Мембраната е ултра фина структура која ги формира површините на органелите и клетката како целина. Сите мембрани имаат слична структура и се поврзани во еден систем.
Хемиски состав
Клеточните мембрани се хемиски хомогени и се состојат од протеини и липиди од различни групи:
- фосфолипиди;
- галактолипиди;
- сулфолипиди.
Тие исто така содржат нуклеински киселини, полисахариди и други супстанции.
Физички својства
При нормални температури, мембраните се во течна кристална состојба и постојано флуктуираат. Нивната вискозност е блиска до онаа на растителното масло.
Мембраната е повратна, издржлива, еластична и порозна. Дебелината на мембраната е 7-14 nm.
ТОП 4 статиикои читаат заедно со ова
Мембраната е непропустлива за големи молекули. Малите молекули и јони можат да поминат низ порите и самата мембрана под влијание на разликите во концентрацијата на различните страни на мембраната, како и со помош на транспортни протеини.
Модел
Вообичаено, структурата на мембраните се опишува со помош на модел на течен мозаик. Мембраната има рамка - два реда липидни молекули, цврсто соседни една до друга, како тули.
Ориз. 1. Биолошка мембрана од типот на сендвич.
Од двете страни, површината на липидите е покриена со протеини. Мозаичната шема е формирана од протеински молекули нерамномерно распоредени на површината на мембраната.
Според степенот на потопување во билипидниот слој, протеинските молекули се поделени на три групи:
- трансмембрански;
- потопен;
- површни.
Протеините го обезбедуваат главното својство на мембраната - нејзината селективна пропустливост на различни супстанции.
Типови на мембрани
Сите клеточни мембрани според локализацијата можат да се поделат на следните типови:
- надворешен;
- нуклеарна;
- мембрани на органели.
Надворешната цитоплазматска мембрана, или плазмолема, е граница на клетката. Поврзувајќи се со елементите на цитоскелетот, ја одржува својата форма и големина.
Ориз. 2. Цитоскелет.
Нуклеарната мембрана, или кариолемата, е граница на нуклеарната содржина. Изграден е од две мембрани, многу слични на надворешната. Надворешната мембрана на јадрото е поврзана со мембраните на ендоплазматскиот ретикулум (ER) и преку порите со внатрешната мембрана.
ЕР мембраните продираат низ целата цитоплазма, формирајќи површини на кои се одвива синтезата на различни супстанции, вклучително и мембранските протеини.
Органели мембрани
Повеќето органели имаат мембранска структура.
Ѕидовите се изградени од една мембрана:
- комплекс Голџи;
- вакуоли;
- лизозоми
Пластидите и митохондриите се изградени од два слоја мембрани. Нивната надворешна мембрана е мазна, а внатрешната формира многу набори.
Карактеристиките на фотосинтетичките мембрани на хлоропластите се вградени молекули на хлорофил.
Животинските клетки имаат јаглехидратен слој на површината на нивната надворешна мембрана наречен гликокаликс.
Ориз. 3. Гликокаликс.
Гликокаликсот е најразвиен во клетките на цревниот епител, каде што создава услови за варење и ја штити плазмалмата.
Табела „Структура на клеточната мембрана“
Што научивме?
Ја разгледавме структурата и функциите на клеточната мембрана. Мембраната е селективна (селективна) бариера на клетката, јадрото и органелите. Структурата на клеточната мембрана е опишана со моделот на течен мозаик. Според овој модел, протеинските молекули се вградени во двослојот на вискозните липиди.
Тест на темата
Евалуација на извештајот
Просечна оцена: 4.5. Вкупно добиени оценки: 270.
Клеточната мембрана- ова е клеточната мембрана која ги извршува следните функции: раздвојување на содржината на клетката и надворешната средина, селективен транспорт на супстанции (размена со околината надвор од клетката), место на некои биохемиски реакции, соединување на клетките во ткивата и приемот.
Клеточните мембрани се поделени на плазма (интрацелуларни) и надворешни. Главното својство на која било мембрана е полупропустливост, односно способност да помине само одредени супстанции. Ова овозможува селективна размена помеѓу ќелијата и надворешното опкружување или размена помеѓу клеточните прегради.
Плазма мембраните се липопротеински структури. Липидите спонтано формираат двослој (двослоен), а мембранските протеини „пливаат“ во него. Мембраните содржат неколку илјади различни протеини: структурни, транспортери, ензими итн. Помеѓу протеинските молекули има пори низ кои минуваат хидрофилните материи (липидниот двослој го спречува нивното директно навлегување во клетката). Гликозилните групи (моносахариди и полисахариди) се прикачени на некои молекули на површината на мембраната, кои се вклучени во процесот на препознавање на клетките за време на формирањето на ткивото.
