Osnovna strukturna jedinica živog organizma je ćelija, koja je diferencirani dio citoplazme okružen staničnom membranom. Zbog činjenice da stanica obavlja mnoge važne funkcije, kao što su reprodukcija, prehrana, kretanje, membrana mora biti plastična i gusta.
Istorija otkrića i istraživanja ćelijske membrane
Godine 1925. Grendel i Gorder izveli su uspješan eksperiment kako bi identificirali "sjene" crvenih krvnih zrnaca, odnosno praznih membrana. Uprkos nekoliko ozbiljnih grešaka, naučnici su otkrili lipidni dvosloj. Njihov rad nastavili su Danielli, Dawson 1935. i Robertson 1960. godine. Kao rezultat dugogodišnjeg rada i gomilanja argumenata, Singer i Nicholson su 1972. godine stvorili fluidno-mozaični model strukture membrane. Dalji eksperimenti i studije potvrdili su radove naučnika.
Značenje
Šta je ćelijska membrana? Ova se riječ počela koristiti prije više od stotinu godina; u prijevodu s latinskog znači "film", "koža". Tako se označava granica ćelije, koja je prirodna barijera između unutrašnjeg sadržaja i spoljašnje sredine. Struktura stanične membrane podrazumijeva polupropusnost, zbog koje vlaga i hranjivi sastojci i produkti razgradnje mogu slobodno prolaziti kroz nju. Ova ljuska se može nazvati glavnom strukturnom komponentom organizacije ćelije.
Razmotrimo glavne funkcije stanične membrane
1. Odvaja unutrašnji sadržaj ćelije i komponente spoljašnjeg okruženja.
2. Pomaže u održavanju konstantnog hemijskog sastava ćelije.
3. Reguliše pravilan metabolizam.
4. Omogućava komunikaciju između ćelija.
5. Prepoznaje signale.
6. Funkcija zaštite.
"plazma školjka"
Vanjska ćelijska membrana, također nazvana plazma membrana, je ultramikroskopski film čija se debljina kreće od pet do sedam nanomilimetara. Sastoji se uglavnom od proteinskih jedinjenja, fosfolida i vode. Film je elastičan, lako upija vodu i brzo vraća svoj integritet nakon oštećenja.
Ima univerzalnu strukturu. Ova membrana zauzima granični položaj, učestvuje u procesu selektivne permeabilnosti, uklanjanja produkata raspadanja i sintetizira ih. Odnos sa svojim "susjedima" i pouzdana zaštita unutrašnjeg sadržaja od oštećenja čini ga važnom komponentom u takvoj stvari kao što je struktura ćelije. Stanična membrana životinjskih organizama ponekad je prekrivena tankim slojem - glikokaliksom, koji uključuje proteine i polisaharide. Biljne ćelije izvan membrane zaštićene su ćelijskom stijenkom, koja služi kao potpora i održava oblik. Glavna komponenta njegovog sastava su vlakna (celuloza) - polisaharid koji je nerastvorljiv u vodi.
Dakle, vanjska ćelijska membrana ima funkciju popravke, zaštite i interakcije s drugim stanicama.
Struktura ćelijske membrane
Debljina ove pokretne školjke varira od šest do deset nanomilimetara. Stanična membrana ćelije ima poseban sastav, čiju osnovu čini lipidni dvosloj. Hidrofobni repovi, inertni prema vodi, nalaze se iznutra, dok su hidrofilne glave, u interakciji s vodom, okrenute prema van. Svaki lipid je fosfolipid, koji je rezultat interakcije supstanci kao što su glicerol i sfingozin. Lipidni okvir je usko okružen proteinima, koji su raspoređeni u neprekinutom sloju. Neki od njih su uronjeni u lipidni sloj, ostali prolaze kroz njega. Kao rezultat, formiraju se područja propusna za vodu. Funkcije koje obavljaju ovi proteini su različite. Neki od njih su enzimi, ostali su transportni proteini koji prenose različite tvari iz vanjskog okruženja u citoplazmu i natrag.
