Structura membranei celulare exterioare este scurtă. Structura și funcțiile membranelor biologice

Are o grosime de 8-12 nm, deci este imposibil să-l examinezi cu un microscop cu lumină. Structura membranei este studiată cu ajutorul unui microscop electronic.

Membrana plasmatică este formată din două straturi de lipide - un strat bilipid sau dublu strat. Fiecare moleculă este alcătuită dintr-un cap hidrofil și o coadă hidrofobă, iar în membranele biologice lipidele sunt localizate cu capul în afară și cozile în interior.

Numeroase molecule de proteine ​​sunt scufundate în stratul bilipid. Unele dintre ele sunt situate pe suprafața membranei (externă sau internă), altele pătrund în membrană.

Funcțiile membranei plasmatice

Membrana protejează conținutul celulei de deteriorare, menține forma celulei, permite selectiv substanțele necesare în celulă și elimină produsele metabolice și asigură, de asemenea, comunicarea între celule.

Funcția de barieră, delimitare a membranei este asigurată de un strat dublu de lipide. Împiedică răspândirea conținutului celulei, amestecarea cu mediul sau fluidul intercelular și împiedică pătrunderea substanțelor periculoase în celulă.

Un număr dintre cele mai importante funcții ale cito membrana plasmatica realizată datorită proteinelor scufundate în el. Cu ajutorul proteinelor receptorilor, poate percepe diverse iritații pe suprafața sa. Proteinele de transport formează cele mai fine canale prin care potasiul, calciul și alți ioni de diametru mic trec în și din celulă. Proteinele enzimatice asigură procese vitale în celula însăși.

Particulele mari de alimente care nu pot trece prin canalele subțiri ale membranei intră în celulă prin fagocitoză sau pinocitoză. Denumirea generală a acestor procese este endocitoză.

Cum apare endocitoza - pătrunderea particulelor mari de alimente în celulă?

Particula alimentară intră în contact cu membrana exterioară a celulei și în acest punct se formează o invaginare. Apoi, particula înconjurată de o membrană intră în celulă, se formează o vacuolă digestivă, iar enzimele digestive pătrund în vezicula rezultată.

Globulele albe care pot capta și digera bacteriile străine se numesc fagocite.

În cazul pinocitozei, invaginarea membranei nu captează particule solide, ci picături de lichid cu substanțe dizolvate în ea. Acest mecanism este una dintre principalele căi prin care substanțele pătrund în celulă.

Celulele vegetale acoperite cu un strat dur de perete celular deasupra membranei nu sunt capabile de fagocitoză.

Procesul invers al endocitozei este exocitoza. Substanțele sintetizate în celulă (de exemplu, hormonii) sunt ambalate în vezicule membranare, se apropie de membrană, sunt încorporate în aceasta, iar conținutul veziculei este eliberat din celulă. În acest fel, celula poate scăpa de produsele metabolice inutile.

Membrane biologice- nume comun structuri de suprafață activă funcțional care limitează celulele (membrane celulare sau plasmatice) și organele intracelulare (membranele mitocondriilor, nuclei, lizozomi, reticul endoplasmatic etc.). Conțin lipide, proteine, molecule eterogene (glicoproteine, glicolipide) și, în funcție de funcția îndeplinită, numeroase componente minore: coenzime, acizi nucleici, antioxidanți, carotenoizi, ioni anorganici etc.

Funcționarea coordonată a sistemelor membranare - receptori, enzime, mecanisme de transport - ajută la menținerea homeostaziei celulare și, în același timp, răspunde rapid la schimbările din mediul extern.

LA funcțiile de bază ale membranelor biologice pot fi atribuite:

separarea celulei de mediuși formarea de compartimente intracelulare (compartimente);

· controlul și reglarea transportului unei varietăți uriașe de substanțe prin membrane;

· participarea la asigurarea interacțiunilor intercelulare, transmiterea semnalelor în celulă;

· conversia energiei substanțelor organice alimentare în energia legăturilor chimice ale moleculelor de ATP.

Organizarea moleculară a membranei plasmatice (celulare) este aproximativ aceeași în toate celulele: constă din două straturi de molecule de lipide cu multe proteine ​​specifice incluse în ea. Unele proteine ​​membranare au activitate enzimatică, în timp ce altele leagă nutrienții din mediu și îi transportă în celulă prin membrane. Proteinele membranare se disting prin natura conexiunii lor cu structurile membranei. Unele proteine ​​numite extern sau periferic , legat lejer de suprafața membranei, altele, numite interne sau integrale , scufundat în interiorul membranei. Proteinele periferice se extrag cu ușurință, în timp ce proteinele integrale pot fi izolate doar folosind detergenți sau solvenți organici. În fig. Figura 4 prezintă structura membranei plasmatice.

