A membránok alapvető funkciói. A plazmamembrán funkciói, jelentése, szerkezete

Biológiai membránok.
A "membrán" kifejezést (lat. Membrana - bőr, film) több mint 100 évvel ezelőtt kezdték használni a sejthatár jelölésére, amely egyrészt gátként szolgál a sejt tartalma és a külső környezet között. , másrészt pedig félig áteresztő válaszfalként, amelyen áthaladhat a víz és egyes anyagok. A membrán funkciói azonban nem korlátozódnak erre, mivel a biológiai membránok képezik a sejt szerkezeti szerveződésének alapját.
Membrán szerkezet. E modell szerint a fő membrán egy lipid kettős réteg, amelyben a molekulák hidrofób farkai befelé, a hidrofil fejek pedig kifelé néznek. A lipideket a foszfolipidek, a glicerin vagy a szfingozin származékai képviselik. A fehérjék a lipidréteghez kapcsolódnak. Az integrált (transzmembrán) fehérjék keresztül-kasul áthatolnak a membránon, és szilárdan kötődnek hozzá; a perifériások nem hatolnak be és kevésbé szorosan kapcsolódnak a membránhoz. A membránfehérjék funkciói: a membránok szerkezetének fenntartása, a környezetből érkező jelek fogadása és átalakítása. környezet, bizonyos anyagok transzportja, membránokon lejátszódó reakciók katalízise. a membrán vastagsága 6-10 nm.

A membrán tulajdonságai:
1. Folyékonyság. A membrán nem merev szerkezet, a legtöbb fehérje és lipid a membránok síkjában mozoghat.
2. Aszimmetria. Mind a fehérjék, mind a lipidek külső és belső rétegének összetétele eltérő. Ezenkívül az állati sejtek plazmamembránjain kívül található egy glikoprotein réteg (glikokalix, amely jel- és receptorfunkciókat lát el, és fontos a sejtek szöveti egyesülése szempontjából is)
3. Polaritás. A membrán külső oldala pozitív, míg a belső oldala negatív töltést hordoz.
4. Szelektív permeabilitás. Az élő sejtek membránja a vízen kívül csak bizonyos molekulákat és oldott anyagok ionjait engedi át.(A „félpermeabilitás” kifejezés használata a sejtmembránokkal kapcsolatban nem teljesen helytálló, hiszen ebből a fogalomból az következik, hogy a a membrán csak az oldószermolekulákat engedi át, miközben megtartja az oldott anyagok összes molekuláját és ionját.)

A külső sejtmembrán (plazmalemma) egy 7,5 nm vastag ultramikroszkópos film, amely fehérjékből, foszfolipidekből és vízből áll. Vízzel jól átitatott, rugalmas fólia, amely sérülés után gyorsan helyreállítja az integritást. Univerzális szerkezettel rendelkezik, amely minden biológiai membránra jellemző. Ennek a membránnak a határhelyzete, a szelektív permeabilitás, a pinocitózis, a fagocitózis, a kiválasztási termékek kiválasztásában és a szintézisben való részvétele, a szomszédos sejtekkel együttműködve és a sejt károsodástól való védelme rendkívül fontossá teszi a szerepét. A membránon kívüli állati sejteket néha vékony poliszacharid- és fehérjeréteg borítja - glikokalix. A növényi sejtekben a sejtmembránon kívül van egy erős sejtfal, amely külső támaszt nyújt és megtartja a sejt alakját. Rostból (cellulózból), vízben oldhatatlan poliszacharidból áll.

1 - a foszfolipid molekula poláris feje

2 - a foszfolipid molekula zsírsav-farka

3 - integrált fehérje

4 - perifériás fehérje

5 - félig integrált fehérje

6 - glikoprotein

7 - glikolipid

A külső sejtmembrán minden sejtben (állati és növényi) rejlik, vastagsága körülbelül 7,5 (legfeljebb 10) nm, és lipid- és fehérjemolekulákból áll.

