Podstawową jednostką strukturalną żywego organizmu jest komórka będąca zróżnicowanym odcinkiem cytoplazmy otoczonym błoną komórkową. Ze względu na to, że komórka pełni wiele ważnych funkcji, takich jak rozmnażanie, odżywianie, ruch, błona musi być plastyczna i gęsta.
Historia odkrycia i badań błony komórkowej
W 1925 roku Grendel i Gorder przeprowadzili udany eksperyment mający na celu identyfikację „cieni” czerwonych krwinek, czyli pustych błon. Pomimo kilku poważnych błędów naukowcy odkryli dwuwarstwę lipidową. Ich pracę kontynuowali Danielli, Dawson w 1935 i Robertson w 1960. W wyniku wielu lat pracy i nagromadzenia argumentów, w 1972 roku Singer i Nicholson stworzyli model płynnej mozaiki struktury membrany. Dalsze eksperymenty i badania potwierdziły prace naukowców.
Oznaczający
Co to jest błona komórkowa? Słowo to zaczęto używać ponad sto lat temu, w tłumaczeniu z łaciny oznacza „film”, „skórę”. W ten sposób wyznacza się granicę komórki, która stanowi naturalną barierę pomiędzy zawartością wewnętrzną a środowiskiem zewnętrznym. Struktura błony komórkowej oznacza półprzepuszczalność, dzięki czemu wilgoć, składniki odżywcze i produkty rozkładu mogą swobodnie przez nią przechodzić. Powłokę tę można nazwać głównym elementem strukturalnym organizacji komórkowej.
Rozważmy główne funkcje błony komórkowej
1. Oddziela wewnętrzną zawartość komórki od składników środowiska zewnętrznego.
2. Pomaga w utrzymaniu stałego składu chemicznego komórki.
3. Reguluje prawidłowy metabolizm.
4. Zapewnia komunikację pomiędzy komórkami.
5. Rozpoznaje sygnały.
6. Funkcja ochrony.
„Powłoka plazmowa”
Zewnętrzna błona komórkowa, zwana także błoną plazmatyczną, to ultramikroskopowy film, którego grubość waha się od pięciu do siedmiu nanomilimetrów. Składa się głównie ze związków białkowych, fosfolidów i wody. Folia jest elastyczna, łatwo wchłania wodę, a po uszkodzeniu szybko przywraca swoją integralność.
Ma uniwersalną strukturę. Błona ta zajmuje pozycję graniczną, bierze udział w procesie selektywnej przepuszczalności, usuwaniu produktów rozpadu i je syntetyzuje. Związek z „sąsiadami” i niezawodna ochrona zawartości wewnętrznej przed uszkodzeniem sprawia, że jest to ważny element w takich kwestiach, jak budowa ogniwa. Błona komórkowa organizmów zwierzęcych jest czasami pokryta cienką warstwą - glikokaliksem, który zawiera białka i polisacharydy. Komórki roślinne na zewnątrz błony są chronione przez ścianę komórkową, która służy jako podpora i utrzymuje kształt. Głównym składnikiem jego składu jest błonnik (celuloza) – polisacharyd nierozpuszczalny w wodzie.
Zatem zewnętrzna błona komórkowa pełni funkcję naprawy, ochrony i interakcji z innymi komórkami.
Struktura błony komórkowej
Grubość tej ruchomej skorupy waha się od sześciu do dziesięciu nanomilimetrów. Błona komórkowa komórki ma specjalny skład, którego podstawą jest dwuwarstwa lipidowa. Ogony hydrofobowe, obojętne na wodę, znajdują się po wewnętrznej stronie, natomiast główki hydrofilowe, oddziałujące z wodą, skierowane są na zewnątrz. Każdy lipid jest fosfolipidem, który powstał w wyniku oddziaływania substancji takich jak glicerol i sfingozyna. Szkielet lipidowy jest ściśle otoczony białkami, które ułożone są w nieciągłą warstwę. Część z nich zanurzona jest w warstwie lipidowej, reszta przez nią przechodzi. W efekcie powstają obszary przepuszczalne dla wody. Funkcje pełnione przez te białka są różne. Część z nich to enzymy, reszta to białka transportowe, które przenoszą różne substancje ze środowiska zewnętrznego do cytoplazmy i z powrotem.