Мембраните се разликуваат по дебелина, обично се движат од 5 до 10 nm. Дебелината се одредува според големината на амфифилната липидна молекула и е 5,3 nm. Понатамошното зголемување на дебелината на мембраната се должи на големината на мембранските протеински комплекси. Во зависност од надворешните услови (холестеролот е регулатор), структурата на двослојот може да се промени така што станува погуста или течна - брзината на движење на супстанциите долж мембраните зависи од ова.
Клеточните мембрани вклучуваат: плазма мембрана, кариолема, мембрани на ендоплазматичен ретикулум, апарат Голџи, лизозоми, пероксизоми, митохондрии, инклузии итн.
Липидите се нерастворливи во вода (хидрофобност), но лесно растворливи во органски растворувачи и масти (липофилност). Составот на липидите во различни мембрани не е ист. На пример, плазма мембраната содржи многу холестерол. Најчести липиди во мембраната се фосфолипиди (глицерофосфатиди), сфингомиелини (сфинголипиди), гликолипиди и холестерол.
Фосфолипидите, сфингомиелините и гликолипидите се состојат од два функционално различни дела: хидрофобен неполарен кој не носи обвиненија - „опашки“ што се состојат од масни киселини и хидрофилен што содржи наелектризирани поларни „глави“ - алкохолни групи (на пример, глицерол).
Хидрофобниот дел од молекулата обично се состои од две масни киселини. Една од киселините е заситена, а втората е незаситена. Ова ја одредува способноста на липидите спонтано да формираат двослојни (билипидни) мембрански структури. Мембранските липиди ги извршуваат следните функции: бариера, транспорт, протеинска микросредина, електричен отпор на мембраната.
Мембраните се разликуваат една од друга по нивниот сет на протеински молекули. Многу мембрански протеини се состојат од региони богати со поларни (носички) амино киселини и региони со неполарни амино киселини (глицин, аланин, валин, леуцин). Таквите протеини во липидните слоеви на мембраните се лоцирани така што нивните неполарни делови се, како да се, потопени во „масниот“ дел од мембраната, каде што се наоѓаат хидрофобните делови на липидите. Поларниот (хидрофилен) дел од овие протеини е во интеракција со липидните глави и се соочува со водната фаза.
Биолошките мембрани имаат заеднички својства:
мембраните се затворени системи кои не дозволуваат содржината на клетката и нејзините прегради да се мешаат. Повреда на интегритетот на мембраната може да доведе до смрт на клетките;
површна (рамнина, странична) подвижност. Во мембраните постои континуирано движење на супстанции низ површината;
асиметрија на мембраната. Структурата на надворешниот и површинскиот слој е хемиски, структурно и функционално хетерогена.
Биолошки мембрани.
Терминот „мембрана“ (латински мембрана - кожа, филм) почна да се користи пред повеќе од 100 години за да се означи клеточна граница која служи, од една страна, како бариера помеѓу содржината на клетката и надворешната средина, и од друга како полупропустлива преграда низ која може да помине вода.и некои материи. Сепак, функциите на мембраната не се ограничени на ова,бидејќи биолошките мембрани ја формираат основата на структурната организација на клетката.
Структура на мембраната. Според овој модел, главната мембрана е липиден двослој во кој хидрофобните опашки на молекулите се свртени навнатре, а хидрофилните глави свртени кон надвор. Липидите се претставени со фосфолипиди - деривати на глицерол или сфингозин. Протеините се поврзани со липидниот слој. Интегралните (трансмембрански) протеини продираат низ мембраната и се цврсто поврзани со неа; периферните не продираат и се помалку цврсто поврзани со мембраната. Функции на мембранските протеини: одржување на структурата на мембраната, примање и конвертирање на сигнали од околината. средина, транспорт на одредени материи, катализа на реакции кои се случуваат на мембраните. Дебелината на мембраната се движи од 6 до 10 nm.
Карактеристики на мембраната:
1. Флуидност. Мембраната не е цврста структура; повеќето од нејзините составни протеини и липиди можат да се движат во рамнината на мембраната.
2. Асиметрија. Составот на надворешниот и внатрешниот слој и на протеините и на липидите е различен. Покрај тоа, плазма мембраните на животинските клетки имаат слој од гликопротеини однадвор (гликокаликс, кој врши сигнални и рецепторни функции, а исто така е важен за обединување на клетките во ткивата).
