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.
Ma grubość 8-12 nm, więc nie da się go zbadać pod mikroskopem świetlnym. Strukturę membrany bada się za pomocą mikroskopu elektronowego.
Błona plazmatyczna składa się z dwóch warstw lipidów - warstwy bilipidowej lub dwuwarstwy. Każda cząsteczka składa się z hydrofilowej głowy i hydrofobowego ogona, a w błonach biologicznych lipidy są umiejscowione głowami na zewnątrz i ogonami do wewnątrz.
W warstwie bilipidowej zanurzone są liczne cząsteczki białka. Niektóre z nich znajdują się na powierzchni membrany (zewnętrznej lub wewnętrznej), inne przenikają przez membranę.
Funkcje błony komórkowej
Błona chroni zawartość komórki przed uszkodzeniem, utrzymuje kształt komórki, selektywnie wprowadza do komórki niezbędne substancje i usuwa produkty przemiany materii, a także zapewnia komunikację między komórkami.
Barierową, ograniczającą funkcję membrany zapewnia podwójna warstwa lipidów. Zapobiega rozprzestrzenianiu się zawartości komórki, mieszaniu się z otoczeniem lub płynem międzykomórkowym oraz przedostawaniu się niebezpiecznych substancji do wnętrza komórki.
Szereg najważniejszych funkcji błony cytoplazmatycznej pełnią zanurzone w niej białka. Za pomocą białek receptorowych może dostrzec na swojej powierzchni różne podrażnienia. Białka transportowe tworzą najlepsze kanały, przez które potas, wapń i inne jony o małej średnicy przedostają się do i z komórki. Białka zapewniają procesy życiowe w samym organizmie.
Duże cząstki pożywienia, które nie są w stanie przejść przez cienkie kanały błonowe, dostają się do komórki na drodze fagocytozy lub pinocytozy. Ogólna nazwa tych procesów to endocytoza.
Jak zachodzi endocytoza – przenikanie dużych cząstek pokarmu do wnętrza komórki?
Cząsteczka pożywienia styka się z zewnętrzną błoną komórki i w tym miejscu tworzy się wgłębienie. Następnie otoczona błoną cząsteczka wchodzi do komórki, tworzy się pęcherzyk trawienny, a do powstałego pęcherzyka wnikają enzymy trawienne.
Białe krwinki, które mogą wychwytywać i trawić obce bakterie, nazywane są fagocytami.
W przypadku pinocytozy inwazja błony wychwytuje nie cząstki stałe, ale kropelki cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami. Mechanizm ten jest jednym z głównych sposobów przedostawania się substancji do komórki.
Komórki roślinne pokryte twardą warstwą ściany komórkowej na wierzchu błony nie są zdolne do fagocytozy.
Odwrotnym procesem endocytozy jest egzocytoza. Zsyntetyzowane substancje (na przykład hormony) są pakowane w pęcherzyki błonowe, zbliżają się do błony, są w nią wbudowane, a zawartość pęcherzyka jest uwalniana z komórki. W ten sposób komórka może pozbyć się zbędnych produktów przemiany materii.
9.5.1. Jedną z głównych funkcji błon jest udział w przenoszeniu substancji. Proces ten odbywa się poprzez trzy główne mechanizmy: dyfuzję prostą, dyfuzję ułatwioną i transport aktywny (rysunek 9.10). Przypomnij sobie najważniejsze cechy tych mechanizmów i przykłady transportowanych substancji w każdym przypadku.
Rysunek 9.10. Mechanizmy transportu cząsteczek przez błonę
Prosta dyfuzja- transfer substancji przez membranę bez udziału specjalnych mechanizmów. Transport odbywa się wzdłuż gradientu stężeń bez zużycia energii. Poprzez prostą dyfuzję transportowane są małe biomolekuły - H2O, CO2, O2, mocznik, hydrofobowe substancje niskocząsteczkowe. Szybkość prostej dyfuzji jest proporcjonalna do gradientu stężeń.
Ułatwiona dyfuzja- transfer substancji przez błonę za pomocą kanałów białkowych lub specjalnych białek nośnikowych. Przeprowadza się je wzdłuż gradientu stężeń bez zużycia energii. Transportowane są monosacharydy, aminokwasy, nukleotydy, glicerol i niektóre jony. Charakterystyczna jest kinetyka nasycenia – przy pewnym (nasycającym) stężeniu transportowanej substancji w transporcie biorą udział wszystkie cząsteczki nośnika i prędkość transportu osiąga wartość maksymalną.
