Qual è la struttura della membrana plasmatica? Quali sono le sue funzioni? Funzioni, significato e struttura della membrana plasmatica.

Attivo

(con consumo energetico)

Diffusione semplice

(senza proteine)

Fonte di energia: ATP

Diffusione facilitata

(che coinvolge le proteine)

Altri tipi di fonti

Attraverso un canale nella proteina

Attraverso un colpo di stato

proteina con sostanza

Riso. 4. Classificazione dei tipi di trasporto di sostanze attraverso la membrana.

Attraverso il trasferimento attivo, ioni inorganici, amminoacidi e zuccheri e quasi tutte le sostanze medicinali con molecole polari si muovono attraverso la membrana: acido para-aminobenzoico, sulfamidici, iodio, glicosidi cardiaci, vitamine del gruppo B, ormoni corticosteroidi, ecc.

Per illustrare chiaramente il processo di trasferimento delle sostanze attraverso la membrana, presentiamo (con lievi modifiche) la Figura 5 tratta dal libro “Molecular Biology of the Cell” (1983) di B. Alberts e altri scienziati considerati leader nello sviluppo della teoria

Molecola trasportata

Proteina Canale

trasportatore di proteine

Elettrochimica dei lipidi

gradiente a doppio strato

Diffusione semplice Diffusione facilitata

Trasporto passivo Trasporto attivo

Figura 5. Molte piccole molecole prive di carica passano liberamente attraverso il doppio strato lipidico. Le molecole cariche, le grandi molecole non cariche e alcune piccole molecole non cariche passano attraverso le membrane attraverso canali o pori o con l'aiuto di specifiche proteine ​​trasportatrici. Il trasporto passivo è sempre diretto contro il gradiente elettrochimico verso la creazione dell'equilibrio. Il trasporto attivo avviene contro un gradiente elettrochimico e richiede un dispendio energetico.

trasporto transmembrana, riflette i principali tipi di trasferimento di sostanze attraverso la membrana. Va notato che le proteine ​​coinvolte nel trasporto transmembrana appartengono alle proteine ​​integrali e sono spesso rappresentate da una proteina complessa.

Il trasferimento di molecole proteiche ad alto peso molecolare e di altre grandi molecole attraverso la membrana nella cellula viene effettuato mediante endocitosi (pinocitosi, fagocitosi ed endocitosi) e dalla cellula mediante esocitosi. In tutti i casi, questi processi differiscono da argomenti di cui sopra che la sostanza trasportata (particelle, acqua, microrganismi, ecc.) viene prima impacchettata in una membrana e in questa forma viene trasferita nella cellula o rilasciata dalla cellula. Il processo di confezionamento può avvenire sia sulla superficie della membrana plasmatica che all'interno della cellula.

B. Trasferimento di informazioni attraverso la membrana plasmatica.

Oltre alle proteine ​​coinvolte nel trasferimento di sostanze attraverso la membrana, sono stati identificati complessi complessi di diverse proteine. Separati spazialmente, sono uniti da una funzione finita. Gli aggregati proteici complessi includono un complesso di proteine ​​​​responsabili della produzione di una sostanza biologicamente attiva molto potente nella cellula: cAMP (adenosina monofosfato ciclico). Questo insieme di proteine ​​contiene sia proteine ​​di superficie che integrali. Ad esempio, sulla superficie interna della membrana è presente una proteina superficiale chiamata proteina G. Questa proteina mantiene la relazione tra due proteine ​​integrali adiacenti: una proteina chiamata recettore dell'adrenalina e una proteina enzimatica: l'adenilato ciclasi. Il recettore adrenergico è in grado di connettersi con l'adrenalina, che entra nello spazio intercellulare dal sangue e si eccita. Questa eccitazione viene trasmessa dalla proteina G all'adenilato ciclasi, un enzima capace di produrre il principio attivo cAMP. Quest'ultimo entra nel citoplasma della cellula e attiva una varietà di enzimi al suo interno. Ad esempio, viene attivato un enzima che scompone il glicogeno in glucosio. La formazione di glucosio porta ad un aumento dell'attività mitocondriale e ad un aumento della sintesi di ATP, che entra in tutti i compartimenti cellulari come vettore energetico, migliorando il lavoro delle pompe di membrana lisosomi, sodio-potassio e calcio, ribosomi, ecc. in definitiva aumentando l'attività vitale di quasi tutti gli organi, in particolare i muscoli. Questo esempio, anche se molto semplificato, mostra come l'attività della membrana sia legata al lavoro degli altri elementi della cellula. A livello quotidiano, questo schema complesso sembra abbastanza semplice. Immagina che un cane abbia improvvisamente attaccato una persona. La conseguente sensazione di paura porta al rilascio di adrenalina nel sangue. Quest'ultimo si lega ai recettori adrenergici sulla membrana plasmatica, modificando così la struttura chimica del recettore. Ciò, a sua volta, porta ad un cambiamento nella struttura della proteina G. La proteina G alterata diventa capace di attivare l'adenilato ciclasi, che aumenta la produzione di cAMP. Quest'ultimo stimola la formazione di glucosio a partire dal glicogeno. Di conseguenza, la sintesi della molecola ATP ad alta intensità energetica viene migliorata. L'aumento della produzione di energia nei muscoli di una persona porta ad una reazione rapida e forte all'attacco del cane (fuga, difesa, combattimento, ecc.).

Lezione n. 4.

Numero di ore: 2

Membrana plasmatica

1.

2.

3. Contatti intercellulari.

1. Struttura della membrana plasmatica

Membrana plasmatica, o plasmalemma, è una struttura periferica superficiale che limitacellula all'esterno e garantendo la sua connessione con altre cellule e con l'ambiente extracellulare. Ha uno spessorecirca 10 nm. Tra le altre membrane cellulari, il plasmalemma è la più spessa. Chimicamente la membrana plasmatica lo è complesso lipoproteico. I componenti principali sono lipidi (circa il 40%), proteine ​​(oltre il 60%) e carboidrati (circa il 2-10%).

I lipidi includono grande gruppo materia organica, aventi scarsa solubilità in acqua (idrofobicità) e buona solubilità nei solventi organici e nei grassi (lipofilicità).I lipidi tipici presenti nella membrana plasmatica sono i fosfolipidi, la sfingomielina e il colesterolo. Nelle cellule vegetali il colesterolo viene sostituito dal fitosterolo. In base al loro ruolo biologico, le proteine ​​del plasmalemma possono essere suddivise in proteine ​​enzimatiche, proteine ​​recettoriali e strutturali. I carboidrati del Plasmalemma fanno parte del plasmalemma allo stato legato (glicolipidi e glicoproteine).

Attualmente è generalmente accettato modello a mosaico fluido della struttura di una membrana biologica. Secondo questo modello, la base strutturale della membrana è formata da un doppio strato di fosfolipidi incrostati di proteine. Le code delle molecole si fronteggiano in un doppio strato, mentre le teste polari rimangono all'esterno, formando superfici idrofile. Le molecole proteiche non formano uno strato continuo; si trovano nello strato lipidico, immergendosi a diverse profondità (ci sono proteine ​​periferiche, alcune proteine ​​penetrano attraverso la membrana, altre sono immerse nello strato lipidico). La maggior parte delle proteine ​​non sono associate ai lipidi di membrana, cioè sembrano galleggiare in un “lago lipidico”. Pertanto, le molecole proteiche sono in grado di muoversi lungo la membrana, riunirsi in gruppi o, al contrario, disperdersi sulla superficie della membrana. Ciò suggerisce che la membrana plasmatica non è una formazione statica e congelata.

