Celle membran. Cellemembran: struktur og funktioner

Kort beskrivelse:

Sazonov V.F. 1_1 Strukturen af ​​cellemembranen [ Elektronisk ressource] // Kinesiolog, 2009-2018: [hjemmeside]. Opdateringsdato: 02/06/2018..__.201_). _ Cellemembranens struktur og funktion er beskrevet (synonymer: plasmalemma, plasmalemma, biomembran, cellemembran, ydre cellemembran, cellemembran, cytoplasmatisk membran). Denne indledende information er nødvendig både for cytologi og for at forstå processerne nervøs aktivitet

: nervøs excitation, hæmning, synapser og sensoriske receptorer. Cellemembran (plasma) EN lemma eller plasma O

lemma)

Definition af begrebet Cellemembranen (synonymer: plasmalemma, plasmalemma, cytoplasmatisk membran, biomembran) er en tredobbelt lipoprotein (dvs. "fedt-protein") membran, der adskiller cellen fra miljø

og at udføre kontrolleret udveksling og kommunikation mellem cellen og dens omgivelser. Hovedsagen i denne definition er ikke, at membranen adskiller cellen fra omgivelserne, men netop at den forbinder celle med miljøet. Membranen er aktiv

cellens struktur, den arbejder konstant.

En biologisk membran er en ultratynd bimolekylær film af fosfolipider, der er belagt med proteiner og polysaccharider. Denne cellulære struktur ligger til grund for en levende organismes barriere-, mekaniske og matrixegenskaber (Antonov V.F., 1996).

En figurativ fremstilling af en membran Til mig celle membran !

fremstår i form af et gitterhegn med mange døre i, som omgiver et bestemt territorium. Ethvert lille levende væsen kan bevæge sig frit frem og tilbage gennem dette hegn. Men større besøgende kan kun komme ind gennem døre, og selv da ikke alle døre. Forskellige besøgende har kun nøgler til deres egne døre, og de kan ikke gå gennem andres døre. Så gennem dette hegn er der konstant strømme af besøgende frem og tilbage, fordi membranhegnets hovedfunktion er todelt: at adskille territoriet fra det omgivende rum og samtidig forbinde det med det omgivende rum. Derfor er der mange huller og døre i hegnet -

Membranegenskaber

1. Permeabilitet.

2. Semi-permeabilitet (partiel permeabilitet).

3. Selektiv (synonym: selektiv) permeabilitet.

4. Aktiv permeabilitet (synonym: aktiv transport).

Som du kan se, er hovedegenskaben ved en membran dens permeabilitet for forskellige stoffer.

6. Fagocytose og pinocytose.

7. Exocytose.

8. Tilstedeværelsen af ​​elektriske og kemiske potentialer, eller rettere potentialforskellen mellem membranens indre og ydre side. Billedligt kan vi sige det "membranen gør cellen til et "elektrisk batteri" ved at kontrollere ionstrømme". Detaljer: .

9. Ændringer i elektrisk og kemisk potentiale.

10. Irritabilitet. Særlige molekylære receptorer placeret på membranen kan forbindes med signalerende (kontrol)stoffer, som et resultat af hvilke tilstanden af ​​membranen og hele cellen kan ændre sig. Molekylære receptorer udløser bio kemiske reaktioner som reaktion på forbindelsen af ​​ligander (kontrolstoffer) med dem. Det er vigtigt at bemærke, at signalstoffet virker på receptoren udefra, og forandringerne fortsætter inde i cellen. Det viser sig, at membranen overførte information fra omgivelserne til indre miljø celler.

11. Katalytisk enzymatisk aktivitet. Enzymer kan være indlejret i membranen eller forbundet med dens overflade (både inden for og uden for cellen), og der udfører de deres enzymatiske aktiviteter.

12. Ændring af overfladens form og dens areal. Dette gør det muligt for membranen at danne udvækster udad eller omvendt invaginationer ind i cellen.

13. Evnen til at danne kontakter med andre cellemembraner.

14. Vedhæftning - evnen til at klæbe til hårde overflader.

Kort liste over membranegenskaber

• Permeabilitet.
• Endocytose, exocytose, transcytose.
• Potentialer.
• Irritabilitet.
• Enzym aktivitet.
• Kontaktpersoner.
• Vedhæftning.

Membran funktioner

1. Ufuldstændig isolation af internt indhold fra det ydre miljø.

2. Det vigtigste i cellemembranens funktion er udveksle forskellige stoffer mellem cellen og det intercellulære miljø. Dette skyldes membranegenskaben permeabilitet. Derudover regulerer membranen denne udveksling ved at regulere dens permeabilitet.

