Ograniczający ( bariera) - oddziel zawartość komórkową od środowiska zewnętrznego;
Regulują wymianę między komórką a środowiskiem;
Dzielą komórki na przedziały lub przedziały przeznaczone dla określonych wyspecjalizowanych szlaków metabolicznych ( działowy);
Jest miejscem niektórych reakcji chemicznych (lekkie reakcje fotosyntezy w chloroplastach, fosforylacja oksydacyjna podczas oddychania w mitochondriach);
Zapewniają komunikację między komórkami w tkankach organizmów wielokomórkowych;
Transport- przeprowadza transport przezbłonowy.
Chwytnik- są umiejscowieniem miejsc receptorowych rozpoznających bodźce zewnętrzne.
Transport substancji przez membranę - jedna z wiodących funkcji membrany, zapewniająca wymianę substancji pomiędzy komórką a środowiskiem zewnętrznym. W zależności od zużycia energii na transfer substancji wyróżnia się:
transport pasywny, czyli dyfuzja ułatwiona;
transport aktywny (selektywny) z udziałem ATP i enzymów.
transport w opakowaniach membranowych. Wyróżnia się endocytozę (do komórki) i egzocytozę (na zewnątrz komórki) – mechanizmy transportu dużych cząstek i makrocząsteczek przez błonę. Podczas endocytozy błona komórkowa tworzy wgłębienie, jej krawędzie łączą się, a pęcherzyk zostaje uwolniony do cytoplazmy. Pęcherzyk jest oddzielony od cytoplazmy pojedynczą błoną, która jest częścią zewnętrznej błony cytoplazmatycznej. Wyróżnia się fagocytozę i pinocytozę. Fagocytoza polega na wchłanianiu dużych cząstek, które są dość twarde. Na przykład fagocytoza limfocytów, pierwotniaków itp. Pinocytoza to proces wychwytywania i wchłaniania kropelek cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami.
Egzocytoza to proces usuwania różnych substancji z komórki. Podczas egzocytozy błona pęcherzyka, czyli wakuoli, łączy się z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną. Zawartość pęcherzyka jest usuwana poza powierzchnię komórki, a błona wchodzi w skład zewnętrznej błony cytoplazmatycznej.
U źródła bierny transport cząsteczek nienaładowanych polega na różnicy pomiędzy stężeniami wodoru i ładunków, tj. gradient elektrochemiczny. Substancje będą przemieszczać się z obszaru o wyższym nachyleniu do obszaru o niższym nachyleniu. Prędkość transportu zależy od różnicy wzniesień.
Prosta dyfuzja to transport substancji bezpośrednio przez dwuwarstwę lipidową. Charakterystyka gazów, niepolarnych lub małych, nienaładowanych cząsteczek polarnych, rozpuszczalnych w tłuszczach. Woda szybko wnika w dwuwarstwę, ponieważ jego cząsteczka jest mała i elektrycznie obojętna. Dyfuzja wody przez membrany nazywa się osmozą.
Dyfuzja przez kanały membranowe to transport naładowanych cząsteczek i jonów (Na, K, Ca, Cl) przenikających przez membranę dzięki obecności specjalnych białek kanałotwórczych, które tworzą pory wodne.
Dyfuzja ułatwiona to transport substancji za pomocą specjalnych białek transportowych. Każde białko odpowiada za ściśle określoną cząsteczkę lub grupę powiązanych ze sobą cząsteczek, oddziałuje z nią i przemieszcza się przez błonę. Na przykład cukry, aminokwasy, nukleotydy i inne cząsteczki polarne.
Transport aktywny przeprowadzana przez białka nośnikowe (ATPazę) wbrew gradientowi elektrochemicznemu, przy zużyciu energii. Jego źródłem są cząsteczki ATP. Na przykład sód jest pompą potasową.
Stężenie potasu wewnątrz komórki jest znacznie wyższe niż na zewnątrz, a sodu – odwrotnie. Dlatego kationy potasu i sodu biernie dyfundują przez pory wody membrany zgodnie z gradientem stężeń. Wyjaśnia to fakt, że przepuszczalność membrany dla jonów potasu jest większa niż dla jonów sodu. W związku z tym potas dyfunduje z komórki szybciej niż sód do wnętrza komórki. Jednak do prawidłowego funkcjonowania komórek niezbędny jest pewien stosunek 3 jonów potasu i 2 jonów sodu. Dlatego w membranie znajduje się pompa sodowo-potasowa, która aktywnie pompuje sód z komórki i potas do komórki. Pompa ta jest białkiem błony transbłonowej zdolnym do przegrupowań konformacyjnych. Dlatego może przyłączać do siebie zarówno jony potasu, jak i sodu (antyport). Proces jest energochłonny:
Z wnętrza membrany jony sodu i cząsteczka ATP dostają się do białka pompy, a jony potasu z zewnątrz.
Jony sodu łączą się z cząsteczką białka, a białko nabywa aktywność ATPazy, tj. zdolność do wywoływania hydrolizy ATP, której towarzyszy uwolnienie energii napędzającej pompę.