Jelenleg a sejtmembrán felépítésének általános folyadék-mozaik modellje. E modell szerint a lipidmolekulák két rétegben helyezkednek el, víztaszító végeik (hidrofób - zsírban oldódó) egymással szemben, vízoldható (hidrofil) végeik pedig a perifériára néznek. A fehérjemolekulák a lipidrétegbe ágyazódnak be. Egy részük a lipidrész külső vagy belső felületén található, mások részben víz alá merülnek, vagy át- és áthatolnak a membránon.

Membrán funkciók :

Védő, határ, sorompó;

Szállítás;

Receptor - fehérjék rovására végzik - receptorok, amelyek szelektív képességgel rendelkeznek bizonyos anyagokra (hormonokra, antigénekre stb.), kémiai kölcsönhatásba lépnek velük, jeleket vezetnek a sejtbe;

Vegyen részt a sejtek közötti kapcsolatok kialakításában;

Biztosítsa egyes sejtek mozgását (amőba mozgás).

Az állati sejtek vékony glikokalix réteggel rendelkeznek a külső sejtmembrán tetején. Szénhidrátok lipidekkel és szénhidrátok fehérjékkel alkotott komplexe. A glikokalix részt vesz az intercelluláris kölcsönhatásokban. A legtöbb sejtorganellum citoplazmatikus membránja pontosan azonos szerkezettel rendelkezik.

Növényi sejtekben a citoplazma membránon kívül. cellulózból álló sejtfal van.

Anyagok szállítása a citoplazma membránon keresztül .

Két fő mechanizmus létezik az anyagoknak a sejtbe vagy onnan történő bejutására:

1. Passzív szállítás.

2. Aktív szállítás.

Az anyagok passzív szállítása energiafogyasztás nélkül történik. Ilyen transzport például a diffúzió és az ozmózis, amelyben a molekulák vagy ionok mozgása egy nagy koncentrációjú területről egy alacsonyabb koncentrációjú területre, például vízmolekulákra történik.

Aktív transzport - ezzel a típusú transzporttal a molekulák vagy ionok a koncentrációgradiens ellenében hatolnak be a membránon, ami energiát igényel. Az aktív transzportra példa a nátrium-kálium pumpa, amely aktívan pumpálja ki a nátriumot a sejtből, és a káliumionokat abszorbeálja a külső környezetből, átviszi azokat a sejtbe. A pumpa egy speciális membránfehérje, amely az ATP-vel mozgásba hozza.

Az aktív transzport állandó sejttérfogatot és membránpotenciált tart fenn.

Az anyagok szállítása endocitózissal és exocitózissal történhet.

Az endocitózis az anyagok behatolása a sejtbe, az exocitózis a sejtből.

Az endocitózis során a plazmamembrán invaginációt vagy kinövéseket képez, amelyek azután beburkolják az anyagot, és leválva buborékokká alakulnak.

Az endocitózisnak két típusa van:

1) fagocitózis - szilárd részecskék (fagocita sejtek) felszívódása,

2) pinocytosis - felszívódás folyékony anyag... A pinocitózis az amőboid protozoákra jellemző.

Az exocitózis révén különféle anyagok távoznak a sejtekből: az emésztetlen táplálékmaradványok az emésztőüregekből, a folyékony váladékuk pedig a kiválasztó sejtekből.

Citoplazma -(citoplazma + sejtmag forma protoplazma). A citoplazma egy vizes alapanyagból (citoplazmatikus mátrix, hialoplazma, citoszol) és a benne lévő különféle organellumokból és zárványokból áll.

Zárványok – sejtek hulladéktermékei. A zárványoknak 3 csoportja van - trofikus, szekréciós (mirigysejtek) és speciális (pigment) értékek.

Sejtszervecskék - ezek a citoplazma állandó struktúrái, amelyek bizonyos funkciókat látnak el a sejtben.

Rendelje ki az organellumokat összértékés különleges. Különlegesek a legtöbb sejtben megtalálhatók, de jelentős mennyiségben csak a meghatározott funkciót betöltő sejtekben vannak jelen. Ide tartoznak a bélhámsejtek mikrobolyhjai, a légcső és a hörgők hámjának csillói, flagellák, myofibrillumok (izomösszehúzódást biztosító stb.).