3. En mere vigtig funktion membraner - skabe en forskel i kemiske og elektriske potentialer mellem dens inderside og yderside. På grund af dette har indersiden af ​​cellen et negativt elektrisk potentiale - .

4. Membranen udfører også informationsudveksling mellem cellen og dens omgivelser. Særlige molekylære receptorer placeret på membranen kan binde sig til kontrolstoffer (hormoner, mediatorer, modulatorer) og udløse biokemiske reaktioner i cellen, hvilket fører til forskellige ændringer i cellens funktion eller i dens strukturer.

Video:Cellemembranstruktur

Video foredrag:Detaljer om membranstruktur og transport

Membran struktur

Cellemembranen har en universal tre-lags struktur. Dets mellemste fedtlag er kontinuerligt, og det øvre og nedre proteinlag dækker det i form af en mosaik af separate proteinområder. Fedtlaget er det grundlag, der sikrer isolering af cellen fra miljøet, isolering fra miljøet. I sig selv tillader det vandopløselige stoffer at passere meget dårligt igennem, men tillader let fedtopløselige stoffer at passere igennem. Derfor skal membranens permeabilitet for vandopløselige stoffer (for eksempel ioner) sikres ved specielle proteinstrukturer - og.

Nedenfor er mikrofotografier af rigtige cellemembraner af kontaktceller opnået ved hjælp af et elektronmikroskop, samt en skematisk tegning, der viser membranens trelagsstruktur og dens proteinlags mosaiske natur. For at forstørre billedet, klik på det.

Enkelt billede det indre lipid (fedt) lag af cellemembranen, gennemtrængt med integrerede indbyggede proteiner. Det øverste og nederste proteinlag er blevet fjernet for ikke at forstyrre visningen af ​​lipid-dobbeltlaget

Figur ovenfor: Delvis skematisk fremstilling af en cellemembran (cellemembran), givet på Wikipedia.

Bemærk venligst, at de ydre og indre proteinlag er fjernet fra membranen her, så vi bedre kan se det centrale fedtlipid-dobbeltlag. I en rigtig cellemembran flyder store protein-"øer" over og under fedtfilmen (små kugler i figuren), og membranen viser sig at være tykkere, tre-lags: protein-fedt-protein . Så det er faktisk som en sandwich af to protein "stykker brød" med et fedt lag "smør" i midten, dvs. har en trelagsstruktur, ikke en tolagsstruktur.

På dette billede svarer de små blå og hvide kugler til de hydrofile (befugtelige) "hoveder" af lipiderne, og de "strenge", der er knyttet til dem, svarer til de hydrofobe (ikke-befugtelige) "haler". Af proteinerne er kun integrerede ende-til-ende membranproteiner (røde kugler og gule helixer) vist. De gule ovale prikker inde i membranen er kolesterolmolekyler De gulgrønne kæder af perler på ydersiden af ​​membranen er kæder af oligosaccharider, der danner glycocalyx. En glycocalyx er en slags kulhydrat ("sukker") "fnug" på en membran, dannet af lange kulhydrat-proteinmolekyler, der stikker ud af det.

Living er en lille "proteinfedtsæk" fyldt med semi-flydende gelélignende indhold, som er gennemsyret af film og rør.

Væggene i denne sæk er dannet af en dobbelt fedtholdig (lipid) film, dækket inde og ude med proteiner - cellemembranen. Derfor siger de, at membranen har tre-lags struktur : proteiner-fedt-proteiner. Inde i cellen er der også mange lignende fede membraner, der deler dens indre rum i rum. De samme membraner omgiver cellulære organeller: kerne, mitokondrier, kloroplaster. Så membranen er en universel molekylær struktur, der er fælles for alle celler og alle levende organismer.

Til venstre er der ikke længere en ægte, men en kunstig model af et stykke af en biologisk membran: dette er et øjeblikkeligt øjebliksbillede af et fedtholdigt fosfolipid-dobbeltlag (dvs. et dobbeltlag) i processen med dets molekylære dynamiksimulering. Modellens beregningscelle er vist - 96 PC-molekyler ( f osphatidyl x olina) og 2304 vandmolekyler, for i alt 20544 atomer.

