Η δομή της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης εν συντομία. Η δομή και οι λειτουργίες των βιολογικών μεμβρανών

Έχει πάχος 8-12 nm, οπότε είναι αδύνατο να εξεταστεί με μικροσκόπιο φωτός. Η δομή της μεμβράνης μελετάται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Η πλασματική μεμβράνη σχηματίζεται από δύο στρώματα λιπιδίων - το λιπιδικό στρώμα ή διπλοστιβάδα. Κάθε μόριο αποτελείται από μια υδρόφιλη κεφαλή και μια υδρόφοβη ουρά, και στις βιολογικές μεμβράνες, τα λιπίδια βρίσκονται με τις κεφαλές προς τα έξω, τις ουρές προς τα μέσα.

Πολυάριθμα μόρια πρωτεΐνης βυθίζονται στο διλιπιδικό στρώμα. Μερικά από αυτά βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης (εξωτερική ή εσωτερική), άλλα διαπερνούν τη μεμβράνη.

Λειτουργίες της πλασματικής μεμβράνης

Η μεμβράνη προστατεύει το περιεχόμενο του κυττάρου από βλάβες, διατηρεί το σχήμα του κυττάρου, διοχετεύει επιλεκτικά τις απαραίτητες ουσίες στο κύτταρο και απομακρύνει τα μεταβολικά προϊόντα και παρέχει επίσης επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων.

Η λειτουργία φραγμού, οριοθέτησης της μεμβράνης παρέχει ένα διπλό στρώμα λιπιδίων. Δεν επιτρέπει στο περιεχόμενο του κυττάρου να εξαπλωθεί, να αναμιχθεί με το περιβάλλον ή το μεσοκυττάριο υγρό και εμποδίζει τη διείσδυση επικίνδυνων ουσιών στο κύτταρο.

Μια σειρά από τις πιο σημαντικές λειτουργίες της κυτταροπλασματικής μεμβράνης εκτελούνται λόγω των πρωτεϊνών που βυθίζονται σε αυτήν. Με τη βοήθεια πρωτεϊνών υποδοχέα μπορεί να αντιληφθεί διάφορους ερεθισμούς στην επιφάνειά του. Οι πρωτεΐνες μεταφοράς σχηματίζουν τα λεπτότερα κανάλια μέσω των οποίων το κάλιο, το ασβέστιο και άλλα ιόντα μικρής διαμέτρου περνούν μέσα και έξω από το κύτταρο. Οι ενζυμικές πρωτεΐνες παρέχουν ζωτικές διεργασίες στο ίδιο το κύτταρο.

Μεγάλα σωματίδια τροφής που δεν μπορούν να περάσουν μέσα από κανάλια λεπτής μεμβράνης εισέρχονται στο κύτταρο με φαγοκυττάρωση ή πινοκύττωση. Η κοινή ονομασία για αυτές τις διεργασίες είναι ενδοκυττάρωση.

Πώς συμβαίνει η ενδοκυττάρωση - η διείσδυση μεγάλων σωματιδίων τροφής στο κύτταρο

Το σωματίδιο της τροφής έρχεται σε επαφή με την εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου και σε αυτό το σημείο σχηματίζεται μια διήθηση. Στη συνέχεια, το σωματίδιο, που περιβάλλεται από μια μεμβράνη, εισέρχεται στο κύτταρο, σχηματίζεται ένα πεπτικό κενό και τα πεπτικά ένζυμα διεισδύουν στο σχηματισμένο κυστίδιο.

Τα λευκά αιμοσφαίρια που μπορούν να συλλάβουν και να αφομοιώσουν ξένα βακτήρια ονομάζονται φαγοκύτταρα.

Στην περίπτωση της πινοκυττάρωσης, η διείσδυση της μεμβράνης δεν συλλαμβάνει στερεά σωματίδια, αλλά σταγονίδια υγρού με ουσίες διαλυμένες σε αυτήν. Αυτός ο μηχανισμός είναι ένα από τα κύρια μονοπάτια για τη διείσδυση ουσιών στο κύτταρο.

Τα φυτικά κύτταρα που καλύπτονται πάνω από τη μεμβράνη με ένα συμπαγές στρώμα του κυτταρικού τοιχώματος δεν είναι ικανά για φαγοκυττάρωση.

Η αντίστροφη διαδικασία της ενδοκυττάρωσης είναι η εξωκυττάρωση. Οι ουσίες που συντίθενται στο κύτταρο (για παράδειγμα, οι ορμόνες) συσκευάζονται σε μεμβρανικά κυστίδια, πλησιάζουν τη μεμβράνη, ενσωματώνονται σε αυτήν και τα περιεχόμενα του κυστιδίου εκτινάσσονται από το κύτταρο. Έτσι, το κύτταρο μπορεί επίσης να απαλλαγεί από περιττά μεταβολικά προϊόντα.

βιολογικές μεμβράνες- η γενική ονομασία των λειτουργικά ενεργών επιφανειακών δομών που περιορίζουν τα κύτταρα (κυτταρικές ή πλασματικές μεμβράνες) και τα ενδοκυτταρικά οργανίδια (μεμβράνες μιτοχονδρίων, πυρήνες, λυσοσώματα, ενδοπλασματικό δίκτυο κ.λπ.). Περιέχουν λιπίδια, πρωτεΐνες, ετερογενή μόρια (γλυκοπρωτεΐνες, γλυκολιπίδια) και, ανάλογα με τη λειτουργία που επιτελείται, πολυάριθμα δευτερεύοντα συστατικά: συνένζυμα, νουκλεϊκά οξέα, αντιοξειδωτικά, καροτενοειδή, ανόργανα ιόντα κ.λπ.

Η συντονισμένη λειτουργία των μεμβρανικών συστημάτων - υποδοχέων, ενζύμων, μηχανισμών μεταφοράς - βοηθά στη διατήρηση της ομοιόστασης των κυττάρων και ταυτόχρονα ανταποκρίνεται γρήγορα στις αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον.

Προς την κύριες λειτουργίες των βιολογικών μεμβρανών μπορεί να αποδοθεί:

ο διαχωρισμός του κυττάρου από το περιβάλλον και ο σχηματισμός ενδοκυτταρικών διαμερισμάτων (διαμερισμάτων).

έλεγχος και ρύθμιση της μεταφοράς μιας τεράστιας ποικιλίας ουσιών μέσω μεμβρανών.

συμμετοχή στην παροχή διακυτταρικών αλληλεπιδράσεων, μετάδοση σημάτων μέσα στο κύτταρο.

μετατροπή της ενέργειας των οργανικών ουσιών των τροφίμων σε ενέργεια χημικών δεσμών μορίων ATP.

Η μοριακή οργάνωση της πλασματικής (κυτταρικής) μεμβράνης σε όλα τα κύτταρα είναι περίπου η ίδια: αποτελείται από δύο στρώματα λιπιδικών μορίων με πολλές ειδικές πρωτεΐνες που περιλαμβάνονται σε αυτήν. Ορισμένες μεμβρανικές πρωτεΐνες έχουν ενζυματική δραστηριότητα, ενώ άλλες δεσμεύουν θρεπτικά συστατικά από το περιβάλλον και εξασφαλίζουν τη μεταφορά τους στο κύτταρο μέσω των μεμβρανών. Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες διακρίνονται από τη φύση της συσχέτισής τους με τις μεμβρανικές δομές. Μερικές πρωτεΐνες, που ονομάζονται εξωτερικό ή περιφερειακό , χαλαρά συνδεδεμένο με την επιφάνεια της μεμβράνης, άλλοι, που ονομάζονται εσωτερική ή ενιαία , βυθίζονται μέσα στη μεμβράνη. Οι περιφερειακές πρωτεΐνες εκχυλίζονται εύκολα, ενώ οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες μπορούν να απομονωθούν μόνο με τη χρήση απορρυπαντικών ή οργανικών διαλυτών. Στο σχ. Το σχήμα 4 δείχνει τη δομή της πλασματικής μεμβράνης.

