Tie nav šūnu membrānas proteīni. Bioloģisko šūnu membrānu uzbūve un īpašības

Šūna- tas ir ne tikai šķidrums, fermenti un citas vielas, bet arī augsti organizētas struktūras, ko sauc par intracelulārajām organellām. Organellas šūnai ir ne mazāk svarīgas kā tās ķīmiskās sastāvdaļas. Tādējādi, ja nav organellu, piemēram, mitohondriju, enerģijas piegāde, kas iegūta no barības vielas, uzreiz samazināsies par 95%.

Lielākā daļa organellu šūnā ir pārklāti membrānas kas galvenokārt sastāv no lipīdiem un olbaltumvielām. Ir šūnu membrānas, endoplazmatiskais tīkls, mitohondriji, lizosomas un Golgi aparāts.

Lipīdi nešķīst ūdenī, tāpēc šūnā rada barjeru, kas neļauj ūdenim un ūdenī šķīstošām vielām pārvietoties no viena nodalījuma uz otru. Tomēr proteīna molekulas padara membrānu caurlaidīgu dažādas vielas caur specializētām struktūrām, ko sauc par porām. Daudzas citas membrānas olbaltumvielas ir fermenti, kas katalizē daudzas ķīmiskas reakcijas, kas tiks apspriestas nākamajās nodaļās.

Šūnu (vai plazmas) membrāna ir plāna, elastīga un elastīga struktūra, kuras biezums ir tikai 7,5-10 nm. Tas sastāv galvenokārt no olbaltumvielām un lipīdiem. Aptuvenā tā sastāvdaļu attiecība ir šāda: olbaltumvielas - 55%, fosfolipīdi - 25%, holesterīns - 13%, citi lipīdi - 4%, ogļhidrāti - 3%.

Lipīdu slānis šūnu membrānu novērš ūdens iekļūšanu. Membrānas pamatā ir lipīdu divslānis - plāna lipīdu plēve, kas sastāv no diviem vienslāņiem un pilnībā pārklāj šūnu. Olbaltumvielas atrodas visā membrānā lielu lodīšu veidā.

Šūnu membrānas shematisks attēlojums, kas atspoguļo tās galvenos elementus
- fosfolipīdu divslāņu un liels skaits proteīna molekulas, kas izvirzītas virs membrānas virsmas.
Ogļhidrātu ķēdes ir pievienotas olbaltumvielām uz ārējās virsmas
un papildu olbaltumvielu molekulām šūnas iekšienē (nav parādīts attēlā).

Lipīdu divslāņu slānis sastāv galvenokārt no fosfolipīdu molekulām. Šādas molekulas viens gals ir hidrofils, t.i. šķīst ūdenī (uz tā atrodas fosfātu grupa), otrs ir hidrofobs, t.i. šķīst tikai taukos (satur taukskābi).

Sakarā ar to, ka molekulas hidrofobā daļa fosfolipīds atgrūž ūdeni, bet tos piesaista līdzīgas vienas un tās pašas molekulas daļas, fosfolipīdiem piemīt dabiska īpašība piestiprināties vienam pie otra membrānas biezumā, kā parādīts attēlā. 2-3. Hidrofilā daļa ar fosfātu grupu veido divas membrānas virsmas: ārējo, kas saskaras ar ārpusšūnu šķidrumu, un iekšējo, kas saskaras ar intracelulāro šķidrumu.

Lipīdu slāņa vidusdaļa necaurlaidīgs glikozes un urīnvielas joniem un ūdens šķīdumiem. Taukos šķīstošas ​​vielas, ieskaitot skābekli, oglekļa dioksīds, alkohols, gluži pretēji, viegli iekļūst šajā membrānas zonā.

Molekulas Holesterīns, kas ir daļa no membrānas, arī pēc būtības pieder pie lipīdiem, jo ​​to steroīdu grupa labi šķīst taukos. Šķiet, ka šīs molekulas ir izšķīdušas lipīdu divslānī. To galvenais mērķis ir regulēt membrānu caurlaidību (vai necaurlaidību) ķermeņa šķidrumu ūdenī šķīstošām sastāvdaļām. Turklāt holesterīns ir galvenais membrānas viskozitātes regulators.