Til højre er en visuel model af et enkelt molekyle af det samme lipid, hvorfra membranlipid-dobbeltlaget er samlet. Øverst har den et hydrofilt (vand-elskende) hoved, og i bunden er der to hydrofobe (vand-bange) haler. Dette lipid har et simpelt navn: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-phosphatidylcholin (18:0/22:6(n-3)cis PC), men du behøver ikke at huske det, medmindre du du planlægger at få din lærer til at besvime med dybden af ​​din viden.

En mere præcis videnskabelig definition af en celle kan gives:

er et ordnet, struktureret heterogent system af biopolymerer afgrænset af en aktiv membran, der deltager i et enkelt sæt metaboliske, energiske og informationsprocesser, og også vedligeholde og reproducere hele systemet som helhed.

Inde i cellen er også gennemsyret af membraner, og mellem membranerne er der ikke vand, men en tyktflydende gel/sol af variabel densitet. Derfor flyder interagerende molekyler i en celle ikke frit, som i et reagensglas med en vandig opløsning, men sidder for det meste (immobiliseret) på polymerstrukturerne i cytoskelettet eller intracellulære membraner. Og kemiske reaktioner foregår derfor inde i cellen næsten som i et fast stof frem for i en væske. Den ydre membran, der omgiver cellen, er også beklædt med enzymer og molekylære receptorer, hvilket gør den til en meget aktiv del af cellen.

Cellemembranen (plasmalemma, plasmolemma) er en aktiv membran, der adskiller cellen fra miljøet og forbinder den med miljøet. © Sazonov V.F., 2016.

Af denne definition af en membran følger, at den ikke kun begrænser cellen, men arbejder aktivt, der forbinder det med dets miljø.

Fedtet, der udgør membranerne, er specielt, så dets molekyler kaldes normalt ikke bare fedt, men "lipider", "phospholipider", "sfingolipider". Membranfilmen er dobbelt, det vil sige, den består af to film, der er sat sammen. Derfor skriver de i lærebøger, at grundlaget for cellemembranen består af to lipidlag (eller " dobbeltlag", dvs. et dobbeltlag). For hvert enkelt lipidlag kan den ene side fugtes med vand, men den anden kan ikke. Så disse film klæber til hinanden præcist med deres ikke-fugtige sider.

Bakteriemembran

Den prokaryote cellevæg af gram-negative bakterier består af flere lag, vist i figuren nedenfor.
Lag af skallen af ​​gram-negative bakterier:
1. Intern tre-lags cytoplasmatisk membran, som er i kontakt med cytoplasmaet.
2. Cellevæg, som består af murein.
3. Den ydre tre-lags cytoplasmatiske membran, som har samme system af lipider med proteinkomplekser som den indre membran.
Gram-negativ kommunikation bakterieceller med omverdenen gennem en så kompleks tre-trins struktur giver dem ikke en fordel i overlevelse i barske forhold sammenlignet med gram-positive bakterier, som har en mindre kraftig skal. De tåler det ikke lige så godt høje temperaturer, øget surhedsgrad og trykændringer.

Video foredrag:Plasma membran. E.V. Cheval, Ph.D.

Video foredrag:Membran som cellegrænse. A. Iljaskin

Vigtigheden af ​​membranionkanaler

Det er let at forstå, at kun fedtopløselige stoffer kan trænge ind i cellen gennem membranfedtfilmen. Disse er fedtstoffer, alkoholer, gasser. For eksempel i røde blodlegemer passerer ilt og ilt nemt ind og ud direkte gennem membranen. carbondioxid. Men vand og vandopløselige stoffer (for eksempel ioner) kan simpelthen ikke passere gennem membranen ind i nogen celle. Det betyder, at de kræver specielle huller. Men hvis du blot laver et hul i den fede film, lukker den med det samme. Hvad skal man gøre? En løsning blev fundet i naturen: det er nødvendigt at lave specielle proteintransportstrukturer og strække dem gennem membranen. Det er præcis sådan, der dannes kanaler til passage af fedtuopløselige stoffer - ionkanaler i cellemembranen.

Så for at give sin membran yderligere egenskaber af permeabilitet for polære molekyler (ioner og vand), syntetiserer cellen specielle proteiner i cytoplasmaet, som derefter integreres i membranen. De kommer i to typer: transport proteiner (for eksempel transport ATPaser) og kanaldannende proteiner (kanalbyggere). Disse proteiner er indlejret i membranens fede dobbeltlag og danner transportstrukturer i form af transportører eller i form af ionkanaler. Forskellige vandopløselige stoffer, som ellers ikke kan passere gennem den fede membranfilm, kan nu passere gennem disse transportstrukturer.

