidní mozaiky. Základem membrány je lipidová vrstva - dvě úrovně lipidových molekul tvořící rovinu. Molekuly proteinu jsou umístěny na obou stranách bilipidové vrstvy. Některé proteiny jsou v bilipidové vrstvě ponořeny, některé přes ni procházejí.

Rýže. 1. Buněčná membrána.

Živočišné buňky mají na povrchu membrány komplex sacharidů. Při studiu buňky pod mikroskopem bylo zjištěno, že membrána je v neustálém pohybu a má heterogenní strukturu.

Membrána je mozaikou jak ve smyslu morfologickém, tak funkčním, protože její různé části obsahují různé látky a mají různé fyziologické vlastnosti.

Vlastnosti a funkce

Jakákoli hraniční struktura plní ochranné a výměnné funkce. To platí pro všechny typy membrán.

Implementace těchto funkcí je usnadněna takovými vlastnostmi, jako jsou:

• plastický;
• vysoká schopnost zotavení;
• semipermeabilita.

Vlastnost semipermeability spočívá v tom, že některé látky membránou neprocházejí, zatímco jiné procházejí volně. Takto se provádí řídicí funkce membrány.

Vnější membrána také zajišťuje komunikaci mezi buňkami díky četným výrůstkům a uvolňování lepidla, které vyplňuje mezibuněčný prostor.

Transport látek přes membránu

Látky procházejí vnější membránou následujícími způsoby:

• přes póry pomocí enzymů;
• přes membránu přímo;
• pinocytóza;
• fagocytóza.

První dva způsoby transportují ionty a malé molekuly. Velké molekuly vstupují do buňky pinocytózou (v kapalném stavu) a fagocytózou (v pevné formě).

Rýže. 2. Schéma pino- a fagocytózy.

Membrána obalí částečku potravy a uzavře ji do trávicí vakuoly.

Voda a ionty přecházejí do buňky bez energetického výdeje, pasivním transportem. Velké molekuly se pohybují aktivním transportem s vynaložením energetických zdrojů.

intracelulární transport

Od 30 % do 50 % objemu buňky zabírá endoplazmatické retikulum. Jedná se o druh systému dutin a kanálů, který spojuje všechny části buňky a zajišťuje uspořádaný intracelulární transport látek.

Rýže. 3. Výkres EPS.

V EPS je tedy koncentrována významná masa buněčných membrán.

co jsme se naučili?

Zjistili jsme, co je buněčná membrána v biologii. Je to struktura, na které jsou postaveny všechny živé buňky. Jeho význam v buňce spočívá v: vymezení prostoru organel, jádra a buňky jako celku, zajištění selektivního vstupu látek do buňky a jádra. Membrána obsahuje molekuly lipidů a proteinů.

Tématický kvíz

Vyhodnocení zprávy

Průměrné hodnocení: 4.7. Celková obdržená hodnocení: 485.