Ćelijska membrana je prožeta i usko povezana integralnim proteinima, a veza sa perifernim je slabija. Ovi proteini obavljaju važnu funkciju, a to je da održavaju strukturu membrane, primaju i pretvaraju signale iz okoline, transportuju supstance i katalizuju reakcije koje se dešavaju na membranama.
Compound
Osnova ćelijske membrane je bimolekularni sloj. Zahvaljujući svom kontinuitetu, ćelija ima barijere i mehanička svojstva. U različitim fazama života, ovaj dvosloj može biti poremećen. Kao rezultat, formiraju se strukturni defekti kroz hidrofilne pore. U ovom slučaju mogu se promijeniti apsolutno sve funkcije takve komponente kao što je ćelijska membrana. Jezgro može patiti od vanjskih utjecaja.
Svojstva
Ćelijska membrana ćelije ima zanimljive karakteristike. Zbog svoje fluidnosti, ova membrana nije kruta struktura, a većina proteina i lipida koji je čine slobodno se kreće po ravni membrane.
Općenito, ćelijska membrana je asimetrična, pa se sastav proteinskog i lipidnog sloja razlikuje. Plazma membrane u životinjskim stanicama sa svoje vanjske strane imaju sloj glikoproteina koji obavlja receptorske i signalne funkcije, a također igra veliku ulogu u procesu spajanja stanica u tkivo. Ćelijska membrana je polarna, odnosno naelektrisanje spolja je pozitivno, a naelektrisanje iznutra negativno. Pored svega navedenog, ćelijska membrana ima selektivni uvid.
To znači da je, osim vode, u ćeliju propuštena samo određena grupa molekula i jona otopljenih tvari. Koncentracija tvari kao što je natrij u većini stanica je mnogo niža nego u vanjskom okruženju. Kalijum joni imaju drugačiji odnos: njihova količina u ćeliji je mnogo veća nego u okruženju. U tom smislu, joni natrija imaju tendenciju da prodru kroz ćelijsku membranu, a ioni kalija imaju tendenciju da se otpuste van. U takvim okolnostima, membrana aktivira poseban sistem koji igra ulogu "pumpanja", ujednačavajući koncentraciju supstanci: ioni natrija se pumpaju na površinu ćelije, a ioni kalija se upumpavaju unutra. Ova karakteristika je jedna od najvažnijih funkcija stanične membrane.
Ova sklonost jona natrijuma i kalija da se kreću prema unutra s površine igra veliku ulogu u transportu šećera i aminokiselina u ćeliju. U procesu aktivnog uklanjanja iona natrijuma iz ćelije, membrana stvara uslove za nove unose glukoze i aminokiselina unutra. Naprotiv, u procesu prenošenja kalijevih jona u ćeliju, broj “transportera” produkata raspadanja iz unutrašnjosti ćelije u vanjsku sredinu se obnavlja.
Kako se ishrana ćelija odvija kroz ćelijsku membranu?
Mnoge ćelije preuzimaju supstance kroz procese kao što su fagocitoza i pinocitoza. U prvoj opciji, fleksibilna vanjska membrana stvara malu depresiju u kojoj zarobljena čestica završava. Prečnik udubljenja tada postaje sve veći sve dok zatvorena čestica ne uđe u ćelijsku citoplazmu. Fagocitozom se hrane neke protozoe, kao što su amebe, kao i krvne ćelije - leukociti i fagociti. Slično, ćelije apsorbiraju tekućinu koja sadrži potrebne hranjive tvari. Ovaj fenomen se naziva pinocitoza.
Vanjska membrana je usko povezana sa endoplazmatskim retikulumom ćelije.
Mnoge vrste glavnih komponenti tkiva imaju izbočine, nabore i mikrovile na površini membrane. Biljne ćelije sa vanjske strane ove ljuske prekrivene su drugom, debelom i jasno vidljivom pod mikroskopom. Vlakna od kojih su napravljena pomažu u formiranju potpore biljnim tkivima, kao što je drvo. Životinjske ćelije također imaju brojne vanjske strukture koje se nalaze na vrhu ćelijske membrane. Oni su isključivo zaštitne prirode, primjer za to je hitin koji se nalazi u integumentarnim stanicama insekata.