Οι εξωτερικές ή πλασματικές μεμβράνες πολλών κυττάρων, καθώς και οι μεμβράνες των ενδοκυτταρικών οργανιδίων, όπως τα μιτοχόνδρια, οι χλωροπλάστες, απομονώθηκαν σε ελεύθερη μορφή και μελετήθηκε η μοριακή τους σύσταση. Όλες οι μεμβράνες περιέχουν πολικά λιπίδια σε ποσότητα που κυμαίνεται από 20 έως 80% της μάζας τους, ανάλογα με τον τύπο των μεμβρανών, το υπόλοιπο οφείλεται κυρίως σε πρωτεΐνες. Έτσι, στις πλασματικές μεμβράνες των ζωικών κυττάρων, η ποσότητα των πρωτεϊνών και των λιπιδίων, κατά κανόνα, είναι περίπου η ίδια. η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη περιέχει περίπου 80% πρωτεΐνες και μόνο 20% λιπίδια, ενώ οι μεμβράνες μυελίνης των εγκεφαλικών κυττάρων, αντίθετα, περιέχουν περίπου 80% λιπίδια και μόνο 20% πρωτεΐνες.

Ρύζι. 4. Δομή της πλασματικής μεμβράνης

Το λιπιδικό τμήμα των μεμβρανών είναι ένα μείγμα από διάφορα είδη πολικών λιπιδίων. Τα πολικά λιπίδια, που περιλαμβάνουν φωσφογλυκερολιπίδια, σφιγγολιπίδια, γλυκολιπίδια, δεν αποθηκεύονται στα λιποκύτταρα, αλλά ενσωματώνονται στις κυτταρικές μεμβράνες και σε αυστηρά καθορισμένες αναλογίες.

Όλα τα πολικά λιπίδια στις μεμβράνες ανανεώνονται συνεχώς κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού· υπό κανονικές συνθήκες, δημιουργείται μια δυναμική στατική κατάσταση στο κύτταρο, στην οποία ο ρυθμός σύνθεσης λιπιδίων είναι ίσος με τον ρυθμό αποσύνθεσής τους.

Οι μεμβράνες των ζωικών κυττάρων περιέχουν κυρίως φωσφογλυκερολιπίδια και, σε μικρότερο βαθμό, σφιγγολιπίδια. Οι τριακυλογλυκερόλες βρίσκονται μόνο σε ίχνη. Ορισμένες μεμβράνες ζωικών κυττάρων, ειδικά η εξωτερική πλασματική μεμβράνη, περιέχουν σημαντικές ποσότητες χοληστερόλης και των εστέρων της (Εικ. 5).

Εικ.5. Λιπίδια μεμβράνης

Επί του παρόντος, το γενικά αποδεκτό μοντέλο για τη δομή των μεμβρανών είναι το μοντέλο ρευστού μωσαϊκού που προτάθηκε το 1972 από τους S. Singer και J. Nicholson.

Σύμφωνα με αυτήν, οι πρωτεΐνες μπορούν να παρομοιαστούν με παγόβουνα που επιπλέουν σε μια λιπιδική θάλασσα. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, υπάρχουν 2 τύποι μεμβρανικών πρωτεϊνών: οι ενσωματωμένες και οι περιφερειακές. Οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες διεισδύουν στη μεμβράνη, είναι αμφιπαθή μόρια. Οι περιφερειακές πρωτεΐνες δεν διεισδύουν στη μεμβράνη και συνδέονται λιγότερο έντονα με αυτήν. Το κύριο συνεχές τμήμα της μεμβράνης, δηλαδή η μήτρα της, είναι η πολική λιπιδική διπλοστιβάδα. Σε κανονική θερμοκρασία κυττάρων, η μήτρα βρίσκεται σε υγρή κατάσταση, η οποία παρέχεται από μια ορισμένη αναλογία μεταξύ κορεσμένων και ακόρεστων λιπαρών οξέων στις υδρόφοβες ουρές των πολικών λιπιδίων.

Το μοντέλο υγρού μωσαϊκού προτείνει επίσης ότι στην επιφάνεια των ενσωματωμένων πρωτεϊνών που βρίσκονται στη μεμβράνη υπάρχουν ομάδες R υπολειμμάτων αμινοξέων (κυρίως υδρόφοβες ομάδες, λόγω των οποίων οι πρωτεΐνες φαίνεται να «διαλύονται» στο κεντρικό υδρόφοβο τμήμα της διπλής στιβάδας). . Ταυτόχρονα, στην επιφάνεια των περιφερειακών ή εξωτερικών πρωτεϊνών, υπάρχουν κυρίως υδρόφιλες ομάδες R, οι οποίες έλκονται από τις υδρόφιλες φορτισμένες πολικές κεφαλές των λιπιδίων λόγω ηλεκτροστατικών δυνάμεων. Οι ενσωματωμένες πρωτεΐνες, και αυτές περιλαμβάνουν ένζυμα και πρωτεΐνες μεταφοράς, είναι ενεργές μόνο εάν βρίσκονται μέσα στο υδρόφοβο τμήμα της διπλής στοιβάδας, όπου αποκτούν τη χωρική διαμόρφωση που απαιτείται για την εκδήλωση της δραστηριότητας (Εικ. 6). Πρέπει να τονιστεί και πάλι ότι ούτε μεταξύ των μορίων της διπλής στιβάδας, ούτε μεταξύ των πρωτεϊνών και των λιπιδίων της διπλής στιβάδας, σχηματίζονται ομοιοπολικοί δεσμοί.

Εικ.6. Πρωτεΐνες μεμβρανών

Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες μπορούν να κινούνται ελεύθερα στο πλάγιο επίπεδο. Οι περιφερειακές πρωτεΐνες κυριολεκτικά επιπλέουν στην επιφάνεια της διπλής στοιβάδας «θάλασσα», ενώ οι αναπόσπαστες πρωτεΐνες, όπως τα παγόβουνα, είναι σχεδόν πλήρως βυθισμένες στο στρώμα υδρογονάνθρακα.

Οι περισσότερες μεμβράνες είναι ασύμμετρες, έχουν δηλαδή άνισες πλευρές. Αυτή η ασυμμετρία εκδηλώνεται στα ακόλουθα:

· πρώτον, ότι η εσωτερική και η εξωτερική πλευρά των πλασματικών μεμβρανών των βακτηριακών και ζωικών κυττάρων διαφέρουν ως προς τη σύνθεση των πολικών λιπιδίων. Για παράδειγμα, το εσωτερικό λιπιδικό στρώμα των μεμβρανών των ανθρώπινων ερυθροκυττάρων περιέχει κυρίως φωσφατιδυλαιθανολαμίνη και φωσφατιδυλοσερίνη, ενώ το εξωτερικό λιπιδικό στρώμα περιέχει φωσφατιδυλοχολίνη και σφιγγομυελίνη.

· δεύτερον, ορισμένα συστήματα μεταφοράς σε μεμβράνες δρουν μόνο προς μία κατεύθυνση. Για παράδειγμα, στις μεμβράνες των ερυθροκυττάρων υπάρχει ένα σύστημα μεταφοράς ("αντλία") που αντλεί ιόντα Na + από το κύτταρο στο περιβάλλον και ιόντα K + - μέσα στο κύτταρο λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση ATP.