Transport aktywny- wymaga również udziału specjalnych białek transportowych, jednak transport odbywa się wbrew gradientowi stężeń i dlatego wymaga wydatku energetycznego. Dzięki temu mechanizmowi jony Na+, K+, Ca2+, Mg2+ są transportowane przez błonę komórkową, a protony przez błonę mitochondrialną. Aktywny transport substancji charakteryzuje się kinetyką nasycenia.
9.5.2. Przykładem układu transportowego realizującego aktywny transport jonów jest Na+,K+-adenozynotrifosfataza (Na+,K+-ATPaza lub Na+,K+-pompa). Białko to znajduje się głęboko w błonie komórkowej i jest zdolne do katalizowania reakcji hydrolizy ATP. Energia uwolniona podczas hydrolizy 1 cząsteczki ATP wykorzystywana jest do przeniesienia 3 jonów Na+ z komórki do przestrzeni zewnątrzkomórkowej i 2 jonów K+ w przeciwnym kierunku (rysunek 9.11). W wyniku działania Na+,K+-ATPazy powstaje różnica stężeń pomiędzy cytozolem komórkowym a płynem zewnątrzkomórkowym. Ponieważ transfer jonów nie jest równoważny, występuje różnica potencjałów elektrycznych. W ten sposób powstaje potencjał elektrochemiczny, na który składa się energia różnicy potencjałów elektrycznych Δφ oraz energia różnicy stężeń substancji ΔC po obu stronach membrany.
Rysunek 9.11. Schemat pompy Na+, K+.
9.5.3. Transport cząstek i związków o dużej masie cząsteczkowej przez membrany
Wraz z transportem substancji organicznych i jonów realizowanym przez nośniki, w komórce istnieje bardzo specyficzny mechanizm, którego zadaniem jest wchłanianie do wnętrza komórki związków wielkocząsteczkowych i usuwanie z niej związków wielkocząsteczkowych poprzez zmianę kształtu biomembrany. Mechanizm ten nazywa się transport pęcherzykowy.
Rysunek 9.12. Rodzaje transportu pęcherzykowego: 1 - endocytoza; 2 - egzocytoza.
Podczas przenoszenia makrocząsteczek następuje sekwencyjne tworzenie i fuzja pęcherzyków (pęcherzyków) otoczonych błoną. Ze względu na kierunek transportu i charakter transportowanych substancji wyróżnia się następujące rodzaje transportu pęcherzykowego:
Endocytoza(Rysunek 9.12, 1) - transfer substancji do komórki. W zależności od wielkości powstałych pęcherzyków wyróżnia się:
A) pinocytoza — absorpcja makrocząsteczek płynnych i rozpuszczonych (białek, polisacharydów, kwasów nukleinowych) przy użyciu małych pęcherzyków (o średnicy 150 nm);
B) fagocytoza — absorpcja dużych cząstek, takich jak mikroorganizmy lub resztki komórek. W tym przypadku tworzą się duże pęcherzyki zwane fagosomami o średnicy większej niż 250 nm.
Pinocytoza jest charakterystyczna dla większości komórek eukariotycznych, natomiast duże cząsteczki są absorbowane przez wyspecjalizowane komórki - leukocyty i makrofagi. W pierwszym etapie endocytozy substancje lub cząstki adsorbowane są na powierzchni błony, proces ten zachodzi bez zużycia energii. W kolejnym etapie błona z zaadsorbowaną substancją zagłębia się w cytoplazmę; powstałe w ten sposób lokalne wgłębienia błony komórkowej oddzielają się od powierzchni komórki, tworząc pęcherzyki, które następnie migrują do komórki. Proces ten jest połączony systemem mikrofilamentów i jest zależny od energii. Pęcherzyki i fagosomy, które dostają się do komórki, mogą łączyć się z lizosomami. Enzymy zawarte w lizosomach rozkładają substancje zawarte w pęcherzykach i fagosomach na produkty o niskiej masie cząsteczkowej (aminokwasy, monosacharydy, nukleotydy), które transportowane są do cytozolu, gdzie mogą zostać wykorzystane przez komórkę.
Egzocytoza(Rysunek 9.12, 2) - transfer cząstek i dużych związków z komórki. Proces ten, podobnie jak endocytoza, zachodzi wraz z absorpcją energii. Główne rodzaje egzocytozy to:
A) wydzielanie - usunięcie z komórki związków rozpuszczalnych w wodzie, które są wykorzystywane lub wpływają na inne komórki organizmu. Może być ona przeprowadzana zarówno przez niewyspecjalizowane komórki, jak i komórki gruczołów dokrewnych, błony śluzowej przewodu pokarmowego, przystosowane do wydzielania przez nie wytwarzanych substancji (hormonów, neuroprzekaźników, proenzymów) w zależności od specyficznych potrzeb organizmu.