Fosforan uwolniony podczas hydrolizy ATP przyłącza się do białka, tj. fosforyluje białko.
Fosforylacja powoduje zmiany konformacyjne w białku; staje się ono niezdolne do zatrzymywania jonów sodu. Są uwalniane i wychodzą na zewnątrz komórki.
Nowa konformacja białka sprzyja przyłączaniu się do niego jonów potasu.
Dodatek jonów potasu powoduje defosforylację białka. Znów zmienia swoją konsystencję.
Zmiana konformacji białka prowadzi do uwolnienia jonów potasu do wnętrza komórki.
Białko jest ponownie gotowe do przyłączenia do siebie jonów sodu.
W jednym cyklu pracy pompa wypompowuje z ogniwa 3 jony sodu i pompuje 2 jony potasu.
Cytoplazma– obowiązkowy element komórki, znajdujący się pomiędzy aparatem powierzchniowym komórki a jądrem. Jest to złożony heterogeniczny kompleks strukturalny składający się z:
hialoplazma
organelle (stałe składniki cytoplazmy)
inkluzje są tymczasowymi składnikami cytoplazmy.
Macierz cytoplazmatyczna(hialoplazma) to wewnętrzna zawartość komórki - bezbarwny, gęsty i przezroczysty roztwór koloidalny. Składniki macierzy cytoplazmatycznej realizują w komórce procesy biosyntezy i zawierają enzymy niezbędne do produkcji energii, głównie na skutek beztlenowej glikolizy.
Podstawowe właściwości macierzy cytoplazmatycznej.
Określa właściwości koloidalne komórki. Razem z błonami wewnątrzkomórkowymi układu wakuolowego można go uznać za wysoce niejednorodny lub wielofazowy układ koloidalny.
Zapewnia zmianę lepkości cytoplazmy, przejście od żelu (grubszego) do zolu (więcej cieczy), co następuje pod wpływem czynników zewnętrznych i wewnętrznych.
Zapewnia cyklozę, ruch ameboidów, podział komórek i ruch pigmentu w chromatoforach.
Określa polaryzację lokalizacji składników wewnątrzkomórkowych.
Zapewnia właściwości mechaniczne komórek - elastyczność, zdolność do łączenia, sztywność.
Organelle– trwałe struktury komórkowe zapewniające komórce pełnienie określonych funkcji. W zależności od cech konstrukcyjnych wyróżnia się:
organelle błonowe - mają strukturę błonową. Mogą być jednobłonowe (ER, aparat Golgiego, lizosomy, wakuole komórek roślinnych). Podwójna błona (mitochondria, plastydy, jądro).
Organelle niebłonowe - nie mają struktury błonowej (chromosomy, rybosomy, centrum komórkowe, cytoszkielet).
Organelle ogólnego przeznaczenia są charakterystyczne dla wszystkich komórek: jądro, mitochondria, centrum komórkowe, aparat Golgiego, rybosomy, EPS, lizosomy. Kiedy organelle są charakterystyczne dla niektórych typów komórek, nazywa się je organellami specjalnymi (na przykład miofibryle kurczące włókno mięśniowe).
Siateczka endoplazmatyczna- pojedyncza ciągła struktura, której membrana tworzy wiele wgłębień i fałd, które wyglądają jak kanaliki, mikrowakuole i duże cysterny. Błony ER są z jednej strony połączone z błoną cytoplazmatyczną komórki, a z drugiej z zewnętrzną powłoką błony jądrowej.
Istnieją dwa rodzaje EPS – szorstki i gładki.
W szorstkim lub ziarnistym ER cysterny i kanaliki są powiązane z rybosomami. to zewnętrzna strona błony Gładka lub ziarnista ER nie ma połączenia z rybosomami. To jest wewnętrzna strona membrany.
Błona komórkowa to struktura pokrywająca zewnętrzną część komórki. Nazywa się ją także cytolemą lub plazmalemmą.
Formacja ta zbudowana jest z warstwy bilipidowej (dwuwarstwy) z wbudowanymi w nią białkami. Węglowodany tworzące plazmalemmę są w stanie związanym.
Rozkład głównych składników plazmalemmy jest następujący: ponad połowę składu chemicznego stanowią białka, jedną czwartą zajmują fosfolipidy, a jedną dziesiątą stanowi cholesterol.
Błona komórkowa i jej rodzaje
Błona komórkowa to cienka warstwa, której podstawę tworzą warstwy lipoprotein i białek.
Według lokalizacji wyróżnia się organelle błonowe, które mają pewne cechy w komórkach roślinnych i zwierzęcych:
- mitochondria;
- rdzeń;
- siateczka śródplazmatyczna;
- kompleks Golgiego;
- lizosomy;
- chloroplasty (w komórkach roślinnych).
Istnieje również wewnętrzna i zewnętrzna błona komórkowa (plazmolema).