Błona komórkowa jest przenikana i ściśle połączona przez białka integralne, a połączenie z białkami obwodowymi jest słabsze. Białka te pełnią ważną funkcję, jaką jest utrzymanie struktury błony, odbieranie i przetwarzanie sygnałów z otoczenia, transport substancji oraz katalizowanie reakcji zachodzących na błonach.
Mieszanina
Podstawą błony komórkowej jest warstwa dwucząsteczkowa. Dzięki swojej ciągłości komórka posiada właściwości barierowe i mechaniczne. Na różnych etapach życia ta dwuwarstwa może zostać zakłócona. W efekcie powstają defekty strukturalne porów hydrofilowych. W takim przypadku mogą zmienić się absolutnie wszystkie funkcje takiego składnika, jak błona komórkowa. Rdzeń może cierpieć z powodu wpływów zewnętrznych.
Nieruchomości
Błona komórkowa komórki ma ciekawe cechy. Ze względu na swoją płynność membrana ta nie jest sztywną strukturą, a większość tworzących ją białek i lipidów porusza się swobodnie po płaszczyźnie membrany.
Ogólnie rzecz biorąc, błona komórkowa jest asymetryczna, dlatego skład warstw białkowych i lipidowych jest różny. Błony plazmatyczne w komórkach zwierzęcych posiadają od zewnętrznej strony warstwę glikoproteinową, która pełni funkcje receptorowe i sygnalizacyjne, a także odgrywa dużą rolę w procesie łączenia komórek w tkankę. Błona komórkowa jest polarna, co oznacza, że ładunek na zewnątrz jest dodatni, a ładunek wewnątrz jest ujemny. Oprócz wszystkich powyższych, błona komórkowa ma selektywny wgląd.
Oznacza to, że oprócz wody do komórki wpuszczana jest tylko pewna grupa cząsteczek i jonów rozpuszczonych substancji. Stężenie substancji takiej jak sód w większości komórek jest znacznie niższe niż w środowisku zewnętrznym. Jony potasu mają inny stosunek: ich ilość w komórce jest znacznie większa niż w środowisku. Pod tym względem jony sodu mają tendencję do przenikania przez błonę komórkową, a jony potasu mają tendencję do uwalniania na zewnątrz. W tych okolicznościach membrana aktywuje specjalny system, który pełni rolę „pompującą”, wyrównując stężenie substancji: jony sodu pompowane są na powierzchnię komórki, a jony potasu do środka. Ta cecha jest jedną z najważniejszych funkcji błony komórkowej.
Ta tendencja jonów sodu i potasu do przemieszczania się do wewnątrz z powierzchni odgrywa dużą rolę w transporcie cukru i aminokwasów do komórki. W procesie aktywnego usuwania jonów sodu z komórki błona stwarza warunki dla nowego pobrania glukozy i aminokwasów do jej wnętrza. Wręcz przeciwnie, w procesie przenoszenia jonów potasu do wnętrza komórki, uzupełniana jest liczba „transporterów” produktów rozpadu z wnętrza komórki do środowiska zewnętrznego.
W jaki sposób odżywianie komórek odbywa się przez błonę komórkową?
Wiele komórek pobiera substancje w procesach takich jak fagocytoza i pinocytoza. W pierwszym wariancie elastyczna membrana zewnętrzna tworzy niewielkie wgłębienie, w którym trafia wychwycona cząstka. Średnica wgłębienia staje się następnie większa, aż zamknięta cząstka przedostanie się do cytoplazmy komórki. Poprzez fagocytozę odżywiają się niektóre pierwotniaki, takie jak ameby, a także komórki krwi - leukocyty i fagocyty. Podobnie komórki wchłaniają płyn zawierający niezbędne składniki odżywcze. Zjawisko to nazywa się pinocytozą.
Błona zewnętrzna jest ściśle połączona z siateczką śródplazmatyczną komórki.
Wiele rodzajów głównych składników tkanki ma wypukłości, fałdy i mikrokosmki na powierzchni błony. Komórki roślinne na zewnątrz tej skorupy pokryte są inną, grubą i dobrze widoczną pod mikroskopem. Włókno, z którego są wykonane, stanowi podporę dla tkanek roślinnych, takich jak drewno. Komórki zwierzęce mają również szereg struktur zewnętrznych, które znajdują się na błonie komórkowej. Mają wyłącznie charakter ochronny, czego przykładem jest chityna zawarta w komórkach powłokowych owadów.