Membranele exterioare sau plasmatice ale multor celule, precum și membranele organelelor intracelulare, de exemplu, mitocondriile, cloroplastele, au fost izolate în formă liberă și a fost studiată compoziția lor moleculară. Toate membranele conțin lipide polare în cantități cuprinse între 20 și 80% din masa lor, în funcție de tipul de membrană, restul este în principal proteine. Astfel, în membranele plasmatice ale celulelor animale, cantitatea de proteine ​​și lipide, de regulă, este aproximativ aceeași; membrana mitocondrială internă conține aproximativ 80% proteine ​​și doar 20% lipide, iar membranele de mielină ale celulelor creierului, dimpotrivă, conțin aproximativ 80% lipide și doar 20% proteine.

Orez. 4. Structura membranei plasmatice

Partea lipidică a membranei este un amestec de diferite tipuri de lipide polare. Lipidele polare, care includ fosfoglicerolipide, sfingolipide și glicolipide, nu sunt stocate în celulele adipoase, ci sunt integrate în membranele celulare și în proporții strict definite.

Toate lipidele polare din membrane sunt reînnoite în mod constant în timpul procesului metabolic în condiții normale, se stabilește o stare staționară dinamică în celulă, în care rata de sinteză a lipidelor este egală cu rata dezintegrarii lor.

Membranele celulelor animale conțin în principal fosfoglicerolipide și, într-o măsură mai mică, sfingolipide; triacilglicerolii se găsesc numai în urme. Unele membrane ale celulelor animale, în special membrana plasmatică exterioară, conțin cantități semnificative de colesterol și esterii săi (Fig. 5).

Fig.5. Lipidele membranare

În prezent, modelul general acceptat al structurii membranei este modelul mozaic fluid, propus în 1972 de S. Singer și J. Nicholson.

Potrivit acestuia, proteinele pot fi asemănate cu aisbergurile care plutesc într-o mare de lipide. După cum am menționat mai sus, există 2 tipuri de proteine ​​​​membranare: integrale și periferice. Proteinele integrale pătrund prin membrană; molecule amfipatice. Proteinele periferice nu pătrund în membrană și sunt mai puțin strâns legate de aceasta. Principala parte continuă a membranei, adică matricea sa, este bistratul lipidic polar. La temperatura normală a celulei, matricea este în stare lichidă, care este asigurată de un anumit raport între acizii grași saturați și nesaturați din cozile hidrofobe ale lipidelor polare.

Modelul lichid-mozaic presupune, de asemenea, că pe suprafața proteinelor integrale situate în membrană există grupuri R de reziduuri de aminoacizi (în principal grupări hidrofobe, datorită cărora proteinele par să se „dizolve” în partea centrală hidrofobă a stratului dublu. ). În același timp, pe suprafața proteinelor periferice sau externe, există în principal grupări R hidrofile, care sunt atrase de capetele polare încărcate hidrofile ale lipidelor din cauza forțelor electrostatice. Proteinele integrale, care includ enzime și proteine ​​de transport, sunt active numai dacă sunt situate în interiorul părții hidrofobe a stratului dublu, unde capătă configurația spațială necesară manifestării activității (Fig. 6). Trebuie subliniat încă o dată că legăturile covalente nu se formează nici între moleculele din stratul dublu, nici între proteinele și lipidele stratului dublu.

Fig.6. Proteinele membranare

Proteinele membranei se pot mișca liber în plan lateral. Proteinele periferice plutesc literalmente pe suprafața bistratului „mării”, în timp ce proteinele integrale, precum aisbergurile, sunt aproape complet scufundate în stratul de hidrocarburi.

În cea mai mare parte, membranele sunt asimetrice, adică au laturi inegale. Această asimetrie se manifestă prin următoarele:

· în primul rând, că părțile interioare și exterioare ale membranelor plasmatice ale celulelor bacteriene și animale diferă în compoziția lipidelor polare. De exemplu, stratul lipidic interior al membranelor eritrocitare umane conține în principal fosfatidiletanolamină și fosfatidilserina, iar stratul exterior conține fosfatidilcolină și sfingomielină.

În al doilea rând, unele sisteme de transport din membrane acționează doar într-o singură direcție. De exemplu, în membranele eritrocitelor există un sistem de transport („pompă”) care pompează ionii Na + din celulă în mediu, iar ionii K + în celulă datorită energiei eliberate în timpul hidrolizei ATP.