3. Поларитет. Надворешната страна на мембраната носи позитивен полнеж, додека внатрешната страна носи негативен полнеж.
4. Селективна пропустливост. Мембраните на живите клетки, покрај водата, дозволуваат да минуваат само одредени молекули и јони на растворени материи. мембраната дозволува да минуваат само молекули на растворувачи, додека ги задржува сите молекули и јони на растворените материи.)
Надворешната клеточна мембрана (плазмалема) е ултрамикроскопски филм со дебелина од 7,5 nm, кој се состои од протеини, фосфолипиди и вода. Еластичен филм кој добро се навлажнува со вода и брзо го враќа својот интегритет по оштетување. Има универзална структура, типична за сите биолошки мембрани. Граничната положба на оваа мембрана, нејзиното учество во процесите на селективна пропустливост, пиноцитоза, фагоцитоза, екскреција на екскреторни производи и синтеза, во интеракција со соседните клетки и заштитата на клетката од оштетување ја прави нејзината улога исклучително важна. Животинските клетки надвор од мембраната понекогаш се покриени со тенок слој кој се состои од полисахариди и протеини - гликокаликсот. Во растителните клетки, надвор од клеточната мембрана постои силен клеточен ѕид кој создава надворешна поддршка и го одржува обликот на клетката. Се состои од влакна (целулоза), полисахарид нерастворлив во вода.
Клеточната мембрана
Слика на клеточна мембрана. Малите сини и бели топчиња одговараат на хидрофобните „глави“ на фосфолипидите, а линиите прикачени на нив одговараат на хидрофилните „опашки“. Сликата покажува само интегрални мембрански протеини (црвени глобули и жолти спирали). Жолти овални точки во внатрешноста на мембраната - молекули на холестерол Жолто-зелени синџири од монистра од надворешната страна на мембраната - синџири на олигосахариди кои формираат гликокаликса
Биолошката мембрана вклучува и различни протеини: интегрална (продира низ мембраната), полуинтегрална (потопена на едниот крај во надворешниот или внатрешниот липиден слој), површинска (се наоѓа на надворешната или во непосредна близина на внатрешните страни на мембраната). Некои протеини се точките на контакт помеѓу клеточната мембрана и цитоскелетот внатре во клетката, и клеточниот ѕид (ако постои) надвор. Некои од интегралните протеини функционираат како јонски канали, разни транспортери и рецептори.
Функции
- бариера - обезбедува регулиран, селективен, пасивен и активен метаболизам со околината. На пример, пероксизомската мембрана ја штити цитоплазмата од пероксиди кои се опасни за клетката. Селективна пропустливост значи дека пропустливоста на мембраната за различни атоми или молекули зависи од нивната големина, електричен полнеж и хемиски својства. Селективната пропустливост осигурува дека клеточните и клеточните прегради се одвоени од околината и се снабдени со потребните материи.
- транспорт - транспорт на супстанции во и надвор од клетката се случува преку мембраната. Транспортот низ мембраните обезбедува: испорака на хранливи материи, отстранување на финалните метаболички продукти, лачење на различни материи, создавање на јонски градиенти, одржување на оптимални концентрации на јони во клетката кои се неопходни за функционирање на клеточните ензими.
Честички кои поради која било причина не можат да го преминат фосфолипидниот двослој (на пример, поради хидрофилните својства, бидејќи мембраната внатре е хидрофобна и не дозволува хидрофилни материи да минуваат низ, или поради нивната голема големина), но неопходни за клетката , може да навлезе во мембраната преку специјални носители на протеини (транспортери) и канални протеини или со ендоцитоза.
Во пасивниот транспорт, супстанциите минуваат низ липидниот двослој без да трошат енергија долж градиентот на концентрацијата со дифузија. Варијанта на овој механизам е олеснета дифузија, во која специфична молекула и помага на супстанцијата да помине низ мембраната. Оваа молекула може да има канал кој дозволува само еден вид супстанција да помине низ.
Активниот транспорт бара енергија бидејќи се јавува наспроти градиентот на концентрацијата. На мембраната има специјални пумпни протеини, вклучувајќи ја и АТП-азата, која активно пумпа јони на калиум (К+) во клетката и испумпува натриумови јони (Na+) од неа. - матрица - обезбедува одредена релативна положба и ориентација на мембранските протеини, нивна оптимална интеракција.