Oprócz błony komórkowej istnieje błona wewnątrzkomórkowa. Jego funkcją jest podzielenie komórki na kilka wyspecjalizowanych zamkniętych przedziałów - przedziałów lub organelli, w których należy zachować określone środowisko.
Nie sposób zatem przecenić roli takiego składnika podstawowej jednostki żywego organizmu, jak błona komórkowa. Struktura i funkcje sugerują znaczne powiększenie całkowitej powierzchni komórki i poprawę procesów metabolicznych. Ta struktura molekularna składa się z białek i lipidów. Odgradzając komórkę od środowiska zewnętrznego, membrana zapewnia jej integralność. Z jego pomocą połączenia międzykomórkowe utrzymują się na dość silnym poziomie, tworząc tkanki. W związku z tym możemy stwierdzić, że błona komórkowa odgrywa jedną z najważniejszych ról w komórce. Struktura i funkcje przez nią pełnione różnią się radykalnie w różnych komórkach, w zależności od ich przeznaczenia. Dzięki tym cechom osiąga się różnorodne czynności fizjologiczne błon komórkowych i ich rolę w istnieniu komórek i tkanek.
Błony to niezwykle lepkie i jednocześnie plastyczne struktury otaczające wszystkie żywe komórki. Funkcje błony komórkowe:
1. Błona plazmatyczna jest barierą utrzymującą odmienny skład środowiska zewnątrz- i wewnątrzkomórkowego.
2.Błony tworzą wyspecjalizowane przedziały wewnątrz komórki, tj. liczne organelle - mitochondria, lizosomy, kompleks Golgiego, retikulum endoplazmatyczne, błony jądrowe.
3. W błonach zlokalizowane są enzymy biorące udział w konwersji energii w procesach takich jak fosforylacja oksydacyjna i fotosynteza.
Struktura i skład membran
Podstawą błony jest podwójna warstwa lipidowa, w której tworzeniu biorą udział fosfolipidy i glikolipidy. Dwuwarstwę lipidową tworzą dwa rzędy lipidów, których rodniki hydrofobowe są ukryte do wewnątrz, a grupy hydrofilowe skierowane są na zewnątrz i stykają się ze środowiskiem wodnym. Cząsteczki białek są niejako „rozpuszczone” w dwuwarstwie lipidowej.
Struktura lipidów błonowych
Lipidy błonowe są cząsteczkami amfifilowymi, ponieważ cząsteczka ma zarówno obszar hydrofilowy (głowy polarne), jak i obszar hydrofobowy, reprezentowany przez rodniki węglowodorowe kwasów tłuszczowych, które samorzutnie tworzą dwuwarstwę. Błony zawierają trzy główne typy lipidów – fosfolipidy, glikolipidy i cholesterol.
Skład lipidów jest inny. Zawartość konkretnego lipidu jest najwyraźniej zdeterminowana różnorodnością funkcji pełnionych przez te lipidy w błonach.
Fosfolipidy. Wszystkie fosfolipidy można podzielić na dwie grupy – glicerofosfolipidy i sfingofosfolipidy. Glicerofosfolipidy zaliczane są do pochodnych kwasu fosfatydowego. Najbardziej powszechnymi glicerofosfolipidami są fosfatydylocholiny i fosfatydyloetanoloaminy. Sfingofosfolipidy oparte są na sfingozynie aminoalkoholowej.
Glikolipidy. W glikolipidach część hydrofobowa jest reprezentowana przez ceramid alkoholowy, a część hydrofilowa jest reprezentowana przez resztę węglowodanową. W zależności od długości i budowy części węglowodanowej wyróżnia się cerebrozydy i gangliozydy. Polarne „głowy” glikolipidów znajdują się na zewnętrznej powierzchni błon plazmatycznych.