· în al treilea rând, suprafața exterioară a membranei plasmatice conține un număr foarte mare de grupări oligozaharide, care sunt capete glicolipide și lanțuri laterale de oligozaharide ale glicoproteinelor, în timp ce pe suprafața interioară a membranei plasmatice nu există practic grupări oligozaharide.

Asimetria membranelor biologice este menținută datorită faptului că transferul moleculelor de fosfolipide individuale de pe o parte a stratului dublu lipidic pe cealaltă este foarte dificil din motive energetice. O moleculă de lipide polare este capabilă să se miște liber pe partea sa a stratului dublu, dar este limitată în capacitatea sa de a sări pe cealaltă parte.

Mobilitatea lipidelor depinde de conținutul relativ și de tipul compușilor nesaturați prezenți. acizi grași. Natura hidrocarburică a lanțurilor de acizi grași conferă membranei proprietăți de fluiditate și mobilitate. În prezența acizilor grași cis-nesaturați, forțele de coeziune dintre catene sunt mai slabe decât în ​​cazul acizilor grași saturați singuri, iar lipidele rămân foarte mobile chiar și la temperaturi scăzute.

Pe exteriorul membranelor există regiuni de recunoaștere specifice, a căror funcție este de a recunoaște anumite semnale moleculare. De exemplu, prin membrană unele bacterii percep ușoare modificări ale concentrației unui nutrient, ceea ce le stimulează mișcarea către sursa de hrană; acest fenomen se numește chimiotaxie.

Membranele diferitelor celule și organele intracelulare au o anumită specificitate datorită structurii lor, compozitia chimica si functii. Se disting următoarele grupuri principale de membrane în organismele eucariote:

membrana plasmatica (membrana celulara exterioara, plasmalema),

· membrana nucleara,

reticul endoplasmatic,

membrane ale aparatului Golgi, mitocondrii, cloroplaste, teci de mielină,

membrane excitabile.

În organismele procariote, pe lângă membrana plasmatică, există formațiuni membranare intracitoplasmatice la procariotele heterotrofe; mezosomi. Acestea din urmă sunt formate prin invaginarea membranei celulare exterioare și în unele cazuri păstrează contactul cu aceasta.

Membrana de celule roșii din sânge constă din proteine ​​(50%), lipide (40%) și carbohidrați (10%). Cea mai mare parte a carbohidraților (93%) sunt asociate cu proteine, restul cu lipide. În membrană, lipidele sunt dispuse asimetric, spre deosebire de aranjamentul simetric în micelii. De exemplu, cefalina se găsește predominant în stratul lipidic interior. Această asimetrie se menține aparent datorită mișcării transversale a fosfolipidelor în membrană, realizată cu ajutorul proteinelor membranare și datorită energiei metabolice. Stratul interior al membranei eritrocitelor conține în principal sfingomielină, fosfatidiletanolamină, fosfatidilserina, iar stratul exterior conține fosfatidilcolină. Membrana globulelor roșii conține o glicoproteină integrală glicoforină, constând din 131 de resturi de aminoacizi și care pătrund în membrană, și așa-numita proteină de bandă 3, constând din 900 de resturi de aminoacizi. Componentele carbohidrate ale glicoforinei îndeplinesc o funcție de receptor pentru virusurile gripale, fitohemaglutininele și o serie de hormoni. O altă proteină integrală a fost găsită în membrana eritrocitară, care conține puțini carbohidrați și pătrunde în membrană. Îl sună proteine ​​de tunel(componenta a), deoarece se crede că formează un canal pentru anioni. O proteină periferică asociată cu partea interioară a membranei eritrocitare este spectrina.

Membrane de mielină , care înconjoară axonii neuronilor, sunt multistratificate, conțin o cantitate mare de lipide (aproximativ 80%, jumătate dintre ele sunt fosfolipide). Proteinele acestor membrane sunt importante pentru fixarea sărurilor membranare de deasupra.

Membrane cloroplastice. Cloroplastele sunt acoperite cu o membrană cu două straturi. Membrana exterioară are unele asemănări cu cea a mitocondriilor. În plus față de această membrană de suprafață, cloroplastele au un sistem intern de membrană - lamele. Lamelele formează fie vezicule turtite - tilacoizi, care, situate unul deasupra celuilalt, sunt adunate în pachete (granas) sau formează sistem membranar stroma (lamele stromale). Lamelele granei și stromei de pe partea exterioară a membranei tilacoide sunt grupări hidrofile concentrate, galacto- și sulfolipide. Partea fitolică a moleculei de clorofilă este scufundată în globulă și este în contact cu grupările hidrofobe ale proteinelor și lipidelor. Nucleii de porfirină ai clorofilei sunt localizați în principal între membranele de contact ale tilacoizilor grana.