Wydzielane białka są syntetyzowane na rybosomach związanych z błonami szorstkiej siateczki śródplazmatycznej. Białka te są następnie transportowane do aparatu Golgiego, gdzie są modyfikowane, zagęszczane, sortowane, a następnie pakowane w pęcherzyki, które uwalniane są do cytozolu, a następnie łączą się z błoną komórkową, tak że zawartość pęcherzyków znajduje się na zewnątrz komórki.
W przeciwieństwie do makrocząsteczek, małe wydzielane cząstki, takie jak protony, są transportowane z komórki za pomocą mechanizmów ułatwionej dyfuzji i transportu aktywnego.
B) wydalanie - usunięcie z komórki substancji, których nie można wykorzystać (np. podczas erytropoezy, usunięcie z retikulocytów substancji siatkowej, czyli zagregowanych pozostałości organelli). Wydaje się, że mechanizm wydalania polega na tym, że wydalone cząstki są początkowo uwięzione w pęcherzyku cytoplazmatycznym, który następnie łączy się z błoną plazmatyczną.
Błona komórkowa jest jedną z najważniejszych organelli, stanowiącą swego rodzaju barierę pomiędzy daną komórką a środowiskiem zewnętrznym. Nazwy naukowe to plazmalemma, cytolemma lub błona plazmatyczna. To dzięki niej komórka wchodzi w interakcję ze środowiskiem zewnętrznym, przez nią dostają się składniki odżywcze, a to, co zostało już przetworzone, zostaje wydalone. Plazlemma ma dość złożoną strukturę i pełni także wiele funkcji w organizmie. W tym artykule szczegółowo omówimy błonę komórkową i jej strukturę.
Organoid ten odkryto stosunkowo niedawno, bo dopiero na początku XX wieku. Odkrycia dokonali niemieccy naukowcy – Gorter i Grendel. Przez całe poprzednie stulecie naukowcy aktywnie badali cytolemat, wysunięto różne teorie na temat jego budowy, które z czasem zostały obalone, a na ich miejsce zajęły nowe. I dopiero w latach siedemdziesiątych naukowcom udało się wiarygodnie określić jego strukturę.
Z czego zatem składa się błona komórkowa? W wyniku licznych badań stwierdzono, że składa się z trzech warstw. Górna i dolna warstwa są nieciągłymi odcinkami połączeń cząsteczek białka, a warstwa wewnętrzna, przeciwnie, jest ciągła i składa się z tłuszczów; jest to główna warstwa, dzięki której zapewniona jest izolacja od środowiska zewnętrznego. Warstwa tłuszczowa zawiera dwa rzędy lipidów (inaczej nazywa się ją bilipidem).
W cytolemie występują następujące rodzaje lipidów:
- fosfolipidy (tłuszcze i fosfor);
- glikolipidy (tłuszcze i węglowodany);
- cholesterolu
Zewnętrzna i wewnętrzna warstwa białka zapewniają, że substancje, które nie mogą przeniknąć do środka przez warstwę tłuszczu, przedostaną się do środka przez te warstwy, czyli stanowią „przejścia” dla substancji rozpuszczalnych w wodzie.
Tak więc błonę komórkową tworzą trzy poziomy, z których dwa są swoistymi transporterami substancji, które nie mogą przedostać się przez trzeci poziom, który jest główny, jest to bariera izolująca zawartość wewnętrzną, ale jednocześnie zapewniająca połączenie z innymi komórkami, wszak to przez nie dostaje się główna ilość składników odżywczych.
Ważne jest również, aby zrozumieć, że błona komórkowa i ściana komórkowa to różne organelle. Różnic jest wiele i są one znaczące, ściana znajduje się nad cytolemą i służy jako ochrona przed uszkodzeniami mechanicznymi i naciskiem. Z kolei funkcje cytolemmy są różne.
Obejrzyj film o błonie komórkowej i jej funkcjach.
Do funkcji błony komórkowej zalicza się:
- Bariera. Pełni funkcję naturalnego filtra dla cząsteczek, które mają przedostać się do środka, przepuszcza jedynie te, które spełniają określone parametry.