Τρίτον, η εξωτερική επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης περιέχει έναν πολύ μεγάλο αριθμό ολιγοσακχαριτών, οι οποίες είναι οι κεφαλές των γλυκολιπιδίων και των πλευρικών αλυσίδων ολιγοσακχαριτών των γλυκοπρωτεϊνών, ενώ πρακτικά δεν υπάρχουν ομάδες ολιγοσακχαριτών στην εσωτερική επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης.

Η ασυμμετρία των βιολογικών μεμβρανών διατηρείται λόγω του γεγονότος ότι η μεταφορά μεμονωμένων μορίων φωσφολιπιδίου από τη μια πλευρά της λιπιδικής διπλοστοιβάδας στην άλλη είναι πολύ δύσκολη για ενεργειακούς λόγους. Το μόριο του πολικού λιπιδίου μπορεί να κινείται ελεύθερα στην πλευρά του της διπλής στοιβάδας, αλλά είναι περιορισμένη στην ικανότητά του να πηδήξει στην άλλη πλευρά.

Η κινητικότητα των λιπιδίων εξαρτάται από τη σχετική περιεκτικότητα και τον τύπο των ακόρεστων λιπαρών οξέων που υπάρχουν. Η υδρογονανθρακική φύση των αλυσίδων λιπαρών οξέων δίνει στις μεμβρανικές ιδιότητες ρευστότητας, κινητικότητας. Παρουσία cis-ακόρεστων λιπαρών οξέων, οι δυνάμεις συνοχής μεταξύ των αλυσίδων είναι πιο αδύναμες από ό,τι στην περίπτωση των κορεσμένων λιπαρών οξέων μόνο, και τα λιπίδια διατηρούν υψηλή κινητικότητα ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Στην εξωτερική πλευρά των μεμβρανών υπάρχουν συγκεκριμένες θέσεις αναγνώρισης, η λειτουργία των οποίων είναι η αναγνώριση ορισμένων μοριακών σημάτων. Για παράδειγμα, είναι μέσω της μεμβράνης που ορισμένα βακτήρια αντιλαμβάνονται ελαφρές αλλαγές στη συγκέντρωση θρεπτικών συστατικών, η οποία διεγείρει την κίνησή τους προς την πηγή τροφής. αυτό το φαινόμενο ονομάζεται χημειοταξία.

Οι μεμβράνες διαφόρων κυττάρων και ενδοκυτταρικών οργανιδίων έχουν μια συγκεκριμένη ιδιαιτερότητα λόγω της δομής, της χημικής σύστασης και των λειτουργιών τους. Διακρίνονται οι ακόλουθες κύριες ομάδες μεμβρανών σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς:

πλασματική μεμβράνη (εξωτερική κυτταρική μεμβράνη, πλασμάλεμα),

την πυρηνική μεμβράνη

Το ενδοπλασματικό δίκτυο

μεμβράνες της συσκευής Golgi, μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες, έλυτρα μυελίνης,

διεγέρσιμες μεμβράνες.

Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς, εκτός από την πλασματική μεμβράνη, υπάρχουν και ενδοκυτταροπλασματικοί σχηματισμοί μεμβράνης· στους ετερότροφους προκαρυώτες, ονομάζονται μεσοσώματα.Τα τελευταία σχηματίζονται με εισβολή στην εξωτερική κυτταρική μεμβράνη και σε ορισμένες περιπτώσεις παραμένουν σε επαφή με αυτήν.

μεμβράνη ερυθροκυττάρωναποτελείται από πρωτεΐνες (50%), λιπίδια (40%) και υδατάνθρακες (10%). Το κύριο μέρος των υδατανθράκων (93%) σχετίζεται με πρωτεΐνες, το υπόλοιπο - με λιπίδια. Στη μεμβράνη, τα λιπίδια είναι διατεταγμένα ασύμμετρα σε αντίθεση με τη συμμετρική διάταξη στα μικκύλια. Για παράδειγμα, η κεφαλίνη βρίσκεται κυρίως στο εσωτερικό στρώμα των λιπιδίων. Αυτή η ασυμμετρία διατηρείται, προφανώς, λόγω της εγκάρσιας κίνησης των φωσφολιπιδίων στη μεμβράνη, που πραγματοποιείται με τη βοήθεια των πρωτεϊνών της μεμβράνης και λόγω της ενέργειας του μεταβολισμού. Στο εσωτερικό στρώμα της μεμβράνης των ερυθροκυττάρων βρίσκονται κυρίως σφιγγομυελίνη, φωσφατιδυλαιθανολαμίνη, φωσφατιδυλοσερίνη, στο εξωτερικό στρώμα - φωσφατιδυλοχολίνη. Η μεμβράνη των ερυθροκυττάρων περιέχει μια ενσωματωμένη γλυκοπρωτεΐνη γλυκοφορίνη, που αποτελείται από 131 υπολείμματα αμινοξέων και διεισδύει στη μεμβράνη, και τη λεγόμενη πρωτεΐνη ζώνης 3, που αποτελείται από 900 υπολείμματα αμινοξέων. Τα υδατανθρακικά συστατικά της γλυκοφορίνης εκτελούν μια λειτουργία υποδοχέα για τους ιούς της γρίπης, τις φυτοαιμοσυγκολλητίνες και έναν αριθμό ορμονών. Μια άλλη ενσωματωμένη πρωτεΐνη που περιέχει λίγους υδατάνθρακες και διεισδύει στη μεμβράνη βρέθηκε επίσης στη μεμβράνη των ερυθροκυττάρων. Καλείται πρωτεΐνη σήραγγας(συστατικό α), καθώς υποτίθεται ότι σχηματίζει κανάλι για ανιόντα. Η περιφερική πρωτεΐνη που σχετίζεται με την εσωτερική πλευρά της μεμβράνης των ερυθροκυττάρων είναι σπεκτρίνη.

Μεμβράνες μυελίνης , που περιβάλλουν τους νευράξονες των νευρώνων, είναι πολυστρωματικοί, περιέχουν μεγάλη ποσότητα λιπιδίων (περίπου το 80%, τα μισά από αυτά είναι φωσφολιπίδια). Οι πρωτεΐνες αυτών των μεμβρανών είναι σημαντικές για τη στερέωση των μεμβρανικών αλάτων που βρίσκονται το ένα πάνω από το άλλο.

μεμβράνες χλωροπλαστών. Οι χλωροπλάστες καλύπτονται με μεμβράνη δύο στρώσεων. Η εξωτερική μεμβράνη έχει κάποια ομοιότητα με αυτή των μιτοχονδρίων. Εκτός από αυτήν την επιφανειακή μεμβράνη, οι χλωροπλάστες έχουν ένα σύστημα εσωτερικής μεμβράνης - ελάσματα. Τα ελάσματα σχηματίζουν ή πεπλατυσμένα κυστίδια - θυλακοειδή, τα οποία, που βρίσκονται το ένα πάνω από το άλλο, συλλέγονται σε συσκευασίες (grana) ή σχηματίζουν ένα σύστημα μεμβράνης του στρώματος (στρωματικά ελάσματα). Το Lamella gran και το στρώμα στην εξωτερική πλευρά της μεμβράνης του θυλακοειδούς είναι συγκεντρωμένες υδρόφιλες ομάδες, γαλακτο- και σουλφολιπίδια. Το φυτολικό μέρος του μορίου της χλωροφύλλης είναι βυθισμένο στο σφαιρίδιο και βρίσκεται σε επαφή με τις υδρόφοβες ομάδες πρωτεϊνών και λιπιδίων. Οι πυρήνες πορφυρίνης της χλωροφύλλης εντοπίζονται κυρίως μεταξύ των γειτονικών μεμβρανών των θυλακοειδών του gran.