Membrana interioară (citoplasmatică) a bacteriilor structura sa este similară cu membranele interne ale cloroplastelor și mitocondriilor. În ea sunt localizate enzimele lanțului respirator și transportul activ; enzime implicate în formarea componentelor membranei. Componenta predominantă a membranelor bacteriene sunt proteinele: raportul proteine/lipide (în greutate) este de 3:1. Membrana exterioară a bacteriilor gram-negative, în comparație cu membrana citoplasmatică, conține o cantitate mai mică de diferite fosfolipide și proteine. Ambele membrane diferă în ceea ce privește compoziția lipidică. Membrana exterioară conține proteine ​​care formează pori pentru pătrunderea multor substanțe cu molecularitate scăzută. O componentă caracteristică a membranei exterioare este, de asemenea, o lipopolizaharidă specifică. O serie de proteine ​​ale membranei exterioare servesc drept receptori pentru fagi.

Membrană virală. Dintre virusuri, structurile membranei sunt caracteristice celor care conțin o nucleocapsidă, care constă din proteine ​​și acid nucleic. Acest „nucleu” de viruși este înconjurat de o membrană (înveliș). De asemenea, constă dintr-un strat dublu lipidic cu glicoproteine ​​încorporate situate în principal pe suprafața membranei. Într-un număr de virusuri (microvirusuri), 70-80% din toate proteinele sunt conținute în membrane, proteinele rămase sunt conținute în nucleocapsidă.

Astfel, membranele celulare sunt structuri foarte complexe; complecșii lor moleculari constituenți formează un mozaic bidimensional ordonat, care conferă specificitate biologică suprafeței membranei.

Tabelul nr. 2

Întrebarea 1 (8)

Membrana celulara(sau citolema, sau plasmalema, sau membrana plasmatica) separă conținutul oricărei celule de mediul extern, asigurând integritatea acesteia; reglează schimbul dintre celulă și mediu; membranele intracelulare împart celula în compartimente închise specializate - compartimente sau organite, în care sunt menținute anumite condiții de mediu.

Funcțiile celulei sau ale membranei plasmatice

Membrana asigură:

1) Pătrunderea selectivă în și din celulă a moleculelor și ionilor necesari pentru îndeplinirea unor funcții celulare specifice;
2) Transportul selectiv al ionilor prin membrană, menținând o diferență de potențial electric transmembranar;
3) Specificitatea contactelor intercelulare.

Datorită prezenței în membrană a numeroși receptori care percep semnale chimice - hormoni, mediatori și alte substanțe biologic active, este capabil să modifice activitatea metabolică a celulei. Membranele oferă specificitatea manifestărilor imune datorită prezenței antigenelor pe ele - structuri care provoacă formarea de anticorpi care se pot lega în mod specific de acești antigene.
Nucleul și organelele celulei sunt, de asemenea, separate de citoplasmă prin membrane, care împiedică mișcarea liberă a apei și a substanțelor dizolvate în ea din citoplasmă în ele și invers. Acest lucru creează condiții pentru separarea proceselor biochimice care au loc în diferite compartimente din interiorul celulei.

Structura membranei celulare

Membrana celulara- structura elastica, grosime de la 7 la 11 nm (Fig. 1.1). Constă în principal din lipide și proteine. De la 40 la 90% din toate lipidele sunt fosfolipide - fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamină, fosfatidilserina, sfingomielină și fosfatidilinozitol. O componentă importantă a membranei sunt glicolipidele, reprezentate de cerebrizide, sulfatide, gangliozide și colesterol.

Structura de bază a membranei celulare este un strat dublu de molecule de fosfolipide. Datorită interacțiunilor hidrofobe, lanțurile de carbohidrați ale moleculelor de lipide sunt ținute unul lângă celălalt într-o stare alungită. Grupuri de molecule de fosfolipide ale ambelor straturi interacționează cu moleculele proteice scufundate în membrana lipidică. Datorită faptului că majoritatea componentelor lipidice ale stratului dublu sunt în stare lichidă, membrana are mobilitate și face mișcări asemănătoare undelor. Secțiunile sale, precum și proteinele scufundate în stratul dublu lipidic, sunt amestecate dintr-o parte în alta. Mobilitatea (fluiditatea) membranelor celulare facilitează procesele de transport al substanțelor prin membrană.

Proteinele membranei celulare sunt reprezentate în principal de glicoproteine.