Pored ćelijske membrane postoji i intracelularna membrana. Njegova funkcija je da podijeli ćeliju u nekoliko specijaliziranih zatvorenih odjeljaka – odjeljaka ili organela, gdje se mora održavati određena sredina.
Stoga je nemoguće precijeniti ulogu takve komponente osnovne jedinice živog organizma kao što je ćelijska membrana. Struktura i funkcije ukazuju na značajno proširenje ukupne površine ćelije i poboljšanje metaboličkih procesa. Ova molekularna struktura sastoji se od proteina i lipida. Odvajajući ćeliju od vanjskog okruženja, membrana osigurava njen integritet. Uz njegovu pomoć, međustanične veze se održavaju na prilično jakom nivou, formirajući tkiva. S tim u vezi, možemo zaključiti da ćelijska membrana igra jednu od najvažnijih uloga u ćeliji. Struktura i funkcije koje obavlja radikalno se razlikuju u različitim ćelijama, ovisno o njihovoj namjeni. Kroz ove karakteristike postiže se raznovrsnost fizioloških aktivnosti ćelijskih membrana i njihove uloge u postojanju ćelija i tkiva.
Membrane su izuzetno viskozne i istovremeno plastične strukture koje okružuju sve žive ćelije. Funkcijećelijske membrane:
1. Plazma membrana je barijera koja održava različit sastav ekstra- i intracelularnog okruženja.
2.Membrane formiraju specijalizovane odjeljke unutar ćelije, tj. brojne organele - mitohondrije, lizozomi, Golgijev kompleks, endoplazmatski retikulum, nuklearne membrane.
3. Enzimi uključeni u konverziju energije u procesima kao što su oksidativna fosforilacija i fotosinteza lokalizirani su u membranama.
Struktura i sastav membrana
Osnova membrane je dvostruki lipidni sloj u čije formiranje sudjeluju fosfolipidi i glikolipidi. Lipidni dvosloj formiraju dva reda lipida, čiji su hidrofobni radikali skriveni unutra, a hidrofilne grupe okrenute prema van i u kontaktu su sa vodenim okruženjem. Molekuli proteina su, takoreći, „otopljeni“ u lipidnom dvosloju.
Struktura membranskih lipida
Membranski lipidi su amfifilne molekule, jer molekul ima i hidrofilnu regiju (polarne glave) i hidrofobnu regiju, predstavljenu ugljovodoničnim radikalima masnih kiselina, koji spontano formiraju dvosloj. Membrane sadrže tri glavne vrste lipida - fosfolipide, glikolipide i holesterol.
Sastav lipida je različit. Sadržaj određenog lipida očigledno je određen različitim funkcijama koje ti lipidi obavljaju u membranama.
Fosfolipidi. Svi fosfolipidi se mogu podijeliti u dvije grupe - glicerofosfolipidi i sfingofosfolipidi. Glicerofosfolipidi su klasifikovani kao derivati fosfatidne kiseline. Najčešći glicerofosfolipidi su fosfatidilkolini i fosfatidiletanolamini. Sfingofosfolipidi su zasnovani na amino alkoholu sfingozinu.
Glikolipidi. U glikolipidima, hidrofobni dio je predstavljen alkoholnim ceramidom, a hidrofilni dio je predstavljen ostatkom ugljikohidrata. U zavisnosti od dužine i strukture ugljikohidratnog dijela, razlikuju se cerebrozidi i gangliozidi. Polarne "glave" glikolipida nalaze se na vanjskoj površini plazma membrane.
