Структурата на клетъчната мембрана. Функции на клетъчната мембрана Външната клетъчна мембрана се състои от

Функции на външната клетъчна мембрана

Характеристиките на функциите са изброени накратко в таблицата:

Функция на мембраната
Описание
Бариерна роляПлазмалемата изпълнява защитна функция, предпазвайки съдържанието на клетката от въздействието на чужди агенти. Благодарение на специалната организация на протеини, липиди и въглехидрати се осигурява полупропускливостта на плазмалемата.
Рецепторна функцияБиологично активните вещества се активират през клетъчната мембрана в процеса на свързване с рецепторите. По този начин имунните реакции се медиират чрез разпознаване на чужди агенти от клетъчния рецепторен апарат, локализиран върху клетъчната мембрана.
Транспортна функцияНаличието на пори в плазмалемата ви позволява да регулирате потока на веществата в клетката. Процесът на пренос протича пасивно (без консумация на енергия) за съединения с ниско молекулно тегло. Активният транспорт е свързан с изразходването на енергията, освободена при разграждането на аденозинтрифосфата (АТФ). Този метод се извършва за пренос на органични съединения.
Участие в храносмилателните процесиВеществата се отлагат върху клетъчната мембрана (сорбция). Рецепторите се свързват със субстрата, премествайки го в клетката. Образува се мехурче, лежащо свободно вътре в клетката. Сливайки се, такива везикули образуват лизозоми с хидролитични ензими.
Ензимна функцияЕнзимите са основни компоненти на вътреклетъчното храносмилане. Реакциите, изискващи участието на катализатори, протичат с участието на ензими.

Предназначение на дифузионните мембрани

Основната цел на супердифузионните мембрани за покриви е да осигурят защита срещу проникване на вътрешна и външна влага в топлоизолационния слой. Източници на тази влага могат да бъдат вътрешни изпарения и валежи. Освен това разположената в покривното покритие дифузионна мембрана осигурява ефективни условия за отстраняване на вече натрупаната по една или друга причина влага. Супердифузионната мембрана може уверено да се нарече един от най-важните компоненти на топлоизолационната верига, тъй като косвено спомага за намаляване на загубите на топлинна енергия. Пестелив собственик на собствен дом, който знае много за спестяването, никога няма да мисли за необходимостта или липсата му, когато решава да закупи и впоследствие да инсталира дифузионна мембрана. Освен това цената на този материал на съвременния пазар на строителни материали може уверено да се нарече чисто символична.

Свойства на биологичните мембрани

1.
Способност за самосглобяване
след
разрушителни влияния. Този имот
определя се от физикохим
характеристики на фосфолипидните молекули,
които се събират във воден разтвор
заедно, така че хидрофилните краища
молекулите се обръщат навън и
хидрофобен - вътре. Вече готов
фосфолипидни слоеве могат да бъдат вградени
катерици

Има способността да се самосглобява
важни на клетъчно ниво

2. Полупропускливи
(селективност при предаване на йони
и молекули). Осигурява поддръжка
постоянство на йонни и молекулни
състав в клетката.

3. Течливост
мембрани
.
Мембраните не са твърди структури,
те постоянно се колебаят поради
въртеливи и осцилаторни движения
молекули на липиди и протеини. Това осигурява
висока скорост на ензимните процеси
и други химични процеси в мембраните.

4. Фрагменти
мембраните нямат свободни краища
,
защото се затварят в мехурчета.

Какво представляват супердифузионните мембрани

Дифузионната мембрана е специален материал, който има дву-, три- или дори четирислойна структура, чиято основа е нетъкано платно. Дифузионните мембрани се използват за защита на изолационния слой от проникване на пари в неговата дебелина. Също така, дифузионните мембрани осигуряват отлична защита срещу вода и вятър. Когато създава покрив, който напълно отговаря на всички съвременни изисквания, всеки предприемач определено ще се сблъска с такава концепция като „покривен пай“. За да може покривът да изпълнява всички възложени му функции през целия си експлоатационен живот, в допълнение към основното покривно покритие е необходимо да се използват някои допълнителни материали, които включват супердифузионни мембрани. Супердифузионните мембрани могат да се използват за създаване на покривен пай във всяка климатична зона на нашата страна. Ролята на този допълнителен слой е изключително важна, тъй като именно неговото присъствие позволява да се намали тежестта на неблагоприятните ефекти, причинени от екстремни метеорологични условия, както и да се премахнат недостатъци и грешки, възникнали при неправилен монтаж на покрива.