Distinge

proteine ​​integrale, pătrunzând prin toată grosimea membranei și

proteinele periferice, atașat numai de suprafața membranei, în principal de partea interioară a acesteia.

Proteine ​​periferice aproape toate funcționează ca enzime (acetilcolinesteraza, fosfataze acide și alcaline etc.). Dar unele enzime sunt reprezentate și de proteine ​​integrale - ATPaza.

Proteine ​​integrale asigură schimb selectiv de ioni prin canalele membranare între fluidul extracelular și intracelular și, de asemenea, acționează ca proteine ​​care transportă molecule mari.

Receptorii de membrană și antigenii pot fi reprezentați atât de proteine ​​​​integrale cât și periferice.

Proteinele adiacente membranei din partea citoplasmatică sunt clasificate ca citoscheletul celular. Se pot atasa de proteinele membranare.

Aşa, banda proteica 3(numărul benzii în timpul electroforezei proteinelor) membranelor eritrocitare este combinat într-un ansamblu cu alte molecule citoscheletice - spectrina prin proteina cu greutate moleculară mică anchirina

Spectrină este o proteină citoscheletică majoră care constituie o rețea bidimensională de care este atașată actina.

Actină formează microfilamente, care sunt aparatul contractil al citoscheletului.

Citoscheletul permite celulei să prezinte proprietăți flexibil-elastice și oferă o rezistență suplimentară membranei.

Majoritatea proteinelor integrale sunt glicoproteine. Partea lor de carbohidrați iese din membrana celulară spre exterior. Multe glicoproteine ​​au o sarcină negativă mare datorită conținutului lor semnificativ de acid sialic (de exemplu, molecula de glicoforină). Acest lucru oferă suprafețelor majorității celulelor o sarcină negativă, ajutând la respingerea altor obiecte încărcate negativ. Proeminențele de carbohidrați ale glicoproteinelor sunt purtători de antigene ale grupului sanguin, alți determinanți antigenici ai celulei și acționează ca receptori care leagă hormonii. Glicoproteinele formează molecule adezive care fac ca celulele să se atașeze unele de altele, de exemplu. contacte intercelulare strânse.

Membrana celulară, numită și plasmalemă, citolemă sau membrană plasmatică, este o structură moleculară, de natură elastică, care constă din diverse proteine ​​și lipide. Separă conținutul oricărei celule de mediul extern, reglând astfel proprietățile sale protectoare și, de asemenea, asigură schimbul dintre mediul extern și conținutul intern imediat al celulei.

Membrana plasmatica

Plasmalema este o partiție situată în interior, direct în spatele membranei. Împarte celula în anumite compartimente, care sunt direcționate către compartimente sau organite. Acestea conțin condiții de mediu specializate. Peretele celular acoperă complet întreaga membrană celulară. Arată ca un strat dublu de molecule.

Bazele

Compoziția plasmalemei este fosfolipide sau, așa cum sunt numite și lipide complexe. Fosfolipidele au mai multe părți: o coadă și un cap. Experții numesc părți hidrofobe și hidrofile: în funcție de structura celulei animale sau vegetale. Zonele numite cap sunt orientate spre interiorul celulei, iar cozile spre exterior. Plasmalemele sunt invariabile ca structură și sunt foarte asemănătoare diverse organisme; Cel mai adesea, excepția poate fi arheea, ale cărei partiții constau din diverși alcooli și glicerol.

Grosimea plasmalemei de aproximativ 10 nm.

Există pereți despărțitori care sunt situate în exterior sau în exteriorul părții adiacente membranei - se numesc superficiale. Unele tipuri de proteine ​​pot fi puncte de contact unice pentru membrana celulară și membrana. În interiorul celulei există un citoschelet și perete exterior. Anumite tipuri de proteine ​​integrale pot fi folosite ca canale în receptorii de transport ionic (în paralel cu terminațiile nervoase).

Dacă utilizați un microscop electronic, puteți obține date pe baza cărora puteți construi o diagramă a structurii tuturor părților celulei, precum și a principalelor componente și membrane. Aparatul superior va consta din trei subsisteme:

• incluziune supramembranară complexă;
• aparatul de susținere-contractil al citoplasmei, care va avea o porțiune submembranară.

Acest aparat include citoscheletul celular. Citoplasma cu organele și un nucleu se numește aparat nuclear. Membrana citoplasmatică sau, cu alte cuvinte, membrana celulară este situată sub membrana celulară.

Cuvântul „membrană” provine din latinescul membrum, care poate fi tradus ca „piele” sau „teacă”. Termenul a fost propus cu mai bine de 200 de ani în urmă și a fost folosit mai des pentru a se referi la marginile celulei, dar în perioada în care a început utilizarea diferitelor echipamente electronice, s-a stabilit că citolemele plasmatice alcătuiesc multe elemente diferite ale membranei. .