Struktura błony komórkowej
Błona komórkowa zawiera węglowodany, które pokrywają ją w postaci glikokaliksu. Jest to struktura ponadbłonowa, która pełni funkcję barierową. Znajdujące się tu białka są w stanie wolnym. Niezwiązane białka biorą udział w reakcjach enzymatycznych, zapewniając zewnątrzkomórkowy rozkład substancji.
Białka błony cytoplazmatycznej reprezentowane są przez glikoproteiny. Białka, które w całości (na całej długości) wchodzą w skład warstwy lipidowej, na podstawie składu chemicznego, zalicza się do białek integralnych. Również peryferyjne, nie sięgające jednej z powierzchni plazmalemy.
Te pierwsze pełnią funkcję receptorów, wiążąc się z neuroprzekaźnikami, hormonami i innymi substancjami. Białka insercyjne są niezbędne do budowy kanałów jonowych, przez które następuje transport jonów i substratów hydrofilowych. Te ostatnie to enzymy katalizujące reakcje wewnątrzkomórkowe.
Podstawowe właściwości błony plazmatycznej
Dwuwarstwa lipidowa zapobiega wnikaniu wody. Lipidy to związki hydrofobowe reprezentowane w komórce przez fosfolipidy. Grupa fosforanowa jest skierowana na zewnątrz i składa się z dwóch warstw: zewnętrznej, skierowanej do środowiska zewnątrzkomórkowego i wewnętrznej, ograniczającej zawartość wewnątrzkomórkową.
Obszary rozpuszczalne w wodzie nazywane są głowami hydrofilowymi. Miejsca kwasów tłuszczowych są kierowane do komórki w postaci hydrofobowych ogonów. Część hydrofobowa oddziałuje z sąsiadującymi lipidami, co zapewnia ich wzajemne połączenie. Podwójna warstwa ma selektywną przepuszczalność w różnych obszarach.
Zatem w środku membrana jest nieprzepuszczalna dla glukozy i mocznika, przez którą swobodnie przechodzą substancje hydrofobowe: dwutlenek węgla, tlen, alkohol. Ważny jest cholesterol, którego zawartość decyduje o lepkości plazmalemy.
Funkcje zewnętrznej błony komórkowej
Charakterystykę funkcji przedstawiono w skrócie w tabeli:
| Funkcja membrany | Opis |
| Rola bariery | Plazlemma pełni funkcję ochronną, chroniąc zawartość komórki przed działaniem obcych czynników. Dzięki specjalnej organizacji białek, lipidów, węglowodanów zapewniona jest półprzepuszczalność plazmalemy. |
| Funkcja receptora | Substancje biologicznie czynne ulegają aktywacji poprzez błonę komórkową w procesie wiązania z receptorami. Zatem reakcje immunologiczne zachodzą poprzez rozpoznawanie obcych czynników przez aparat receptorowy komórki zlokalizowany na błonie komórkowej. |
| Funkcja transportowa | Obecność porów w plazmalemie pozwala regulować przepływ substancji do komórki. Proces transferu zachodzi pasywnie (bez zużycia energii) dla związków o niskiej masie cząsteczkowej. Transport aktywny wiąże się z wydatkowaniem energii uwalnianej podczas rozkładu adenozynotrójfosforanu (ATP). Metoda ta ma zastosowanie do przenoszenia związków organicznych. |
| Udział w procesach trawiennych | Substancje odkładają się na błonie komórkowej (sorpcja). Receptory wiążą się z podłożem, przenosząc go do komórki. Tworzy się pęcherzyk, który swobodnie leży wewnątrz komórki. Łącząc się, takie pęcherzyki tworzą lizosomy z enzymami hydrolitycznymi. |
| Funkcja enzymatyczna | Enzymy są niezbędnymi składnikami trawienia wewnątrzkomórkowego. Reakcje wymagające udziału katalizatorów zachodzą przy udziale enzymów. |
Jakie znaczenie ma błona komórkowa
Błona komórkowa bierze udział w utrzymaniu homeostazy ze względu na wysoką selektywność substancji wchodzących i wychodzących z komórki (w biologii nazywa się to przepuszczalnością selektywną).
Wyrostki plazmalemy dzielą komórkę na przedziały (przedziały) odpowiedzialne za wykonywanie określonych funkcji. Specjalnie zaprojektowane membrany odpowiadające wzorowi płynnej mozaiki zapewniają integralność komórki.
Błona komórkowa- jest to błona komórkowa, która spełnia następujące funkcje: oddzielanie zawartości komórki od środowiska zewnętrznego, selektywny transport substancji (wymiana ze środowiskiem zewnętrznym w stosunku do komórki), miejsce niektórych reakcji biochemicznych, łączenie komórek do tkanek i odbioru.
Błony komórkowe dzielą się na plazmowe (wewnątrzkomórkowe) i zewnętrzne. Główną właściwością każdej membrany jest półprzepuszczalność, to znaczy zdolność do przepuszczania tylko niektórych substancji. Pozwala to na selektywną wymianę między komórką a środowiskiem zewnętrznym lub wymianę między przedziałami komórkowymi.