Структура на клетъчната мембрана

Клетъчната мембрана съдържа въглехидрати, които я покриват под формата на гликокаликс. Това е надмембранна структура, която изпълнява бариерна функция. Протеините, разположени тук, са в свободно състояние. Несвързаните протеини участват в ензимни реакции, осигурявайки извънклетъчно разграждане на вещества.

Протеините на цитоплазмената мембрана са представени от гликопротеини. Въз основа на техния химичен състав протеините, които са изцяло включени в липидния слой (по цялата му дължина), се класифицират като интегрални протеини. Също периферен, недостигащ до една от повърхностите на плазмалемата.

Първите функционират като рецептори, свързвайки се с невротрансмитери, хормони и други вещества. Вмъкнатите протеини са необходими за изграждането на йонни канали, през които се извършва транспортирането на йони и хидрофилни субстрати. Последните са ензими, които катализират вътреклетъчните реакции.

Предимства на използването на супердифузионни мембрани

Собственикът на частна къща, който реши да използва супердифузионни мембрани при изграждането на покривния пай, в сравнение със собствениците на жилища, използващи традиционни технологии, ще получи редица неоспорими предимства, сред които основните са следните:

  • Използването на супердифузионни мембрани позволява един филм да замени два, като хидро- и вятърна защита. Наличието на мембрана позволява изграждането на конструкция без вентилационна междина.
  • Полагането на супердифузионни мембрани е разрешено директно върху повърхността на всяко покритие, което позволява топлоизолацията да се полага на по-дебел слой в сравнение с традиционните технологии. В резултат на това собственикът на дома получава подобрена топлоизолация.
  • Използването на супердифузионни мембрани ви позволява да удължите живота на изолационните материали и дървените покривни конструкции. В същото време дървените покривни елементи могат да бъдат монтирани без предварителна обработка със специални химически съединения.
  • Използването на супердифузионни мембрани по време на създаването на покривен пай значително намалява времето за монтаж и свързаните с това разходи.

Основни свойства на плазмената мембрана

Липидният двоен слой предотвратява проникването на вода. Липидите са хидрофобни съединения, представени в клетката от фосфолипиди. Фосфатната група е обърната навън и се състои от два слоя: външен, насочен към извънклетъчната среда, и вътрешен, ограничаващ вътреклетъчното съдържание.

Водоразтворимите области се наричат ​​хидрофилни глави. Местата на мастните киселини са насочени в клетката под формата на хидрофобни опашки. Хидрофобната част взаимодейства със съседните липиди, което осигурява тяхното прикрепване един към друг. Двойният слой има селективна пропускливост в различни области.

Така че в средата мембраната е непропусклива за глюкоза и урея, хидрофобните вещества преминават свободно тук: въглероден диоксид, кислород, алкохол

Холестеролът е важен, съдържанието на последния определя вискозитета на плазмалемата

Клетъчната мембрана е ултратънък филм върху повърхността на клетка или клетъчен органел, състоящ се от бимолекулен слой липиди с вградени протеини и полизахариди.

Функции на мембраната:

  • · Бариера – осигурява регулиран, селективен, пасивен и активен метаболизъм с околната среда. Например пероксизомната мембрана предпазва цитоплазмата от пероксиди, които са опасни за клетката. Селективната пропускливост означава, че пропускливостта на мембраната за различни атоми или молекули зависи от техния размер, електрически заряд и химични свойства. Селективната пропускливост гарантира, че клетката и клетъчните отделения са отделени от околната среда и снабдени с необходимите вещества.
  • · Транспорт – транспортирането на вещества в и извън клетката става през мембраната. Транспортът през мембраните осигурява: доставка на хранителни вещества, отстраняване на крайните метаболитни продукти, секреция на различни вещества, създаване на йонни градиенти, поддържане на оптимално pH и концентрации на йони в клетката, които са необходими за функционирането на клетъчните ензими. Частици, които по някаква причина не могат да преминат през фосфолипидния двоен слой (например поради хидрофилни свойства, тъй като мембраната вътре е хидрофобна и не позволява на хидрофилните вещества да преминат през нея, или поради големия им размер), но необходими за клетката , могат да проникнат през мембраната чрез специални протеини-носители (транспортери) и канални протеини или чрез ендоцитоза. При пасивния транспорт веществата преминават през липидния двоен слой, без да изразходват енергия по концентрационен градиент чрез дифузия. Вариант на този механизъм е улеснена дифузия, при която специфична молекула помага на веществото да премине през мембраната. Тази молекула може да има канал, който пропуска само един вид вещество. Активният транспорт изисква енергия, тъй като се извършва срещу градиент на концентрация. На мембраната има специални помпени протеини, включително АТФаза, която активно изпомпва калиеви йони (K +) в клетката и изпомпва натриеви йони (Na +) от нея.
  • · матрица - осигурява определено взаимно положение и ориентация на мембранните протеини, тяхното оптимално взаимодействие.
  • · механична – осигурява автономността на клетката, нейните вътреклетъчни структури, както и връзката с други клетки (в тъканите). Основна роля за осигуряване на механичната функция играят клетъчните стени, а при животните - междуклетъчното вещество.
  • · енергия – по време на фотосинтезата в хлоропластите и клетъчното дишане в митохондриите в техните мембрани работят системи за пренос на енергия, в които участват и протеините;
  • · рецептор - някои протеини, разположени в мембраната, са рецептори (молекули, с помощта на които клетката възприема определени сигнали). Например, хормоните, циркулиращи в кръвта, действат само върху целевите клетки, които имат рецептори, съответстващи на тези хормони. Невротрансмитерите (химични вещества, които осигуряват провеждането на нервните импулси) също се свързват със специални рецепторни протеини в целевите клетки.
  • · ензимни – мембранните протеини често са ензими. Например, плазмените мембрани на чревните епителни клетки съдържат храносмилателни ензими.
  • · осъществяване на генериране и провеждане на биопотенциали. С помощта на мембраната се поддържа постоянна концентрация на йони в клетката: концентрацията на K + йон вътре в клетката е много по-висока, отколкото извън нея, а концентрацията на Na + е много по-ниска, което е много важно, т.к. това осигурява поддържането на потенциалната разлика върху мембраната и генерирането на нервен импулс.
  • · клетъчно маркиране - върху мембраната има антигени, които действат като маркери - “етикети”, които позволяват клетката да бъде идентифицирана. Това са гликопротеини (т.е. протеини с прикрепени към тях разклонени олигозахаридни странични вериги), които играят ролята на „антени“. Поради безбройните конфигурации на страничните вериги е възможно да се направи специфичен маркер за всеки тип клетка. С помощта на маркери клетките могат да разпознават други клетки и да действат съвместно с тях, например при образуването на органи и тъкани. Това също позволява на имунната система да разпознава чужди антигени.

Някои протеинови молекули дифундират свободно в равнината на липидния слой; в нормално състояние части от протеинови молекули, излизащи от различни страни на клетъчната мембрана, не променят позицията си.

Специалната морфология на клетъчните мембрани определя техните електрически характеристики, сред които най-важни са капацитетът и проводимостта.

Капацитивните свойства се определят главно от фосфолипидния двоен слой, който е непроницаем за хидратирани йони и в същото време достатъчно тънък (около 5 nm), за да осигури ефективно разделяне и съхранение на заряда и електростатично взаимодействие на катиони и аниони. В допълнение, капацитивните свойства на клетъчните мембрани са една от причините, които определят времевите характеристики на електрическите процеси, протичащи върху клетъчните мембрани.

Проводимостта (g) е реципрочната стойност на електрическото съпротивление и е равна на отношението на общия трансмембранен ток за даден йон към стойността, която определя неговата трансмембранна потенциална разлика.

Различни вещества могат да дифундират през фосфолипидния двоен слой и степента на пропускливост (P), т.е. способността на клетъчната мембрана да пропуска тези вещества, зависи от разликата в концентрациите на дифузиращото вещество от двете страни на мембраната, неговата разтворимост в липидите и свойствата на клетъчната мембрана. Скоростта на дифузия за заредени йони при условия на постоянно поле в мембраната се определя от подвижността на йоните, дебелината на мембраната и разпределението на йоните в мембраната. За неелектролитите пропускливостта на мембраната не влияе на нейната проводимост, тъй като неелектролитите не носят заряди, т.е. не могат да пренасят електрически ток.

Проводимостта на една мембрана е мярка за нейната йонна пропускливост. Увеличаването на проводимостта показва увеличаване на броя на йони, преминаващи през мембраната.