Εσωτερική (κυτταροπλασματική) μεμβράνη βακτηρίωνπαρόμοια δομή με τις εσωτερικές μεμβράνες των χλωροπλαστών και των μιτοχονδρίων. Περιέχει ένζυμα της αναπνευστικής αλυσίδας, ενεργή μεταφορά. ένζυμα που εμπλέκονται στο σχηματισμό συστατικών της μεμβράνης. Το κυρίαρχο συστατικό των βακτηριακών μεμβρανών είναι οι πρωτεΐνες: η αναλογία πρωτεΐνης/λιπιδίου (κατά βάρος) είναι 3:1. Η εξωτερική μεμβράνη των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων, σε σύγκριση με την κυτταροπλασματική, περιέχει μικρότερη ποσότητα διαφόρων φωσφολιπιδίων και πρωτεϊνών. Και οι δύο μεμβράνες διαφέρουν ως προς τη λιπιδική σύνθεση. Η εξωτερική μεμβράνη περιέχει πρωτεΐνες που σχηματίζουν πόρους για τη διείσδυση πολλών ουσιών χαμηλού μοριακού βάρους. Ένα χαρακτηριστικό συστατικό της εξωτερικής μεμβράνης είναι επίσης ένας ειδικός λιποπολυσακχαρίτης. Ένας αριθμός πρωτεϊνών της εξωτερικής μεμβράνης χρησιμεύουν ως υποδοχείς για τους φάγους.

Μεμβράνη ιού.Μεταξύ των ιών, οι μεμβρανικές δομές είναι χαρακτηριστικές εκείνων που περιέχουν ένα νουκλεοκαψίδιο, το οποίο αποτελείται από μια πρωτεΐνη και ένα νουκλεϊκό οξύ. Αυτός ο «πυρήνας» των ιών περιβάλλεται από μια μεμβράνη (φάκελο). Αποτελείται επίσης από μια διπλή στιβάδα λιπιδίων με γλυκοπρωτεΐνες που περιλαμβάνονται σε αυτήν, που βρίσκονται κυρίως στην επιφάνεια της μεμβράνης. Σε έναν αριθμό ιών (μικροϊών), το 70-80% όλων των πρωτεϊνών εισέρχονται στις μεμβράνες, οι υπόλοιπες πρωτεΐνες περιέχονται στο νουκλεοκαψίδιο.

Έτσι, οι κυτταρικές μεμβράνες είναι πολύ περίπλοκες δομές. Τα μοριακά σύμπλοκά τους σχηματίζουν ένα διατεταγμένο δισδιάστατο μωσαϊκό, το οποίο προσδίδει βιολογική ειδικότητα στην επιφάνεια της μεμβράνης.

Πίνακας αριθμός 2

Ερώτηση 1 (8)

κυτταρική μεμβράνη(ή κυτταρόλημμα, ή πλασμάλεμα, ή πλασματική μεμβράνη) διαχωρίζει τα περιεχόμενα οποιουδήποτε κυττάρου από το εξωτερικό περιβάλλον, διασφαλίζοντας την ακεραιότητά του. ρυθμίζει την ανταλλαγή μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος. οι ενδοκυτταρικές μεμβράνες χωρίζουν το κύτταρο σε εξειδικευμένα κλειστά διαμερίσματα - διαμερίσματα ή οργανίδια, στα οποία διατηρούνται ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες.

Λειτουργίες του κυττάρου ή της πλασματικής μεμβράνης

Η μεμβράνη παρέχει:

1) Επιλεκτική διείσδυση μέσα και έξω από το κύτταρο μορίων και ιόντων που είναι απαραίτητα για την εκτέλεση συγκεκριμένων κυτταρικών λειτουργιών.
2) Επιλεκτική μεταφορά ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης, διατηρώντας μια διαμεμβρανική διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού.
3) Οι ιδιαιτερότητες των μεσοκυττάριων επαφών.

Λόγω της παρουσίας στη μεμβράνη πολλών υποδοχέων που αντιλαμβάνονται χημικά σήματα - ορμόνες, μεσολαβητές και άλλες βιολογικά δραστικές ουσίες, είναι σε θέση να αλλάξει τη μεταβολική δραστηριότητα του κυττάρου. Οι μεμβράνες παρέχουν την ειδικότητα των ανοσολογικών εκδηλώσεων λόγω της παρουσίας αντιγόνων πάνω τους - δομές που προκαλούν το σχηματισμό αντισωμάτων που μπορούν να συνδεθούν ειδικά με αυτά τα αντιγόνα.
Ο πυρήνας και τα οργανίδια του κυττάρου διαχωρίζονται επίσης από το κυτταρόπλασμα με μεμβράνες που εμποδίζουν την ελεύθερη κίνηση του νερού και των διαλυμένων σε αυτό ουσιών από το κυτταρόπλασμα προς αυτά και αντίστροφα. Αυτό δημιουργεί συνθήκες για τον διαχωρισμό των βιοχημικών διεργασιών που συμβαίνουν σε διαφορετικά διαμερίσματα (διαμερίσματα) μέσα στο κύτταρο.

δομή της κυτταρικής μεμβράνης

κυτταρική μεμβράνη- ελαστική δομή, πάχος από 7 έως 11 nm (Εικ. 1.1). Αποτελείται κυρίως από λιπίδια και πρωτεΐνες. Από το 40 έως το 90% όλων των λιπιδίων είναι φωσφολιπίδια - φωσφατιδυλοχολίνη, φωσφατιδυλαιθανολαμίνη, φωσφατιδυλοσερίνη, σφιγγομυελίνη και φωσφατιδυλινοσιτόλη. Ένα σημαντικό συστατικό της μεμβράνης είναι τα γλυκολιπίδια, που αντιπροσωπεύονται από cerebriside, sulfatides, gangliosides και cholesterol.

Η κύρια δομή της κυτταρικής μεμβράνηςείναι ένα διπλό στρώμα μορίων φωσφολιπιδίου. Λόγω υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων, οι αλυσίδες υδατανθράκων των μορίων λιπιδίων συγκρατούνται η μία κοντά στην άλλη σε εκτεταμένη κατάσταση. Ομάδες μορίων φωσφολιπιδίου και των δύο στρωμάτων αλληλεπιδρούν με μόρια πρωτεΐνης που είναι βυθισμένα στη λιπιδική μεμβράνη. Λόγω του γεγονότος ότι τα περισσότερα από τα λιπιδικά συστατικά της διπλής στοιβάδας είναι σε υγρή κατάσταση, η μεμβράνη έχει κινητικότητα και κυματίζει. Τα τμήματα του, καθώς και οι πρωτεΐνες που είναι βυθισμένες στη λιπιδική διπλοστιβάδα, θα αναμειχθούν από το ένα μέρος στο άλλο. Η κινητικότητα (ρευστότητα) των κυτταρικών μεμβρανών διευκολύνει τη μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης.

πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνηςαντιπροσωπεύεται κυρίως από γλυκοπρωτεΐνες.

Διακρίνω

αναπόσπαστες πρωτεΐνεςδιεισδύοντας σε όλο το πάχος της μεμβράνης και

περιφερικές πρωτεΐνεςπροσκολλάται μόνο στην επιφάνεια της μεμβράνης, κυρίως στο εσωτερικό της μέρος.