Błony plazmatyczne są strukturami lipoproteinowymi. Lipidy spontanicznie tworzą dwuwarstwę (podwójną warstwę), w której „unoszą się” białka błonowe. Błony zawierają kilka tysięcy różnych białek: strukturalnych, transporterów, enzymów itp. Pomiędzy cząsteczkami białek znajdują się pory, przez które przechodzą substancje hydrofilowe (dwuwarstwa lipidowa uniemożliwia ich bezpośrednie przenikanie do wnętrza komórki). Grupy glikozylowe (monosacharydy i polisacharydy) są przyłączone do niektórych cząsteczek na powierzchni błony, które biorą udział w procesie rozpoznawania komórek podczas tworzenia tkanki.
Membrany różnią się grubością, zwykle w zakresie od 5 do 10 nm. Grubość zależy od wielkości amfifilowej cząsteczki lipidu i wynosi 5,3 nm. Dalszy wzrost grubości błony wynika z wielkości kompleksów białek błonowych. W zależności od warunków zewnętrznych (regulatorem jest cholesterol) struktura dwuwarstwy może się zmieniać tak, że staje się ona bardziej gęsta lub płynna – od tego zależy prędkość przemieszczania się substancji wzdłuż błon.
Błony komórkowe obejmują: błonę komórkową, kariolemę, błony retikulum endoplazmatycznego, aparat Golgiego, lizosomy, peroksysomy, mitochondria, inkluzje itp.
Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie (hydrofobowość), ale rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i tłuszczach (lipofilowość). Skład lipidów w różnych błonach nie jest taki sam. Na przykład błona plazmatyczna zawiera dużo cholesterolu. Najczęstszymi lipidami w błonie są fosfolipidy (glicerofosfatydy), sfingomieliny (sfingolipidy), glikolipidy i cholesterol.
Fosfolipidy, sfingomieliny i glikolipidy składają się z dwóch funkcjonalnie różnych części: hydrofobowej niepolarnej, która nie niesie ładunków - „ogonów” składających się z kwasów tłuszczowych, oraz hydrofilowej zawierającej naładowane polarne „głowy” - grupy alkoholowe (na przykład glicerol).
Hydrofobowa część cząsteczki składa się zwykle z dwóch kwasów tłuszczowych. Jeden z kwasów jest nasycony, a drugi nienasycony. Określa to zdolność lipidów do spontanicznego tworzenia dwuwarstwowych (bilipidowych) struktur błonowych. Lipidy błonowe pełnią następujące funkcje: bariera, transport, mikrośrodowisko białek, opór elektryczny błony.
Błony różnią się między sobą zestawem cząsteczek białka. Wiele białek błonowych składa się z regionów bogatych w aminokwasy polarne (niosące ładunek) i regionów z aminokwasami niepolarnymi (glicyna, alanina, walina, leucyna). Takie białka w warstwach lipidowych membran są rozmieszczone tak, że ich niepolarne sekcje są jakby zanurzone w „tłuszczowej” części membrany, w której znajdują się hydrofobowe sekcje lipidów. Polarna (hydrofilowa) część tych białek oddziałuje z głowami lipidowymi i jest zwrócona w stronę fazy wodnej.
Błony biologiczne mają wspólne właściwości:
membrany to układy zamknięte, które nie pozwalają na mieszanie się zawartości komórki i jej przedziałów. Naruszenie integralności błony może prowadzić do śmierci komórki;
mobilność powierzchowna (płaska, boczna). W membranach następuje ciągły ruch substancji po powierzchni;
asymetria membrany. Struktura warstw zewnętrznych i powierzchniowych jest niejednorodna chemicznie, strukturalnie i funkcjonalnie.
Krótki opis:
Sazonov V.F. 1_1 Struktura błony komórkowej [Zasoby elektroniczne] // Kinezjolog, 2009-2018: [strona internetowa]. Data aktualizacji: 02.06.2018..__.201_). _Opisano budowę i funkcjonowanie błony komórkowej (synonimy: plazmalema, plazmalema, biomembrana, błona komórkowa, zewnętrzna błona komórkowa, błona komórkowa, błona cytoplazmatyczna). Ta wstępna informacja jest niezbędna zarówno do cytologii, jak i do zrozumienia procesów aktywności nerwowej: pobudzenia nerwowego, hamowania, funkcjonowania synaps i receptorów czuciowych.
Błona komórkowa (osocze) A lemat lub plazma O lemat)
Definicja pojęcia
Błona komórkowa (synonimy: plazmalema, plazmalema, błona cytoplazmatyczna, biomembrana) to potrójna membrana lipoproteinowa (tj. „białko tłuszczowe”), która oddziela komórkę od środowiska i zapewnia kontrolowaną wymianę i komunikację między komórką a jej otoczeniem.
Najważniejsze w tej definicji nie jest to, że błona oddziela komórkę od środowiska, ale właśnie to łączy komórka z otoczeniem. Membrana jest aktywny struktura komórki, ona stale pracuje.
Błona biologiczna to ultracienka dwumolekularna warstwa fosfolipidów inkrustowanych białkami i polisacharydami. Ta struktura komórkowa leży u podstaw właściwości barierowych, mechanicznych i matrycowych żywego organizmu (Antonov V.F., 1996).