Az általános jelentőségű organellumok közé tartozik az EPS, Golgi-komplex, mitokondriumok, riboszómák, lizoszómák, sejtközpont centrioljai, peroxiszómák, mikrotubulusok, mikrofilamentumok. Növényi sejtekben - plasztidok, vakuolák. Az általános jelentőségű organellumok membrános és nem membrán szerkezetű organellumokra oszthatók.

A membránszerkezetű organellumok két- és egymembránosak. A mitokondriumokat és a plasztidokat két membránnak nevezik. Egymembránhoz - endoplazmatikus retikulum, Golgi komplex, lizoszómák, peroxiszómák, vakuolák.

Membrán nélküli organellumok: riboszómák, sejtközpont, mikrotubulusok, mikrofilamentumok.

Mitokondriumok – ezek kerek vagy ovális alakú organellumok. Két membránból állnak: belső és külső. A belső membránon vannak kinövések - cristae, amelyek a mitokondriumokat részekre osztják. A rekeszek anyaggal – mátrixszal vannak feltöltve. A mátrix DNS-t, mRNS-t, tRNS-t, riboszómákat, kalcium- és magnéziumsókat tartalmaz. Itt zajlik le az autonóm fehérje bioszintézis. A mitokondriumok fő funkciója az energia szintézise és felhalmozódása az ATP molekulákban. A sejtben új mitokondriumok keletkeznek a régiek osztódása következtében.

Plasztidok – túlnyomórészt növényi sejtekben található organellumok. Három típusuk van: zöld pigmentet tartalmazó kloroplasztiszok; kromoplasztok (vörös, sárga pigmentek, narancssárga); leukoplasztok (színtelen).

A kloroplasztiszok a zöld pigment klorofillnak köszönhetően képesek szerves anyagokat szintetizálni szervetlenekből, a nap energiáját felhasználva.

A kromoplasztok élénk színeket adnak a virágoknak és gyümölcsöknek.

A leukoplasztok képesek tartalékot felhalmozni tápanyagok: keményítő, lipidek, fehérjék stb.

Endoplazmatikus retikulum ( EPS ) vakuolák és csatornák összetett rendszere, amelyeket membránok határolnak. Különbséget kell tenni a sima (agranuláris) és durva (szemcsés) EPS között. A sima membránján nincsenek riboszómák. Lipideket, lipoproteineket szintetizál, felhalmozódik és eltávolítja a mérgező anyagokat a sejtből. A szemcsés EPS membránriboszómákkal rendelkezik, amelyekben a fehérjék szintetizálódnak. Ezután a fehérjék belépnek a Golgi komplexbe, és onnan kifelé.

Golgi-komplexum (Golgi-készülék) lapított membrántasakokból álló halom - ciszternák és a hozzájuk kapcsolódó vezikulák rendszere. Egy rakat ciszternát diktioszómának neveznek.

A Golgi-komplexum funkciói : fehérjék módosítása, poliszacharidok szintézise, ​​anyagok transzportja, sejtmembrán kialakítása, lizoszómák kialakulása.

Lizoszómák – membránnal körülvett vezikulák, amelyek enzimeket tartalmaznak. Az anyagok intracelluláris hasítását végzik, és elsődleges és másodlagosra osztják. Az elsődleges lizoszómák inaktív formában tartalmaznak enzimeket. Miután különböző anyagok belépnek az organellumokba, az enzimek aktiválódnak, és megkezdődik az emésztés folyamata - ezek másodlagos lizoszómák.

Peroxiszómák buborékok formájúak, amelyeket egy membrán határol. Enzimeket tartalmaznak, amelyek lebontják a hidrogén-peroxidot, amely mérgező a sejtekre.

Vacuolák – ezek a növényi sejtek sejtnedveket tartalmazó organellumai. A sejtnedv tartalék tápanyagokat, pigmenteket és salakanyagokat tartalmazhat. A vakuolák részt vesznek a turgornyomás létrehozásában, a víz-só anyagcsere szabályozásában.

Riboszómák – organellumok, amelyek nagy és kis alegységekből állnak. Elhelyezkedhetnek az EPS-en, vagy szabadon elhelyezkedhetnek a sejtben, poliszómákat képezve. rRNS-ből és fehérjéből állnak, és a sejtmagban képződnek. A fehérje bioszintézise a riboszómákban megy végbe.