Важно свойство на биологичните мембрани е течливостта. Всички клетъчни мембрани са подвижни течни структури: повечето от съставните им липидни и протеинови молекули са способни да се движат доста бързо в равнината на мембраната

Кратко описание:

Сазонов В.Ф. 1_1 Структура на клетъчната мембрана [Електронен ресурс] // Кинезиолог, 2009-2018: [уебсайт]. Дата на актуализация: 02/06/2018..__.201_). _Описана е структурата и функционирането на клетъчната мембрана (синоними: плазмалема, плазмалема, биомембрана, клетъчна мембрана, външна клетъчна мембрана, клетъчна мембрана, цитоплазмена мембрана). Тази първоначална информация е необходима както за цитологията, така и за разбирането на процесите на нервната дейност: нервно възбуждане, инхибиране, функционирането на синапсите и сензорните рецептори.

Клетъчна мембрана (плазма) Алема или плазма Олема)

Дефиниция на понятието

Клетъчната мембрана (синоними: плазмалема, плазмалема, цитоплазмена мембрана, биомембрана) е тройна липопротеинова (т.е. „мастно-протеинова“) мембрана, която отделя клетката от околната среда и осъществява контролиран обмен и комуникация между клетката и нейната среда.

Основното в това определение не е, че мембраната отделя клетката от околната среда, а именно че тя свързва клетка с околната среда. Мембраната е активен структурата на клетката, тя непрекъснато работи.

Биологичната мембрана е ултратънък бимолекулен филм от фосфолипиди, инкрустиран с протеини и полизахариди. Тази клетъчна структура е в основата на бариерните, механичните и матричните свойства на живия организъм (Антонов V.F., 1996).

Фигуративно представяне на мембрана

За мен клетъчната мембрана изглежда като решетъчна ограда с много врати в нея, която огражда определена територия. Всяко малко живо същество може да се движи свободно напред-назад през тази ограда. Но по-големите посетители могат да влязат само през вратите и дори тогава не всички врати. Различните посетители имат ключове само за собствените си врати и не могат да влизат през вратите на други хора. И така, през тази ограда има непрекъснати потоци от посетители напред-назад, тъй като основната функция на мембранната ограда е двойна: да отдели територията от околното пространство и в същото време да я свърже с околното пространство. Ето защо има много дупки и врати в оградата - !

Мембранни свойства

1. Пропускливост.

2. Полупропускливост (частична пропускливост).

3. Селективна (синоним: избирателна) пропускливост.

4. Активна пропускливост (синоним: активен транспорт).

5. Контролирана пропускливост.

Както можете да видите, основното свойство на мембраната е нейната пропускливост за различни вещества.

6. Фагоцитоза и пиноцитоза.

7. Екзоцитоза.

8. Наличието на електрически и химичен потенциал, или по-скоро потенциалната разлика между вътрешната и външната страна на мембраната. Образно можем да го кажем „мембраната превръща клетката в „електрическа батерия“, като контролира йонните потоци“. подробности: .

9. Промени в електрическия и химичния потенциал.

10. Раздразнителност. Специални молекулни рецептори, разположени върху мембраната, могат да се свързват със сигнални (контролни) вещества, в резултат на което състоянието на мембраната и цялата клетка може да се промени. Молекулярните рецептори задействат биохимични реакции в отговор на свързването на лиганди (контролни вещества) с тях. Важно е да се отбележи, че сигналното вещество действа на рецептора отвън, а промените продължават вътре в клетката. Оказва се, че мембраната е пренасяла информация от околната среда към вътрешната среда на клетката.

11. Каталитична ензимна активност. Ензимите могат да бъдат вградени в мембраната или свързани с нейната повърхност (както вътре, така и извън клетката) и там те извършват своите ензимни дейности.

12. Промяна на формата на повърхността и нейната площ. Това позволява на мембраната да образува израстъци навън или, обратно, инвагинации в клетката.

13. Способност за контакт с други клетъчни мембрани.

14. Адхезия - способността за залепване към твърди повърхности.

Кратък списък на свойствата на мембраната

  • Пропускливост.
  • Ендоцитоза, екзоцитоза, трансцитоза.
  • потенциали.
  • раздразнителност.
  • Ензимна активност.
  • Контакти.
  • Адхезия.

Функции на мембраната

1. Непълна изолация на вътрешното съдържание от външната среда.

2. Основното във функционирането на клетъчната мембрана е обмен различни вещества между клетката и междуклетъчната среда. Това се дължи на свойството пропускливост на мембраната. В допълнение, мембраната регулира този обмен, като регулира пропускливостта си.

3. Друга важна функция на мембраната е създаване на разлика в химическия и електрическия потенциал между вътрешната и външната му страна. Поради това вътрешността на клетката има отрицателен електрически потенциал - .