Περιφερικές πρωτεΐνεςσχεδόν όλα λειτουργούν ως ένζυμα (ακετυλοχολινεστεράση, όξινες και αλκαλικές φωσφατάσες κ.λπ.). Αλλά ορισμένα ένζυμα αντιπροσωπεύονται επίσης από ενσωματωμένες πρωτεΐνες - ΑΤΡάση.

αναπόσπαστες πρωτεΐνεςπαρέχουν επιλεκτική ανταλλαγή ιόντων μέσω των μεμβρανικών καναλιών μεταξύ του εξωκυττάριου και του ενδοκυττάριου υγρού και λειτουργούν επίσης ως πρωτεΐνες - φορείς μεγάλων μορίων.

Οι μεμβρανικοί υποδοχείς και τα αντιγόνα μπορούν να αντιπροσωπεύονται τόσο από ενσωματωμένες όσο και από περιφερειακές πρωτεΐνες.

Οι πρωτεΐνες που γειτνιάζουν με τη μεμβράνη από την κυτταροπλασματική πλευρά ανήκουν σε κυτταροσκελετός. Μπορούν να προσκολληθούν σε πρωτεΐνες μεμβράνης.

Ετσι, ταινία πρωτεΐνης 3(αριθμός ζώνης κατά την ηλεκτροφόρηση πρωτεΐνης) των μεμβρανών των ερυθροκυττάρων συνδυάζεται σε ένα σύνολο με άλλα μόρια κυτταροσκελετού - σπεκτρίνη μέσω της πρωτεΐνης χαμηλού μοριακού βάρους αγκυρίνη

Spectrinείναι η κύρια πρωτεΐνη του κυτταροσκελετού, που αποτελεί ένα δισδιάστατο δίκτυο στο οποίο συνδέεται η ακτίνη.

Actinσχηματίζει μικρονημάτια, τα οποία είναι η συσταλτική συσκευή του κυτταροσκελετού.

κυτταροσκελετόςεπιτρέπει στο κύτταρο να επιδεικνύει ευέλικτα ελαστικές ιδιότητες, παρέχει πρόσθετη αντοχή στη μεμβράνη.

Οι περισσότερες ενσωματωμένες πρωτεΐνες είναι γλυκοπρωτεΐνες. Το υδατανθρακικό τους τμήμα προεξέχει από την κυτταρική μεμβράνη προς τα έξω. Πολλές γλυκοπρωτεΐνες έχουν μεγάλο αρνητικό φορτίο λόγω της σημαντικής περιεκτικότητας σε σιαλικό οξύ (για παράδειγμα, το μόριο γλυκοφορίνης). Αυτό παρέχει στην επιφάνεια των περισσότερων κυττάρων αρνητικό φορτίο, βοηθώντας στην απώθηση άλλων αρνητικά φορτισμένων αντικειμένων. Οι υδατάνθρακες προεξοχές των γλυκοπρωτεϊνών μεταφέρουν αντιγόνα της ομάδας αίματος, άλλους αντιγονικούς καθοριστικούς παράγοντες του κυττάρου και δρουν ως υποδοχείς δέσμευσης ορμονών. Οι γλυκοπρωτεΐνες σχηματίζουν συγκολλητικά μόρια που προκαλούν την προσκόλληση των κυττάρων μεταξύ τους, δηλ. στενές μεσοκυτταρικές επαφές.

Η κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης πλασμαλήμμα, κυτταρόλημμα ή μεμβράνη πλάσματος, είναι μια μοριακή δομή που είναι ελαστικής φύσης και αποτελείται από διάφορες πρωτεΐνες και λιπίδια. Διαχωρίζει τα περιεχόμενα οποιουδήποτε κυττάρου από το εξωτερικό περιβάλλον, ρυθμίζοντας έτσι τις προστατευτικές του ιδιότητες και παρέχει επίσης μια ανταλλαγή μεταξύ του εξωτερικού περιβάλλοντος και του άμεσα εσωτερικού περιεχομένου του κυττάρου.

μεμβράνη πλάσματος

Το πλάσμα είναι ένα διάφραγμα που βρίσκεται στο εσωτερικό, ακριβώς πίσω από το κέλυφος. Διαιρεί το κύτταρο σε ορισμένα διαμερίσματα, τα οποία κατευθύνονται σε διαμερίσματα ή οργανίδια. Περιέχουν εξειδικευμένες περιβαλλοντικές συνθήκες. Το κυτταρικό τοίχωμα καλύπτει πλήρως ολόκληρη την κυτταρική μεμβράνη. Μοιάζει με διπλό στρώμα μορίων.

Βασικές πληροφορίες

Η σύνθεση του πλάσματος είναι φωσφολιπίδια ή, όπως ονομάζονται επίσης, σύνθετα λιπίδια. Τα φωσφολιπίδια έχουν πολλά μέρη: μια ουρά και ένα κεφάλι. Οι ειδικοί ονομάζουν υδρόφοβα και υδρόφιλα μέρη: ανάλογα με τη δομή ενός ζωικού ή φυτικού κυττάρου. Τα τμήματα, τα οποία ονομάζονται κεφάλι, βλέπουν προς το εσωτερικό του κελιού και οι ουρές προς το εξωτερικό. Τα πλασμαλήμματα είναι δομικά αμετάβλητα και πολύ παρόμοια σε διαφορετικούς οργανισμούς. η πιο κοινή εξαίρεση μπορεί να είναι τα αρχαία, στα οποία τα χωρίσματα αποτελούνται από διάφορες αλκοόλες και γλυκερίνη.

Πάχος πλάσματος περίπου 10 nm.

Υπάρχουν χωρίσματα που βρίσκονται στο εξωτερικό ή στο εξωτερικό του τμήματος που γειτνιάζει με τη μεμβράνη - ονομάζονται επιφανειακά. Ορισμένοι τύποι πρωτεΐνης μπορεί να είναι ένα είδος σημείων επαφής για την κυτταρική μεμβράνη και το κέλυφος. Μέσα στο κύτταρο βρίσκεται ο κυτταροσκελετός και το εξωτερικό τοίχωμα. Ορισμένοι τύποι ενσωματωμένης πρωτεΐνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δίαυλοι σε υποδοχείς μεταφοράς ιόντων (παράλληλα με τις νευρικές απολήξεις).

Εάν χρησιμοποιείτε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μπορείτε να λάβετε δεδομένα βάσει των οποίων μπορείτε να δημιουργήσετε ένα διάγραμμα της δομής όλων των τμημάτων του κυττάρου, καθώς και των κύριων εξαρτημάτων και των μεμβρανών. Η ανώτερη συσκευή θα αποτελείται από τρία υποσυστήματα:

• σύνθετη συμπερίληψη υπερμεμβρανών.
• η μυοσκελετική συσκευή του κυτταροπλάσματος, η οποία θα έχει ένα υπομεμβρανικό τμήμα.

Αυτή η συσκευή μπορεί να αποδοθεί στον κυτταροσκελετό του κυττάρου. Το κυτταρόπλασμα με τα οργανίδια και τον πυρήνα ονομάζεται πυρηνική συσκευή. Η κυτταροπλασματική ή, με άλλα λόγια, πλασματοκυτταρική μεμβράνη, βρίσκεται κάτω από την κυτταρική μεμβράνη.