Cholesterol (CS). CS jest obecny we wszystkich błonach komórek zwierzęcych. Jego cząsteczka składa się ze sztywnego hydrofobowego rdzenia i elastycznego łańcucha węglowodorowego. Pojedyncza grupa hydroksylowa w pozycji 3 to „głowa polarna”. W komórce zwierzęcej średni stosunek molowy cholesterol/fosfolipidy wynosi 0,3-0,4, ale w błonie komórkowej ten stosunek jest znacznie wyższy (0,8-0,9). Obecność cholesterolu w błonach zmniejsza ruchliwość kwasów tłuszczowych, ogranicza boczną dyfuzję lipidów i dlatego może wpływać na funkcje białek błonowych.
Właściwości membrany:
1. Selektywna przepuszczalność. Zamknięta dwuwarstwa zapewnia jedną z głównych właściwości membrany: jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie, ponieważ nie rozpuszczają się one w jej hydrofobowym rdzeniu. Gazy takie jak tlen, CO 2 i azot mają zdolność łatwego przenikania do komórek ze względu na mały rozmiar ich cząsteczek i słabe oddziaływanie z rozpuszczalnikami. Cząsteczki o charakterze lipidowym, takie jak hormony steroidowe, również łatwo przenikają przez dwuwarstwę.
2. Płynność. Błony charakteryzują się płynnością (płynnością), zdolnością lipidów i białek do poruszania się. Możliwe są dwa rodzaje ruchów fosfolipidów: salto (w literaturze naukowej zwane „flip-flop”) i dyfuzja boczna. W pierwszym przypadku przeciwstawne sobie cząsteczki fosfolipidów w warstwie dwucząsteczkowej przewracają się (lub wykonują salta) ku sobie i zamieniają miejscami w błonie, tj. to, co zewnętrzne staje się wnętrzem i odwrotnie. Takie skoki wiążą się ze zużyciem energii. Częściej obserwuje się rotacje wokół osi (rotację) i dyfuzję boczną - ruch w warstwie równoległej do powierzchni membrany. Szybkość ruchu cząsteczek zależy od mikrolepkości błon, która z kolei zależy od względnej zawartości nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych w składzie lipidów. Mikrolepkość jest mniejsza, jeśli w składzie lipidów dominują nienasycone kwasy tłuszczowe, a większa, jeśli zawartość nasyconych kwasów tłuszczowych jest wysoka.
3. Asymetria membrany. Powierzchnie tej samej błony różnią się składem lipidów, białek i węglowodanów (asymetria poprzeczna). Na przykład w warstwie zewnętrznej dominują fosfatydylocholiny, a w warstwie wewnętrznej dominują fosfatydyloetanoloaminy i fosfatydyloseryny. Składniki węglowodanowe glikoprotein i glikolipidów wydostają się na powierzchnię zewnętrzną, tworząc ciągłą strukturę zwaną glikokaliksem. Na wewnętrznej powierzchni nie ma węglowodanów. Białka - receptory hormonów znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, a enzymy, które regulują - cyklaza adenylanowa, fosfolipaza C - na wewnętrznej powierzchni itp.
Białka błonowe
Fosfolipidy błonowe pełnią funkcję rozpuszczalnika dla białek błonowych, tworząc mikrośrodowisko, w którym te ostatnie mogą funkcjonować. Białka stanowią od 30 do 70% masy błon. Liczba różnych białek w błonie waha się od 6-8 w siateczce sarkoplazmatycznej do ponad 100 w błonie komórkowej. Są to enzymy, białka transportowe, białka strukturalne, antygeny, w tym antygeny głównego układu zgodności tkankowej, receptory różnych cząsteczek.
Ze względu na lokalizację w błonie białka dzielimy na integralne (częściowo lub całkowicie zanurzone w błonie) i obwodowe (znajdujące się na jej powierzchni). Niektóre białka integralne przechodzą przez błonę jednokrotnie (glikoforyna), inne wielokrotnie. Na przykład fotoreceptor siatkówki i receptor β2-adrenergiczny przekraczają dwuwarstwę 7 razy.
Białka obwodowe i domeny białek integralnych, zlokalizowane na zewnętrznej powierzchni wszystkich błon, są prawie zawsze glikozylowane. Reszty oligosacharydowe chronią białko przed proteolizą i biorą także udział w rozpoznawaniu ligandów lub adhezji.