Generelt kaldes proteiner indlejret i membranen også integral, netop fordi de ser ud til at indgå i membranen og trænger igennem den. Andre proteiner, ikke integrerede, danner øer, som det var, "svævende" på overfladen af ​​membranen: enten på dens ydre overflade eller på dens indre overflade. Alle ved jo, at fedt er et godt smøremiddel, og det er nemt at glide over det!

konklusioner

1. Generelt viser membranen sig at være trelags:

1) ydre lag af protein "øer",

2) fedtholdigt to-lags "hav" (lipid dobbeltlag), dvs. dobbelt lipid film,

3) et indre lag af protein "øer".

Men der er også et løst ydre lag - glykokalyxen, som er dannet af glykoproteiner, der stikker ud fra membranen. De er molekylære receptorer, som signalkontrolstoffer binder til.

2. Særlige proteinstrukturer er indbygget i membranen, hvilket sikrer dens permeabilitet for ioner eller andre stoffer. Vi må ikke glemme, at nogle steder er fedthavet gennemsyret af integrerede proteiner. Og det er de integrerede proteiner, der danner særlige transportstrukturer cellemembran (se afsnit 1_2 Membrantransportmekanismer). Gennem dem kommer stoffer ind i cellen og fjernes også fra cellen til ydersiden.

3. På enhver side af membranen (ydre og indre), samt inde i membranen, kan der findes enzymproteiner, som påvirker både selve membranens tilstand og hele cellens levetid.

Så cellemembranen er en aktiv, variabel struktur, der aktivt arbejder i hele cellens interesser og forbinder den med omverdenen, og er ikke bare en "beskyttende skal". Dette er det vigtigste, du behøver at vide om cellemembranen.

I medicin bruges membranproteiner ofte som "mål" for lægemidler. Sådanne mål omfatter receptorer, ionkanaler, enzymer og transportsystemer. I På det sidste Udover membranen bliver gener gemt i cellekernen også mål for lægemidler.

Video:Introduktion til cellemembranens biofysik: Membranstruktur 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Historie, struktur og funktioner af cellemembranen: Membranstruktur 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

Baseret på dens funktionelle egenskaber kan cellemembranen opdeles i 9 funktioner, den udfører.
Funktioner af cellemembranen:
1. Transport. Transporterer stoffer fra celle til celle;
2. Barriere. Har selektiv permeabilitet, sikrer den nødvendige metabolisme;
3. Receptor. Nogle proteiner, der findes i membranen, er receptorer;
4. Mekanisk. Sikrer cellens autonomi og dens mekaniske strukturer;
5. Matrix. Giver optimal interaktion og orientering af matrixproteiner;
6. Energi. Membraner indeholder energioverførselssystemer under cellulær respiration i mitokondrier;
7. Enzymatisk. Membranproteiner er nogle gange enzymer. For eksempel tarmcellemembraner;
8. Mærkning. Membranen indeholder antigener (glykoproteiner), der muliggør celleidentifikation;
9. Generering. Udfører generering og ledning af biopotentialer.

Du kan se, hvordan en cellemembran ser ud ved at bruge eksemplet med strukturen af ​​en dyrecelle eller plantecelle.

 

Figuren viser strukturen af ​​cellemembranen.
Komponenterne i cellemembranen omfatter forskellige cellemembranproteiner (globulære, perifere, overflade) såvel som cellemembranlipider (glycolipid, phospholipid). Også i strukturen af ​​cellemembranen er der kulhydrater, kolesterol, glykoprotein og protein alfa helix.

Cellemembransammensætning

Hovedsammensætningen af ​​cellemembranen inkluderer:
1. Proteiner - ansvarlige for forskellige egenskaber af membranen;
2. Lipider tre typer(phospholipider, glycolipider og kolesterol) ansvarlig for membranstivhed.
Cellemembranproteiner:
1. Kugleformet protein;
2. Overfladeprotein;
3. Perifert protein.

Hovedformålet med cellemembranen

Hovedformålet med cellemembranen:
1. Reguler udvekslingen mellem cellen og miljøet;
2. Adskil indholdet af enhver celle fra det ydre miljø, hvorved dens integritet sikres;
3. Intracellulære membraner deler cellen i specialiserede lukkede rum - organeller eller rum, hvori visse miljøforhold opretholdes.