4. Мембраната също извършва обмен на информация между клетката и нейната среда. Специални молекулни рецептори, разположени върху мембраната, могат да се свързват с контролиращи вещества (хормони, медиатори, модулатори) и да предизвикват биохимични реакции в клетката, водещи до различни промени във функционирането на клетката или в нейните структури.

Видео:Структура на клетъчната мембрана

Видео лекция:Подробности за мембранната структура и транспорт

Структура на мембраната

Клетъчната мембрана има универсален трислоен структура. Средният му мастен слой е непрекъснат, а горният и долният протеинов слой го покриват под формата на мозайка от отделни протеинови области. Мастният слой е основата, която осигурява изолацията на клетката от околната среда, изолирайки я от околната среда. Сам по себе си той пропуска водоразтворимите вещества много слабо, но лесно пропуска мастноразтворимите вещества. Следователно пропускливостта на мембраната за водоразтворими вещества (например йони) трябва да бъде осигурена от специални протеинови структури - и.

По-долу са микроснимки на реални клетъчни мембрани на контактуващи клетки, получени с помощта на електронен микроскоп, както и схематичен чертеж, показващ трислойната структура на мембраната и мозаечната природа на нейните протеинови слоеве. За да увеличите изображението, щракнете върху него.

Отделно изображение на вътрешния липиден (мастен) слой на клетъчната мембрана, пропит с интегрални вградени протеини. Горният и долният протеинов слой са премахнати, за да не пречат на гледането на липидния двоен слой

Фигура по-горе: Частично схематично представяне на клетъчна мембрана (клетъчна мембрана), дадено в Wikipedia.

Моля, имайте предвид, че външният и вътрешният протеинов слой са премахнати от мембраната тук, така че да можем да видим по-добре централния двуслой на мастните липиди. В истинска клетъчна мембрана големи протеинови „острови“ плуват над и под мастния филм (малки топки на фигурата), а мембраната се оказва по-дебела, трислойна: протеин-мазнина-протеин . Така че всъщност е като сандвич от две протеинови "парчета хляб" с мазен слой "масло" в средата, т.е. има трислойна структура, а не двуслойна.

На тази снимка малките сини и бели топчета съответстват на хидрофилните (намокряеми) „глави“ на липидите, а „струните“, прикрепени към тях, съответстват на хидрофобните (ненамокрящи се) „опашки“. От протеините са показани само интегрални мембранни протеини от край до край (червени глобули и жълти спирали). Жълтите овални точки вътре в мембраната са холестеролови молекули.Жълто-зелените вериги от перли от външната страна на мембраната са вериги от олигозахариди, които образуват гликокаликса. Гликокаликсът е вид въглехидратен („захарен“) „пух“ върху мембрана, образуван от дълги въглехидратно-протеинови молекули, стърчащи от нея.

Животът е малък "белтъчно-мастен сак", пълен с полутечно желеобразно съдържание, което е пронизано с филми и тръби.

Стените на тази торбичка са образувани от двоен мастен (липиден) филм, покрит отвътре и отвън с протеини - клетъчната мембрана. Затова казват, че мембраната има трислойна структура : протеини-мазнини-протеини. Вътре в клетката също има много подобни мастни мембрани, които разделят вътрешното й пространство на отделения. Същите мембрани обграждат клетъчните органели: ядро, митохондрии, хлоропласти. Така че мембраната е универсална молекулярна структура, обща за всички клетки и всички живи организми.

Отляво вече не е истински, а изкуствен модел на парче от биологична мембрана: това е моментна снимка на мастен фосфолипиден двуслой (т.е. двоен слой) в процеса на симулация на молекулярната динамика. Показана е изчислителната клетка на модела - 96 PC молекули ( fосфатидил х olina) и 2304 водни молекули, за общо 20544 атома.

Вдясно е визуален модел на единична молекула от същия липид, от който е сглобен мембранният липиден двоен слой. В горната част има хидрофилна (водолюбива) глава, а в долната част има две хидрофобни (страхуващи се от вода) опашки. Този липид има просто име: 1-стероил-2-докозахексаеноил-Sn-глицеро-3-фосфатидилхолин (18:0/22:6(n-3)cis PC), но не е необходимо да го помните, освен ако планирате да накарате учителя си да припадне с дълбочината на вашите знания.

Може да се даде по-точно научно определение на клетка:

е подредена, структурирана, хетерогенна система от биополимери, ограничена от активна мембрана, участваща в единен набор от метаболитни, енергийни и информационни процеси, а също така поддържаща и възпроизвеждаща цялата система като цяло.