W 1972 roku wysunięto teorię, że komórka otacza częściowo przepuszczalna błona, która spełnia szereg istotnych zadań, a budowa i funkcja błon komórkowych stanowią istotne zagadnienia dotyczące prawidłowego funkcjonowania wszystkich komórek w organizmie. rozpowszechniło się w XVII wieku wraz z wynalezieniem mikroskopu. Okazało się, że tkanki roślinne i zwierzęce składają się z komórek, jednak ze względu na niską rozdzielczość urządzenia nie udało się dostrzec żadnych barier wokół komórki zwierzęcej. W XX wieku bardziej szczegółowo zbadano chemiczną naturę błony i stwierdzono, że opiera się ona na lipidach.
Budowa i funkcje błon komórkowych
Błona komórkowa otacza cytoplazmę żywych komórek, fizycznie oddzielając składniki wewnątrzkomórkowe od środowiska zewnętrznego. Grzyby, bakterie i rośliny również mają ściany komórkowe, które zapewniają ochronę i zapobiegają przedostawaniu się dużych cząsteczek. Błony komórkowe odgrywają również rolę w tworzeniu cytoszkieletu i przyłączaniu innych ważnych cząstek do macierzy zewnątrzkomórkowej. Jest to konieczne, aby utrzymać je razem, tworząc tkanki i narządy ciała. Cechy struktury błony komórkowej obejmują przepuszczalność. Główną funkcją jest ochrona. Błona składa się z warstwy fosfolipidowej z osadzonymi białkami. Ta część bierze udział w procesach takich jak adhezja komórek, przewodnictwo jonowe i systemy sygnalizacyjne i służy jako powierzchnia przyłączania kilku struktur zewnątrzkomórkowych, w tym ściany, glikokaliksu i wewnętrznego cytoszkieletu. Membrana utrzymuje również potencjał komórkowy, działając jako filtr selektywny. Jest selektywnie przepuszczalny dla jonów i cząsteczek organicznych oraz kontroluje ruch cząstek.
Mechanizmy biologiczne z udziałem błony komórkowej
1. Dyfuzja bierna: Niektóre substancje (małe cząsteczki, jony), takie jak dwutlenek węgla (CO2) i tlen (O2), mogą przenikać przez błonę plazmatyczną na drodze dyfuzji. Powłoka działa jak bariera dla niektórych cząsteczek i jonów, mogą one koncentrować się po obu stronach.
2. Kanał przezbłonowy i białko transportowe: Składniki odżywcze, takie jak glukoza lub aminokwasy, muszą dostać się do komórki, a niektóre produkty przemiany materii muszą ją opuścić.
3. Endocytoza to proces wchłaniania cząsteczek. W błonie komórkowej, przez którą wchłaniana jest transportowana substancja, powstaje niewielka deformacja (inwaginacja). Wymaga to energii i dlatego jest formą transportu aktywnego.
4. Egzocytoza: zachodzi w różnych komórkach w celu usunięcia niestrawionych resztek substancji dostarczonych przez endocytozę w celu wydzielania substancji, takich jak hormony i enzymy, oraz całkowitego transportu substancji przez barierę komórkową.
Struktura molekularna
Błona komórkowa jest błoną biologiczną składającą się głównie z fosfolipidów i oddzielającą zawartość całej komórki od środowiska zewnętrznego. Proces tworzenia zachodzi samoistnie w normalnych warunkach. Aby zrozumieć ten proces i poprawnie opisać budowę i funkcje błon komórkowych, a także właściwości, należy ocenić charakter struktur fosfolipidowych, które charakteryzują się polaryzacją strukturalną. Kiedy fosfolipidy w wodnym środowisku cytoplazmy osiągają stężenie krytyczne, łączą się w micele, które są bardziej stabilne w środowisku wodnym.
Właściwości membrany
- Stabilność. Oznacza to, że po utworzeniu rozpad błony jest mało prawdopodobny.
- Wytrzymałość. Otoczka lipidowa jest na tyle niezawodna, że uniemożliwia przejście substancji polarnej; zarówno substancje rozpuszczone (jony, glukoza, aminokwasy), jak i znacznie większe cząsteczki (białka) nie mogą przejść przez utworzoną granicę.