Holesterol (CS). CS je prisutan u svim membranama životinjskih ćelija. Njegova molekula se sastoji od krutog hidrofobnog jezgra i fleksibilnog lanca ugljikovodika. Pojedinačna hidroksilna grupa na poziciji 3 je “polarna glava”. Za životinjsku ćeliju prosječni molarni omjer holesterol/fosfolipidi je 0,3-0,4, ali u plazma membrani ovaj odnos je mnogo veći (0,8-0,9). Prisustvo holesterola u membranama smanjuje pokretljivost masnih kiselina, smanjuje bočnu difuziju lipida i stoga može uticati na funkcije membranskih proteina.
Svojstva membrane:
1. Selektivna propusnost. Zatvoreni dvosloj pruža jedno od glavnih svojstava membrane: nepropusna je za većinu molekula rastvorljivih u vodi, jer se ne rastvaraju u njenom hidrofobnom jezgru. Plinovi kao što su kisik, CO 2 i dušik imaju sposobnost da lako prodiru u ćelije zbog male veličine svojih molekula i slabe interakcije sa rastvaračima. Molekuli lipidne prirode, kao što su steroidni hormoni, također lako prodiru u dvosloj.
2. Likvidnost. Membrane karakterizira likvidnost (fluidnost), sposobnost kretanja lipida i proteina. Moguća su dva tipa fosfolipidnih pokreta: salto (koji se u naučnoj literaturi naziva “flip-flop”) i lateralna difuzija. U prvom slučaju, molekuli fosfolipida koji se međusobno suprotstavljaju u bimolekularnom sloju okreću se (ili salto) jedan prema drugom i mijenjaju mjesta u membrani, tj. spoljašnjost postaje unutrašnjost i obrnuto. Takvi skokovi povezani su s potrošnjom energije. Češće se primjećuju rotacije oko osi (rotacija) i lateralna difuzija - kretanje unutar sloja paralelno s površinom membrane. Brzina kretanja molekula ovisi o mikroviskoznosti membrane, koja je, pak, određena relativnim sadržajem zasićenih i nezasićenih masnih kiselina u sastavu lipida. Mikroviskoznost je manja ako u sastavu lipida prevladavaju nezasićene masne kiseline, a veća ako je visok sadržaj zasićenih masnih kiselina.
3. Asimetrija membrane. Površine iste membrane razlikuju se po sastavu lipida, proteina i ugljikohidrata (poprečna asimetrija). Na primjer, fosfatidilkolini prevladavaju u vanjskom sloju, a fosfatidiletanolamini i fosfatidilserini prevladavaju u unutrašnjem sloju. Ugljikohidratne komponente glikoproteina i glikolipida dolaze na vanjsku površinu, formirajući kontinuiranu strukturu zvanu glikokaliks. Na unutrašnjoj površini nema ugljikohidrata. Proteini - hormonski receptori nalaze se na vanjskoj površini plazma membrane, a enzimi koje regulišu - adenilat ciklaza, fosfolipaza C - na unutrašnjoj površini itd.
Membranski proteini
Membranski fosfolipidi djeluju kao rastvarač za membranske proteine, stvarajući mikrookruženje u kojem potonji mogu funkcionirati. Proteini čine 30 do 70% mase membrane. Broj različitih proteina u membrani varira od 6-8 u sarkoplazmatskom retikulumu do više od 100 u plazma membrani. To su enzimi, transportni proteini, strukturni proteini, antigeni, uključujući antigene glavnog sistema histokompatibilnosti, receptori za različite molekule.
Na osnovu njihove lokalizacije u membrani, proteini se dijele na integralne (djelomično ili potpuno uronjene u membranu) i periferne (nalaze se na njenoj površini). Neki integralni proteini prelaze membranu jednom (glikoforin), drugi prolaze kroz membranu više puta. Na primjer, fotoreceptor retine i β2-adrenergički receptor prelaze dvosloj 7 puta.
Periferni proteini i domeni integralnih proteina, koji se nalaze na vanjskoj površini svih membrana, gotovo su uvijek glikozilirani. Ostaci oligosaharida štite protein od proteolize i također su uključeni u prepoznavanje ili adheziju liganda.