Η λέξη «μεμβράνη» προέρχεται από τη λατινική λέξη membrum, η οποία μπορεί να μεταφραστεί ως «δέρμα» ή «κέλυφος». Ο όρος προτάθηκε πριν από περισσότερα από 200 χρόνια και ονομαζόταν πιο συχνά άκρες του κυττάρου, αλλά κατά την περίοδο που ξεκίνησε η χρήση διαφόρων ηλεκτρονικών εξοπλισμών, διαπιστώθηκε ότι τα κυτταρολέμματα πλάσματος αποτελούν πολλά διαφορετικά στοιχεία της μεμβράνης.

Τα στοιχεία είναι συνήθως δομικά, όπως:

• μιτοχόνδρια;
• λυσοσώματα;
• πλαστίδια?
• χωρίσματα.

Μία από τις πρώτες υποθέσεις σχετικά με τη μοριακή σύνθεση του πλάσματος διατυπώθηκε το 1940 από ένα επιστημονικό ινστιτούτο στη Μεγάλη Βρετανία. Ήδη το 1960, ο William Roberts πρότεινε στον κόσμο την υπόθεση «On the elementary membrane». Υπέθεσε ότι όλες οι πλασματικές μεμβράνες ενός κυττάρου αποτελούνται από ορισμένα μέρη, στην πραγματικότητα, σχηματίζονται σύμφωνα με μια γενική αρχή για όλα τα βασίλεια των οργανισμών.

Στις αρχές της δεκαετίας του εβδομήντα του ΧΧ αιώνα, ανακαλύφθηκαν πολλά δεδομένα, βάσει των οποίων, το 1972, επιστήμονες από την Αυστραλία πρότειναν ένα νέο μοντέλο μωσαϊκού-υγρού κυτταρικής δομής.

Η δομή της πλασματικής μεμβράνης

Το μοντέλο του 1972 είναι παγκοσμίως αναγνωρισμένο μέχρι σήμερα. Δηλαδή στη σύγχρονη επιστήμη διάφοροι επιστήμονες που εργάζονται με το κέλυφος βασίζονται στη θεωρητική εργασία «Η δομή της βιολογικής μεμβράνης του μοντέλου υγρού-μωσαϊκού».

Τα μόρια πρωτεΐνης συνδέονται με τη λιπιδική διπλοστιβάδα και διαπερνούν πλήρως ολόκληρη τη μεμβράνη - ενσωματωμένες πρωτεΐνες (ένα από τα κοινά ονόματα είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες).

Το κέλυφος στη σύνθεση έχει διάφορα συστατικά υδατανθράκων που θα μοιάζουν με αλυσίδα πολυσακχαρίτη ή σακχαρίτη. Η αλυσίδα, με τη σειρά της, θα συνδεθεί με λιπίδια και πρωτεΐνη. Οι αλυσίδες που συνδέονται με μόρια πρωτεΐνης ονομάζονται γλυκοπρωτεΐνες και τα μόρια λιπιδίων ονομάζονται γλυκοσίδες. Οι υδατάνθρακες βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά της μεμβράνης και λειτουργούν ως υποδοχείς στα ζωικά κύτταρα.

Γλυκοπρωτεΐνη - είναι ένα σύμπλεγμα λειτουργιών υπερμεμβρανών. Ονομάζεται επίσης γλυκοκάλυξ (από τις ελληνικές λέξεις γλίκ και κάλυξ, που σημαίνει «γλυκό» και «κύπελλο»). Το σύμπλεγμα προάγει την προσκόλληση των κυττάρων.

Λειτουργίες της πλασματικής μεμβράνης

Εμπόδιο

Βοηθά στον διαχωρισμό των εσωτερικών συστατικών της κυτταρικής μάζας από εκείνες τις ουσίες που βρίσκονται έξω. Προστατεύει τον οργανισμό από την είσοδο διαφόρων ουσιών που θα του είναι ξένες και βοηθά στη διατήρηση της ενδοκυτταρικής ισορροπίας.

Μεταφορά

Η κυψέλη έχει τη δική της «παθητική μεταφορά» και τη χρησιμοποιεί για να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας. Η λειτουργία μεταφοράς λειτουργεί με τις ακόλουθες διαδικασίες:

• ενδοκυττάρωση;
• εξωκυττάρωση;
• μεταβολισμό νατρίου και καλίου.

Στην εξωτερική πλευρά της μεμβράνης υπάρχει ένας υποδοχέας, στη θέση του οποίου συμβαίνει η ανάμειξη ορμονών και διαφόρων ρυθμιστικών μορίων.

Παθητική μεταφοράΜια διαδικασία κατά την οποία μια ουσία διέρχεται από μια μεμβράνη χωρίς να καταναλώνεται ενέργεια. Με άλλα λόγια, η ουσία απελευθερώνεται από μια περιοχή του κυττάρου με υψηλή συγκέντρωση στην πλευρά όπου η συγκέντρωση θα είναι χαμηλότερη.

Υπάρχουν δύο τύποι:

• απλή διάχυση- εγγενή σε μικρά ουδέτερα μόρια H2O, CO2 και O2 και ορισμένες υδρόφοβες οργανικές ουσίες με χαμηλό μοριακό βάρος και, κατά συνέπεια, διέρχονται από τα φωσφολιπίδια της μεμβράνης χωρίς προβλήματα. Αυτά τα μόρια μπορούν να διαπεράσουν τη μεμβράνη έως ότου η βαθμίδα συγκέντρωσης είναι σταθερή και αμετάβλητη.
• Διευκολυνόμενη διάχυση- χαρακτηριστικό διαφόρων μορίων υδρόφιλου τύπου. Μπορούν επίσης να περάσουν μέσα από τη μεμβράνη ακολουθώντας μια κλίση συγκέντρωσης. Ωστόσο, η διαδικασία θα πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια διαφόρων πρωτεϊνών που θα σχηματίσουν συγκεκριμένα κανάλια ιοντικών ενώσεων στη μεμβράνη.

ενεργή μεταφορά- αυτή είναι η κίνηση διαφόρων εξαρτημάτων μέσω του τοιχώματος της μεμβράνης σε αντίθεση με μια κλίση. Μια τέτοια μεταφορά απαιτεί σημαντική δαπάνη ενεργειακών πόρων στην κυψέλη. Τις περισσότερες φορές, η ενεργή μεταφορά είναι η κύρια πηγή κατανάλωσης ενέργειας.

Υπάρχουν διάφορες ποικιλίεςενεργή μεταφορά με τη συμμετοχή πρωτεϊνών-φορέων:

• Αντλία νατρίου-καλίου.Λήψη των απαραίτητων μετάλλων και ιχνοστοιχείων από το κύτταρο.
• Ενδοκυττάρωση- μια διαδικασία κατά την οποία το κύτταρο συλλαμβάνει στερεά σωματίδια (φαγοκυττάρωση) ή διάφορες σταγόνες οποιουδήποτε υγρού (πινοκύττωση).
• Εξωκυττάρωση- τη διαδικασία με την οποία ορισμένα σωματίδια απελευθερώνονται από το κύτταρο στο εξωτερικό περιβάλλον. Η διαδικασία είναι ένα αντίβαρο στην ενδοκυττάρωση.

Ο όρος "ενδοκυττάρωση" προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις "enda" (από μέσα) και "ketosis" (κύπελλο, δοχείο). Η διαδικασία χαρακτηρίζει τη σύλληψη της εξωτερικής σύνθεσης από το κύτταρο και πραγματοποιείται κατά την παραγωγή μεμβρανικών κυστιδίων. Ο όρος αυτός προτάθηκε το 1965 από τον Βέλγο καθηγητή κυτταρολογίας Christian Bales, ο οποίος μελέτησε την απορρόφηση διαφόρων ουσιών από τα κύτταρα των θηλαστικών, καθώς και τη φαγοκυττάρωση και την πινοκύττωση.