- Dynamiczny charakter. Jest to być może najważniejsza właściwość przy rozważaniu struktury komórki. Błona komórkowa może ulegać różnym odkształceniom, składać się i wyginać, nie ulegając zniszczeniu. W szczególnych okolicznościach, na przykład podczas fuzji pęcherzyków lub pączkowania, może to zostać przerwane, ale tylko tymczasowo. W temperaturze pokojowej jego składniki lipidowe znajdują się w ciągłym, chaotycznym ruchu, tworząc stabilną granicę płynu.
Model płynnej mozaiki
Mówiąc o budowie i funkcjach błon komórkowych, należy zauważyć, że we współczesnej koncepcji membranę jako model płynnej mozaiki rozważali już w 1972 roku naukowcy Singer i Nicholson. Ich teoria odzwierciedla trzy główne cechy struktury membrany. Całki sprzyjają mozaikowemu wzorowi błony i są zdolne do bocznego ruchu w płaszczyźnie ze względu na zmienny charakter organizacji lipidów. Białka transbłonowe są również potencjalnie mobilne. Ważną cechą struktury membrany jest jej asymetria. Jaka jest struktura komórki? Błona komórkowa, jądro, białka i tak dalej. Komórka jest podstawową jednostką życia, a wszystkie organizmy składają się z jednej lub wielu komórek, z których każda posiada naturalną barierę oddzielającą ją od otoczenia. Ta zewnętrzna granica komórki nazywana jest również błoną plazmatyczną. Składa się z czterech różnych typów cząsteczek: fosfolipidów, cholesterolu, białek i węglowodanów. Model płynnej mozaiki opisuje strukturę błony komórkowej w następujący sposób: elastyczna i sprężysta, o konsystencji zbliżonej do oleju roślinnego, tak że wszystkie poszczególne cząsteczki po prostu unoszą się w ciekłym ośrodku i wszystkie są w stanie poruszać się w obrębie tej błony na boki. Mozaika to coś, co składa się z wielu różnych elementów. W błonie komórkowej jest reprezentowany przez fosfolipidy, cząsteczki cholesterolu, białka i węglowodany.
Fosfolipidy
Fosfolipidy stanowią główną strukturę błony komórkowej. Cząsteczki te mają dwa różne końce: głowę i ogon. Głowica zawiera grupę fosforanową i jest hydrofilowa. Oznacza to, że jest przyciągany przez cząsteczki wody. Ogon składa się z atomów wodoru i węgla zwanych łańcuchami kwasów tłuszczowych. Łańcuchy te są hydrofobowe, nie lubią mieszać się z cząsteczkami wody. Proces ten przebiega podobnie do tego, co dzieje się, gdy do wody wlejemy olej roślinny, czyli nie rozpuści się w niej. Cechy strukturalne błony komórkowej są związane z tzw. dwuwarstwą lipidową, która składa się z fosfolipidów. Głowice fosforanów hydrofilowych zlokalizowane są zawsze tam, gdzie występuje woda w postaci płynu wewnątrzkomórkowego i zewnątrzkomórkowego. Hydrofobowe ogony fosfolipidów w błonie są zorganizowane w taki sposób, że utrzymują je z dala od wody.
Cholesterol, białka i węglowodany
Kiedy ludzie słyszą słowo cholesterol, zwykle myślą, że jest złe. Jednak cholesterol jest w rzeczywistości bardzo ważnym składnikiem błon komórkowych. Jego cząsteczki składają się z czterech pierścieni wodoru i atomów węgla. Są hydrofobowe i występują wśród hydrofobowych ogonów w dwuwarstwie lipidowej. Ich znaczenie polega na utrzymaniu konsystencji, wzmacniają błony, zapobiegając krzyżowaniu się. Cząsteczki cholesterolu zapobiegają również kontaktowi i stwardnieniu ogonów fosfolipidowych. Zapewnia to płynność i elastyczność. Białka błonowe działają jak enzymy przyspieszające reakcje chemiczne, działają jako receptory dla określonych cząsteczek lub transportują substancje przez błonę komórkową.
Węglowodany lub sacharydy znajdują się tylko po zewnątrzkomórkowej stronie błony komórkowej. Razem tworzą glikokaliks. Zapewnia amortyzację i ochronę błony plazmatycznej. Na podstawie struktury i rodzaju węglowodanów w glikokalisie organizm może rozpoznać komórki i określić, czy powinny się tam znajdować, czy nie.