- механички - обезбедува автономија на клетката, нејзините интрацелуларни структури, како и поврзување со други клетки (во ткивата). Клеточните ѕидови играат голема улога во обезбедувањето механичка функција, а кај животните, меѓуклеточната супстанција.
- енергија - за време на фотосинтезата во хлоропластите и клеточното дишење во митохондриите, во нивните мембрани работат системи за пренос на енергија, во кои учествуваат и протеините;
- рецептор - некои протеини лоцирани во мембраната се рецептори (молекули со чија помош клетката перцепира одредени сигнали).
На пример, хормоните кои циркулираат во крвта делуваат само на целните клетки кои имаат рецептори кои одговараат на овие хормони. Невротрансмитери (хемикалии кои обезбедуваат спроведување на нервните импулси) исто така се врзуваат за специјални рецепторни протеини во целните клетки. - ензимски - мембранските протеини често се ензими. На пример, плазма мембраните на цревните епителни клетки содржат дигестивни ензими.
- имплементација на генерирање и спроведување на биопотенцијали.
Со помош на мембраната во клетката се одржува константна концентрација на јони: концентрацијата на K+ јонот внатре во клетката е многу поголема отколку надвор, а концентрацијата на Na+ е многу помала, што е многу важно, бидејќи тоа обезбедува одржување на потенцијалната разлика на мембраната и генерирање на нервен импулс. - клеточно обележување - има антигени на мембраната кои делуваат како маркери - „етикети“ кои овозможуваат да се идентификува клетката. Тоа се гликопротеини (т.е. протеини со разгранети странични синџири на олигосахариди прикачени на нив) кои ја играат улогата на „антени“. Поради безбројните конфигурации на страничните синџири, можно е да се направи специфичен маркер за секој тип на ќелија. Со помош на маркери, клетките можат да препознаат други клетки и да дејствуваат заедно со нив, на пример, во формирањето на органи и ткива. Ова исто така му овозможува на имунолошкиот систем да препознае странски антигени.
Структура и состав на биомембраните
Мембраните се составени од три класи на липиди: фосфолипиди, гликолипиди и холестерол. Фосфолипидите и гликолипидите (липиди со прикачени јаглехидрати) се состојат од две долги хидрофобни јаглеводородни опашки кои се поврзани со наполнета хидрофилна глава. Холестеролот и дава цврстина на мембраната со тоа што го зафаќа слободниот простор помеѓу хидрофобните опашки на липидите и го спречува нивното свиткување. Затоа, мембраните со ниска содржина на холестерол се пофлексибилни, а оние со висока содржина на холестерол се поригидни и кревки. Холестеролот служи и како „затка“ што го спречува движењето на поларните молекули од клетката и во клетката. Важен дел од мембраната се состои од протеини кои продираат во неа и се одговорни за различните својства на мембраните. Нивниот состав и ориентација се разликуваат во различни мембрани.
Клеточните мембрани често се асиметрични, односно слоевите се разликуваат во липидниот состав, преминот на поединечна молекула од еден слој во друг (т.н. Апостолки) тешко е.
Мембрански органели
Овие се затворени единечни или меѓусебно поврзани делови од цитоплазмата, одделени од хијалоплазмата со мембрани. Едномембрански органели вклучуваат ендоплазматичен ретикулум, апарат Голџи, лизозоми, вакуоли, пероксизоми; до двојни мембрани - јадро, митохондрии, пластиди. Структурата на мембраните на различни органели се разликува во составот на липидите и мембранските протеини.
Селективна пропустливост
Клеточните мембрани имаат селективна пропустливост: гликозата, аминокиселините, масни киселини, глицерол и јони полека дифундираат низ нив, а самите мембрани, до одреден степен, активно го регулираат овој процес - некои супстанции минуваат низ нив, но други не. Постојат четири главни механизми за навлегување на супстанции во клетката или нивно отстранување од клетката кон надвор: дифузија, осмоза, активен транспорт и егзо- или ендоцитоза. Првите два процеси се пасивни по природа, односно не бараат енергија; последните два се активни процеси поврзани со потрошувачката на енергија.
Селективната пропустливост на мембраната при пасивниот транспорт се должи на посебни канали - интегрални протеини. Тие навлегуваат во мембраната директно преку, формирајќи еден вид премин. Елементите K, Na и Cl имаат свои канали. Во однос на градиентот на концентрацијата, молекулите на овие елементи се движат во и надвор од клетката. Кога се иритираат, натриумовите јонски канали се отвораат и доаѓа до ненадеен прилив на натриумови јони во клетката. Во овој случај, се јавува нерамнотежа на мембранскиот потенцијал. По што се обновува мембранскиот потенцијал. Калиумовите канали се секогаш отворени, дозволувајќи им на јоните на калиум полека да навлезат во клетката.