Sejtközpont – állatok, gombák, alacsonyabb rendű növények sejtjeiben fordul elő, és hiányzik magasabb rendű növények... Két centriolból és egy sugárzó gömbből áll. A centriole üreges henger alakú, amelynek fala 9 mikrotubulus hármasból áll. Az osztódás során a sejtek a mitotikus orsó szálait képezik, amelyek biztosítják a kromatidák divergenciáját a mitózis anafázisában és a homológ kromoszómák divergenciáját a meiózis során.

Mikrotubulusok – különböző hosszúságú csőszerű képződmények. A centriolák, mitotikus orsó, flagellák, csillók részei, támasztó funkciót látnak el, elősegítik a belső mozgást sejtszerkezetek.

Mikrofilamentumok – fonalas vékony képződmények az egész citoplazmában, de különösen sok van belőlük a sejtmembrán alatt. A mikrotubulusokkal együtt alkotják a sejt citoszkeletonját, meghatározzák a citoplazma áramlását, a vezikulák, kloroplasztiszok és más organellumok intracelluláris mozgását.

Sejtfejlődés

A sejtfejlődésnek két szakasza van:

1.Vegyi.

2. Biológiai.

Kémiai szakasz körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt kezdődött. Befolyása alatt ultraibolya sugárzás, sugárzás, villámkisülések (energiaforrások), kialakulása első egyszerű kémiai vegyületek- monomerek, majd összetettebbek - polimerek és komplexeik (szénhidrátok, lipidek, fehérjék, nukleinsavak).

A sejtképződés biológiai szakasza a probionok megjelenésével kezdődik - izoláltan összetett rendszerek képes önreprodukcióra, önszabályozásra és természetes kiválasztódás... A probionok 3-3,8 milliárd éve jelentek meg. Az első prokarióta sejtek, a baktériumok probionokból származtak. Az eukarióta sejtek prokariótákból (1-1,4 milliárd évvel ezelőtt) kétféle módon fejlődtek ki:

1) Több prokarióta sejt szimbiózisával - ez egy szimbiotikus hipotézis;

2) A sejtmembrán invaginációjával. Az invaginációs hipotézis lényege, hogy a prokarióta sejt több genomot tartalmazott a sejtmembránhoz kapcsolva. Aztán megtörtént az invagináció - invagináció, a sejtmembrán befűzése, és ezek a genomok mitokondriumokká, kloroplasztiszokká és sejtmaggá változtak.

Sejtdifferenciáció és specializáció .

A differenciálódás formálódik különböző típusok sejtek és szövetek egy többsejtű szervezet fejlődése során. Az egyik hipotézis a differenciálódást a génexpresszióval társítja egyéni fejlődés... Az expresszió bizonyos gének munkába való bevonásának folyamata, amely feltételeket teremt az anyagok irányított szintéziséhez. Ezért van a szövetek fejlődése és specializálódása egyik vagy másik irányba.

Hasonló információk.

A membrán egy szuperfinom szerkezet, amely az organellumok felületét és a sejt egészét alkotja. Minden membrán hasonló szerkezetű, és egy rendszerbe kapcsolódik.

Kémiai összetétel

A sejtmembránok kémiailag homogének, és különböző csoportok fehérjéből és lipidekből állnak:

• foszfolipidek;
• galaktolipidek;
• szulfolipidek.

Ide tartoznak még a nukleinsavak, poliszacharidok és egyéb anyagok.

Fizikai tulajdonságok

Normál hőmérsékleten a membránok folyadékkristályos állapotban vannak, és folyamatosan ingadoznak. Viszkozitásuk megközelíti a növényi olajét.

A membrán visszanyerhető, tartós, rugalmas és porózus. A membránok vastagsága 7-14 nm.

TOP-4 cikkakik ezzel együtt olvastak

A membrán nem áteresztő a nagy molekulák számára. A kis molekulák és ionok a pórusokon és magán a membránon áthaladhatnak a membrán különböző oldalain fellépő koncentrációkülönbségek hatására, valamint transzportfehérjék segítségével.

Modell

A membránok szerkezetét jellemzően fluid-mozaik modellel írják le. A membránnak van egy váza - két sor lipidmolekula, szorosan, mint egymás melletti tégla.