Elementele sunt cel mai adesea structurale, cum ar fi:

• mitocondriile;
• lizozomi;
• plastide;
• despărțitori.

Una dintre primele ipoteze privind compoziția moleculară a membranei plasmatice a fost înaintată în 1940 de un institut științific britanic. Deja în 1960, William Roberts a propus lumii ipoteza „membranei elementare”. Ea a presupus că toate plasmalemele celulare constau din anumite părți și, de fapt, sunt formate conform unui principiu general pentru toate regnurile organismelor.

La începutul anilor șaptezeci ai secolului XX, au fost descoperite o mulțime de date, pe baza cărora, în 1972, oamenii de știință din Australia au propus un nou model mozaic-lichid al structurii celulare.

Structura membranei plasmatice

Modelul din 1972 este recunoscut în general până astăzi. Adică în stiinta moderna, diverși oameni de știință care lucrează cu coaja se bazează pe lucrarea teoretică „Structura membranei biologice a modelului lichid-mozaic”.

Moleculele de proteine ​​sunt asociate cu stratul dublu lipidic și pătrund complet în întreaga membrană - proteine ​​integrale (una dintre denumirile comune este proteinele transmembranare).

Învelișul conține diverse componente de carbohidrați care vor arăta ca un lanț de polizaharidă sau zaharidă. Lanțul, la rândul său, va fi conectat prin lipide și proteine. Lanțurile conectate prin molecule proteice se numesc glicoproteine, iar prin molecule lipidice - glicozide. Carbohidrații sunt localizați în exteriorul membranei și funcționează ca receptori în celulele animale.

Glicoproteina - reprezinta un complex de functii supramembranare. Se mai numește și glicocalix (din cuvintele grecești glyk și kalix, care înseamnă „dulce” și „cană”). Complexul favorizează aderența celulară.

Funcțiile membranei plasmatice

Barieră

Ajută la separarea componentelor interne ale masei celulare de acele substanțe care sunt externe. Protejează organismul de pătrunderea diferitelor substanțe care i-ar fi străine și ajută la menținerea echilibrului intracelular.

Transport

Celula are propriul său „transport pasiv” și îl folosește pentru a reduce consumul de energie. Funcția de transport functioneaza in urmatoarele procese:

• endocitoză;
• exocitoză;
• metabolismul sodiului și potasiului.

Pe partea exterioară a membranei există un receptor, la locul căruia are loc amestecarea hormonilor și a diferitelor molecule de reglare.

Transport pasiv- un proces în care o substanță trece printr-o membrană fără a consuma energie. Cu alte cuvinte, substanța este livrată dintr-o zonă a celulei cu o concentrație mare în partea în care concentrația va fi mai mică.

Există două tipuri:

• Difuziune simplă- inerente micilor molecule neutre H2O, CO2 si O2 si unora hidrofobe materie organică din jos greutate molecularăși, în consecință, trec prin fosfolipidele membranei fără probleme. Aceste molecule pot pătrunde în membrană până când gradientul de concentrație este stabil și nemodificat.
• Difuzare facilitată- caracteristica diverselor molecule hidrofile. De asemenea, pot trece prin membrană în funcție de un gradient de concentrație. Cu toate acestea, procesul se va desfășura cu ajutorul diferitelor proteine, care vor forma canale specifice de compuși ionici în membrană.

Transport activ- aceasta este mișcarea diferitelor componente prin peretele membranei spre deosebire de un gradient. Un astfel de transfer necesită cheltuieli semnificative de resurse energetice în celulă. Cel mai adesea, transportul activ este principala sursă de consum de energie.

Există mai multe soiuri transport activ cu participarea proteinelor purtătoare:

• Pompa sodiu-potasiu. Primirea de minerale și oligoelemente necesare de către celulă.
• Endocitoza- un proces prin care celula captează particule solide (fagocitoză) sau diverse picături de orice lichid (pinocitoză).
• exocitoză- un proces prin care anumite particule sunt eliberate din celulă în mediul extern. Procesul este o contrabalansare a endocitozei.

Termenul „endocitoză” provine din cuvintele grecești „enda” (din interior) și „cetoză” (cană, recipient). Procesul caracterizează captarea compușilor externi de către celulă și se efectuează în timpul producției de vezicule membranare. Acest termen a fost inventat în 1965 de Christian Bayles, profesor de citologie în Belgia, care a studiat absorbția diferitelor substanțe de către celulele mamiferelor, precum și fagocitoza și pinocitoza.