Cellemembranstruktur

Strukturen af ​​cellemembranen er en todimensionel opløsning af globulære integrale proteiner opløst i en flydende fosfolipidmatrix. Denne model af membranstruktur blev foreslået af to videnskabsmænd Nicholson og Singer i 1972. Grundlaget for membranerne er således et bimolekylært lipidlag, med et ordnet arrangement af molekyler, som man kunne se i.

Ydersiden af ​​buret er dækket plasma membran(eller ydre cellemembran) omkring 6-10 nm tyk.

Cellemembranen er en tæt film af proteiner og lipider (hovedsageligt fosfolipider). Lipidmolekyler er arrangeret på en velordnet måde - vinkelret på overfladen, i to lag, så deres dele, der interagerer intensivt med vand (hydrofile), er rettet udad, og deres dele, der er inerte over for vand (hydrofob) er rettet indad.

Proteinmolekyler er placeret i et ikke-kontinuerligt lag på overfladen af ​​lipidstrukturen på begge sider. Nogle af dem er nedsænket i lipidlaget, og nogle passerer gennem det og danner områder, der er permeable for vand. Disse proteiner udfører forskellige funktioner - nogle af dem er enzymer, andre er transportproteiner involveret i overførslen af ​​visse stoffer fra miljøet til cytoplasmaet og i den modsatte retning.

Cellemembranens grundlæggende funktioner

En af de vigtigste egenskaber ved biologiske membraner er selektiv permeabilitet (semi-permeabilitet)- nogle stoffer passerer vanskeligt igennem dem, andre let og endda mod højere koncentrationer. For de fleste celler er koncentrationen af ​​Na-ioner således væsentlig lavere end i miljøet. Det modsatte forhold er typisk for K-ioner: deres koncentration inde i cellen er højere end udenfor. Derfor har Na-ioner altid en tendens til at trænge ind i cellen, og K-ioner har altid en tendens til at forlade cellen. Udligningen af ​​koncentrationerne af disse ioner forhindres af tilstedeværelsen i membranen af ​​et specielt system, der spiller rollen som en pumpe, som pumper Na-ioner ud af cellen og samtidig pumper K-ioner ind.

Na-ioners tendens til at bevæge sig udefra og ind bruges til at transportere sukker og aminosyrer ind i cellen. Med den aktive fjernelse af Na-ioner fra cellen skabes betingelser for, at glucose og aminosyrer trænger ind i den.

I mange celler optages stoffer også ved fagocytose og pinocytose. På fagocytose den fleksible ydre membran danner en lille fordybning, hvori den fangede partikel falder. Denne fordybning øges, og omgivet af et afsnit af den ydre membran nedsænkes partiklen i cellens cytoplasma. Fænomenet fagocytose er karakteristisk for amøber og nogle andre protozoer samt leukocytter (fagocytter). Celler absorberer væsker, der indeholder stoffer, der er nødvendige for cellen på lignende måde. Dette fænomen blev kaldt pinocytose.

De ydre membraner af forskellige celler adskiller sig væsentligt i begge kemisk sammensætning deres proteiner og lipider, og ved deres relative indhold. Det er disse funktioner, der bestemmer mangfoldigheden i den fysiologiske aktivitet af membranerne i forskellige celler og deres rolle i cellers og vævs liv.

Forbundet med den ydre membran endoplasmatisk retikulum celler. Ved hjælp af ydre membraner udføres de Forskellige typer intercellulære kontakter, dvs. kommunikation mellem de enkelte celler.

Mange typer celler er kendetegnet ved tilstedeværelsen på deres overflade stor mængde fremspring, folder, mikrovilli. De bidrager til både en betydelig forøgelse af celleoverfladeareal og forbedret stofskifte, samt stærkere forbindelser mellem individuelle celler og hinanden.

Planteceller har tykke membraner på ydersiden af ​​cellemembranen, tydeligt synlige under et optisk mikroskop, bestående af fiber (cellulose). De giver en stærk støtte plantevæv(træ).

Nogle dyreceller har også en række eksterne strukturer, placeret på toppen af ​​cellemembranen og har en beskyttende natur. Et eksempel er kitin fra insektintegumentære celler.

Funktioner af cellemembranen (kortvarigt)

Fungere	Beskrivelse
Beskyttende barriere	Adskiller indre celleorganeller fra det ydre miljø
Regulatorisk	Regulerer stofskiftet mellem cellens indre indhold og det ydre miljø
Afgrænsning (opdeling)	Opdeling af cellens indre rum i uafhængige blokke (rum)
Energi	- Energiakkumulering og omdannelse; - lette reaktioner af fotosyntese i kloroplaster; - Absorption og sekretion.
Receptor (information)	Deltager i dannelsen af ​​ophidselse og dens adfærd.
Motor	Udfører bevægelsen af ​​cellen eller dens individuelle dele.