Rizs. 1. Szendvics típusú biológiai membrán.

A lipidek felületét mindkét oldalon fehérjék borítják. A mozaikmintázatot a membrán felületén egyenetlenül eloszló fehérjemolekulák alkotják.

A bilipid rétegbe való bemerülés mértéke szerint a fehérjemolekulákat felosztják három csoport:

• transzmembrán;
• elmerült;
• felszínes.

A fehérjék biztosítják a membrán fő tulajdonságát - szelektív permeabilitását a különböző anyagokkal szemben.

Membrán típusok

Az összes sejtmembrán lokalizáció szerint felosztható a következő típusok:

• szabadtéri;
• nukleáris;
• organellumok membránjai.

A külső citoplazmatikus membrán vagy plazmolemma a sejt határa. A citoszkeleton elemeivel összekapcsolódva megtartja alakját és méretét.

Rizs. 2. Citoszkeleton.

A magmembrán vagy karyolemma a magtartalom határa. Két membránból épül fel, nagyon hasonló a külsőhöz. A mag külső membránja membránokhoz kapcsolódik endoplazmatikus retikulum(EPS) és a pórusokon keresztül egy belső membránnal.

Az EPS membránok átjárják a teljes citoplazmát, és olyan felületeket képeznek, amelyeken különféle anyagok szintetizálódnak, beleértve a membránfehérjéket is.

Organoid membránok

Az organellumok többsége membránszerkezettel rendelkezik.

A falak egy membránból épülnek:

• Golgi komplexum;
• vakuolák;
• lizoszómák.

A plasztidok és a mitokondriumok két réteg membránból épülnek fel. Külső membránjuk sima, míg a belső membrán sok redőt alkot.

A fotoszintetikus kloroplaszt membránok sajátosságai a beágyazott klorofillmolekulák.

Az állati sejtek külső membránjának felületén szénhidrátréteg van, az úgynevezett glikokalix.

Rizs. 3. Glycocalyx.

A glikokalix leginkább a bélhám sejtjeiben fejlődik ki, ahol feltételeket teremt az emésztéshez és védi a plazmolemmát.

táblázat "A sejtmembrán szerkezete"

Mit tanultunk?

Megvizsgáltuk a sejtmembrán szerkezetét és működését. A membrán a sejt, a sejtmag és az organellumok szelektív (szelektív) gátja. A sejtmembrán szerkezetét folyadék-mozaik modell írja le. E modell szerint a fehérjemolekulák viszkózus lipidek kettős rétegébe ágyazódnak be.

Teszt téma szerint

A jelentés értékelése

Átlagos értékelés: 4.5. Összes értékelés: 270.

Az élőlények, valamint a növények, állatok és emberek szerkezetének tanulmányozása a biológia citológiának nevezett szakaszával foglalkozik. A tudósok azt találták, hogy a benne lévő sejt tartalma meglehetősen összetett. Az úgynevezett felszíni apparátus veszi körül, amely magában foglalja a külső sejtmembránt, a szupramembrán struktúrákat: glikokalixot, valamint mikrofilamentumokat, pelikulákat és mikrotubulusokat, amelyek a membrán komplexét alkotják.

Ebben a cikkben a felszíni apparátus részét képező külső sejtmembrán szerkezetét és működését vizsgáljuk különböző típusok sejteket.

Milyen funkciókat lát el a külső sejtmembrán?

Amint azt korábban leírtuk, a külső membrán minden sejt felszíni apparátusának része, amely sikeresen választja el a belső tartalmát, és megvédi a sejtszerveket a kedvezőtlen környezeti feltételektől. További funkciója a sejttartalom és a szövetnedv közötti anyagcsere biztosítása, ezért a külső sejtmembrán végzi a citoplazmába kerülő molekulák és ionok szállítását, valamint segít a méreganyagok és a felesleges mérgező anyagok eltávolításában a sejtből.