Graficzne przedstawienie membrany
Dla mnie błona komórkowa wygląda jak kratowe ogrodzenie z wieloma drzwiami, które otacza określone terytorium. Każde małe żywe stworzenie może swobodnie poruszać się tam i z powrotem przez to ogrodzenie. Jednak więksi goście mogą wejść tylko przez drzwi, a nawet wtedy nie przez wszystkie drzwi. Różni goście mają klucze tylko do swoich drzwi i nie mogą przejść przez drzwi innych osób. Tak więc przez to ogrodzenie stale przepływają goście tam i z powrotem, ponieważ główna funkcja ogrodzenia membranowego jest dwojaka: oddzielenie terytorium od otaczającej przestrzeni i jednoczesne połączenie go z otaczającą przestrzenią. Dlatego w płocie jest wiele dziur i drzwi - !
Właściwości membrany
1. Przepuszczalność.
2. Półprzepuszczalność (częściowa przepuszczalność).
3. Selektywna (synonim: selektywna) przepuszczalność.
4. Przepuszczalność czynna (synonim: transport aktywny).
5. Kontrolowana przepuszczalność.
Jak widać, główną właściwością membrany jest jej przepuszczalność dla różnych substancji.
6. Fagocytoza i pinocytoza.
7. Egzocytoza.
8. Obecność potencjałów elektrycznych i chemicznych, a raczej różnica potencjałów pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną membrany. Można to powiedzieć obrazowo „membrana zamienia ogniwo w „baterię elektryczną”, kontrolując przepływ jonów”. Detale: .
9. Zmiany potencjału elektrycznego i chemicznego.
10. Drażliwość. Specjalne receptory molekularne zlokalizowane na błonie mogą łączyć się z substancjami sygnalizacyjnymi (kontrolującymi), w wyniku czego może zmienić się stan błony i całej komórki. Receptory molekularne wyzwalają reakcje biochemiczne w odpowiedzi na połączenie z nimi ligandów (substancji kontrolnych). Warto zaznaczyć, że substancja sygnalizacyjna oddziałuje na receptor z zewnątrz, a zmiany zachodzą wewnątrz komórki. Okazuje się, że membrana przenosiła informację z otoczenia do środowiska wewnętrznego komórki.
11. Katalityczna aktywność enzymatyczna. Enzymy mogą być osadzone w błonie lub związane z jej powierzchnią (zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórki) i tam realizują swoje działania enzymatyczne.
12. Zmiana kształtu powierzchni i jej powierzchni. Dzięki temu błona może tworzyć wyrostki na zewnątrz lub odwrotnie, wgłębienia w komórce.
13. Zdolność do nawiązywania kontaktów z innymi błonami komórkowymi.
14. Przyczepność – zdolność przylegania do twardych powierzchni.
Krótka lista właściwości membrany
- Przepuszczalność.
- Endocytoza, egzocytoza, transcytoza.
- Potencjały.
- Drażliwość.
- Aktywność enzymatyczna.
- Łączność.
- Przyczepność.
Funkcje membrany
1. Niepełna izolacja treści wewnętrznych od środowiska zewnętrznego.
2. Najważniejsze w funkcjonowaniu błony komórkowej jest giełda różny Substancje pomiędzy komórką a środowiskiem międzykomórkowym. Wynika to z właściwości membrany, czyli przepuszczalności. Dodatkowo membrana reguluje tę wymianę poprzez regulację jej przepuszczalności.
3. Inną ważną funkcją membrany jest tworząc różnicę potencjałów chemicznych i elektrycznych pomiędzy jego wewnętrzną i zewnętrzną stroną. Z tego powodu wnętrze ogniwa ma ujemny potencjał elektryczny - .
4. Membrana również działa wymiana informacji pomiędzy komórką a jej otoczeniem. Specjalne receptory molekularne zlokalizowane na błonie mogą wiązać się z substancjami kontrolnymi (hormonami, mediatorami, modulatorami) i wywoływać reakcje biochemiczne w komórce, prowadząc do różnorodnych zmian w funkcjonowaniu komórki lub jej strukturze.
Wideo:Struktura błony komórkowej
Wykład wideo:Szczegóły dotyczące struktury membrany i transportu
Struktura membrany
Błona komórkowa ma uniwersalny charakter trójwarstwowy Struktura. Jego środkowa warstwa tłuszczu jest ciągła, a górna i dolna warstwa białka pokrywają ją w formie mozaiki odrębnych obszarów białkowych. Warstwa tłuszczowa jest podstawą zapewniającą izolację komórki od środowiska, izolując ją od środowiska. Sam w sobie bardzo słabo przepuszcza substancje rozpuszczalne w wodzie, ale z łatwością przepuszcza substancje rozpuszczalne w tłuszczach. Dlatego przepuszczalność membrany dla substancji rozpuszczalnych w wodzie (na przykład jonów) musi być zapewniona przez specjalne struktury białkowe - i.