Godine 1972. iznesena je teorija da djelomično propusna membrana okružuje ćeliju i obavlja niz vitalnih zadataka, a struktura i funkcija ćelijskih membrana su značajna pitanja u pogledu pravilnog funkcioniranja svih stanica u tijelu. postao široko rasprostranjen u 17. veku, zajedno sa pronalaskom mikroskopa. Postalo je poznato da se biljna i životinjska tkiva sastoje od ćelija, ali zbog niske rezolucije uređaja nije bilo moguće vidjeti bilo kakve barijere oko životinjske ćelije. U 20. veku je detaljnije proučavana hemijska priroda membrane i ustanovljeno je da se zasniva na lipidima.
Struktura i funkcije ćelijskih membrana
Stanična membrana okružuje citoplazmu živih ćelija, fizički odvajajući unutarćelijske komponente od vanjskog okruženja. Gljive, bakterije i biljke također imaju ćelijske zidove koji pružaju zaštitu i sprječavaju prolaz velikih molekula. Stanične membrane također igraju ulogu u formiranju citoskeleta i vezivanju drugih vitalnih čestica za ekstracelularni matriks. To je neophodno kako bi se oni držali zajedno, formirajući tkiva i organe tijela. Karakteristike strukture stanične membrane uključuju propusnost. Glavna funkcija je zaštita. Membrana se sastoji od fosfolipidnog sloja sa ugrađenim proteinima. Ovaj dio je uključen u procese kao što su ćelijska adhezija, jonska provodljivost i signalni sistemi i služi kao pričvrsna površina za nekoliko ekstracelularnih struktura, uključujući zid, glikokaliks i unutrašnji citoskelet. Membrana također održava ćelijski potencijal djelujući kao selektivni filter. Selektivno je propusna za jone i organske molekule i kontrolira kretanje čestica.
Biološki mehanizmi koji uključuju ćelijsku membranu
1. Pasivna difuzija: Neke tvari (male molekule, joni), kao što su ugljični dioksid (CO2) i kisik (O2), mogu difuzijom prodrijeti kroz plazma membranu. Ljuska djeluje kao barijera za određene molekule i ione, oni se mogu koncentrirati na obje strane.
2. Transmembranski kanal i transporter protein: Nutrienti kao što su glukoza ili aminokiseline moraju ući u ćeliju, a neki metabolički proizvodi moraju napustiti ćeliju.
3. Endocitoza je proces kojim se molekuli preuzimaju. Lagana deformacija (invaginacija) se stvara u plazma membrani u koju se unosi supstanca koja se transportuje. To zahtijeva energiju i stoga je oblik aktivnog transporta.
4. Egzocitoza: Pojavljuje se u različitim ćelijama kako bi se uklonili nesvareni ostaci supstanci koje su donijele endocitozom da luče supstance kao što su hormoni i enzimi i potpuno transportuju supstancu preko ćelijske barijere.
Molekularna struktura
Ćelijska membrana je biološka membrana koja se sastoji prvenstveno od fosfolipida i odvaja sadržaj cijele ćelije od vanjskog okruženja. Proces formiranja se odvija spontano u normalnim uslovima. Da bismo razumjeli ovaj proces i pravilno opisali strukturu i funkcije ćelijskih membrana, kao i svojstva, potrebno je procijeniti prirodu fosfolipidnih struktura koje karakterizira strukturna polarizacija. Kada fosfolipidi u vodenom okruženju citoplazme dostignu kritičnu koncentraciju, spajaju se u micele, koje su stabilnije u vodenoj sredini.
Svojstva membrane
- Stabilnost. To znači da je dezintegracija membrane malo vjerojatna kada se jednom formira.
- Snaga. Lipidna ljuska je dovoljno pouzdana da spriječi prolaz polarne tvari; ni otopljene tvari (joni, glukoza, aminokiseline) i mnogo veće molekule (proteini) ne mogu proći kroz formiranu granicu.