Вътре клетката също е проникната от мембрани, а между мембраните няма вода, а вискозен гел/зол с променлива плътност. Следователно взаимодействащите молекули в клетката не се носят свободно, както в епруветка с воден разтвор, а предимно седят (имобилизирани) върху полимерните структури на цитоскелета или вътреклетъчните мембрани. И следователно химичните реакции протичат вътре в клетката почти като в твърдо вещество, а не в течност. Външната мембрана около клетката също е облицована с ензими и молекулярни рецептори, което я прави много активна част от клетката.

Клетъчната мембрана (плазмалема, плазмолема) е активна мембрана, която отделя клетката от околната среда и я свързва с околната среда. © Сазонов V.F., 2016.

От това определение на мембраната следва, че тя не само ограничава клетката, но активно работещ, свързвайки го с околната среда.

Мазнината, която изгражда мембраните, е специална, така че нейните молекули обикновено се наричат ​​не просто мазнини, но "липиди", "фосфолипиди", "сфинголипиди". Мембранният филм е двоен, т.е. състои се от два филма, залепени заедно. Следователно в учебниците пишат, че основата на клетъчната мембрана се състои от два липидни слоя (или " двуслоен", т.е. двоен слой). За всеки отделен липиден слой едната страна може да се намокри с вода, но другата не може. Така че тези филми се залепват един за друг именно с немокримите си страни.

Бактериална мембрана

Прокариотната клетъчна стена на грам-отрицателните бактерии се състои от няколко слоя, показани на фигурата по-долу.
Слоеве на черупката на грам-отрицателни бактерии:
1. Вътрешна трислойна цитоплазмена мембрана, която е в контакт с цитоплазмата.
2. Клетъчна стена, която се състои от муреин.
3. Външната трислойна цитоплазмена мембрана, която има същата система от липиди с протеинови комплекси като вътрешната мембрана.
Комуникацията на грам-отрицателните бактериални клетки с външния свят чрез такава сложна тристепенна структура не им дава предимство при оцеляване в тежки условия в сравнение с грам-положителните бактерии, които имат по-малко мощна мембрана. Те също така не понасят високи температури, повишена киселинност и промени в налягането.

Видео лекция:Плазмената мембрана. Е.В. Cheval, Ph.D.

Видео лекция:Мембраната като клетъчна граница. А. Иляскин

Значение на мембранните йонни канали

Лесно е да се разбере, че само мастноразтворими вещества могат да проникнат в клетката през мембранния мастен филм. Това са мазнини, алкохоли, газове.Например в червените кръвни клетки кислородът и въглеродният диоксид лесно преминават навътре и навън директно през мембраната. Но водата и водоразтворимите вещества (например йони) просто не могат да преминат през мембраната в никоя клетка. Това означава, че те изискват специални отвори. Но ако просто направите дупка в мастния филм, той веднага ще се затвори обратно. Какво да правя? В природата е намерено решение: необходимо е да се направят специални протеинови транспортни структури и да се разтегнат през мембраната. Точно така се образуват канали за преминаване на мастнонеразтворимите вещества – йонни канали на клетъчната мембрана.

И така, за да придаде на мембраната си допълнителни свойства на пропускливост за полярни молекули (йони и вода), клетката синтезира специални протеини в цитоплазмата, които след това се интегрират в мембраната. Те се предлагат в два вида: транспортни протеини (например транспортни АТФази) и каналообразуващи протеини (строители на канали). Тези протеини са вградени в мастния двоен слой на мембраната и образуват транспортни структури под формата на транспортери или под формата на йонни канали. Различни водоразтворими вещества, които иначе не могат да преминат през мастния мембранен филм, сега могат да преминат през тези транспортни структури.

Най-общо протеините, вградени в мембраната, също се наричат интегрална, именно защото те сякаш са включени в мембраната и проникват през нея. Други протеини, които не са интегрални, образуват острови, така да се каже, "плаващи" на повърхността на мембраната: или на външната й повърхност, или на вътрешната й повърхност. В края на краищата всеки знае, че мазнината е добър лубрикант и е лесно да се плъзга по нея!

заключения

1. Като цяло мембраната се оказва трислойна:

1) външен слой от протеинови „острови“,

2) мастно двуслойно „море“ (липиден двуслой), т.е. двоен липиден филм,

3) вътрешен слой от протеинови „острови“.