Cellemembranen er den struktur, der dækker ydersiden af ​​cellen. Det kaldes også cytolemma eller plasmalemma.

Denne formation er bygget af et bilipidlag (dobbeltlag) med proteiner indbygget i det. Kulhydraterne, der udgør plasmalemmaet, er i en bundet tilstand.

Fordelingen af ​​hovedkomponenterne i plasmalemmaet er som følger: mere end halvdelen af ​​den kemiske sammensætning er proteiner, en fjerdedel er besat af fosfolipider, og en tiendedel er kolesterol.

Cellemembran og dens typer

Cellemembranen er en tynd film, hvis basis består af lag af lipoproteiner og proteiner.

Ifølge lokalisering skelnes membranorganeller, som har nogle funktioner i plante- og dyreceller:

• mitokondrier;
• kerne;
• endoplasmatisk retikulum;
• Golgi kompleks;
• lysosomer;
• kloroplaster (i planteceller).

Der er også en indre og ydre (plasmolemma) cellemembran.

Struktur af cellemembranen

Cellemembranen indeholder kulhydrater, der dækker den i form af en glykokalyx. Dette er en supramembranstruktur, der udfører en barrierefunktion. Proteinerne placeret her er in fri stat. Ubundne proteiner deltager i enzymatiske reaktioner, hvilket giver ekstracellulær nedbrydning af stoffer.

Proteiner i den cytoplasmatiske membran er repræsenteret af glycoproteiner. Baseret på deres kemiske sammensætning klassificeres proteiner, der er fuldstændig inkluderet i lipidlaget (langs hele dets længde), som integrale proteiner. Også perifer, når ikke en af ​​overfladerne af plasmalemmaet.

Førstnævnte fungerer som receptorer, der binder til neurotransmittere, hormoner og andre stoffer. Insertionsproteiner er nødvendige for konstruktionen af ​​ionkanaler, hvorigennem transporten af ​​ioner og hydrofile substrater finder sted. Sidstnævnte er enzymer, der katalyserer intracellulære reaktioner.

Plasmamembranens grundlæggende egenskaber

Lipid-dobbeltlaget forhindrer indtrængning af vand. Lipider er hydrofobe forbindelser repræsenteret i cellen af ​​fosfolipider. Fosfatgruppen vender udad og består af to lag: det ydre, rettet mod det ekstracellulære miljø, og det indre, der afgrænser det intracellulære indhold.

Vandopløselige områder kaldes hydrofile hoveder. Fedtsyrestederne ledes ind i cellen i form af hydrofobe haler. Den hydrofobe del interagerer med tilstødende lipider, hvilket sikrer deres tilknytning til hinanden. Dobbeltlaget har selektiv permeabilitet i forskellige områder.

Så i midten er membranen uigennemtrængelig for glukose og urinstof, der passerer frit igennem her: kuldioxid, oxygen, alkohol. Kolesterol er vigtigt, indholdet af sidstnævnte bestemmer viskositeten af ​​plasmalemmaet.

Funktioner af den ydre cellemembran

Funktionernes karakteristika er kort listet i tabellen:

Membran funktion	Beskrivelse
Barriere rolle	Plasmalemmaet udfører en beskyttende funktion, der beskytter cellens indhold mod virkningerne af fremmede stoffer. Takket være den særlige organisering af proteiner, lipider, kulhydrater er semipermeabiliteten af ​​plasmalemmaet sikret.
Receptor funktion	Biologisk aktive stoffer aktiveres gennem cellemembranen i processen med binding til receptorer. Således medieres immunreaktioner gennem genkendelse af fremmede stoffer af cellereceptorapparatet lokaliseret på cellemembranen.
Transport funktion	Tilstedeværelsen af ​​porer i plasmalemmaet giver dig mulighed for at regulere strømmen af ​​stoffer ind i cellen. Overførselsprocessen foregår passivt (uden energiforbrug) for forbindelser med lav molekylær vægt. Aktiv transport er forbundet med forbruget af energi, der frigives under nedbrydningen af ​​adenosintrifosfat (ATP). Denne metode sker til overførsel af organiske forbindelser.
Deltagelse i fordøjelsesprocesser	Stoffer aflejres på cellemembranen (sorption). Receptorer binder til substratet og flytter det ind i cellen. Der dannes en boble, der ligger frit inde i cellen. Sammensmeltning danner sådanne vesikler lysosomer med hydrolytiske enzymer.
Enzymatisk funktion	Enzymer er væsentlige komponenter i intracellulær fordøjelse. Reaktioner, der kræver deltagelse af katalysatorer, forekommer med deltagelse af enzymer.