- Ochronny. Ponieważ większość zwierząt nie ma ściany komórkowej, plazmalema służy również jako ochrona przed naprężeniami mechanicznymi i zapobiega uszkodzeniom. Błona komórkowa w komórce roślinnej nie pełni podobnej funkcji, ponieważ komórki roślinne mają złożoną strukturę, która może je chronić.
- Matryca. Odpowiedzialny za ułożenie organelli wewnętrznych względem siebie w celu utrzymania równowagi wewnętrznej niezbędnej do pełnej aktywności.
- Transport. Całkowicie kontroluje wymianę niezbędnych substancji ze środowiskiem zewnętrznym, a dzięki swoim szczególnym właściwościom pomaga tym, które są niezbędne do życia, ale jednocześnie nie mogą samodzielnie przedostać się do środka.
- Enzymatyczny. Niezbędna do produkcji enzymów niezbędnych np. do trawienia pokarmu.
- Chwytnik. Niezbędne do odbierania sygnałów o tym, co dzieje się w środowisku zewnętrznym.
- Cechowanie. Każda komórka jest wyjątkowa, a komórki potrafią się rozpoznawać, jest to konieczne, aby ze sobą współdziałać. Rozpoznanie następuje ze względu na strukturę cytolematu, która się nie powtarza.
Cytolemma każdej żywej istoty pełni zasadniczo tę samą liczbę funkcji, z niewielkimi różnicami, niezależnie od tego, czy cytolema jest rozważana: zwierzę, człowiek, owad czy błona komórkowa rośliny.
Wnioski dotyczące plazmalemmy
Po zbadaniu budowy i funkcji tej organelli można zauważyć, że błona komórkowa ma cechy, które nie są charakterystyczne dla innych składników komórki. Jej odkrycie na początku ubiegłego wieku przyczyniło się do dalszego rozwoju medycyny i stało się kluczem do zrozumienia wielu chorób człowieka, a także metod ich leczenia.
Błona komórkowa jest cechą charakterystyczną komórek każdego organizmu. Pełni funkcję ochronną, ale jednocześnie pełni bardzo ważne funkcje, ponieważ przez niego przenikają do jego wnętrza różne substancje. Aby ta organella mogła normalnie funkcjonować, a co za tym idzie, aby komórka jako całość mogła normalnie funkcjonować, konieczne jest utrzymanie w organizmie warunków niezakłócających jej aktywności.
Jak wiadomo, membrana jest plazmatyczna, jej struktura składa się z wielu kanałów, dzięki czemu zapewniona jest wymiana z otoczeniem zewnętrznym. Naukowcy odkryli, że do prawidłowego funkcjonowania, a w szczególności do tego, aby komórka nie zaczęła się degenerować w komórkę nowotworową, konieczne jest, aby kanały plazmalemy działały prawidłowo, nie zatykały się i nie pozwalały na przedostawanie się niewłaściwych cząsteczek Poprzez.
- odpowiednie odżywianie;
- regularne spacery na świeżym powietrzu;
- utrzymanie równowagi wodnej organizmu.
To niesamowite, ale właśnie tak pozornie nieistotna organella może znacząco wpłynąć na samopoczucie i zdrowie człowieka. Dlatego odkrycie plazmalemmy było ogromnym krokiem naprzód dla nauk biologicznych.
Czy uważasz, że błona komórkowa odgrywa najważniejszą rolę w funkcjonowaniu komórki, czy też są ważniejsze elementy? Podziel się swoją opinią nt
Komórka- to nie tylko ciecz, enzymy i inne substancje, ale także wysoce zorganizowane struktury zwane organellami wewnątrzkomórkowymi. Organelle dla komórki są nie mniej ważne niż jej składniki chemiczne. Zatem w przypadku braku organelli takich jak mitochondria, podaż energii pozyskiwanej ze składników odżywczych natychmiast spadnie o 95%.
Większość organelli w komórce jest pokryta membrany zbudowane głównie z lipidów i białek. Istnieją błony komórkowe, retikulum endoplazmatyczne, mitochondria, lizosomy i aparat Golgiego.
Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie, dlatego tworzą w komórce barierę uniemożliwiającą przemieszczanie się wody i substancji rozpuszczalnych w wodzie z jednej komory do drugiej. Cząsteczki białek sprawiają jednak, że membrana jest przepuszczalna dla różnych substancji poprzez wyspecjalizowane struktury zwane porami. Wiele innych białek błonowych to enzymy katalizujące liczne reakcje chemiczne, co zostanie omówione w kolejnych rozdziałach.