- Dinamičan karakter. Ovo je možda najvažnije svojstvo kada se razmatra struktura ćelije. Stanična membrana može biti podvrgnuta raznim deformacijama, može se savijati i savijati bez uništenja. U posebnim okolnostima, na primjer, tokom fuzije vezikula ili pupanja, može se poremetiti, ali samo privremeno. Na sobnoj temperaturi, njegove lipidne komponente su u stalnom, haotičnom kretanju, formirajući stabilnu granicu fluida.
Model tekućeg mozaika
Govoreći o strukturi i funkcijama ćelijskih membrana, važno je napomenuti da su u savremenom konceptu membranu kao model tekućeg mozaika razmatrali 1972. godine naučnici Singer i Nicholson. Njihova teorija odražava tri glavne karakteristike strukture membrane. Integrali promovišu mozaični obrazac za membranu, i oni su sposobni za bočno kretanje u ravni zbog promjenjive prirode organizacije lipida. Transmembranski proteini su također potencijalno mobilni. Važna karakteristika strukture membrane je njena asimetrija. Kakva je struktura ćelije? Ćelijska membrana, jezgra, proteini i tako dalje. Ćelija je osnovna jedinica života, a svi organizmi se sastoje od jedne ili više ćelija, od kojih svaka ima prirodnu barijeru koja je odvaja od okoline. Ova vanjska granica ćelije naziva se i plazma membrana. Sastoji se od četiri različite vrste molekula: fosfolipida, holesterola, proteina i ugljenih hidrata. Model fluidnog mozaika opisuje strukturu ćelijske membrane na sljedeći način: fleksibilna i elastična, konzistencije slične biljnom ulju, tako da svi pojedinačni molekuli jednostavno lebde u tekućem mediju, i svi su sposobni da se kreću bočno unutar ove membrane. Mozaik je nešto što sadrži mnogo različitih komada. U plazma membrani je predstavljen fosfolipidima, molekulima holesterola, proteinima i ugljenim hidratima.
Fosfolipidi
Fosfolipidi čine glavnu strukturu ćelijske membrane. Ovi molekuli imaju dva različita kraja: glavu i rep. Glavni kraj sadrži fosfatnu grupu i hidrofilan je. To znači da ga privlače molekuli vode. Rep se sastoji od atoma vodika i ugljika koji se nazivaju lanci masnih kiselina. Ovi lanci su hidrofobni; ne vole se miješati s molekulima vode. Ovaj proces je sličan onome što se dešava kada biljno ulje ulijete u vodu, odnosno ne otapa se u njoj. Strukturne karakteristike ćelijske membrane povezane su sa takozvanim lipidnim dvoslojem, koji se sastoji od fosfolipida. Hidrofilne fosfatne glave se uvijek nalaze tamo gdje ima vode u obliku intracelularne i vanćelijske tekućine. Hidrofobni repovi fosfolipida u membrani su organizirani na takav način da ih drže podalje od vode.
Holesterol, proteini i ugljikohidrati
Kada ljudi čuju riječ holesterol, obično misle da je to loše. Međutim, holesterol je zapravo veoma važna komponenta ćelijskih membrana. Njegove molekule sastoje se od četiri vodikova prstena i atoma ugljika. Oni su hidrofobni i javljaju se među hidrofobnim repovima u lipidnom dvosloju. Njihov značaj leži u održavanju konzistentnosti, jačaju membrane, sprečavajući ukrštanje. Molekuli holesterola takođe sprečavaju da repovi fosfolipida dođu u kontakt i otvrdnu. Ovo osigurava fluidnost i fleksibilnost. Membranski proteini funkcionišu kao enzimi za ubrzavanje hemijskih reakcija, deluju kao receptori za specifične molekule ili transportuju supstance kroz ćelijsku membranu.
Ugljikohidrati, ili saharidi, nalaze se samo na izvanćelijskoj strani ćelijske membrane. Zajedno formiraju glikokaliks. Pruža amortizaciju i zaštitu plazma membrani. Na osnovu strukture i vrste ugljikohidrata u glikokaliksu, tijelo može prepoznati stanice i odrediti trebaju li biti tamo ili ne.