Šūnu membrānas proteīni. Attēlā lipīdu divslānī ir redzamas lodveida daļiņas - tās ir membrānas olbaltumvielas, no kurām lielākā daļa ir glikoproteīni. Ir divu veidu membrānas proteīni: (1) integrālie proteīni, kas iekļūst membrānā cauri; (2) perifērās, kas izvirzītas tikai virs vienas tās virsmas, nesasniedzot otru.

Daudzas neatņemamas olbaltumvielas veido kanālus (vai poras), pa kuriem ūdens un ūdenī šķīstošās vielas, īpaši joni, var difundēt intra- un ārpusšūnu šķidrumā. Pateicoties kanālu selektivitātei, dažas vielas izkliedējas labāk nekā citas.

Citi integrālie proteīni darbojas kā nesējproteīni, transportējot vielas, kurām lipīdu divslānis ir necaurlaidīgs. Dažreiz nesējproteīni darbojas virzienā, kas ir pretējs difūzijai, šādu transportu sauc par aktīvo transportu. Daži neatņemami proteīni ir fermenti.

Integrālie membrānas proteīni var kalpot arī kā ūdenī šķīstošo vielu, tostarp peptīdu hormonu, receptori, jo membrāna tiem ir necaurlaidīga. Receptora proteīna mijiedarbība ar specifisku ligandu izraisa konformācijas izmaiņas proteīna molekulā, kas, savukārt, stimulē proteīna molekulas intracelulārā segmenta fermentatīvo aktivitāti vai signāla pārraidi no receptora uz šūnu, izmantojot otrais sūtnis. Tādējādi šūnas membrānā iestrādātās integrālās olbaltumvielas iesaista to informācijas pārraides procesā par ārējo vidi šūnā.

Perifēro membrānu proteīnu molekulas bieži saistīta ar integrētiem proteīniem. Lielākā daļa perifēro proteīnu ir fermenti vai pilda vielu transportēšanas caur membrānas porām dispečeru lomu.

Ierobežojošs ( barjera) - atdaliet šūnu saturu no ārējā vide;

Regulēt apmaiņu starp šūnu un vidi;

Tie sadala šūnas nodalījumos vai nodalījumos, kas paredzēti noteiktiem specializētiem vielmaiņas ceļiem ( sadalot);

Tā ir dažu ķīmisko reakciju vieta (vieglas fotosintēzes reakcijas hloroplastos, oksidatīvā fosforilēšanās elpošanas laikā mitohondrijās);

Nodrošināt saziņu starp šūnām daudzšūnu organismu audos;

Transports- veic transmembrānu transportu.

Receptors- ir receptoru vietu atrašanās vieta, kas atpazīst ārējos stimulus.

Vielu transportēšana caur membrānu - viena no vadošajām membrānas funkcijām, nodrošinot vielu apmaiņu starp šūnu un ārējo vidi. Atkarībā no enerģijas patēriņa vielu pārvietošanai tās izšķir:

pasīvais transports vai atvieglota difūzija;

aktīvs (selektīvs) transports ar ATP un fermentu līdzdalību.

transportēšana membrānas iepakojumā. Ir endocitoze (iekļūst šūnā) un eksocitoze (no šūnas) - mehānismi, kas transportē lielas daļiņas un makromolekulas caur membrānu. Endocitozes laikā plazmas membrāna veido invagināciju, tās malas saplūst un citoplazmā izdalās pūslītis. Vezikulu no citoplazmas norobežo viena membrāna, kas ir ārējās citoplazmas membrānas daļa. Ir fagocitoze un pinocitoze. Fagocitoze ir lielu, diezgan cietu daļiņu uzsūkšanās. Piemēram, limfocītu, vienšūņu uc fagocitoze. Pinocitoze ir šķidruma pilienu uztveršanas un absorbcijas process ar tajā izšķīdinātām vielām.