All'esterno del plasmalemma è presente uno strato sopramembrana - glicocalice. Lo spessore di questo strato è di circa 3-4 nm. Il glicocalice si trova in quasi tutte le cellule animali. È associato al plasmalemma complesso glicoproteico. I carboidrati formano lunghe catene ramificate di polisaccaridi associati a proteine ​​e lipidi della membrana plasmatica. Il glicocalice può contenere proteine ​​enzimatiche coinvolte nella degradazione extracellulare varie sostanze. I prodotti dell'attività enzimatica (amminoacidi, nucleotidi, acidi grassi, ecc.) vengono trasportati attraverso la membrana plasmatica e assorbiti dalle cellule.

La membrana plasmatica viene costantemente rinnovata. Ciò avviene staccando piccole bolle dalla sua superficie nella cellula e incorporando vacuoli dall'interno della cellula nella membrana. Pertanto, nella cellula c'è un flusso costante di elementi di membrana: dalla membrana plasmatica al citoplasma (endocitosi) e il flusso delle strutture della membrana dal citoplasma alla superficie cellulare (esocitosi). Nel turnover della membrana, il ruolo principale è svolto dal sistema di vacuoli di membrana del complesso del Golgi.

4. Funzioni della membrana plasmatica. Meccanismi di trasporto delle sostanze attraverso il plasmalemma. Funzione recettoriale del plasmalemma

La membrana plasmatica esegue una serie di funzioni essenziali:

1) Barriera.La funzione barriera della membrana plasmatica è quella dilimitando la libera diffusione delle sostanze da cellula a cellula, prevenendoperdita rotante del contenuto delle celle idrosolubili. Ma da allorala tua cellula deve ricevere i nutrienti necessari, tudividere i prodotti finali del metabolismo, regolare l'intracellulareSe la concentrazione di ioni è elevata, si formano meccanismi speciali per il trasferimento di sostanze attraverso la membrana cellulare.

2) Trasporto.La funzione di trasporto include garantendo l'ingresso e l'uscita di varie sostanze dentro e fuori la cellula. Una proprietà importante della membrana è permeabilità selettiva, O semipermeabilità. Passa facilmente acqua e soluzioni acquosegas e respinge le molecole polari come il glucosio o amminoacidi.

Esistono diversi meccanismi per trasportare le sostanze attraverso la membrana:

trasporto passivo;

trasporto attivo;

trasporto in imballaggi a membrana.

Trasporto passivo. Diffusione -questo è il movimento delle particelle del mezzo, che porta al trasferimento di energiasostanze da un'area in cui la sua concentrazione è elevata a un'area con bassa concentrazionezione. Durante il trasporto per diffusione, la membrana funziona come una barriera osmotica. La velocità di diffusione dipende dalla grandezzamolecole e la loro relativa solubilità nei grassi. Meno voltemisure di molecole e quanto più sono liposolubili (lipofili), tanto più velocemente si muoveranno attraverso il doppio strato lipidico.La diffusione può essere neutro(trasferimento di non addebitatomolecole) e leggero(con l'aiuto di proteine ​​specialivettori). La velocità di diffusione facilitata è superiore a quella della diffusione neutra.Massima penetrazioneL'acqua ha la capacità di farlocome le sue molecole sono piccole e prive di carica. Diffusione dell'acqua attraverso le cellulesi chiama la membrana osmo pesce gattoSi presume che nelle cellulemembrana per la penetrazioneacqua e alcuni ionici sono "pori" speciali. Il loro numeroè piccolo e il diametro ècirca 0,3-0,8 nm. Si diffonde più rapidamente attraverso la membrana beh, facilmente solubile nei lipidi doppio strato di una molecola, come O, e molecole polari prive di caricaliscivie di piccolo diametro (SO, mo Chevina).

Trasferimento di molecole polari (conzuccheri, aminoacidi), soprattuttoprodotto utilizzando uno speciale trasporto a membranavengono chiamate le proteine diffusione facilitata. Tali proteine ​​​​si trovanoarmati di tutti i tipi membrane biologiche e ciascuno specifico Questa proteina è progettata per trasportare molecole di una determinata classe sì. Le proteine ​​di trasporto sono transmembrana; la loro catena polipeptidica attraversa più volte il doppio strato lipidico, formandolo Ha passaggi passanti. Ciò garantisce il trasferimento di specificisostanze attraverso la membrana senza contatto diretto con essa.Esistono due classi principali di proteine ​​di trasporto: proteine- vettori (trasportatori) E formazione di canali proteine ​​(bianchecanali ki). Le proteine ​​trasportatrici trasportano le molecole attraverso la membrana, cambiando prima la loro configurazione. Le proteine ​​che formano canali formano membrane piene pori dell'acqua. Quando i pori sono aperti, molecole di sostanze specifiche(solitamente ioni inorganici di dimensioni e carica adeguate) li attraversano. Se la molecola della sostanza trasportata non ha carica, allora la direzione del trasporto è determinata dal gradiente di concentrazione. Se la molecola è carica, dipende il suo trasporto, oltre al gradiente concentrazione, influenze carica elettrica membrane (membranapotenziale). Il lato interno del plasmalemma viene solitamente caricato negativo rispetto all’esterno. Il potenziale di membrana facilita la penetrazione degli ioni caricati positivamente nella cellula e impedisce il passaggio di ioni caricati negativamente.

Trasporto attivo. Il trasporto attivo è il trasferimento di sostanze contro un gradiente elettrochimico. Viene sempre effettuato da proteine ​​transfacchini e parenti stretti zan con fonte di energiagià. Nel trasferimento delle proteine ci sono delle trame vincolante al trasportosostanza titolata. Più lezioni del genere tkov contatta la cosapiù alto è il tassocrescita dei trasporti. Viene chiamato trasferimento selettivo di una sostanza uniporto. Viene effettuato il trasferimento di diverse sostanze Kotran sistemi sportivi. Se il trasferimento va in una direzione -Questo importare, se al contrario – antiporto. COSÌ,per esempio, il glucosio viene trasferito dal fluido extracellulare alla cellula in modo uniportale. Il trasferimento di glucosio e Na 4 dalla cavità intestinale otubuli renali, rispettivamente, nelle cellule intestinali o nel sangue avviene in modo simportale, e il trasferimento di C1~ e HCO è antiporto. Si presume che durante il trasferimento si verifichino cambiamenti conformazionali reversibili. modifiche nel trasportatore, che consente lo spostamento delle sostanze ad esso collegate.