A sejtmembrán szerkezete

A különböző típusú sejtek membránjai vagy plazmalemmái nagyon különböznek egymástól. Főként, kémiai szerkezete, valamint a bennük lévő lipidek, glikoproteinek, fehérjék relatív tartalmát és ennek megfelelően a bennük elhelyezkedő receptorok jellegét. A külső, amelyet elsősorban a glikoproteinek egyéni összetétele határoz meg, részt vesz a környezeti ingerek felismerésében, illetve magának a sejtnek az ezekre adott reakcióiban. Egyes vírustípusok kölcsönhatásba léphetnek a sejtmembránok fehérjéivel és glikolipidjeivel, aminek következtében behatolnak a sejtbe. A herpesz- és influenzavírusok felhasználhatók védőburok kialakítására.

A vírusok és baktériumok, az úgynevezett bakteriofágok pedig a sejtmembránhoz tapadnak, és egy speciális enzim segítségével feloldják azt az érintkezési ponton. Ezután egy vírus DNS-molekula halad át a lyukon.

Az eukarióta plazmalemma szerkezeti jellemzői

Emlékezzünk vissza, hogy a külső sejtmembrán a transzport funkciót látja el, vagyis az anyagok be- és kiszállítását a külső környezetbe. Egy ilyen folyamat végrehajtásához speciális szerkezetre van szükség. Valójában a plazmalemma a felszíni apparátus állandó, univerzális rendszere. Ez egy vékony (2-10 Nm), de meglehetősen sűrű többrétegű film, amely az egész cellát beborítja. Szerkezetét 1972-ben olyan tudósok tanulmányozták, mint D. Singer és G. Nicholson, és elkészítették a sejtmembrán folyadék-mozaik modelljét is.

Az ezt alkotó fő kémiai vegyületek fehérjék és bizonyos foszfolipidek rendezett molekulái, amelyek folyékony lipidközegbe vannak beszórva, és mozaikszerűek. Így a sejtmembrán két lipidrétegből áll, amelyeknek a nem poláris hidrofób "farka" a membrán belsejében található, a poláris hidrofil fejek pedig a sejt citoplazmájába és az intercelluláris folyadékba irányulnak.

A lipidréteget nagy fehérjemolekulák hatolják át, amelyek hidrofil pórusokat képeznek. Rajtuk keresztül szállítják a glükóz és ásványi sók vizes oldatait. Egyes fehérjemolekulák a plazmalemma külső és belső felületén egyaránt megtalálhatók. Így minden sejtmaggal rendelkező szervezet sejtjeinek külső sejtmembránján szénhidrátmolekulák találhatók, amelyek kovalensen kapcsolódnak glikolipidekhez és glikoproteinekhez. A sejtmembránok szénhidráttartalma 2-10%.

A prokarióta szervezetek plazmalemmájának szerkezete

A prokarióták külső sejtmembránja hasonló funkciókat lát el, mint a nukleáris szervezetek sejtjeinek plazmalemmái, nevezetesen: a külső környezetből érkező információk észlelése és továbbítása, ionok és oldatok szállítása a sejtbe és onnan ki, a citoplazma védelme az idegen reagensekkel szemben. a külső. Mezoszómákat képezhet - olyan struktúrákat, amelyek akkor keletkeznek, amikor a plazmalemma behatol a sejtbe. Tartalmazhatnak olyan enzimeket, amelyek részt vesznek a prokarióták metabolikus reakcióiban, például a DNS-replikációban, a fehérjeszintézisben.

A mezoszómák redox enzimeket is tartalmaznak, míg a fotoszintetikusok bakterioklorofill (baktériumok) és fikobilin (cianobaktériumok).

A külső membránok szerepe az intercelluláris kapcsolatokban

Folytatva a külső sejtmembrán funkcióinak megválaszolását, térjünk ki a növényi sejtekben betöltött szerepére, a külső sejtmembrán falában pórusok képződnek, amelyek a cellulózrétegbe kerülnek. Rajtuk keresztül lehetséges, hogy a sejt citoplazmája kifelé távozzon, az ilyen vékony csatornákat plazmodezmának nevezzük.

Nekik köszönhetően nagyon erős a kapcsolat a szomszédos növényi sejtek között. Az emberi és állati sejtekben a szomszédos sejtmembránok érintkezési helyeit dezmoszómáknak nevezik. Az endoteliális és hámsejtekre jellemzőek, és megtalálhatók a szívizomsejtekben is.