Membranski proteini
Struktura stanične membrane ne može se zamisliti bez tako važne komponente kao što je protein. Unatoč tome, mogu biti znatno manje veličine od druge važne komponente - lipida. Postoje tri vrste glavnih membranskih proteina.
- Integral. U potpunosti pokrivaju dvosloj, citoplazmu i ekstracelularno okruženje. Obavljaju transportne i signalne funkcije.
- Peripheral. Proteini su vezani za membranu elektrostatičkim ili vodikovim vezama na njihovim citoplazmatskim ili ekstracelularnim površinama. Oni su uključeni uglavnom kao sredstvo vezivanja za integralne proteine.
- Transmembrane. Obavljaju enzimske i signalne funkcije, a također moduliraju osnovnu strukturu lipidnog dvosloja membrane.
Funkcije bioloških membrana
Hidrofobni efekat, koji reguliše ponašanje ugljovodonika u vodi, kontroliše strukture formirane od membranskih lipida i membranskih proteina. Mnoga svojstva membrane daju dvoslojevi lipida nosača, koji čine osnovnu strukturu za sve biološke membrane. Integralni membranski proteini su djelimično skriveni u lipidnom dvosloju. Transmembranski proteini imaju specijalizovanu organizaciju aminokiselina u svom primarnom nizu.
Proteini periferne membrane su vrlo slični rastvorljivim proteinima, ali su također vezani za membranu. Specijalizirane ćelijske membrane imaju specijalizirane ćelijske funkcije. Kako struktura i funkcije ćelijskih membrana utiču na organizam? Funkcionalnost cijelog organizma ovisi o tome kako su biološke membrane strukturirane. Od intracelularnih organela, ekstracelularnih i međućelijskih interakcija membrana nastaju strukture neophodne za organizaciju i obavljanje bioloških funkcija. Mnoge strukturne i funkcionalne karakteristike zajedničke su bakterijama i virusima sa omotačem. Sve biološke membrane su izgrađene na lipidnom dvosloju, što rezultira nizom zajedničkih karakteristika. Membranski proteini imaju mnoge specifične funkcije.
- Kontroliranje. Plazma membrane ćelija određuju granice interakcije između ćelije i okoline.
- Transport. Unutarstanične membrane stanica podijeljene su na nekoliko funkcionalnih jedinica s različitim unutrašnjim sastavima, od kojih je svaka podržana potrebnom transportnom funkcijom u kombinaciji s kontrolom propusnosti.
- Transdukcija signala. Membranska fuzija pruža mehanizam za intracelularnu vezikularnu signalizaciju i sprečava da različiti tipovi virusa slobodno uđu u ćeliju.
Značaj i zaključci
Struktura vanjske ćelijske membrane utiče na cijelo tijelo. On igra važnu ulogu u zaštiti integriteta dozvoljavajući samo odabranim supstancama da prodru. Takođe je dobra osnova za pričvršćivanje citoskeleta i ćelijskog zida, što pomaže u održavanju oblika ćelije. Lipidi čine oko 50% mase membrane većine ćelija, iako to varira u zavisnosti od tipa membrane. Struktura vanjske stanične membrane sisara je složenija i sadrži četiri glavna fosfolipida. Važno svojstvo lipidnih dvoslojeva je da se ponašaju kao dvodimenzionalne tekućine u kojima pojedinačni molekuli mogu slobodno rotirati i kretati se bočno. Takva fluidnost je važno svojstvo membrana, koje se određuje u zavisnosti od temperature i sastava lipida. Zbog svoje strukture ugljikovodičnih prstenova, kolesterol igra ulogu u određivanju fluidnosti membrane. biološke membrane za male molekule omogućavaju ćeliji da kontroliše i održava svoju unutrašnju strukturu.