Białka błonowe
Nie można sobie wyobrazić struktury błony komórkowej bez tak ważnego składnika, jakim jest białko. Mimo to mogą być znacznie mniejsze niż inny ważny składnik – lipidy. Istnieją trzy typy głównych białek błonowych.
- Całka. Całkowicie pokrywają dwuwarstwę, cytoplazmę i środowisko zewnątrzkomórkowe. Pełnią funkcje transportowe i sygnalizacyjne.
- Peryferyjny. Białka są przyczepione do błony za pomocą wiązań elektrostatycznych lub wodorowych na ich powierzchniach cytoplazmatycznych lub zewnątrzkomórkowych. Są zaangażowane głównie jako sposób przyłączania białek integralnych.
- Transbłonowy. Pełnią funkcje enzymatyczne i sygnalizacyjne, a także modulują podstawową strukturę dwuwarstwy lipidowej błony.
Funkcje błon biologicznych
Efekt hydrofobowy, który reguluje zachowanie węglowodorów w wodzie, kontroluje struktury utworzone przez lipidy błonowe i białka błonowe. Wiele właściwości błonowych nadawanych jest przez dwuwarstwy lipidowe nośnika, które stanowią podstawową strukturę wszystkich błon biologicznych. Integralne białka błonowe są częściowo ukryte w dwuwarstwie lipidowej. Białka transbłonowe mają wyspecjalizowaną organizację aminokwasów w swojej sekwencji pierwszorzędowej.
Białka błony obwodowej są bardzo podobne do białek rozpuszczalnych, ale są również związane z błoną. Wyspecjalizowane błony komórkowe mają wyspecjalizowane funkcje komórkowe. Jak budowa i funkcje błon komórkowych wpływają na organizm? Funkcjonalność całego organizmu zależy od budowy błon biologicznych. Z organelli wewnątrzkomórkowych, zewnątrzkomórkowych i międzykomórkowych interakcji błon powstają struktury niezbędne do organizacji i wykonywania funkcji biologicznych. Wiele cech strukturalnych i funkcjonalnych jest wspólnych dla bakterii i wirusów otoczkowych. Wszystkie błony biologiczne zbudowane są na dwuwarstwie lipidowej, co skutkuje szeregiem wspólnych cech. Białka błonowe pełnią wiele specyficznych funkcji.
- Kontrolowanie. Błony plazmatyczne komórek wyznaczają granice interakcji między komórką a środowiskiem.
- Transport. Błony wewnątrzkomórkowe komórek są podzielone na kilka jednostek funkcjonalnych o różnym składzie wewnętrznym, z których każda jest wspierana przez niezbędną funkcję transportową w połączeniu z kontrolą przepuszczalności.
- Transmisja sygnału. Fuzja błon zapewnia mechanizm wewnątrzkomórkowej sygnalizacji pęcherzykowej i zapobiega swobodnemu przedostawaniu się różnych typów wirusów do komórki.
Znaczenie i wnioski
Struktura zewnętrznej błony komórkowej wpływa na cały organizm. Odgrywa ważną rolę w ochronie integralności, umożliwiając przenikanie tylko wybranych substancji. Jest także dobrą bazą do przyczepu cytoszkieletu i ściany komórkowej, co pomaga w utrzymaniu kształtu komórki. Lipidy stanowią około 50% masy błony większości komórek, chociaż liczba ta różni się w zależności od rodzaju błony. Struktura zewnętrznej błony komórkowej ssaków jest bardziej złożona i zawiera cztery główne fosfolipidy. Ważną właściwością dwuwarstw lipidowych jest to, że zachowują się jak dwuwymiarowe ciecze, w których poszczególne cząsteczki mogą swobodnie obracać się i poruszać na boki. Taka płynność jest ważną właściwością membran, która jest określana w zależności od temperatury i składu lipidów. Ze względu na strukturę pierścienia węglowodorowego cholesterol odgrywa rolę w określaniu płynności błony. błony biologiczne dla małych cząsteczek pozwalają komórce kontrolować i utrzymywać jej wewnętrzną strukturę.