Но има и рехав външен слой - гликокаликс, който се образува от гликопротеини, изпъкнали от мембраната. Те са молекулни рецептори, към които се свързват веществата за контрол на сигнализирането.

2. В мембраната са вградени специални протеинови структури, осигуряващи нейната пропускливост за йони или други вещества. Не трябва да забравяме, че на някои места морето от мазнини е наситено с интегрални протеини. И именно интегралните протеини образуват специални транспортни структури клетъчна мембрана (вижте раздел 1_2 Мембранни транспортни механизми). Чрез тях веществата влизат в клетката и също се извеждат от клетката навън.

3. От всяка страна на мембраната (външна и вътрешна), както и вътре в мембраната, могат да бъдат разположени ензимни протеини, които влияят както на състоянието на самата мембрана, така и на живота на цялата клетка.

Така че клетъчната мембрана е активна, променлива структура, която активно работи в интерес на цялата клетка и я свързва с външния свят, а не е просто „защитна обвивка“. Това е най-важното нещо, което трябва да знаете за клетъчната мембрана.

В медицината мембранните протеини често се използват като „мишени“ за лекарства. Такива цели включват рецептори, йонни канали, ензими и транспортни системи. Напоследък освен мембраната мишени за лекарствата стават и гени, скрити в клетъчното ядро.

Видео:Въведение в биофизиката на клетъчната мембрана: Мембранна структура 1 (Владимиров Ю.А.)

Видео:История, структура и функции на клетъчната мембрана: Мембранна структура 2 (Владимиров Ю.А.)

© 2010-2018 Сазонов V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

  • Какво е клетъчна мембрана

    Не е тайна, че всички живи същества на нашата планета са изградени от клетки, тези безброй "" органични вещества. Клетките от своя страна са обградени от специална защитна обвивка - мембрана, която играе много важна роля в живота на клетката, като функциите на клетъчната мембрана не се ограничават само до защита на клетката, а представляват комплекс механизъм, участващ в размножаването, храненето и регенерацията на клетката.

    Какво е клетъчна мембрана

    Самата дума „мембрана“ се превежда от латински като „филм“, въпреки че мембраната не е просто вид филм, в който е обвита клетка, а комбинация от два филма, свързани един с друг и имащи различни свойства. Всъщност клетъчната мембрана е трислойна липопротеинова (мастно-протеинова) мембрана, която отделя всяка клетка от съседните клетки и околната среда и осъществява контролиран обмен между клетките и околната среда, това е академичната дефиниция за това какво е клетъчна мембрана е.

    Значението на мембраната е просто огромно, защото тя не само отделя една клетка от друга, но също така осигурява взаимодействието на клетката както с други клетки, така и с околната среда.

    История на изследването на клетъчните мембрани

    Важен принос в изследването на клетъчната мембрана направиха двама немски учени Гортер и Грендел през 1925 г. Тогава те успяха да проведат сложен биологичен експеримент върху червените кръвни клетки - еритроцити, по време на който учените получиха така наречените "сенки", празни черупки от еритроцити, които подредиха в една купчина и измериха повърхността, а също и изчислиха количеството липиди в тях. Въз основа на количеството получени липиди учените стигнаха до извода, че те се съдържат именно в двойния слой на клетъчната мембрана.

    През 1935 г. друга двойка изследователи на клетъчната мембрана, този път американците Даниел и Доусън, след серия от дълги експерименти, установиха съдържанието на протеин в клетъчната мембрана. Нямаше друг начин да се обясни защо мембраната има толкова високо повърхностно напрежение. Учените хитро са представили модел на клетъчна мембрана под формата на сандвич, в който ролята на хляб играят хомогенни липидно-протеинови слоеве, а между тях вместо масло има празнота.

    През 1950 г., с навлизането на електрониката, теорията на Даниел и Доусън е потвърдена от практически наблюдения - на микрографии на клетъчната мембрана ясно се виждат слоеве от липидни и протеинови глави, както и празното пространство между тях.

    През 1960 г. американският биолог Дж. Робъртсън разработи теория за трислойната структура на клетъчните мембрани, която дълго време се смяташе за единствената вярна, но с по-нататъшното развитие на науката започнаха да възникват съмнения относно нейната непогрешимост. Така например от гледна точка би било трудно и трудоемко за клетките да транспортират необходимите хранителни вещества през целия „сандвич“

    И едва през 1972 г. американските биолози С. Сингър и Г. Никълсън успяха да обяснят несъответствията в теорията на Робъртсън, използвайки нов флуидно-мозаечен модел на клетъчната мембрана. По-специално, те установиха, че клетъчната мембрана не е хомогенна по своя състав, освен това е асиметрична и пълна с течност. Освен това клетките са в постоянно движение. А прословутите протеини, които са част от клетъчната мембрана, имат различни структури и функции.