Un esempio di proteina trasportatrice utilizzata per il trasportosostanze, l'energia rilasciata durante l'idrolisi dell'ATP èN / a + -K+pompa, presente nella membrana plasmatica di tutte le cellule. Na+-K la pompa funziona secondo il principio dell'antiporto, pompaggio vaya Na "fuori dalla cella e K t nella cella contro la loro elettrochimica gradienti. Pendenza Na+ crea pressione osmotica, mantiene il volume cellulare e garantisce il trasporto di zuccheri e aminoacidinoacidi Il funzionamento di questa pompa consuma un terzo di tutta l'energia necessaria per il funzionamento delle cellule.Quando si studia il meccanismo d'azione Na+-K+ è stata installata la pompaÈ dimostrato che è un enzima ATPasi e una proteina transmembrana. proteina integrale. In presenza Na+ e ATP sotto l'influenza dell'ATP-Il fosfato terminale viene separato dall'ATP e aggiunto al residuoacido aspartico su una molecola di ATPasi. Molecola di fosfo ATPasiforilati, cambia la sua configurazione e Na+ viene rimosso cellule. A seguito del ritiro N / a K" viene sempre trasportato dalla cellula nella cellula. A tale scopo, il fosfato precedentemente attaccato viene scisso dall'ATPasi in presenza di K. L'enzima viene defosforilato, ripristina la sua configurazione e K 1 viene "pompato" nella cellula.

L'ATPasi è formata da due subunità, grande e piccola.La subunità grande è costituita da migliaia di residui di amminoacidi,attraversando più volte il doppio strato. Ha un catalizzatore attività e può essere fosforilato e defosforizzato reversibilmenteessere realizzato. Grande subunità sul lato citoplasmaticonon dispone di aree per la rilegatura Na+ e ATP, e all'esterno -siti di legame per K+ e ouabaina. La piccola subunità èglicoproteina e la sua funzione non è ancora nota.

Na+-K la pompa ha un effetto elettrogenico. Ne rimuove treione carico positivamente Naf dalla gabbia e ne porta dueione K Di conseguenza, una corrente scorre attraverso la membrana, formando un elettrodopotenziale ric con valore negativo nella parte interna della cellula rispetto alla sua superficie esterna. Na"-K+ la pompa regola il volume cellulare, controlla la concentrazione delle sostanzeall'interno della cellula, mantiene la pressione osmotica, partecipa alla creazione del potenziale di membrana.

Trasporto in imballaggio a membrana. Trasferimento di macromolecole (proteine, acidi nucleici) attraverso la membranalotto, polisaccaridi, lipoproteine) e altre particelle vengono effettuate attraverso la formazione sequenziale e la fusione di circondativescicole legate alla membrana (vescicole). Processo di trasporto vescicolaresi svolge in due fasi. All'iniziomembrana vescicolare e plasmalemmastare insieme e poi fondersi.Perché la fase 2 abbia luogo è necessarioVorrei che foste molecole d'acquasono affollati da doppi strati lipidici interagenti, che si avvicinano a una distanza di 1-5 nm. Conta Xia che questo processo si sta attivandospeciale proteine ​​di fusione(Essi isolati finora solo da virus). Il trasporto vescicolare hacaratteristica importante: macromolecole assorbite o secrete,situato nelle bolle, di solito nomescolare con altro macromolculi o organelli della cellula. Pu i brufoli possono fondersi con le specifiche membrane chimiche, che fornisconofacilita lo scambio di macromolecole tratra lo spazio extracellulare econtenuto della cella. Allo stesso modole macromolecole vengono trasferite da un compartimento cellulare all'altro.

Viene chiamato il trasporto di macromolecole e particelle nella cellula endo citosi.In questo caso le sostanze trasportate vengono imbustateità della membrana plasmatica si forma una vescicola (vacuolo) cheche si muove all'interno della cellula. A seconda della dimensione dell'immagineformando vescicole, ci sono due tipi di endocitosi: pinocitosi e fagocitosi.

Pinocitosigarantisce l'assorbimento di liquidi e discioltisostanze sotto forma di piccole bolle ( D =150 nm). Fagocitosi -questo è l'assorbimento di particelle di grandi dimensioni, microrganismichiamata o frammenti di organelli, cellule. In questo caso si formanoci sono grandi vescicole, fagosomi o vacuoli ( d -250 nm o più). U funzione fagocitica dei protozoi - forma di nutrizione. Nei mammiferi la funzione fagocitica è svolta dai macrofagi erofils, che proteggono il corpo dalle infezioni assorbendo i microbi invasori. Anche i macrofagi sono coinvolti nel riciclaggiozioni di cellule vecchie o danneggiate e dei loro detriti (nel corpoi macrofagi umani consumano più di 100 vecchie eriti al giornorociti). La fagocitosi inizia solo quando la particella viene inghiottitasi lega alla superficie del fagocito e si attiva specializzatoqualsiasi cellula recettrice. Legame delle particelle a sostanze specificherecettori di membrana provocano la formazione di pseudopodi, cheAvvolgono la particella e, fondendosi ai bordi, formano una bolla -fagosoma.Si verifica la formazione di un fagosoma e la fagocitosi stessasi muove solo se, durante il processo di avvolgimento, la particellacostantemente in contatto con i recettori del plasmalemma, come se “stagnassero” fulmine lampeggiante."

Una parte significativa del materiale assorbito dalla cellula tramite endocitosi, termina il suo viaggio nei lisosomi. Particelle grandi inclusenon vedo l'ora fagosomi, che poi si fondono con i lisosomi e si formano fagolisosomi. Liquido e macromolecole assorbite durantepinocitosi, vengono inizialmente trasferiti agli endosomi, che sonosi fondono con i lisosomi per formare endolisosomi. Sono presente vari enzimi idrolitici presenti rapidamente nei lisosomiro distruggono le macromolecole. Prodotti dell'idrolisi (amminoacidilotti, zuccheri, nucleotidi) vengono trasportati dai lisosomi al citosol, dove vengono utilizzati dalla cellula. La maggior parte dei componenti della membrana le vescicole endocitiche dei fagosomi e degli endosomi ritornano attraverso l'esocitosi alla membrana plasmatica e lì vengono ridistribuitesono lisati. Il principale significato biologico dell'endocitosi èè possibile ottenere elementi costitutivi grazie all'intracellulare digestione delle macromolecole nei lisosomi.

L'assorbimento delle sostanze nelle cellule eucariotiche inizia nelregioni cializzate della membrana plasmatica, le cosiddettenostro fosse delimitate. Nelle micrografie elettronichele cavità sembrano invaginazioni della membrana plasmatica, del citoplasmail cui lato opaco è ricoperto da uno strato fibroso. Strato comeconfinarebbe con i piccoli pozzi della piazza Malemmas. I noccioli occupano circa il 2% vol.la superficie della membrana cellularenoi eucarioti. Entro un minuto le buche crescono, scavano sempre più in profondità Xia, vengono trascinati nella cella e poi, rastremato alla base, spezzato,formando bolle bordate.È stato accertato che dalla piazzamembrana del tappeto di fibroblastiCompagno entro un minuto di fioccose ne versa circa un quartomembrane sotto forma di PU bordato Zyrkov. Le bolle scompaiono rapidamente il loro confine e acquisire una viacapacità di fondersi con il lisosoma.