Hvad er betydningen af ​​cellemembranen

Cellemembranen er involveret i at opretholde homeostase på grund af den høje selektivitet af stoffer, der kommer ind og ud af cellen (i biologi kaldes dette selektiv permeabilitet).

Udvækster af plasmalemma deler cellen i rum (rum), der er ansvarlige for at udføre visse funktioner. Specifikt designede membraner svarende til væske-mosaikmønsteret sikrer cellens integritet.

Celle membran også kaldet plasma (eller cytoplasmatisk) membran og plasmalemma. Denne struktur adskiller ikke kun cellens indre indhold fra det ydre miljø, men er også en del af de fleste cellulære organeller og kernen, som igen adskiller dem fra hyaloplasmaet (cytosol) - den viskøse-flydende del af cytoplasmaet. Lad os aftale at ringe cytoplasmatisk membran den, der adskiller cellens indhold fra det ydre miljø. De resterende udtryk betegner alle membraner.

Strukturen af ​​den cellulære (biologiske) membran er baseret på et dobbelt lag af lipider (fedtstoffer). Dannelsen af ​​et sådant lag er forbundet med deres molekylers egenskaber. Lipider opløses ikke i vand, men kondenserer i det på deres egen måde. Den ene del af et enkelt lipidmolekyle er et polært hoved (det tiltrækkes af vand, dvs. hydrofilt), og den anden er et par lange ikke-polære haler (denne del af molekylet frastødes af vand, dvs. hydrofob). Denne struktur af molekyler får dem til at "skjule" deres haler for vandet og dreje deres polære hoveder mod vandet.

Resultatet er et lipid-dobbeltlag, hvor de ikke-polære haler er indad (mod hinanden) og de polære hoveder er udad (mod ydre miljø og cytoplasma). Overfladen af ​​en sådan membran er hydrofil, men indeni er den hydrofob.

I cellemembraner dominerer fosfolipider blandt lipiderne (de tilhører komplekse lipider). Deres hoveder indeholder en phosphorsyrerest. Ud over fosfolipider er der glykolipider (lipider + kulhydrater) og kolesterol (relateret til steroler). Sidstnævnte giver stivhed til membranen, idet den er placeret i dens tykkelse mellem halerne af de resterende lipider (kolesterol er fuldstændig hydrofobt).

På grund af elektrostatisk interaktion er nogle proteinmolekyler knyttet til de ladede lipidhoveder, som bliver til overflademembranproteiner. Andre proteiner interagerer med ikke-polære haler, er delvist begravet i dobbeltlaget eller trænger igennem det.

Således består cellemembranen af ​​et dobbeltlag af lipider, overflade (perifere), indlejrede (semi-integrale) og gennemtrængende (integrale) proteiner. Derudover er nogle proteiner og lipider på ydersiden af ​​membranen forbundet med kulhydratkæder.

Det her flydende mosaikmodel af membranstruktur blev fremsat i 70'erne af det XX århundrede. Tidligere blev der antaget en sandwichmodel af struktur, ifølge hvilken lipid-dobbeltlaget er placeret inde, og på indersiden og ydersiden er membranen dækket af kontinuerlige lag af overfladeproteiner. Akkumuleringen af ​​eksperimentelle data modbeviste imidlertid denne hypotese.

Membran tykkelse forskellige celler er omkring 8 nm. Membraner (selv forskellige sider en) adskiller sig fra hinanden i procent forskellige typer lipider, proteiner, enzymatisk aktivitet osv. Nogle membraner er mere flydende og mere permeable, andre er mere tætte.

Cellemembranbrud smelter let sammen på grund af lipiddobbeltlagets fysisk-kemiske egenskaber. I membranens plan bevæger lipider og proteiner (medmindre de er forankret af cytoskelettet).

Funktioner af cellemembranen

De fleste proteiner nedsænket i cellemembranen udfører en enzymatisk funktion (de er enzymer).

Ofte (især i membranerne af celleorganeller) er enzymer placeret i en bestemt rækkefølge, så reaktionsprodukterne katalyseret af et enzym flytter til det andet, derefter det tredje osv. Der dannes en transportør, som stabiliserer overfladeproteiner, fordi de ikke tillade enzymerne at flyde langs lipid-dobbeltlaget.