    Свойства и функции на клетъчната мембрана

    Сега нека да разгледаме какви функции изпълнява клетъчната мембрана:

    Бариерната функция на клетъчната мембрана е мембраната като истинска гранична охрана, която стои на стража над границите на клетката, забавяйки и не позволявайки на вредните или просто неподходящи молекули да преминат.

    Транспортна функция на клетъчната мембрана - мембраната е не само гранична охрана на вратата на клетката, но и вид митнически контролно-пропускателен пункт; полезни вещества непрекъснато се обменят с други клетки и околната среда през нея.

    Матрична функция - това е клетъчната мембрана, която определя местоположението една спрямо друга и регулира взаимодействието между тях.

    Механична функция - отговаря за ограничаването на една клетка от друга и в същото време за правилното свързване на клетките една с друга, за оформянето им в хомогенна тъкан.

    Защитната функция на клетъчната мембрана е в основата на изграждането на защитния щит на клетката. В природата пример за тази функция може да бъде твърда дървесина, плътна кора, защитна обвивка, всичко това се дължи на защитната функция на мембраната.

    Ензимната функция е друга важна функция, изпълнявана от определени протеини в клетката. Например, благодарение на тази функция, синтезът на храносмилателни ензими се извършва в чревния епител.

    Също така, в допълнение към всичко това, клетъчният обмен се осъществява през клетъчната мембрана, което може да се осъществи в три различни реакции:

    • Фагоцитозата е клетъчен обмен, при който вградените в мембраната фагоцитни клетки улавят и усвояват различни хранителни вещества.
    • Пиноцитозата е процес на улавяне от клетъчната мембрана на течни молекули в контакт с нея. За да направите това, на повърхността на мембраната се образуват специални пипала, които сякаш обграждат капка течност, образувайки мехур, който впоследствие се „поглъща“ от мембраната.
    • Екзоцитозата е обратен процес, когато клетката освобождава секреторна функционална течност на повърхността през мембраната.

    Структура на клетъчната мембрана

    Има три класа липиди в клетъчната мембрана:

    • фосфолипиди (които са комбинация от мазнини и),
    • гликолипиди (комбинация от мазнини и въглехидрати),
    • холестерол

    Фосфолипидите и гликолипидите от своя страна се състоят от хидрофилна глава, в която се простират две дълги хидрофобни опашки. Холестеролът заема пространството между тези опашки, предотвратявайки ги от огъване; всичко това в някои случаи прави мембраната на определени клетки много твърда. В допълнение към всичко това молекулите на холестерола организират структурата на клетъчната мембрана.

    Но както и да е, най-важната част от структурата на клетъчната мембрана е протеинът или по-скоро различни протеини, които играят различни важни роли. Въпреки разнообразието от протеини, съдържащи се в мембраната, има нещо, което ги обединява - пръстеновидните липиди са разположени около всички мембранни протеини. Ануларните липиди са специални структурирани мазнини, които служат като вид защитна обвивка за протеини, без които те просто не биха работили.

    Структурата на клетъчната мембрана има три слоя: основата на клетъчната мембрана е хомогенен течен билипиден слой. Белтъците го покриват от двете страни като мозайка. Именно протеините, в допълнение към описаните по-горе функции, също играят ролята на своеобразни канали, през които веществата, които не могат да проникнат през течния слой на мембраната, преминават през мембраната. Те включват например калиеви и натриеви йони, за проникването им през мембраната природата осигурява специални йонни канали в клетъчните мембрани. С други думи, протеините осигуряват пропускливостта на клетъчните мембрани.

    Ако погледнем клетъчната мембрана през микроскоп, ще видим слой липиди, образуван от малки сферични молекули, върху които протеините плуват като в морето. Сега знаете какви вещества изграждат клетъчната мембрана.

    Видео за клетъчна мембрана

    И накрая едно образователно видео за клетъчната мембрана.


    При писането на статията се опитах да я направя възможно най-интересна, полезна и качествена. Ще бъда благодарен за всякаква обратна връзка и градивна критика под формата на коментари към статията. Можете също така да напишете вашето желание/въпрос/предложение на имейла ми. [имейл защитен]или във фейсбук, искрено авторът.


    Тази статия е достъпна на английски език - .