S obzirom na strukturu ćelije (ćelijska membrana, jezgro i sl.), možemo zaključiti da je tijelo samoregulirajući sistem koji bez vanjske pomoći ne može sebi naštetiti i uvijek će tražiti načine da obnovi, zaštiti i pravilno funkcioniše svaka ćelija.
Membrana je ultra-fina struktura koja formira površine organela i ćeliju u cjelini. Sve membrane imaju sličnu strukturu i povezane su u jedan sistem.
Hemijski sastav
Stanične membrane su hemijski homogene i sastoje se od proteina i lipida različitih grupa:
- fosfolipidi;
- galaktolipidi;
- sulfolipidi.
Sadrže i nukleinske kiseline, polisaharide i druge supstance.
Fizička svojstva
Pri normalnim temperaturama, membrane su u tekućem kristalnom stanju i stalno fluktuiraju. Njihov viskozitet je blizak viskoznosti biljnog ulja.
Membrana je povratna, izdržljiva, elastična i porozna. Debljina membrane je 7 - 14 nm.
TOP 4 člankakoji čitaju uz ovo
Membrana je nepropusna za velike molekule. Mali molekuli i ioni mogu proći kroz pore i samu membranu pod uticajem razlika koncentracije na različitim stranama membrane, kao i uz pomoć transportnih proteina.
Model
Tipično, struktura membrana se opisuje korištenjem fluidnog modela mozaika. Membrana ima okvir - dva reda molekula lipida, čvrsto prislonjenih jedan uz drugi, poput cigli.
Rice. 1. Biološka membrana tipa sendvič.
Sa obje strane površina lipida je prekrivena proteinima. Mozaički uzorak formiraju proteinski molekuli neravnomjerno raspoređeni na površini membrane.
Prema stepenu uronjenja u bilipidni sloj, proteinski molekuli se dijele na tri grupe:
- transmembranski;
- potopljeni;
- površno.
Proteini osiguravaju glavno svojstvo membrane - njenu selektivnu propusnost za različite tvari.
Vrste membrana
Sve stanične membrane prema lokalizaciji mogu se podijeliti na sljedeće vrste:
- vanjski;
- nuklearna;
- membrane organela.
Vanjska citoplazmatska membrana ili plazmolema je granica stanice. Povezujući se s elementima citoskeleta, održava svoj oblik i veličinu.
Rice. 2. Citoskelet.
Nuklearna membrana, ili kariolema, je granica nuklearnog sadržaja. Sastoji se od dvije membrane, vrlo slične vanjskoj. Vanjska membrana jezgra je povezana sa membranama endoplazmatskog retikuluma (ER) i, kroz pore, sa unutrašnjom membranom.
ER membrane prodiru kroz cijelu citoplazmu, formirajući površine na kojima se odvija sinteza različitih tvari, uključujući membranske proteine.
Organele membrane
Većina organela ima membransku strukturu.
Zidovi su građeni od jedne membrane:
- Golgijev kompleks;
- vakuole;
- lizozomi
Plastidi i mitohondrije građeni su od dva sloja membrana. Njihova vanjska membrana je glatka, a unutrašnja formira mnogo nabora.
Karakteristike fotosintetskih membrana hloroplasta su ugrađene molekule hlorofila.
Životinjske ćelije imaju sloj ugljikohidrata na površini svoje vanjske membrane koji se naziva glikokaliks.
Rice. 3. Glikokaliks.
Glikokaliks je najrazvijeniji u ćelijama crevnog epitela, gde stvara uslove za varenje i štiti plazmalemu.
Tabela "Struktura ćelijske membrane"
Šta smo naučili?
Pogledali smo strukturu i funkcije stanične membrane. Membrana je selektivna (selektivna) barijera ćelije, jezgra i organela. Struktura ćelijske membrane je opisana modelom fluidnog mozaika. Prema ovom modelu, proteinski molekuli su ugrađeni u dvosloj viskoznih lipida.
Testirajte na temu
Evaluacija izvještaja
Prosječna ocjena: 4.5. Ukupno primljenih ocjena: 109.