Potrebbe esserci un'endocitosi non specifico(costitutivo)E specifico(recettore).A endocitosi aspecifica la cellula prende il sopravvento eassorbe sostanze a lui completamente estranee, ad esempio particelle di fuliggine,coloranti. Innanzitutto, le particelle si depositano sul glicocalice. plasmalemmi. Sono particolarmente ben depositati (adsorbiti). gruppi di proteine ​​caricati positivamente, poiché il glicocalice trasporta carica negativa. Quindi la morfologia della cellula cambiamembrane. Può affondare formando invaginazioni(invaginazioni), o, al contrario, formare escrescenze, che sembrano piegarsi separando piccoli volumi mezzo liquido. Più tipica è la formazione di intussuscezioni per cellule epiteliali intestinali, amebe ed escrescenze - per fagociti e fibroblasti. Questi processi possono essere bloccati con inibitorirespirazione. Le vescicole risultanti sono endosomi primari e possono drenare scambiandosi tra loro, aumentando di dimensioni. Successivamente si collegheranno interagiscono con i lisosomi, trasformandosi in un endolisosoma - digestivo nuovo vacuolo. L'intensità della pinocitosi non specifica in fase liquida fino aabbastanza alto. I macrofagi si formano fino a 125 e le cellule epiteliali sono sottiliintestini fino a mille pini al minuto. L'abbondanza di pinosomi porta al fatto che il plasmalemma viene rapidamente speso per la formazione di moltidi piccoli vacuoli. Il ripristino della membrana è abbastanza velocetro durante il riciclo durante l'esocitosi dovuta al ritorno di vacuoles e la loro integrazione nel plasmalemma. I macrofagi hanno tutto il plasmaLa membrana chimica viene sostituita in 30 minuti e nei fibroblasti in 2 ore.

Di più in modo efficiente assorbimento dal liquido extracellularemacromolecole specifiche dell'osso è specifico en docitosi(mediato dai recettori). Allo stesso tempo, macromolecolesi legano ai recettori complementari presenti sulla superficiele cellule si accumulano nella fossa delimitata e poi, formando un endosoma, vengono immerse nel citosol. L'endocitosi del recettore garantisce l'accumulo di macromolecole specifiche sul suo recettore.Molecole che si legano sulla superficie del plasmalemma con recettorivengono chiamati toro ligandi. Utilizzando il recettore L'endocitosi in molte cellule animali avviene l'assorbimentocolesterolo da extracellulare ambiente.

La membrana plasmatica partecipa alla rimozione delle sostanze dalla cellula (esocitosi). In questo caso i vacuoli si avvicinano al plasmalemma. Nei punti di contatto la membrana plasmatica e la membrana del vacuolo si fondono e il contenuto del vacuolo entra nell'ambiente.Alcuni protozoi hanno dei posti membrana cellulare per l'esocitosi sono predeterminati. Quindi, nella membrana plasmatica Alcuni ciliati ciliati presentano determinate aree con la corretta disposizione di grandi globuli di proteine ​​integrali. Ule mucocisti e le tricocisti dei ciliati sono completamente pronte per la secrezione; sulla parte superiore del plasmalemma è presente un bordo di globuli integriproteine. Queste aree della membrana delle mucocisti e delle tricocisti sono adiacentiaderire alla superficie cellulare.Una sorta di esocitosi si osserva nei neutrofili. Sonopossono, in determinate condizioni, essere rilasciati nell'ambientefare i miei lisosomi. In alcuni casi si formano piccole escrescenze del plasmalemma contenente lisosomi, che poi si staccano e si spostano nel mezzo. In altri casi si osserva l'invaginazione del plasmalemma in profondità nella cellula e la sua cattura di lisosomi, localizzati situato lontano dalla superficie cellulare.

I processi di endocitosi ed esocitosi vengono effettuati con la partecipazione di un sistema di componenti fibrillare del citoplasma associato al plasmalemma.

Funzione recettoriale del plasmalemma. Questo è quello uno dei principali, universale per tutte le cellule, è refunzione recettoriale del plasmalemma. Definisce l'interazionecellule tra loro e con l’ambiente esterno.

L'intera varietà di interazioni intercellulari informative può essere rappresentata schematicamente come una catena sequenzialereazioni di risposta del recettore del segnale e del secondo messaggero (concetto segnale-risposta).I segnali trasmettono informazioni da cellula a cellulamolecole che vengono prodotte in determinate cellule e specialiinfluenzare fisicamente altre cellule sensibili al segnale (cellule) Sheni). Molecola segnale - intermediario primario legare interagisce con i recettori situati sulle cellule bersaglio, reagisce trasmettendo solo a determinati segnali. Molecole segnale - ligandi- si adatta al suo recettore come la chiave di una serratura. Legante-per i recettori di membrana (recettori del plasmalemma) sonomolecole idrofile, ormoni peptidici, neuromedia- tori, citochine, anticorpi e per i recettori nucleari: grassi Molecole romane, ormoni steroidei e tiroidei, vitamina DCome recettori in altola proteina può agire come una cellulamembrane o elementi del glicocaliceca - polisaccaridi e glicoproteine.Si ritiene che siano sensibili aaree, sparsesan sulla superficie della cellula o conbrane in piccole zone. Sì, susuperficie delle cellule procariotichee le cellule animali ci sono dei limitiun numero limitato di posti con cui possonolegare le particelle virali. Memegiurare proteine ​​(trasportatori e canaly) riconoscere, interagire e trasferiretrasportano solo determinate sostanze.Sono coinvolti i recettori cellularitrasmettendo segnali dalla superficie della cellula ad essa.Diversità e specificitàfossato di recettori sulla superficie cellulareporta alla creazione di un sistema molto complessoabbiamo dei marcatori che ci permettono di distinguerele tue cellule dagli altri. Celle similiinteragiscono tra loro, le loro superfici possono aderire (coniugazioneprotozoi, formazione di tessuti negli organismi multicellulari). Non percepisco le cellulemarcatori comuni, così come quelli che differisconoboro di marcatori determinantiaggrapparsi o rifiutare.Dopo la formazione del complesso recettore-ligando, vengono attivatiproteine ​​transmembrana: proteina trasformatrice, proteina potenziatrice.Di conseguenza, il recettore cambia la sua conformazione e interazioneesiste con il precursore del secondo messaggero situato nella cellula ka- messaggero.I messaggeri possono essere calcio ionizzato, fosfolipidiper C, adenilato ciclasi, guanilato ciclasi. Sotto l'influenza del messaggerovengono attivati ​​gli enzimi coinvolti nella sintesi monofosfati ciclici - AMP O GMF. Questi ultimi modificano l'assetla presenza di due tipi di enzimi proteina chinasi nel citoplasma cellulare, che portano alla fosforilazione di numerose proteine ​​intracellulari.

La più comune è la formazione di cAMP, sotto l'influenza del coche aumenta la secrezione di numerosi ormoni - tiroxina, cortisone, progesterone, aumenta la degradazione del glicogeno nel fegato e nei muscoli,frequenza cardiaca e forza, osteodistruzione, inversione assorbimento di acqua nei tubuli nefronali.