Poniżej znajdują się mikrofotografie rzeczywistych błon komórkowych stykających się komórek uzyskane za pomocą mikroskopu elektronowego, a także schematyczny rysunek przedstawiający trójwarstwową strukturę membrany i mozaikowy charakter jej warstw białkowych. Aby powiększyć obraz, kliknij na niego.
Odrębny obraz wewnętrznej warstwy lipidowej (tłuszczowej) błony komórkowej, przesiąkniętej integralnymi osadzonymi białkami. Górną i dolną warstwę białkową usunięto, aby nie zakłócać oglądania dwuwarstwy lipidowej
Rysunek powyżej: Częściowe schematyczne przedstawienie błony komórkowej (błony komórkowej), podane w Wikipedii.
Należy pamiętać, że zewnętrzna i wewnętrzna warstwa białkowa została w tym miejscu usunięta z membrany, dzięki czemu możemy lepiej zobaczyć centralną dwuwarstwę tłuszczowo-lipidową. W prawdziwej błonie komórkowej duże „wyspy” białkowe unoszą się nad i pod filmem tłuszczowym (małe kulki na rysunku), a błona okazuje się grubsza, trójwarstwowa: białko-tłuszcz-białko . Czyli właściwie to jak kanapka złożona z dwóch białkowych „kawałków chleba” z tłustą warstwą „masła” w środku, czyli tzw. ma budowę trójwarstwową, a nie dwuwarstwową.
Na tym zdjęciu małe niebiesko-białe kulki odpowiadają hydrofilowym (zwilżalnym) „głowom” lipidów, a dołączone do nich „sznurki” odpowiadają hydrofobowym (niezwilżalnym) „ogonom”. Spośród białek pokazane są tylko integralne białka błonowe typu koniec do końca (czerwone kuleczki i żółte helisy). Żółte owalne kropki wewnątrz błony to cząsteczki cholesterolu. Żółto-zielone łańcuchy koralików na zewnątrz błony to łańcuchy oligosacharydów tworzących glikokaliks. Glikokaliks to rodzaj węglowodanowego („cukrowego”) „puchu” na błonie, utworzonego przez wystające z niego długie cząsteczki węglowodanowo-białkowe.
Życie to mały „worek białkowo-tłuszczowy” wypełniony półpłynną, galaretowatą zawartością, która jest przesiąknięta foliami i rurkami.
Ściany tego worka utworzone są przez podwójną warstwę tłuszczową (lipidową), pokrytą wewnątrz i na zewnątrz białkami – błoną komórkową. Dlatego mówią, że membrana ma trójwarstwowa struktura : białka-tłuszcze-białka. Wewnątrz komórki znajduje się również wiele podobnych błon tłuszczowych, które dzielą jej przestrzeń wewnętrzną na przedziały. Te same błony otaczają organelle komórkowe: jądro, mitochondria, chloroplasty. Zatem błona jest uniwersalną strukturą molekularną wspólną dla wszystkich komórek i wszystkich żywych organizmów.
Po lewej stronie nie widać już rzeczywistego, lecz sztuczny model fragmentu błony biologicznej: jest to chwilowa migawka dwuwarstwy tłuszczowej fosfolipidów (tj. podwójnej warstwy) w procesie jej symulacji dynamiki molekularnej. Pokazano komórkę obliczeniową modelu - 96 cząsteczek PC ( F osfatydyl X olina) i 2304 cząsteczki wody, co daje w sumie 20544 atomy.
Po prawej stronie znajduje się wizualny model pojedynczej cząsteczki tego samego lipidu, z którego zbudowana jest dwuwarstwa lipidowa błony. Na górze ma hydrofilową (lubiącą wodę) głowę, a na dole dwa hydrofobowe (bojące się wody) ogony. Lipid ten ma prostą nazwę: 1-steroilo-2-dokozaheksaenoilo-Sn-glicero-3-fosfatydylocholina (18:0/22:6(n-3)cis PC), ale nie musisz o tym pamiętać, chyba że planujesz sprawić, że twój nauczyciel zemdleje głębią swojej wiedzy.
Można podać bardziej precyzyjną naukową definicję komórki:
to uporządkowany, ustrukturyzowany, heterogeniczny układ biopolimerów otoczony aktywną membraną, uczestniczący w jednym zestawie procesów metabolicznych, energetycznych i informacyjnych, a także utrzymujący i odtwarzający cały system jako całość.
Wnętrze komórki również jest przesiąknięte błonami, a pomiędzy błonami nie znajduje się woda, lecz lepki żel/zol o zmiennej gęstości. Dlatego oddziałujące cząsteczki w komórce nie unoszą się swobodnie, jak w probówce z roztworem wodnym, ale przeważnie osiadają (unieruchomione) na strukturach polimerowych cytoszkieletu lub błonach wewnątrzkomórkowych. Dlatego reakcje chemiczne zachodzą wewnątrz komórki prawie tak, jak w ciele stałym, a nie w cieczy. Zewnętrzna błona otaczająca komórkę jest również wyłożona enzymami i receptorami molekularnymi, co czyni ją bardzo aktywną częścią komórki.