Biorąc pod uwagę strukturę komórki (błona komórkowa, jądro itp.), Możemy stwierdzić, że organizm jest systemem samoregulującym się, który bez pomocy z zewnątrz nie może sobie zaszkodzić i zawsze będzie szukał sposobów na przywrócenie, ochronę i prawidłowe funkcjonować każda komórka.
Błona jest bardzo delikatną strukturą, która tworzy powierzchnię organelli i komórki jako całości. Wszystkie membrany mają podobną budowę i są połączone w jeden system.
Skład chemiczny
Błony komórkowe są chemicznie jednorodne i składają się z białek i lipidów różnych grup:
- fosfolipidy;
- galaktolipidy;
- sulfolipidy.
Zawierają także kwasy nukleinowe, polisacharydy i inne substancje.
Właściwości fizyczne
W normalnych temperaturach membrany są w stanie ciekłokrystalicznym i podlegają ciągłym wahaniom. Ich lepkość jest zbliżona do oleju roślinnego.
Membrana jest odzyskiwalna, trwała, elastyczna i porowata. Grubość membrany wynosi 7 - 14 nm.
TOP 4 artykułyktórzy czytają razem z tym
Membrana jest nieprzepuszczalna dla dużych cząsteczek. Małe cząsteczki i jony mogą przechodzić przez pory i samą membranę pod wpływem różnic stężeń po różnych stronach membrany, a także za pomocą białek transportowych.
Model
Zazwyczaj strukturę membran opisuje się za pomocą modelu płynnej mozaiki. Błona ma szkielet - dwa rzędy cząsteczek lipidów, ściśle przylegających do siebie, jak cegły.
Ryż. 1. Błona biologiczna typu kanapkowego.
Po obu stronach powierzchnia lipidów pokryta jest białkami. Wzór mozaikowy tworzą cząsteczki białka nierównomiernie rozmieszczone na powierzchni membrany.
W zależności od stopnia zanurzenia w warstwie bilipidowej cząsteczki białka dzielą się na trzy grupy:
- transbłonowy;
- zanurzony;
- powierzchowny.
Białka zapewniają główną właściwość membrany - jej selektywną przepuszczalność dla różnych substancji.
Rodzaje membran
Wszystkie błony komórkowe ze względu na lokalizację można podzielić na następujące typy:
- zewnętrzny;
- jądrowy;
- błony organelli.
Zewnętrzna błona cytoplazmatyczna, czyli plazmolemma, stanowi granicę komórki. Łącząc się z elementami cytoszkieletu, zachowuje swój kształt i rozmiar.
Ryż. 2. Cytoszkielet.
Błona jądrowa, czyli karolemma, stanowi granicę zawartości jądra. Zbudowany jest z dwóch membran, bardzo podobnych do zewnętrznej. Zewnętrzna błona jądra jest połączona z błonami retikulum endoplazmatycznego (ER) i poprzez pory z błoną wewnętrzną.
Błony ER penetrują całą cytoplazmę, tworząc powierzchnie, na których zachodzi synteza różnych substancji, w tym białek błonowych.
Błony organelli
Większość organelli ma strukturę błonową.
Ściany zbudowane są z jednej membrany:
- kompleks Golgiego;
- wakuole;
- lizosomy
Plastydy i mitochondria zbudowane są z dwóch warstw błon. Ich zewnętrzna błona jest gładka, a wewnętrzna tworzy wiele fałd.
Cechą fotosyntetycznych błon chloroplastów są wbudowane cząsteczki chlorofilu.
Komórki zwierzęce mają na powierzchni zewnętrznej błony warstwę węglowodanów zwaną glikokaliksem.
Ryż. 3. Glikokaliks.
Glikokaliks najbardziej rozwinięty jest w komórkach nabłonka jelitowego, gdzie stwarza warunki do trawienia i chroni plazmalemmę.
Tabela „Struktura błony komórkowej”
Czego się nauczyliśmy?
Przyjrzeliśmy się strukturze i funkcjom błony komórkowej. Błona jest selektywną (selektywną) barierą komórki, jądra i organelli. Strukturę błony komórkowej opisuje model płynnej mozaiki. Według tego modelu cząsteczki białka są wbudowane w dwuwarstwę lepkich lipidów.
Testuj w temacie
Ocena raportu
Średnia ocena: 4,5. Łączna liczba otrzymanych ocen: 109.