L'attività del sistema adenilato ciclasi è molto elevata: la sintesi del cAMP porta ad un aumento di diecimillesimo del segnale.

Sotto l'influenza del cGMP, aumenta la secrezione di insulina da parte del pancreas, di istamina da parte dei mastociti e di serotonina da parte del trombo.bociti, il tessuto muscolare liscio si contrae.

In molti casi, quando si forma un complesso recettore-ligandosi verifica un cambiamento nel potenziale di membrana, che a sua volta porta ad un cambiamento nella permeabilità del plasmalemma e nel metabolismoalcuni processi nella cellula.

Recettori specifici si trovano sulla membrana plasmatica tori che rispondono a fattori fisici. Pertanto, nei batteri fotosintetici, le clorofille si trovano sulla superficie cellulare,reattivo alla luce. Negli animali fotosensibili nel plasmasi trova la membrana chelica l'intero sistema proteine ​​fogorecettricirodopsine, con l'aiuto delle quali si trasforma lo stimolo luminoso convertito in un segnale chimico e poi in un impulso elettrico.

3. Contatti intercellulari

Negli organismi animali multicellulari, il plasmalemma prende parte alla formazione connessioni intercellulari, fornendo interazioni intercellulari. Esistono diversi tipi di tali strutture.

§ Contatto semplice.Il contatto semplice avviene tra la maggior parte delle cellule adiacenti di diversa origine. Rappresenta la convergenza delle membrane plasmatiche delle cellule vicine ad una distanza di 15-20 nm. In questo caso, si verifica l'interazione degli strati di glicocalice delle cellule vicine.

§ Contatto stretto (chiuso). In questo modo gli strati esterni delle due membrane plasmatiche sono il più vicini possibile. L'avvicinamento è così ravvicinato che è come se le sezioni del plasmalemma di due cellule vicine si fondessero. La fusione delle membrane non avviene sull'intera area di stretto contatto, ma rappresenta una serie di convergenze puntiformi delle membrane. Il ruolo della giunzione stretta è connettere meccanicamente le cellule tra loro. Questa zona è impermeabile alle macromolecole e agli ioni e, quindi, chiude e delimita i varchi intercellulari (e con essi le vere e proprie ambiente interno corpo) da ambiente esterno.

§ Punto di coesione o desmosoma. Il desmosoma è una piccola area con un diametro fino a 0,5 micron. Nella zona del desmosoma sul lato citoplasmatico è presente un'area di fibrille sottili. Il ruolo funzionale dei desmosomi è principalmente la comunicazione meccanica tra le cellule.

§ Giunzione di gap o nesso. Con questo tipo di contatto le membrane plasmatiche delle cellule vicine vengono separate da uno spazio di 2-3 nm su una distanza di 0,5-3 µm. La struttura delle membrane plasmatiche contiene speciali complessi proteici (connessioni). Ad un connessone sulla membrana plasmatica di una cellula si oppone esattamente un connessone sulla membrana plasmatica di una cellula adiacente. Di conseguenza, si forma un canale da una cella all'altra. I connessoni possono contrarsi, modificando il diametro del canale interno, e quindi partecipare alla regolazione del trasporto di molecole tra le cellule. Questo tipo di connessione si trova in tutti i gruppi di tessuti. Il ruolo funzionale della giunzione gap è quello di trasportare ioni e piccole molecole da cellula a cellula. Pertanto, nel muscolo cardiaco, l'eccitazione, che si basa sul processo di modifica della permeabilità ionica, viene trasmessa da cellula a cellula attraverso il nesso.

§ Contatto sinaptico o sinapsi. Le sinapsi sono aree di contatto tra due cellule specializzate per la trasmissione unilaterale dell'eccitazione o dell'inibizione da un elemento all'altro. Questo tipo di connessione è caratteristico del tessuto nervoso e avviene sia tra due neuroni che tra un neurone e qualche altro elemento. Le membrane di queste cellule sono separate da uno spazio intercellulare: una fessura sinaptica larga circa 20-30 nm. La membrana nell'area di contatto sinaptico di una cellula è chiamata presinaptica, l'altra postsinaptica. Vicino alla membrana presinaptica viene rilevato un numero enorme di piccoli vacuoli (vescicole sinaptiche) contenenti il ​​trasmettitore. Al momento del passaggio di un impulso nervoso, le vescicole sinaptiche rilasciano il trasmettitore nella fessura sinaptica. Il mediatore interagisce con i siti recettoriali della membrana postsinaptica, che alla fine porta alla trasmissione di un impulso nervoso. Oltre a trasmettere gli impulsi nervosi, le sinapsi forniscono una connessione rigida tra le superfici di due cellule interagenti.

§ Plasmodesmi.Questo tipo di comunicazione intercellulare si trova nelle piante. I plasmodesmi sono sottili canali tubolari che collegano due cellule adiacenti. Il diametro di questi canali è solitamente di 40-50 nm. I plasmodesmi attraversano la parete cellulare che separa le cellule. Nelle cellule giovani il numero di plasmodesmi può essere molto elevato (fino a 1000 per cellula). Man mano che le cellule invecchiano, il loro numero diminuisce a causa delle rotture man mano che aumenta lo spessore della parete cellulare. Il ruolo funzionale dei plasmodesmi è garantire la circolazione intercellulare di soluzioni contenenti nutrienti, ioni e altri composti. Attraverso i plasmodesmi le cellule vengono infettate dai virus vegetali.

Strutture specializzate della membrana plasmatica

Il plasmalemma di molte cellule animali forma escrescenze di varie strutture (microvilli, ciglia, flagelli). Molto spesso si trova sulla superficie di molte cellule animali microvilli. Queste escrescenze del citoplasma, delimitate dal plasmalemma, hanno la forma di un cilindro con la sommità arrotondata. I microvilli sono caratteristici delle cellule epiteliali, ma si trovano anche nelle cellule di altri tessuti. Il diametro dei microvilli è di circa 100 nm. Il loro numero e la loro lunghezza sono diversi diversi tipi cellule. L'importanza dei microvilli è quella di aumentare significativamente la superficie cellulare. Ciò è particolarmente importante per le cellule coinvolte nell'assorbimento. Pertanto, nell'epitelio intestinale sono presenti fino a 2x10 8 microvilli per 1 mm 2 di superficie.

L'articolo è un riassunto di una lezione-studio e un consolidamento primario di nuove conoscenze (corso "Biologia generale", grado 10, secondo il programma di V.B. Zakharov).

Compiti:

1. formazione di conoscenze sulla struttura, le proprietà e le funzioni dello strato interno della membrana cellulare - la membrana plasmatica (e, usando il suo esempio, altre membrane cellulari), utilizzando una bolla di sapone come modello.
2. sviluppo del concetto di corrispondenza della struttura alle funzioni svolte.
3. consolidamento primario delle conoscenze acquisite utilizzando compiti nel formato dell'Esame di Stato Unificato.

Attrezzatura:

1. tabella “Struttura delle cellule vegetali e animali secondo il microscopio ottico ed elettronico”.
2. soluzione detergente (per produrre bolle di sapone), tubo di plastica, ago da cucito sottile.
3. disegno alla lavagna: modelli molecolari<Figura 1 >.
4. materiali didattici con compiti nel formato dell'Esame di Stato Unificato.