Błona komórkowa (plazmalemma, plazmolemma) jest aktywną membraną, która oddziela komórkę od środowiska i łączy ją z otoczeniem. © Sazonov V.F., 2016.
Z tej definicji membrany wynika, że nie tylko ogranicza ona komórkę, ale także aktywnie pracujełącząc go z otoczeniem.
Tłuszcz tworzący błony jest wyjątkowy, dlatego jego cząsteczki zwykle nazywane są nie tylko tłuszczem, ale „lipidy”, „fosfolipidy”, „sfingolipidy”. Folia membranowa jest podwójna, to znaczy składa się z dwóch sklejonych ze sobą folii. Dlatego w podręcznikach piszą, że podstawa błony komórkowej składa się z dwóch warstw lipidowych (lub „ dwuwarstwowy", czyli podwójną warstwę). Dla każdej pojedynczej warstwy lipidowej jedną stronę można zwilżyć wodą, drugiej nie. Dzięki temu folie te przylegają do siebie dokładnie swoimi niezwilżalnymi stronami.
Błona bakteryjna
Ściana komórkowa prokariotyczna bakterii Gram-ujemnych składa się z kilku warstw, jak pokazano na poniższym rysunku.
Warstwy otoczki bakterii Gram-ujemnych:
1. Wewnętrzna trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna, która styka się z cytoplazmą.
2. Ściana komórkowa zbudowana z mureiny.
3. Zewnętrzna trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna, która ma ten sam układ lipidów z kompleksami białkowymi, co błona wewnętrzna.
Komunikacja komórek bakterii Gram-ujemnych ze światem zewnętrznym poprzez tak złożoną, trójstopniową strukturę nie daje im przewagi w przetrwaniu w trudnych warunkach w porównaniu z bakteriami Gram-dodatnimi, które mają słabszą błonę. Nie tolerują też wysokich temperatur, zwiększonej kwasowości i zmian ciśnienia.
Wykład wideo:Membrana plazmowa. E.V. Cheval, dr.
Wykład wideo:Błona jako granica komórki. A. Iliaskin
Znaczenie kanałów jonowych membrany
Łatwo zrozumieć, że tylko substancje rozpuszczalne w tłuszczach mogą przedostać się do komórki przez błonę tłuszczową. Są to tłuszcze, alkohole, gazy. Na przykład w czerwonych krwinkach tlen i dwutlenek węgla łatwo przedostają się i wypływają bezpośrednio przez błonę. Ale woda i substancje rozpuszczalne w wodzie (na przykład jony) po prostu nie mogą przejść przez membranę do żadnej komórki. Oznacza to, że wymagają specjalnych otworów. Ale jeśli po prostu zrobisz dziurę w warstwie tłuszczu, natychmiast się ona zamknie. Co robić? Rozwiązanie znaleziono w naturze: konieczne jest wykonanie specjalnych struktur transportujących białka i rozciągnięcie ich przez membranę. Dokładnie w ten sposób powstają kanały dla przejścia substancji nierozpuszczalnych w tłuszczach - kanały jonowe błony komórkowej.
Zatem, aby nadać swojej błonie dodatkowe właściwości przepuszczalności cząsteczek polarnych (jonów i wody), komórka syntetyzuje w cytoplazmie specjalne białka, które następnie integrują się z błoną. Występują w dwóch rodzajach: białka transportowe (na przykład ATPazy transportowe) i białka tworzące kanały (twórcy kanałów). Białka te osadzone są w podwójnej warstwie tłuszczowej błony i tworzą struktury transportowe w postaci transporterów lub w postaci kanałów jonowych. Różne substancje rozpuszczalne w wodzie, które w przeciwnym razie nie mogłyby przejść przez błonę tłuszczową, mogą teraz przejść przez te struktury transportowe.
Ogólnie nazywane są również białka osadzone w błonie całka, właśnie dlatego, że wydają się być zawarte w membranie i przez nią przenikają. Inne białka, nie integralne, tworzą jakby wyspy „unoszące się” na powierzchni błony: albo na jej zewnętrznej, albo na wewnętrznej powierzchni. W końcu każdy wie, że tłuszcz to dobry smar i łatwo się po nim ślizgać!
wnioski
1. Ogólnie membrana okazuje się trójwarstwowa:
1) zewnętrzna warstwa „wysp” białkowych,
2) tłuszczowe dwuwarstwowe „morze” (dwuwarstwa lipidowa), tj. podwójny film lipidowy,
3) wewnętrzna warstwa „wysp” białkowych.
Ale istnieje również luźna warstwa zewnętrzna - glikokaliks, który jest utworzony przez glikoproteiny wystające z błony. Są to receptory molekularne, z którymi wiążą się substancje kontrolujące sygnalizację.