Cellemembranen udfører en afgrænsende (barriere) funktion fra miljøet og samtidig transportfunktioner. Vi kan sige, at dette er dens vigtigste formål. Den cytoplasmatiske membran, der har styrke og selektiv permeabilitet, opretholder konstanten af ​​cellens indre sammensætning (dens homeostase og integritet). I dette tilfælde sker transport af stoffer

forskellige veje

. Transport langs en koncentrationsgradient involverer flytning af stoffer fra et område med en højere koncentration til et område med en lavere (diffusion). For eksempel diffunderer gasser (CO 2 , O 2 ).

Der er også transport mod en koncentrationsgradient, men med energiforbrug.

Transport kan være passiv og lettet (når den assisteres af en transportør). Passiv diffusion over cellemembranen er mulig for fedtopløselige stoffer.

Der er specielle proteiner, der gør membraner permeable for sukkerarter og andre vandopløselige stoffer. Sådanne bærere binder sig til transporterede molekyler og trækker dem gennem membranen. Sådan transporteres glukose inde i røde blodlegemer. Takket være disse mekanismer kommer store molekyler af biopolymerer, selv hele celler, ind i cellen (og ud af den). Endo- og exocytose er ikke karakteristisk for alle eukaryote celler (prokaryoter har det slet ikke). Endocytose observeres således i protozoer og lavere hvirvelløse dyr; hos pattedyr optager leukocytter og makrofager skadelige stoffer og bakterier, dvs. endocytose udfører en beskyttende funktion for kroppen.

Endocytose er opdelt i fagocytose(cytoplasma omslutter store partikler) og pinocytose(fanger dråber af væske med stoffer opløst i det). Mekanismen for disse processer er omtrent den samme. Absorberede stoffer på overfladen af ​​celler er omgivet af en membran. Der dannes en vesikel (fagocytisk eller pinocytisk), som derefter bevæger sig ind i cellen.

Exocytose er fjernelse af stoffer fra cellen ved hjælp af den cytoplasmatiske membran (hormoner, polysaccharider, proteiner, fedtstoffer osv.). Disse stoffer er indeholdt i membranvesikler, der passer til cellemembranen. Begge membraner smelter sammen, og indholdet vises uden for cellen.

Den cytoplasmatiske membran udfører en receptorfunktion. For at gøre dette er strukturer placeret på dens ydre side, der kan genkende en kemisk eller fysisk stimulus. Nogle af de proteiner, der trænger ind i plasmalemmaet, er udefra forbundet med polysaccharidkæder (dannende glykoproteiner). Disse er ejendommelige molekylære receptorer, der fanger hormoner. Når et bestemt hormon binder sig til dets receptor, ændrer det dets struktur. Dette udløser igen den cellulære responsmekanisme. I dette tilfælde kan kanaler åbne sig, og visse stoffer kan begynde at komme ind eller ud af cellen.

Cellemembranernes receptorfunktion er blevet grundigt undersøgt baseret på virkningen af ​​hormonet insulin. Når insulin binder til dets glycoproteinreceptor, aktiveres den katalytiske intracellulære del af dette protein (adenylatcyklaseenzym). Enzymet syntetiserer cyklisk AMP fra ATP. Allerede det aktiverer eller undertrykker forskellige enzymer i cellulær metabolisme.

Den cytoplasmatiske membrans receptorfunktion omfatter også genkendelse af naboceller af samme type. Sådanne celler er knyttet til hinanden ved hjælp af forskellige intercellulære kontakter.

I væv kan celler ved hjælp af intercellulære kontakter udveksle information med hinanden ved hjælp af specielt syntetiserede lavmolekylære stoffer. Et eksempel på en sådan interaktion er kontakthæmning, når celler stopper med at vokse efter at have modtaget information om, at ledig plads er optaget.

Intercellulære kontakter kan være enkle (membranerne af forskellige celler støder op til hinanden), låsning (invaginationer af membranen af ​​en celle ind i en anden), desmosomer (når membranerne er forbundet med bundter af tværgående fibre, der trænger ind i cytoplasmaet). Derudover er der en variant af intercellulære kontakter på grund af mediatorer (mellemmænd) - synapser. I dem transmitteres signalet ikke kun kemisk, men også elektrisk. Synapser sender signaler imellem nerveceller, samt fra nervøs til muskuløs.