Fagocitoză

Apare atunci când o celulă captează anumite particule solide sau celule vii. Iar pinocitoza este procesul prin care picăturile de lichid sunt captate de o celulă. Fagocitoza (din cuvintele grecești „devorator” și „receptacul”) este procesul prin care obiectele vii foarte mici sunt capturate și absorbite, precum și părți solide ale diferitelor organisme unicelulare.

Descoperirea procesului aparține fiziologului din Rusia - Vyacheslav Ivanovich Mechnikov, care a determinat direct procesul, în timp ce a efectuat diverse teste cu stea de mareși minuscule daphnie.

Nutriția organismelor heterotrofe unicelulare se bazează pe capacitatea lor de a digera și de a captura diverse particule.

Mechnikov a descris un algoritm pentru absorbția bacteriilor de către amibe și principiu general fagocitoză:

• aderență - lipirea bacteriilor de membrana celulară;
• absorbţie;
• formarea unei vezicule cu o celulă bacteriană;
• destopind sticla.

Pe baza acestui fapt, procesul de fagocitoză constă din următoarele etape:

1. Particula absorbită este atașată de membrană.
2. Înconjurarea particulei absorbite cu o membrană.
3. Formarea unei vezicule membranare (fagozom).
4. Detașarea unei vezicule membranare (fagozom) în interiorul celulei.
5. Combinație de fagozom și lizozom (digestia), precum și mișcarea internă a particulelor.

Se poate observa digestia completă sau parțială.

În cazul digestiei parțiale, cel mai adesea se formează un corp rezidual, care va rămâne în interiorul celulei pentru o perioadă de timp. Acele reziduuri care sunt nedigerate sunt îndepărtate (evacuate) din celulă prin exocitoză. În timpul procesului de evoluție, această funcție de predispoziție la fagocitoză s-a separat treptat și a trecut de la diferite celule unicelulare la celule specializate (cum ar fi celula digestivă în celenterate și bureți), iar apoi la celule specializate la mamifere și oameni.

Limfocitele și leucocitele din sânge sunt predispuse la fagocitoză. Procesul de fagocitoză în sine necesită cantități mari de energie și este direct combinat cu activitatea membranei celulare exterioare și a lizozomului, unde se află enzimele digestive.

Pinocitoza

Pinocitoza este captarea de către suprafața celulei a unui fluid care conține diverse substanțe. Descoperirea fenomenului de pinocitoză aparține omului de știință Fitzgerald Lewis. Acest eveniment a avut loc în 1932.

Pinocitoza este unul dintre principalele mecanisme prin care compușii cu molecule înalte, de exemplu, diverse glicoproteine ​​sau proteine ​​solubile, intră în celulă. Activitatea pinocitotică, la rândul său, este imposibilă fără starea fiziologică a celulei și depinde de compoziția acesteia și de compoziția mediului. Putem observa cea mai activă pinocitoză la amibe.

La om, pinocitoza este observată în celulele intestinale, vasele de sânge, tubulii renali și, de asemenea, în ovocitele în creștere. Pentru a descrie procesul de pinocitoză, care va fi efectuat folosind leucocite umane, se poate face o proeminență a membranei plasmatice. În acest caz, piesele vor fi desfăcute și separate. Procesul de pinocitoză necesită energie.

Etapele procesului de pinocitoză:

1. Creșteri subțiri apar pe plasmalema celulară exterioară, care înconjoară picăturile de lichid.
2. Această secțiune a carcasei exterioare devine mai subțire.
3. Formarea unei vezicule membranare.
4. Zidul se sparge (eșuează).
5. Vezicula se mișcă în citoplasmă și poate fuziona cu diferite vezicule și organite.

exocitoză

Termenul provine din cuvintele grecești „exo” - extern, extern și „citoză” - vas, cupă. Procesul constă în eliberarea anumitor particule de către partea celulară în timpul mediu extern. Procesul de exocitoză este opusul pinocitozei.

În timpul procesului de ecocitoză, bule de lichid intracelular ies din celulă și se deplasează către membrana exterioară a celulei. Conținutul din interiorul veziculelor poate fi eliberat, iar membrana celulară se contopește cu membrana veziculelor. Astfel, majoritatea compușilor macromoleculari vor apărea în acest mod.