Avanzamento della lezione

Insegnante: Nell'ultima lezione, abbiamo condotto il lavoro di laboratorio "Plasmolisi e deplasmolisi nelle cellule della buccia di cipolla", durante il quale abbiamo conosciuto fenomeni interessanti. Qual è la loro essenza?

Studenti: Quando il tessuto vegetale (l’epidermide delle scaglie di cipolla) veniva posto in una soluzione ipertonica di cloruro di sodio (NaCl), non si verificava diffusione di questa soluzione nelle cellule, ma un rilascio di acqua dai vacuoli cellulari verso la soluzione ipertonica di NaCl in modo da per bilanciare le concentrazioni di ioni su entrambi i lati della membrana cellulare. Allo stesso tempo, il volume dei vacuoli e dell'intero citoplasma nel suo insieme è diminuito, il che ha portato alla separazione del citoplasma dalla parete cellulare: plasmolisi. Quando abbiamo restituito il tessuto in esame all'acqua pulita, non abbiamo osservato il rilascio di soluti dai vacuoli, ma solo il flusso di acqua dallo spazio circostante nella cellula, nei vacuoli con la linfa cellulare, che ha portato al ripristino del tessuto il volume cellulare ai suoi confini precedenti - deplasmolisi.

Insegnante: Quale conclusione si può trarre dall'esperimento?

Studenti: Probabilmente, la superficie cellulare consente liberamente all'acqua di passare in entrambe le direzioni, ma trattiene gli ioni Na + e Cl - che fanno parte del sale da cucina.

Insegnante: La proprietà che abbiamo scoperto si chiama permeabilità selettiva o semipermeabilità della membrana plasmatica.

Cos'è una membrana plasmatica (o membrana plasmatica), qual è la sua struttura, proprietà e funzioni, dobbiamo capire nella lezione di oggi. Come concordato, la lezione sarà tenuta dai vostri compagni che hanno preparato una conferenza sulle membrane cellulari. Il tuo compito è annotare le informazioni di base sulle membrane cellulari durante l'ascolto. Dovrai applicare le conoscenze acquisite rispondendo alla domanda del test al termine della lezione.

Docente 1. Struttura della membrana.

La membrana plasmatica è presente in tutte le cellule (sotto il glicocalice negli animali e sotto la parete cellulare in altri organismi), garantisce l'interazione della cellula con il suo ambiente. Il plasmalemma forma una superficie mobile della cellula, che può avere escrescenze e invaginazioni, esegue movimenti oscillatori ondulatori e le macromolecole si muovono costantemente al suo interno.

Nonostante questi continui cambiamenti, la cellula rimane sempre circondata da una membrana ermetica. La membrana plasmatica è una pellicola sottile di spessore inferiore a 10 nm. Anche se il suo spessore viene aumentato di 1 milione di volte, otterremo un valore di solo 1 cm circa, mentre se l'intera cella viene aumentata di 1 milione di volte, la sua dimensione sarà paragonabile ad un pubblico abbastanza vasto.

La membrana contiene due tipi principali di molecole: fosfolipidi, formando doppio strato nello spessore della membrana, e scoiattoli sulle sue superfici. Queste molecole sono tenute insieme da interazioni non covalenti. Questo modello di membrana a sandwich fu proposto dagli scienziati americani Danieli e Dawson nel 1935. Con l'avvento del microscopio elettronico essa venne confermata e alquanto modificata. Attualmente accettato modello di membrana a mosaico fluido, secondo il quale le molecole proteiche che galleggiano in un doppio strato lipidico liquido formano al suo interno una sorta di mosaico. Uno schema di questo modello moderno, proposto nel 1972 da Singer e Nicholson, è riportato nel libro di testo.

Alcune proteine ​​hanno carboidrati attaccati covalentemente alla loro superficie esterna, formandosi glicoproteine– peculiari antenne molecolari che sono recettori. Le glicoproteine ​​sono coinvolte nel riconoscimento dei segnali esterni provenienti dall'ambiente o da altre parti del corpo stesso e nella risposta delle cellule alla loro influenza. Tale riconoscimento reciproco è una fase necessaria che precede la fecondazione, nonché l'adesione delle cellule nel processo di differenziazione dei tessuti. Il riconoscimento è anche associato alla regolazione del trasporto di molecole e ioni attraverso la membrana, nonché alla risposta immunitaria, in cui le glicoproteine ​​​​svolgono il ruolo di antigeni.

Docente 2.Proprietà della membrana.

Per capire quali proprietà hanno queste strutture microscopiche, prendiamo come modello una bolla di sapone. Il fatto è che le molecole di sapone e fosfolipidi che compongono le membrane hanno una struttura simile<Figura 1>. I saponi (sali degli acidi grassi) hanno nella loro struttura testa idrofila(da un gruppo carbossilico carico) e lungo coda idrofoba. I fosfolipidi che costituiscono le membrane hanno anche una coda idrofobica (formata da due catene di acidi grassi) e una grande testa idrofila contenente un gruppo di acido fosforico carico negativamente.

Riso. 1. Modelli di molecole.

Quando sostanze di struttura simile vengono mescolate con acqua, le loro molecole assumono spontaneamente la seguente configurazione: le teste idrofile sono immerse nell'acqua, e le code idrofobe non entrano in contatto con l'acqua, ma entrano in contatto solo tra loro e con altre sostanze idrofobe che potrebbe essere in giro, ad esempio, con l'aria. Trovandosi al confine tra due ambienti di natura simile, sia le molecole di sapone che quelle di fosfolipidi sono in grado di formare un doppio strato. Alcune delle proprietà importanti delle membrane biologiche (come le bolle di sapone), elencate di seguito, sono spiegate dalla struttura del doppio strato lipidico.

UN) Mobilità.

Un doppio strato lipidico è essenzialmente una formazione liquida, all'interno del cui piano le molecole possono muoversi liberamente - "fluire" senza perdere contatti a causa della reciproca attrazione ( Il “docente” mostra il flusso di liquido nella parete di una bolla di sapone appesa a un tubo di plastica). Le code idrofobiche possono scivolare liberamente l'una sull'altra.

B) Abilità autobloccante.

“The Lecturer” dimostra come quando una bolla di sapone viene forata e l'ago viene successivamente rimosso, l'integrità della sua parete viene immediatamente ripristinata. Grazie a questa capacità, le cellule possono fondersi fondendo le loro membrane plasmatiche (ad esempio durante lo sviluppo del tessuto muscolare). Lo stesso effetto si osserva quando si taglia una cellula in due parti con un microcoltello, dopo di che ciascuna parte viene circondata da una membrana plasmatica chiusa.

V) Permeabilità selettiva.

Cioè impermeabilità alle molecole idrosolubili dovuta al film oleoso formato dalle code idrofobiche delle molecole fosfolipidiche. Per penetrare fisicamente in una pellicola di questo tipo, la sostanza stessa deve essere idrofoba, oppure può passare attraverso spazi casuali formati a seguito di movimenti molecolari (piccole molecole, come le molecole d'acqua).