A plazmalemma segédképződményei

Értsd meg, miben különböznek egymástól növényi sejtekállatokból segít tanulmányozni plazmalemmáik szerkezeti sajátosságait, amelyek attól függnek, hogy a külső sejtmembrán milyen funkciókat lát el. Fölötte az állati sejtekben glikokalix réteg található. A külső sejtmembrán fehérjéhez és lipidjeihez kapcsolódó poliszacharidok molekulái alkotják. A glikokalixnak köszönhetően a sejtek között adhézió (adhézió) jön létre, ami szövetek kialakulásához vezet, ezért részt vesz a plazmalemma jelátviteli funkciójában - a környezeti ingerek felismerésében.

Hogyan történik bizonyos anyagok passzív transzportja a sejtmembránokon keresztül?

Mint korábban említettük, a külső sejtmembrán részt vesz az anyagok szállításának folyamatában a sejt és a külső környezet között. A plazmamembránon keresztül kétféle transzport létezik: passzív (diffúzió) és aktív transzport. Az első magában foglalja a diffúziót, a diffúziós elősegítést és az ozmózist. Az anyagok koncentráció gradiens mentén történő mozgása elsősorban a sejtmembránon áthaladó molekulák tömegétől és méretétől függ. Például a kis nem poláris molekulák könnyen feloldódnak a plazmalemma középső lipidrétegében, áthaladnak rajta, és a citoplazmába kerülnek.

Nagy molekulák szerves anyag speciális hordozófehérjék segítségével behatolnak a citoplazmába. Fajspecifikusak, és egy részecskével vagy ionnal kombinálva passzívan, a koncentráció gradiens mentén (passzív transzport) energiafelhasználás nélkül továbbítják őket a membránon keresztül. Ez a folyamat a plazmalemma olyan tulajdonságának hátterében áll, mint a szelektív permeabilitás. A folyamat során az ATP-molekulák energiája nem kerül felhasználásra, és a sejt más anyagcsere-reakciókhoz takarítja meg.

Kémiai vegyületek aktív transzportja a plazmalemmán keresztül

Mivel a külső sejtmembrán biztosítja a molekulák és ionok átvitelét a külső környezetből a sejt belsejébe és fordítva, lehetővé válik a disszimilációs termékek, amelyek toxinok, kifelé, azaz az intercelluláris folyadékba történő eltávolítása. koncentráció gradiens ellen fordul elő, és energiafelhasználást igényel ATP molekulák formájában. Ez magában foglalja az ATPázoknak nevezett hordozófehérjéket is, amelyek szintén enzimek.

Ilyen transzportra példa a nátrium-kálium pumpa (a nátriumionok a citoplazmából a külső környezetbe kerülnek, a káliumionok pedig a citoplazmába pumpálódnak). A bél és a vesék hámsejtjei képesek rá. A pinocitózis és fagocitózis folyamatai ennek az átviteli módnak a változatai. Így a külső sejtmembrán funkcióit megvizsgálva megállapítható, hogy a heterotróf protisták, valamint a magasabb rendű állati szervezetek sejtjei, például a leukociták képesek a pino- és fagocitózis folyamataira.

Bioelektromos folyamatok a sejtmembránokban

Megállapították, hogy potenciálkülönbség van a plazmalemma külső felülete (pozitív töltésű) és a citoplazma parietális rétege között, amely negatív töltésű. Nyugalmi potenciálnak hívták, és minden élő sejt velejárója. A idegszövet nemcsak nyugalmi potenciállal rendelkezik, hanem gyenge bioáramok vezetésére is képes, amit gerjesztési folyamatnak neveznek. Az idegsejtek-neuronok külső membránjai, amelyek a receptorok irritációját kapják, elkezdenek töltéseket váltani: a nátriumionok tömegesen bejutnak a sejtbe, és a plazmalemma felülete elektronegatívvá válik. És a citoplazma parietális rétege pozitív töltést kap a kationok feleslegének köszönhetően. Ez magyarázza az idegsejt külső sejtmembránjának feltöltődését, ami a gerjesztési folyamat hátterében álló idegimpulzusok vezetését idézi elő.