Eksocitoze ir eliminācijas process dažādas vielas no šūnas. Eksocitozes laikā pūslīša jeb vakuola membrāna saplūst ar ārējo citoplazmas membrānu. Vezikulu saturs tiek noņemts ārpus šūnas virsmas, un membrāna ir iekļauta ārējā citoplazmas membrānā.

Pamatā pasīvs neuzlādētu molekulu transportēšana slēpjas starpībā starp ūdeņraža un lādiņu koncentrāciju, t.i. elektroķīmiskais gradients. Vielas pārvietosies no apgabala ar lielāku gradientu uz apgabalu ar zemāku gradientu. Transporta ātrums ir atkarīgs no slīpumu atšķirības.

Vienkāršā difūzija ir vielu transportēšana tieši caur lipīdu divslāni. Raksturīgas gāzēm, nepolārām vai mazām neuzlādētām polārām molekulām, šķīst taukos. Ūdens ātri iekļūst divslānī, jo tā molekula ir maza un elektriski neitrāla. Ūdens difūziju caur membrānām sauc par osmozi.

Difūzija caur membrānas kanāliem ir lādētu molekulu un jonu (Na, K, Ca, Cl) transportēšana, kas iekļūst caur membrānu īpašu kanālu veidojošo proteīnu klātbūtnes dēļ, kas veido ūdens poras.

Atvieglināta difūzija ir vielu transportēšana, izmantojot īpašus transporta proteīnus. Katrs proteīns ir atbildīgs par stingri noteiktu molekulu vai saistītu molekulu grupu, mijiedarbojas ar to un pārvietojas caur membrānu. Piemēram, cukuri, aminoskābes, nukleotīdi un citas polāras molekulas.

Aktīvais transports ko veic nesējproteīni (ATPāze) pret elektroķīmisko gradientu ar enerģijas patēriņu. Tās avots ir ATP molekulas. Piemēram, nātrijs ir kālija sūknis.

Kālija koncentrācija šūnā ir daudz augstāka nekā ārpus tās, un nātrija - otrādi. Tāpēc kālija un nātrija katjoni pasīvi izkliedējas caur membrānas ūdens porām pa koncentrācijas gradientu. Tas izskaidrojams ar to, ka membrānas caurlaidība kālija joniem ir augstāka nekā nātrija joniem. Attiecīgi kālijs izkliedējas no šūnas ātrāk nekā nātrijs šūnā. Tomēr normālai šūnu funkcionēšanai ir nepieciešama noteikta 3 kālija un 2 nātrija jonu attiecība. Tāpēc membrānā ir nātrija-kālija sūknis, kas aktīvi izsūknē nātriju no šūnas un kāliju šūnā. Šis sūknis ir transmembrānas membrānas proteīns, kas spēj veikt konformācijas pārkārtošanos. Tāpēc tas var piesaistīt gan kālija, gan nātrija jonus (antiports). Process ir energoietilpīgs:

No membrānas iekšpuses nātrija joni un ATP molekula nonāk sūkņa proteīnā, un kālija joni nāk no ārpuses.

Nātrija joni savienojas ar proteīna molekulu, un proteīns iegūst ATPāzes aktivitāti, t.i. spēja izraisīt ATP hidrolīzi, ko pavada enerģijas izdalīšanās, kas darbina sūkni.

ATP hidrolīzes laikā izdalītais fosfāts saistās ar proteīnu, t.i. fosforilē proteīnu.

Fosforilēšana izraisa konformācijas izmaiņas proteīnā, tas nespēj noturēt nātrija jonus. Tie tiek atbrīvoti un pārvietojas ārpus šūnas.

Jaunā proteīna konformācija veicina kālija jonu piesaisti tai.

Kālija jonu pievienošana izraisa proteīna defosforilāciju. Tas atkal maina savu uzbūvi.