Le proteine ​​che penetrano nell'intero spessore della membrana o si trovano sulle sue superfici esterne ed interne, aiutano la cellula a scambiare sostanze ambiente. Le molecole proteiche forniscono il trasporto selettivo delle sostanze attraverso la membrana, essendo enzimi, inoltre, all'interno delle molecole proteiche o tra molecole vicine, si formano pori attraverso i quali l'acqua e alcuni ioni entrano passivamente nelle cellule.

Docente 3. Funzioni della membrana plasmatica.

Cosa serve per una cellula una struttura con tale struttura e proprietà? Si scopre che lei:

1. Dona forma alle cellule e protegge dai danni fisici e chimici.
2. Grazie alla sua mobilità, alla capacità di formare escrescenze e sporgenze, effettua il contatto e l'interazione delle cellule nei tessuti e negli organi.
3. Separa l'ambiente cellulare dall'ambiente esterno e mantiene le loro differenze.
4. È una sorta di indicatore del tipo cellulare dovuto al fatto che le proteine ​​e i carboidrati sulla superficie delle membrane e delle diverse cellule non sono gli stessi.
5. Regola lo scambio tra la cellula e l'ambiente, garantendo selettivamente il trasporto dei nutrienti nella cellula e l'eliminazione dei prodotti metabolici finali verso l'esterno.

Docente 4. Voglio raccontarti come succede trasporto attraverso la membrana plasmatica, e similmente attraverso altre membrane cellulari. Il trasporto può essere passivo, che non richiede energia, e attivo, dipendente dall'energia, durante il quale viene consumata l'energia derivante dall'idrolisi delle molecole di ATP.

1. Diffusione.

Questo è un processo passivo; il movimento delle sostanze avviene da un'area ad alta concentrazione ad un'area a bassa concentrazione. I gas e le molecole lipofile (liposolubili) si diffondono rapidamente, gli ioni e le piccole molecole polari (glucosio, aminoacidi, acidi grassi) si diffondono lentamente. La diffusione è accelerata dai pori nelle molecole proteiche.

Un tipo di diffusione è osmosi– movimento dell’acqua attraverso la membrana.

2. Endocitosi.

Questo è il trasporto attivo di sostanze attraverso la membrana nella cellula (esocitosi - fuori dalla cellula). A seconda della natura della sostanza trasferita attraverso la membrana, si distinguono due tipi di questi processi: se viene trasferita una sostanza densa - fagocitosi(dal greco "phagos" - divorare e "cytos" - cellula), se gocce di liquido contenenti varie sostanze in uno stato disciolto o sospeso, quindi - pinocitosi(dal greco “pino” - bevanda e “cytos” - cellula).

Il principio di trasferimento in entrambi i casi è identico: nel punto in cui la superficie della cellula entra in contatto con una particella o goccia di sostanza, la membrana si piega, forma una depressione e circonda la particella o goccia di liquido, che è immersa in un “pacchetto di membrane” all’interno della cellula. Qui si forma un vacuolo digestivo e in esso vengono digerite le sostanze organiche che entrano nella cellula. La fagocitosi è diffusa negli animali e la pinocitosi viene effettuata da cellule di animali, piante, funghi, batteri e alghe blu-verdi.

3. Trasporto attivo utilizzando enzimi incorporati nella membrana.

Il trasferimento avviene contro il gradiente di concentrazione con dispendio energetico, ad esempio, gli ioni potassio entrano (“pompati”) nella cellula e gli ioni sodio vengono rimossi (“pompati”) fuori dalla cellula. Questo lavoro è accompagnato dall'accumulo di una differenza di potenziale elettrico sulla membrana. Tali sistemi di trasporto cellulare sono solitamente chiamati “ pompe" Il trasporto degli aminoacidi e degli zuccheri avviene in modo simile.

Conclusioni:

1. Il plasmalemma è una pellicola sottile, spessa circa 10 nm, sulla superficie della cellula. Comprende strutture lipoproteiche (lipidi e proteine).
2. Ad alcune molecole superficiali delle proteine ​​sono attaccate molecole di carboidrati (sono associate al meccanismo di riconoscimento).
3. I lipidi di membrana formano spontaneamente un doppio strato. Ciò determina la permeabilità selettiva della membrana.
4. Le proteine ​​di membrana svolgono una varietà di funzioni e facilitano significativamente il trasporto attraverso la membrana.
5. I lipidi e le proteine ​​della membrana sono in grado di muoversi sul piano della membrana, per cui la superficie cellulare non è perfettamente liscia.

Per consolidare le informazioni ricevute durante la lezione, agli studenti vengono offerti compiti nel formato dell'Esame di Stato Unificato.

Parte "A"

Scegli una risposta corretta.

A1. La struttura e le funzioni della membrana plasmatica sono determinate dalle molecole che la compongono:

1) glicogeno e amido
2) DNA e ATP
3) proteine ​​e lipidi
4) fibre e glucosio

A2. La membrana plasmatica non svolge la funzione di:

1) trasporto di sostanze
2) protezione cellulare
3) interazione con altre cellule
4) sintesi proteica

A3. I carboidrati inclusi nella struttura della membrana cellulare svolgono le seguenti funzioni:

1) trasporto di sostanze
2) recettore
3) formazione di un doppio strato di membrana
4) fotosintesi

A4. Le proteine ​​incluse nella struttura della membrana cellulare svolgono le seguenti funzioni:

1) costruzione
2) protettivo
3) trasporto
4) tutte le funzioni specificate

A5. La fagocitosi è:

1) assorbimento di fluido da parte della cellula
2) cattura di particelle solide
3) trasporto di sostanze attraverso la membrana
4) bioaccelerazione reazioni chimiche

A6. Le superfici idrofile delle membrane si formano:

1) code non polari dei lipidi
2) teste polari dei lipidi
3) proteine
4) carboidrati

A7. Il passaggio degli ioni Na+ e K+ attraverso la membrana avviene attraverso:

1) diffusione
2) osmosi
3) trasferimento attivo
4) non implementato

A8. Passano liberamente attraverso lo strato lipidico della membrana:

1) acqua
2) trasmesso
3) glucosio
4) amido

Parte "B"

1) il trasporto attivo consuma energia
2) la fagocitosi è un tipo di endocitosi
3) la diffusione è un tipo di trasporto attivo
4) la parete cellulare delle piante è costituita da cellulosa
5) l'osmosi è la diffusione dell'acqua
6) la pinocitosi è un tipo di fagocitosi
7) Il plasmalemma è costituito da tre strati di lipidi
8) a cellula animale nessuna parete cellulare
9) il plasmalemma fornisce la comunicazione tra la cellula e il suo ambiente

Parte "C"

Compiti con risposta dettagliata gratuita

C1. Qual è il significato di endocitosi:

a) per i protozoi e gli invertebrati inferiori?
b) per animali ed esseri umani altamente organizzati?

C2. Qual è la base fisica del trasporto vacuolare in una cellula?

C3. Com'è significato biologico irregolarità nella superficie del plasmalemma di alcune cellule (microvilli, ciglia, ecc.)?