Exocitoza îndeplinește o serie de sarcini:

• livrarea de molecule către membrana celulară exterioară;
• transportul în întreaga celulă a substanțelor care vor fi necesare pentru creștere și creșterea zonei membranei, de exemplu, anumite proteine ​​sau fosfolipide;
• eliberare sau conectare diverse părți;
• eliminarea produselor dăunătoare și toxice care apar în timpul metabolismului, de exemplu, acid clorhidric secretat de celulele mucoasei gastrice;
• transportul pepsinogenului, precum și al moleculelor de semnalizare, hormonilor sau neurotransmițătorilor.

Funcții specifice ale membranelor biologice:

• generarea unui impuls care apare la nivel nervos, în interiorul membranei neuronului;
• sinteza polipeptidelor, precum și a lipidelor și carbohidraților din reticulul aspru și neted al reticulului endoplasmatic;
• modificarea energiei luminoase și conversia acesteia în energie chimică.

Video

Din videoclipul nostru veți învăța o mulțime de lucruri interesante și utile despre structura unei celule.

Membrana celulară este structura plană din care este construită celula. Este prezent în toate organismele. Proprietățile sale unice asigură activitatea vitală a celulelor.

Tipuri de membrane

Există trei tipuri de membrane celulare:

• extern;
• nuclear;
• membrane organele.

Membrana citoplasmatică exterioară creează limitele celulei. Nu trebuie confundat cu peretele celular sau membrana găsită în plante, ciuperci și bacterii.

Diferența dintre peretele celular și membrana celulară este grosimea sa semnificativ mai mare și predominanța funcției de protecție asupra funcției de schimb. Membrana este situată sub peretele celular.

Membrana nucleară separă conținutul nucleului de citoplasmă.

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

Printre organelele celulare se numără cele a căror formă este formată din una sau două membrane:

• mitocondriile;
• plastide;
• vacuole;
• complexul Golgi;
• lizozomi;
• reticulul endoplasmatic (RE).

Structura membranei

Conform conceptelor moderne, structura membranei celulare este descrisă folosind un model de mozaic lichid. Baza membranei este un strat bilipid - două niveluri de molecule lipidice formând un plan. Pe ambele părți ale stratului bilipid există molecule de proteine. Unele proteine ​​sunt încorporate în stratul bilipid, unele trec prin el.

Orez. 1. Membrana celulara.

Celulele animale au un complex de carbohidrați pe suprafața membranei. Când se studiază o celulă la microscop, s-a observat că membrana este în mișcare constantă și este eterogenă ca structură.

Membrana este un mozaic atât în ​​sens morfologic, cât și în sens funcțional, deoarece diferitele sale secțiuni conțin substanțe diferite și au proprietăți fiziologice diferite.

Proprietăți și funcții

Orice structură de frontieră îndeplinește funcții de protecție și de schimb. Acest lucru se aplică tuturor tipurilor de membrane.

Implementarea acestor funcții este facilitată de proprietăți precum:

• plastic;
• capacitate mare de recuperare;
• semi-permeabilitate.

Proprietatea semi-permeabilității este că unele substanțe nu au voie să treacă prin membrană, în timp ce altele trec liber. Așa se realizează funcția de control a membranei.

De asemenea, membrana exterioară asigură comunicarea între celule datorită numeroaselor excrescențe și eliberării unei substanțe adezive care umple spațiul intercelular.

Transportul substanțelor prin membrană

Substanțele pătrund prin membrana exterioară în următoarele moduri:

• prin pori cu ajutorul enzimelor;
• direct prin membrană;
• pinocitoză;
• fagocitoză.

Primele două metode sunt folosite pentru a transporta ionii și moleculele mici. Moleculele mari intră în celulă prin pinocitoză (sub formă lichidă) și fagocitoză (sub formă solidă).

Orez. 2. Schema pino- și fagocitozei.

Membrana înfășoară particulele alimentare și o blochează în vacuola digestivă.

Apa și ionii trec în celulă fără consum de energie, prin transport pasiv. Moleculele mari se deplasează prin transport activ, consumând resurse energetice.

Transport intracelular

De la 30% la 50% din volumul celular este ocupat de reticulul endoplasmatic. Acesta este un fel de sistem de cavități și canale care conectează toate părțile celulei și asigură transportul intracelular ordonat al substanțelor.

Orez. 3. Desen EPS.

Astfel, o masă semnificativă de membrane celulare este concentrată în ER.

Ce am învățat?

Am aflat ce este o membrană celulară în biologie. Aceasta este structura pe care sunt construite toate celulele vii. Semnificația sa în celulă este de a: delimita spațiul de organele, nucleul și celula în ansamblu, asigurând fluxul selectiv de substanțe în celulă și nucleu. Membrana este formată din molecule de lipide și proteine.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Evaluare medie: 4.7. Evaluări totale primite: 485.