Φαγοκυττάρωση

Εμφανίζεται όταν ένα κύτταρο συλλαμβάνει ορισμένα στερεά σωματίδια ή ζωντανά κύτταρα. Και η πινοκύττωση είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα υγρά σταγονίδια συλλαμβάνονται από το κύτταρο. Η φαγοκυττάρωση (από τις ελληνικές λέξεις «καταβρόχτης» και «δοχείο») είναι η διαδικασία με την οποία συλλαμβάνονται και καταναλώνονται πολύ μικρά αντικείμενα άγριας ζωής, καθώς και στερεά μέρη διαφόρων μονοκύτταρων οργανισμών.

Η ανακάλυψη της διαδικασίας ανήκει σε έναν φυσιολόγο από τη Ρωσία - τον Vyacheslav Ivanovich Mechnikov, ο οποίος καθόρισε άμεσα τη διαδικασία, ενώ έκανε διάφορες δοκιμές με αστερίες και μικροσκοπικές δάφνιες.

Η διατροφή των μονοκύτταρων ετερότροφων οργανισμών βασίζεται στην ικανότητά τους να αφομοιώνουν και να δεσμεύουν διάφορα σωματίδια.

Ο Mechnikov περιέγραψε τον αλγόριθμο για την απορρόφηση βακτηρίων από μια αμοιβάδα και τη γενική αρχή της φαγοκυττάρωσης:

• προσκόλληση - προσκόλληση βακτηρίων στην κυτταρική μεμβράνη.
• απορρόφηση;
• ο σχηματισμός ενός κυστιδίου με ένα βακτηριακό κύτταρο.
• φυσαλίδες της φούσκας.

Με βάση αυτό, η διαδικασία της φαγοκυττάρωσης αποτελείται από τα ακόλουθα στάδια:

1. Το απορροφούμενο σωματίδιο προσκολλάται στη μεμβράνη.
2. Περιβάλλει το απορροφούμενο σωματίδιο από τη μεμβράνη.
3. Ο σχηματισμός ενός κυστιδίου μεμβράνης (φαγοσώματος).
4. Αποκόλληση ενός κυστιδίου μεμβράνης (φαγοσώματος) στο εσωτερικό του κυττάρου.
5. Συσχέτιση φαγοσώματος και λυσοσώματος (πέψη), καθώς και εσωτερική κίνηση των σωματιδίων.

Μπορεί να παρατηρηθεί πλήρης ή μερική πέψη.

Στην περίπτωση της μερικής πέψης, τις περισσότερες φορές σχηματίζεται ένα υπολειμματικό σώμα, το οποίο θα παραμείνει μέσα στο κύτταρο για κάποιο χρονικό διάστημα. Αυτά τα υπολείμματα που δεν θα αφομοιωθούν αποσύρονται (εκκενώνονται) από το κύτταρο με εξωκυττάρωση. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, αυτή η λειτουργία φαγοκυτταρικής τάσης σταδιακά διαχωρίστηκε και μετακινήθηκε από διάφορα μονοκύτταρα σε εξειδικευμένα κύτταρα (όπως πεπτικά σε συνεντερικά και σπόγγους) και στη συνέχεια σε ειδικά κύτταρα σε θηλαστικά και ανθρώπους.

Τα λεμφοκύτταρα και τα λευκοκύτταρα στο αίμα έχουν προδιάθεση για φαγοκυττάρωση. Η ίδια η διαδικασία της φαγοκυττάρωσης απαιτεί μεγάλη δαπάνη ενέργειας και συνδυάζεται άμεσα με τη δραστηριότητα της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης και του λυσοσώματος, που περιέχουν πεπτικά ένζυμα.

πινοκυττάρωση

Πινοκύττωση είναι η σύλληψη από την επιφάνεια ενός κυττάρου ενός υγρού στο οποίο βρίσκονται διάφορες ουσίες. Η ανακάλυψη του φαινομένου της πινοκύττωσης ανήκει στον επιστήμονα Fitzgerald Lewis. Αυτό το γεγονός έλαβε χώρα το 1932.

Η πινοκυττάρωση είναι ένας από τους κύριους μηχανισμούς με τους οποίους οι μακρομοριακές ενώσεις εισέρχονται στο κύτταρο, για παράδειγμα, διάφορες γλυκοπρωτεΐνες ή διαλυτές πρωτεΐνες. Η πινοκυτταρωτική δραστηριότητα, με τη σειρά της, είναι αδύνατη χωρίς τη φυσιολογική κατάσταση του κυττάρου και εξαρτάται από τη σύνθεσή του και τη σύνθεση του περιβάλλοντος. Μπορούμε να παρατηρήσουμε την πιο ενεργή πινοκύττωση στην αμοιβάδα.

Στους ανθρώπους, η πινοκύττωση παρατηρείται στα εντερικά κύτταρα, στα αγγεία, στα νεφρικά σωληνάρια και επίσης σε αναπτυσσόμενα ωάρια. Προκειμένου να απεικονιστεί η διαδικασία της πινοκύτωσης, η οποία θα πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια ανθρώπινων λευκοκυττάρων, μπορεί να γίνει μια προεξοχή της πλασματικής μεμβράνης. Σε αυτή την περίπτωση, τα μέρη θα είναι δεμένα και διαχωρισμένα. Η διαδικασία της πινοκύτωσης απαιτεί τη δαπάνη ενέργειας.

Βήματα στη διαδικασία της πινοκύτωσης:

1. Στο εξωτερικό κυτταρικό πλάσμα εμφανίζονται λεπτές εκβολές, οι οποίες περιβάλλουν τις σταγόνες υγρού.
2. Αυτό το τμήμα του εξωτερικού κελύφους γίνεται πιο λεπτό.
3. Σχηματισμός μεμβρανώδους κυστιδίου.
4. Ο τοίχος σπάει (αποτυχαίνει).
5. Το κυστίδιο ταξιδεύει στο κυτταρόπλασμα και μπορεί να συντηχθεί με διάφορα κυστίδια και οργανίδια.

Εξωκυττάρωση

Ο όρος προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις "έξω" - εξωτερικό, εξωτερικό και "κυττάρωση" - ένα αγγείο, ένα μπολ. Η διαδικασία συνίσταται στην απελευθέρωση ορισμένων σωματιδίων από το κυτταρικό τμήμα στο εξωτερικό περιβάλλον. Η διαδικασία της εξωκυττάρωσης είναι το αντίθετο της πινοκύτωσης.

Στη διαδικασία της οικοκυττάρωσης, φυσαλίδες ενδοκυτταρικού υγρού φεύγουν από το κύτταρο και περνούν στην εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου. Το περιεχόμενο μέσα στα κυστίδια μπορεί να απελευθερωθεί προς τα έξω και η κυτταρική μεμβράνη συγχωνεύεται με το κέλυφος των κυστιδίων. Έτσι, οι περισσότερες μακρομοριακές ενώσεις θα εμφανιστούν με αυτόν τον τρόπο.