исто така види
Литература
- Антонов В.Ф., Смирнова Е.Н., Шевченко Е.В.Липидни мембрани за време на фазни транзиции. - М.: Наука, 1994 година.
- Џенис Р.Биомембрани. Молекуларна структура и функции: превод од англиски. = Биомембрани. Молекуларна структура и функција (од Роберт Б. Генис). - 1-во издание. - М.: Мир, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
- Иванов В.Г., Берестовски Т.Н.Липиден двослој на биолошки мембрани. - М.: Наука, 1982 година.
- Рубин А.Б.Биофизика, учебник во 2 тома. - 3-то издание, поправено и проширено. - М.: Издавачка куќа на Московскиот универзитет, 2004. -
Клеточната мембрана е рамна структура од која е изградена клетката. Го има во сите организми. Неговите уникатни својства ја обезбедуваат виталната активност на клетките.
Видови мембрани
Постојат три типа на клеточни мембрани:
- надворешен;
- нуклеарна;
- мембрани на органели.
Надворешната цитоплазматска мембрана ги создава границите на клетката. Не треба да се меша со клеточниот ѕид или мембраната што се наоѓа во растенијата, габите и бактериите.
Разликата помеѓу клеточниот ѕид и клеточната мембрана е неговата значително поголема дебелина и доминацијата на заштитната функција над функцијата за размена. Мембраната се наоѓа под клеточниот ѕид.
Нуклеарната мембрана ја одвојува содржината на јадрото од цитоплазмата.
ТОП 4 статиикои читаат заедно со ова
Меѓу клеточните органели има и такви чија форма е формирана од една или две мембрани:
- митохондриите;
- пластиди;
- вакуоли;
- комплекс Голџи;
- лизозоми;
- ендоплазматичен ретикулум (ER).
Структура на мембраната
Според современите концепти, структурата на клеточната мембрана е опишана со помош на модел на течен мозаик. Основата на мембраната е билипиден слој - две нивоа на липидни молекули кои формираат рамнина. На двете страни на билипидниот слој има протеински молекули. Некои протеини се вградени во билипидниот слој, некои поминуваат низ него.
Ориз. 1. Клеточна мембрана.
Животинските клетки имаат комплекс од јаглени хидрати на површината на мембраната. При проучување на клетка под микроскоп, беше забележано дека мембраната е во постојано движење и е хетерогена по структура.
Мембраната е мозаик и во морфолошка и во функционална смисла, бидејќи нејзините различни делови содржат различни супстанции и имаат различни физиолошки својства.
Својства и функции
Секоја гранична структура врши заштитни и разменувачки функции. Ова се однесува на сите видови мембрани.
Имплементацијата на овие функции е олеснета со такви својства како што се:
- пластика;
- висока способност за опоравување;
- полупропустливост.
Својството на полупропустливост е тоа што на некои супстанции не им е дозволено да минуваат низ мембраната, додека други поминуваат слободно. Така се врши контролната функција на мембраната.
Исто така, надворешната мембрана обезбедува комуникација помеѓу клетките поради бројните израстоци и ослободувањето на леплива супстанција која го исполнува меѓуклеточниот простор.
Транспорт на супстанции преку мембраната
Супстанциите влегуваат низ надворешната мембрана на следниве начини:
- низ порите со помош на ензими;
- директно преку мембраната;
- пиноцитоза;
- фагоцитоза.
Првите два методи се користат за транспорт на јони и мали молекули. Големи молекули влегуваат во клетката со пиноцитоза (во течна форма) и фагоцитоза (во цврста форма).
Ориз. 2. Шема на пино- и фагоцитоза.
Мембраната се обвиткува околу честичката на храната и ја заклучува во дигестивната вакуола.
Водата и јоните поминуваат во клетката без трошење енергија, преку пасивен транспорт. Големите молекули се движат со активен транспорт, трошат енергетски ресурси.
Интрацелуларен транспорт
Од 30% до 50% од волуменот на клетките е окупиран од ендоплазматскиот ретикулум. Ова е еден вид систем на шуплини и канали што ги поврзува сите делови на клетката и обезбедува уреден меѓуклеточен транспорт на супстанции.
Евалуација на извештајот
Просечна оцена: 4.7. Вкупно добиени оценки: 190.