2. W membranę wbudowane są specjalne struktury białkowe, zapewniające jej przepuszczalność dla jonów lub innych substancji. Nie wolno nam zapominać, że w niektórych miejscach morze tłuszczu jest przesiąknięte integralnymi białkami. I to właśnie białka integralne tworzą coś wyjątkowego konstrukcje transportowe błona komórkowa (patrz rozdział 1_2 Mechanizmy transportu przez błonę). Przez nie substancje dostają się do komórki, a także są usuwane z komórki na zewnątrz.
3. Po dowolnej stronie błony (zewnętrznej i wewnętrznej), a także wewnątrz błony mogą znajdować się białka enzymatyczne, które wpływają zarówno na stan samej błony, jak i na życie całej komórki.
Błona komórkowa jest zatem aktywną, zmienną strukturą, która aktywnie działa na rzecz całej komórki i łączy ją ze światem zewnętrznym, a nie jest tylko „powłoką ochronną”. To najważniejsza rzecz, którą musisz wiedzieć o błonie komórkowej.
W medycynie białka błonowe są często wykorzystywane jako „cele” leków. Takie cele obejmują receptory, kanały jonowe, enzymy i systemy transportowe. Ostatnio oprócz błony celem leków stały się także geny ukryte w jądrze komórkowym.
Wideo:Wprowadzenie do biofizyki błony komórkowej: Struktura błony 1 (Vladimirov Yu.A.)
Wideo:Historia, budowa i funkcje błony komórkowej: Struktura membrany 2 (Vladimirov Yu.A.)
© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.
Błona komórkowa - struktura molekularna składająca się z lipidów i białek. Jego główne właściwości i funkcje:
- oddzielenie zawartości dowolnej komórki od środowiska zewnętrznego, zapewnienie jej integralności;
- kontrola i ustanowienie wymiany między środowiskiem a komórką;
- błony wewnątrzkomórkowe dzielą komórkę na specjalne przedziały: organelle lub przedziały.
Słowo „membrana” po łacinie oznacza „film”. Jeśli mówimy o błonie komórkowej, to jest to połączenie dwóch filmów, które mają różne właściwości.
Błona biologiczna obejmuje trzy rodzaje białek:
- Peryferyjne – umiejscowione na powierzchni folii;
- Integralne – całkowicie przenikają przez membranę;
- Półintegralny - jeden koniec wnika w warstwę bilipidową.
Jakie funkcje pełni błona komórkowa?
1. Ściana komórkowa to trwała błona komórkowa zlokalizowana na zewnątrz błony cytoplazmatycznej. Pełni funkcje ochronne, transportowe i strukturalne. Występuje w wielu roślinach, bakteriach, grzybach i archeonach.
2. Pełni funkcję barierową, czyli selektywny, regulowany, aktywny i pasywny metabolizm ze środowiskiem zewnętrznym.
3. Potrafi przekazywać i przechowywać informacje, a także bierze udział w procesie reprodukcji.
4. Pełni funkcję transportową, która może transportować substancje do i z komórki przez błonę.
5. Błona komórkowa ma przewodnictwo jednokierunkowe. Dzięki temu cząsteczki wody mogą bezzwłocznie przejść przez błonę komórkową, a cząsteczki innych substancji wnikają selektywnie.
6. Za pomocą błony komórkowej pozyskiwana jest woda, tlen i składniki odżywcze, a przez nią usuwane są produkty metabolizmu komórkowego.
7. Przeprowadza metabolizm komórkowy przez błony i potrafi go przeprowadzać za pomocą 3 głównych typów reakcji: pinocytozy, fagocytozy, egzocytozy.
8. Błona zapewnia specyfikę kontaktów międzykomórkowych.
9. Błona zawiera liczne receptory zdolne do odbierania sygnałów chemicznych - mediatory, hormony i wiele innych substancji biologicznie czynnych. Ma więc moc zmiany aktywności metabolicznej komórki.
10. Podstawowe właściwości i funkcje błony komórkowej:
- Matryca
- Bariera
- Transport
- Energia
- Mechaniczny
- Enzymatyczny
- Chwytnik
- Ochronny
- Cechowanie
- Biopotencjał
Jaką funkcję pełni błona plazmatyczna w komórce?
- Ogranicza zawartość komórki;
- Wykonuje wejście substancji do komórki;
- Zapewnia usunięcie szeregu substancji z komórki.
Struktura błony komórkowej
Błony komórkowe obejmują lipidy 3 klas:
- Glikolipidy;
- Fosfolipidy;
- Cholesterol.
Zasadniczo błona komórkowa składa się z białek i lipidów i ma grubość nie większą niż 11 nm. Od 40 do 90% wszystkich lipidów to fosfolipidy. Należy również zwrócić uwagę na glikolipidy, które są jednym z głównych składników błony.
Struktura błony komórkowej jest trójwarstwowa. W środku znajduje się jednorodna płynna warstwa bilipidowa, którą z obu stron pokrywają białka (jak mozaika), częściowo wnikając w jej grubość. Białka są również niezbędne, aby błona mogła przepuszczać specjalne substancje do i z komórek, które nie mogą przeniknąć przez warstwę tłuszczu. Na przykład jony sodu i potasu.
- To jest interesujące -
Struktura komórki - wideo