Błona komórkowa (lub plazmatyczna). to cienka, elastyczna i elastyczna struktura o grubości zaledwie 7,5-10 nm. Składa się głównie z białek i lipidów. Przybliżony stosunek jego składników jest następujący: białka - 55%, fosfolipidy - 25%, cholesterol - 13%, inne lipidy - 4%, węglowodany - 3%.
Warstwa lipidowa błony komórkowej zapobiega wnikaniu wody. Podstawą membrany jest dwuwarstwa lipidowa – cienki film lipidowy składający się z dwóch monowarstw i całkowicie pokrywający komórkę. Białka rozmieszczone są w całej błonie w postaci dużych kuleczek.
Schematyczne przedstawienie błony komórkowej, odzwierciedlające jej główne elementy- dwuwarstwa fosfolipidowa i duża liczba cząsteczek białka wystających ponad powierzchnię błony.
Łańcuchy węglowodanowe są przyłączone do białek na zewnętrznej powierzchni
oraz do dodatkowych cząsteczek białka wewnątrz komórki (niepokazanych na rysunku).
Dwuwarstwa lipidowa składa się głównie z cząsteczek fosfolipidów. Jeden koniec takiej cząsteczki jest hydrofilowy, tj. rozpuszczalny w wodzie (znajduje się na nim grupa fosforanowa), drugi jest hydrofobowy, tj. rozpuszczalny tylko w tłuszczach (zawiera kwas tłuszczowy).
Ze względu na fakt, że hydrofobowa część cząsteczki fosfolipid odpycha wodę, ale przyciąga podobne części tych samych cząsteczek, fosfolipidy mają naturalną właściwość łączenia się ze sobą na grubości membrany, jak pokazano na ryc. 2-3. Część hydrofilowa z grupą fosforanową tworzy dwie powierzchnie błony: zewnętrzną, która ma kontakt z płynem zewnątrzkomórkowym i wewnętrzną, która ma kontakt z płynem wewnątrzkomórkowym.
Środek warstwy lipidowej nieprzepuszczalny dla jonów i wodnych roztworów glukozy i mocznika. Natomiast substancje rozpuszczalne w tłuszczach, w tym tlen, dwutlenek węgla i alkohol, z łatwością przenikają do tego obszaru błony.
Cząsteczki cholesterol, będący częścią błony, również z natury należy do lipidów, ponieważ ich grupa steroidowa jest dobrze rozpuszczalna w tłuszczach. Cząsteczki te wydają się być rozpuszczone w dwuwarstwie lipidowej. Ich głównym celem jest regulacja przepuszczalności (lub nieprzepuszczalności) membran dla rozpuszczalnych w wodzie składników płynów ustrojowych. Ponadto cholesterol jest głównym regulatorem lepkości błony.
Białka błon komórkowych. Na rysunku w dwuwarstwie lipidowej widoczne są cząstki kuliste - są to białka błonowe, z których większość to glikoproteiny. Istnieją dwa rodzaje białek błonowych: (1) integralne, które przenikają przez błonę; (2) obwodowe, które wystają tylko ponad jedną z jej powierzchni, nie sięgając drugiej.
Wiele białek integralnych tworzą kanały (lub pory), przez które woda i substancje rozpuszczalne w wodzie, zwłaszcza jony, mogą dyfundować do płynu wewnątrz- i zewnątrzkomórkowego. Ze względu na selektywność kanałów niektóre substancje dyfundują lepiej niż inne.
Inne białka integralne pełnią funkcję białek nośnikowych, przenoszących substancje, dla których dwuwarstwa lipidowa jest nieprzepuszczalna. Czasami białka nośnikowe działają w kierunku przeciwnym do dyfuzji; taki transport nazywa się transportem aktywnym. Niektóre białka integralne to enzymy.
Integralne białka błonowe mogą także służyć jako receptory substancji rozpuszczalnych w wodzie, w tym hormonów peptydowych, gdyż błona jest dla nich nieprzepuszczalna. Oddziaływanie białka receptorowego ze specyficznym ligandem prowadzi do zmian konformacyjnych w cząsteczce białka, co z kolei stymuluje aktywność enzymatyczną wewnątrzkomórkowego odcinka cząsteczki białka lub przekazywanie sygnału z receptora do komórki za pomocą drugi posłaniec. Zatem białka integralne osadzone w błonie komórkowej włączają ją w proces przekazywania informacji o środowisku zewnętrznym do komórki.
Cząsteczki białek błon obwodowych często kojarzone z białkami integralnymi. Większość białek obwodowych to enzymy lub pełnią rolę dyspozytorów transportu substancji przez pory błony.