Között A sejtmembrán fő funkciói a gát, a transzport, az enzimatikus és a receptor... A sejt (biológiai) membrán (más néven plazmalemma, plazma vagy citoplazmatikus membrán) védi a sejt tartalmát vagy sejtszervecskéit a környezet, szelektív permeabilitást biztosít az anyagoknak, enzimek helyezkednek el rajta, valamint a különböző kémiai és fizikai jelek „befogására” képes molekulák.

Ezt a funkciót a sejtmembrán speciális szerkezete biztosítja.

A földi élet kialakulásában sejt általában csak a membrán megjelenése után alakulhatott ki, amely elválasztotta és stabilizálta a belső tartalmat, nem engedte szétesni.

A homeosztázis (a belső környezet relatív állandóságának önszabályozása) fenntartása szempontjából a sejtmembrán barrier funkciója szorosan összefügg a transzporttal.

A kis molekulák „segítők” nélkül képesek átjutni a plazmalemmán, a koncentráció gradiens mentén, vagyis egy adott anyag nagy koncentrációjú területről egy alacsony koncentrációjú területre. Ez a helyzet például a légzésben részt vevő gázok esetében. Oxigén és szén-dioxid diffundálnak a sejtmembránon abban az irányban, ahol koncentrációjuk van Ebben a pillanatban kisebb.

Mivel a membrán többnyire hidrofób (a kettős lipidréteg miatt), a poláris (hidrofil) molekulák még kis méretűek is gyakran nem tudnak áthatolni rajta. Ezért számos membránfehérje látja el az ilyen molekulák hordozóinak funkcióját, kötődik hozzájuk és továbbítja őket a plazmalemmán keresztül.

Az integrált (a membránon keresztül és áthatoló) fehérjék gyakran a csatornák nyitásának és zárásának elvén működnek. Amikor bármely molekula megközelít egy ilyen fehérjét, egyesül vele, és megnyílik a csatorna. Ez vagy más anyag áthalad a fehérjecsatornán, ami után a konformációja megváltozik, és a csatorna bezárul ennek az anyagnak, de megnyílhat egy másik áthaladására. Így működik a nátrium-kálium pumpa, amely káliumionokat pumpál a sejtbe, és nátriumionokat pumpál ki belőle.

A sejtmembrán enzimatikus funkciója nagyobb mértékben a sejtszervecskék membránjain valósul meg. A sejtben szintetizált fehérjék többsége enzimatikus funkciót lát el. A membránon meghatározott sorrendben ülve szállítószalagot szerveznek, amikor az egyik enzimfehérje által katalizált reakciótermék átjut a másikba. Az ilyen „szállítószalagot” a plazmamembrán felületi fehérjéi stabilizálják.

Annak ellenére, hogy az összes biológiai membrán szerkezete univerzális (egy elvre épül, szinte ugyanaz minden szervezetben és különböző membrán-sejtszerkezetekben), kémiai összetétel még mindig más lehet. Vannak folyékonyabbak és szilárdabbak, egyesek bizonyosabbak, mások kevésbé. Ezenkívül ugyanannak a membránnak a különböző oldalai (belső és külső) is eltérőek.

A sejtet körülvevő membrán (citoplazma) a kívül számos szénhidrátlánc kapcsolódik lipidekhez vagy fehérjékhez (ennek eredményeként glikolipidek és glikoproteinek képződnek). Sok ilyen szénhidrát teljesít receptor funkcióérzékeny bizonyos hormonokra, észleli a környezet fizikai és kémiai paramétereinek változásait.

Ha például egy hormon egyesül a sejtreceptorával, akkor a receptormolekula szénhidrát része megváltoztatja a szerkezetét, ezt követi a szerkezet és a kapcsolódó fehérjerész, amely áthatol a membránon. A következő szakaszban a sejtben különböző biokémiai reakciók indulnak be, illetve leállnak, vagyis megváltozik az anyagcseréje, megindul a sejtválasz az „ingerre”.

A sejtmembrán négy felsorolt ​​funkciója mellett megkülönböztetünk másokat is: mátrix, energia, jelölés, sejtközi kontaktusok kialakítása stb. Ezek azonban a már figyelembe vettek „alfunkcióinak” tekinthetők.