Η εξωκυττάρωση εκτελεί μια σειρά από εργασίες:

• παράδοση μορίων στην εξωτερική κυτταρική μεμβράνη.
• μεταφορά σε όλο το κύτταρο ουσιών που θα χρειαστούν για την ανάπτυξη και αύξηση της επιφάνειας της μεμβράνης, για παράδειγμα, ορισμένες πρωτεΐνες ή φωσφολιπίδια.
• απελευθέρωση ή σύνδεση διαφόρων εξαρτημάτων.
• απέκκριση επιβλαβών και τοξικών προϊόντων που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού, για παράδειγμα, υδροχλωρικό οξύ που εκκρίνεται από τα κύτταρα του γαστρικού βλεννογόνου.
• μεταφορά πεψινογόνου, καθώς και σηματοδοτικά μόρια, ορμόνες ή νευροδιαβιβαστές.

Ειδικές λειτουργίες βιολογικών μεμβρανών:

• δημιουργία μιας ώθησης που εμφανίζεται στο επίπεδο των νεύρων, μέσα στη μεμβράνη του νευρώνα.
• σύνθεση πολυπεπτιδίων, καθώς και λιπιδίων και υδατανθράκων του τραχιού και λείου δικτύου του ενδοπλασματικού δικτύου.
• αλλαγή της φωτεινής ενέργειας και η μετατροπή της σε χημική ενέργεια.

βίντεο

Από το βίντεό μας θα μάθετε πολλά ενδιαφέροντα και χρήσιμα πράγματα για τη δομή του κυττάρου.

Η κυτταρική μεμβράνη είναι η επίπεδη δομή από την οποία είναι χτισμένο το κύτταρο. Υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς. Οι μοναδικές του ιδιότητες εξασφαλίζουν τη ζωτική δραστηριότητα των κυττάρων.

Τύποι μεμβρανών

Υπάρχουν τρεις τύποι κυτταρικών μεμβρανών:

• ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ;
• πυρηνικός;
• μεμβράνες οργανιδίων.

Η εξωτερική κυτταροπλασματική μεμβράνη δημιουργεί τα όρια του κυττάρου. Δεν πρέπει να συγχέεται με το κυτταρικό τοίχωμα ή τη μεμβράνη που βρίσκεται σε φυτά, μύκητες και βακτήρια.

Η διαφορά μεταξύ του κυτταρικού τοιχώματος και της κυτταρικής μεμβράνης είναι σε πολύ μεγαλύτερο πάχος και η υπεροχή της προστατευτικής λειτουργίας έναντι της ανταλλαγής. Η μεμβράνη βρίσκεται κάτω από το κυτταρικό τοίχωμα.

Η πυρηνική μεμβράνη διαχωρίζει το περιεχόμενο του πυρήνα από το κυτταρόπλασμα.

TOP 4 άρθραπου διάβασε μαζί με αυτό

Μεταξύ των κυτταρικών οργανιδίων υπάρχουν εκείνα των οποίων το σχήμα σχηματίζεται από μία ή δύο μεμβράνες:

• μιτοχόνδρια;
• πλαστίδια?
• κενοτόπια?
• συγκρότημα Golgi;
• λυσοσώματα;
• ενδοπλασματικό δίκτυο (ER).

Δομή μεμβράνης

Σύμφωνα με τις σύγχρονες έννοιες, η δομή της κυτταρικής μεμβράνης περιγράφεται χρησιμοποιώντας ένα ρευστό μωσαϊκό μοντέλο. Η βάση της μεμβράνης είναι το λιπιδικό στρώμα - δύο επίπεδα μορίων λιπιδίων που σχηματίζουν ένα επίπεδο. Τα μόρια πρωτεΐνης βρίσκονται και στις δύο πλευρές του διλιπιδικού στρώματος. Μερικές πρωτεΐνες βυθίζονται στο διλιπιδικό στρώμα, μερικές περνούν μέσα από αυτό.

Ρύζι. 1. Κυτταρική μεμβράνη.

Τα ζωικά κύτταρα έχουν ένα σύμπλεγμα υδατανθράκων στην επιφάνεια της μεμβράνης. Κατά τη μελέτη του κυττάρου στο μικροσκόπιο, παρατηρήθηκε ότι η μεμβράνη βρίσκεται σε συνεχή κίνηση και είναι ετερογενής στη δομή.

Η μεμβράνη είναι μωσαϊκό τόσο με τη μορφολογική όσο και με τη λειτουργική έννοια, αφού τα διάφορα μέρη της περιέχουν διαφορετικές ουσίες και έχουν διαφορετικές φυσιολογικές ιδιότητες.

Ιδιότητες και λειτουργίες

Οποιαδήποτε δομή συνόρων εκτελεί λειτουργίες προστασίας και ανταλλαγής. Αυτό ισχύει για όλους τους τύπους μεμβρανών.

Η υλοποίηση αυτών των λειτουργιών διευκολύνεται από ιδιότητες όπως:

• πλαστική ύλη;
• υψηλή ικανότητα ανάκαμψης.
• ημιπερατότητα.

Η ιδιότητα της ημιπερατότητας έγκειται στο γεγονός ότι ορισμένες ουσίες δεν περνούν από τη μεμβράνη, ενώ άλλες περνούν ελεύθερα. Έτσι εκτελείται η ελεγκτική λειτουργία της μεμβράνης.

Επίσης, η εξωτερική μεμβράνη παρέχει επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων λόγω των πολυάριθμων αποβλήτων και της απελευθέρωσης μιας κόλλας που γεμίζει τον μεσοκυττάριο χώρο.

Μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης

Οι ουσίες διέρχονται από την εξωτερική μεμβράνη με τους ακόλουθους τρόπους:

• μέσω των πόρων με τη βοήθεια ενζύμων.
• μέσω της μεμβράνης απευθείας.
• πινοκύττωση;
• φαγοκυττάρωση.

Οι δύο πρώτοι τρόποι μεταφέρουν ιόντα και μικρά μόρια. Μεγάλα μόρια εισέρχονται στο κύτταρο με πινοκύττωση (σε υγρή κατάσταση) και φαγοκυττάρωση (σε στερεή μορφή).

Ρύζι. 2. Σχήμα πινο- και φαγοκυττάρωση.

Η μεμβράνη τυλίγεται γύρω από το σωματίδιο της τροφής και το κλείνει στο πεπτικό κενό.

Το νερό και τα ιόντα περνούν στο κύτταρο χωρίς δαπάνη ενέργειας, με παθητική μεταφορά. Τα μεγάλα μόρια κινούνται με ενεργή μεταφορά, με τη δαπάνη ενεργειακών πόρων.

ενδοκυτταρική μεταφορά

Από το 30% έως το 50% του όγκου των κυττάρων καταλαμβάνεται από το ενδοπλασματικό δίκτυο. Αυτό είναι ένα είδος συστήματος κοιλοτήτων και καναλιών που συνδέει όλα τα μέρη του κυττάρου και παρέχει μια διατεταγμένη ενδοκυτταρική μεταφορά ουσιών.

Ρύζι. 3. Σχέδιο EPS.

Έτσι, μια σημαντική μάζα κυτταρικών μεμβρανών συγκεντρώνεται στο EPS.

Τι μάθαμε;

Ανακαλύψαμε τι είναι η κυτταρική μεμβράνη στη βιολογία. Είναι η δομή πάνω στην οποία χτίζονται όλα τα ζωντανά κύτταρα. Η σημασία του στο κύτταρο έγκειται στην οριοθέτηση του χώρου των οργανιδίων, του πυρήνα και του κυττάρου συνολικά, στην εξασφάλιση της επιλεκτικής εισόδου ουσιών στο κύτταρο και τον πυρήνα. Η μεμβράνη περιέχει μόρια λιπιδίων και πρωτεΐνης.

Κουίζ θέματος

Έκθεση Αξιολόγησης

Μέση βαθμολογία: 4.7. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 485.