C4. La pastinaca elettrica e l'anguilla elettrica stordiscono le loro prede con scariche di diverse centinaia di volt. Quali proprietà delle membrane plasmatiche cellulari supportano la possibilità di creare tali scariche?

C5. Come funziona il plasmalemma nel fornire alla cellula una “carta d'identità”?

Risposte ai compiti.

Parte "A".

1–3, 2–4, 3–2, 4–4, 5–2, 6–2, 7–3, 8–2.

Parte "B".

1, 2, 4, 5, 8, 9 – “sì”; 3, 6, 7 – “no”

Parte "C".

1a. La possibilità che il cibo entri nelle cellule e venga ulteriormente digerito nei lisosomi.

1b. L'attività fagocitaria dei leucociti è di grande importanza nella protezione del corpo dai batteri patogeni e da altre particelle indesiderate. La pinocitosi nelle cellule tubulari renali porta all'assorbimento delle proteine ​​dall'urina primaria.

2. Le principali proprietà dei doppi strati lipidici sono la capacità delle membrane di chiudersi.

3. Aumentare la superficie della cellula per lo scambio tra la cellula e il suo ambiente.

4. La presenza di sistemi enzimatici che effettuano il trasporto attivo (“pompe”) porta ad una ridistribuzione delle cariche sul plasmalemma e alla creazione di una differenza di potenziale di membrana.

5. Per questo, sulla superficie della membrana sono presenti numerosi gruppi chimici specifici: le "antenne", che sono, molto spesso, glicoproteine.

Il kernel è responsabile dell'archiviazione materiale genetico scritto sul DNA e controlla anche tutti i processi cellulari. Il citoplasma contiene organelli, ognuno dei quali ha le proprie funzioni, come, ad esempio, la sintesi di sostanze organiche, la digestione, ecc. E dell'ultimo componente parleremo più dettagliatamente in questo articolo.

in biologia?

A proposito di in un linguaggio semplice, questa è la conchiglia. Tuttavia, non è sempre completamente impenetrabile. Il trasporto di alcune sostanze attraverso la membrana è quasi sempre consentito.

In citologia, le membrane possono essere divise in due tipi principali. La prima è la membrana plasmatica, che riveste la cellula. Il secondo sono le membrane degli organelli. Ci sono organelli che hanno una o due membrane. Le cellule a membrana singola comprendono il reticolo endoplasmatico, i vacuoli e i lisosomi. Plastidi e mitocondri appartengono al gruppo a doppia membrana.

Le membrane possono essere presenti anche all'interno degli organelli. Questi sono solitamente derivati ​​​​della membrana interna di organelli a doppia membrana.

Come sono disposte le membrane degli organelli a doppia membrana?

I plastidi e i mitocondri hanno due membrane. La membrana esterna di entrambi gli organoidi è liscia, ma quella interna forma le strutture necessarie per il funzionamento dell'organoide.

Pertanto, la membrana mitocondriale ha proiezioni verso l'interno: creste o creste. Su di essi avviene un ciclo di reazioni chimiche necessarie per la respirazione cellulare.

I derivati ​​della membrana interna dei cloroplasti sono sacche a forma di disco: i tilacoidi. Sono raccolti in pile: grana. Le singole grana sono unite tra loro tramite lamelle, lunghe strutture formate anch'esse da membrane.

Struttura delle membrane degli organelli monomembrana

Tali organelli hanno una membrana. Di solito è un guscio liscio costituito da lipidi e proteine.

Caratteristiche della struttura della membrana plasmatica cellulare

La membrana è costituita da sostanze come lipidi e proteine. La struttura della membrana plasmatica prevede che il suo spessore sia di 7-11 nanometri. La maggior parte della membrana è costituita da lipidi.

La struttura della membrana plasmatica prevede la presenza di due strati. Il primo è un doppio strato di fosfolipidi e il secondo è uno strato di proteine.

Lipidi della membrana plasmatica

I lipidi che compongono la membrana plasmatica sono divisi in tre gruppi: steroidi, sfingofosfolipidi e glicerofosfolipidi. La molecola di quest'ultimo contiene un residuo dell'alcol trivalente glicerolo, in cui gli atomi di idrogeno di due gruppi idrossilici sono sostituiti da catene di acidi grassi, e l'atomo di idrogeno del terzo gruppo ossidrile è sostituito da un residuo di acido fosforico, a cui , a sua volta, è attaccato il residuo di una delle basi azotate.

La molecola dei glicerofosfolipidi può essere divisa in due parti: la testa e le code. La testa è idrofila (cioè si dissolve in acqua) e le code sono idrofobe (respingono l'acqua, ma si dissolvono nei solventi organici). A causa di questa struttura, la molecola di glicerofosfolipide può essere chiamata anfifilica, cioè idrofoba e idrofila allo stesso tempo.

Gli sfingofosfolipidi sono simili in struttura chimica ai glicerofosfolipidi. Ma differiscono da quelli sopra menzionati in quanto invece di un residuo di glicerolo contengono un residuo di alcol sfingosina. Anche le loro molecole hanno teste e code.

L'immagine sotto mostra chiaramente la struttura della membrana plasmatica.

Proteine ​​della membrana plasmatica

Per quanto riguarda le proteine ​​che compongono la membrana plasmatica, queste sono principalmente glicoproteine.

A seconda della loro posizione nel guscio, possono essere divisi in due gruppi: periferici e integrali. I primi sono quelli che si trovano sulla superficie della membrana, i secondi sono quelli che penetrano in tutto lo spessore della membrana e si trovano all'interno dello strato lipidico.

A seconda delle funzioni che svolgono le proteine, possono essere divise in quattro gruppi: enzimi, strutturali, di trasporto e recettori.

Tutte le proteine ​​che si trovano nella struttura della membrana plasmatica non sono chimicamente associate ai fosfolipidi. Pertanto possono muoversi liberamente nello strato principale della membrana, riunirsi in gruppi, ecc. Ecco perché la struttura della membrana plasmatica di una cellula non può essere definita statica. È dinamico perché cambia continuamente.

Qual è il ruolo della membrana cellulare?

La struttura della membrana plasmatica le consente di svolgere cinque funzioni.

La prima e principale cosa è la limitazione del citoplasma. Grazie a ciò, la cellula ha forma e dimensioni costanti. Questa funzione è ottenuta grazie al fatto che la membrana plasmatica è forte ed elastica.

Il secondo ruolo è il rifornimento. A causa della loro elasticità, le membrane plasmatiche possono formare escrescenze e pieghe alle loro giunzioni.

La funzione successiva della membrana cellulare è il trasporto. È fornito da proteine ​​speciali. Grazie a loro, le sostanze necessarie possono essere trasportate nella cellula e da essa possono essere eliminate le sostanze non necessarie.

Inoltre, la membrana plasmatica svolge una funzione enzimatica. Viene effettuato anche grazie alle proteine.

E l'ultima funzione è la segnalazione. Poiché le proteine ​​possono modificare la loro struttura spaziale sotto l'influenza di determinate condizioni, la membrana plasmatica può inviare segnali alle cellule.

Ora sai tutto sulle membrane: cos'è una membrana in biologia, come sono, come sono strutturate la membrana plasmatica e le membrane degli organelli, quali funzioni svolgono.