Proteīna konformācijas izmaiņas izraisa kālija jonu izdalīšanos šūnā.

Olbaltumviela atkal ir gatava pievienot sev nātrija jonus.

Vienā darbības ciklā sūknis no šūnas izsūknē 3 nātrija jonus un iesūknē 2 kālija jonus.

Citoplazma– obligāta šūnas sastāvdaļa, kas atrodas starp šūnas virsmas aparātu un kodolu. Tas ir sarežģīts neviendabīgs strukturāls komplekss, kas sastāv no:

hialoplazma

organoīdi (citoplazmas pastāvīgie komponenti)

ieslēgumi ir pagaidu citoplazmas sastāvdaļas.

Citoplazmas matrica(hialoplazma) ir šūnas iekšējais saturs – bezkrāsains, biezs un caurspīdīgs koloidāls šķīdums. Citoplazmatiskās matricas sastāvdaļas veic biosintēzes procesus šūnā un satur enerģijas ražošanai nepieciešamos enzīmus, galvenokārt anaerobās glikolīzes dēļ.

Citoplazmas matricas pamatīpašības.

Nosaka šūnas koloidālās īpašības. Kopā ar vakuolārās sistēmas intracelulārajām membrānām to var uzskatīt par ļoti neviendabīgu vai daudzfāzu koloidālu sistēmu.

Nodrošina citoplazmas viskozitātes maiņu, pāreju no gēla (biezāka) uz solu (vairāk šķidruma), kas notiek ārējo un iekšējo faktoru ietekmē.

Nodrošina ciklozi, amēboīdu kustību, šūnu dalīšanos un pigmenta kustību hromatoforos.

Nosaka intracelulāro komponentu atrašanās vietas polaritāti.

Nodrošina mehāniskās īpašībasšūnas - elastība, spēja apvienoties, stingrība.

Organellas– pastāvīgas šūnu struktūras, kas nodrošina, ka šūna veic noteiktas funkcijas. Atkarībā no struktūras iezīmēm ir:

membrānas organoīdi - ir membrānas struktūra. Tās var būt vienmembrānas (ER, Golgi aparāts, lizosomas, augu šūnu vakuoli). Divkāršā membrāna (mitohondriji, plastidi, kodols).

Nemembrānas organoīdi - nav membrānas struktūras (hromosomas, ribosomas, šūnu centrs, citoskelets).

Universālas nozīmes organellas ir raksturīgas visām šūnām: kodolam, mitohondrijiem, šūnu centram, Golgi aparātam, ribosomām, EPS, lizosomām. Ja organellas ir raksturīgas noteikti veidišūnas, tās sauc par īpašām organellām (piemēram, miofibrilām, kas sarauj muskuļu šķiedras).

Endoplazmatiskais tīkls- vienota nepārtraukta struktūra, kuras membrāna veido daudzas invaginācijas un krokas, kas izskatās kā kanāliņi, mikrovakuoli un lielas cisternas. ER membrānas, no vienas puses, ir savienotas ar šūnu citoplazmas membrānu un, no otras puses, ar kodola membrānas ārējo apvalku.

Ir divu veidu EPS - raupja un gluda.

Neapstrādātā vai granulētā ER gadījumā cisternas un kanāliņi ir saistīti ar ribosomām. ir membrānas ārējā puse. Gluda vai agranulāra ER nav saistīta ar ribosomām. Šī ir membrānas iekšējā puse.

Šūnu membrāna (plazmas membrāna) ir plāna, daļēji caurlaidīga membrāna, kas ieskauj šūnas.

Šūnu membrānas funkcija un loma

Tās funkcija ir aizsargāt interjera integritāti, ielaižot šūnā dažas būtiskas vielas un neļaujot citām iekļūt.

Tas kalpo arī par pamatu pieķeršanās dažiem organismiem un citiem. Tādējādi plazmas membrāna nodrošina arī šūnas formu. Vēl viena membrānas funkcija ir regulēt šūnu augšanu, izmantojot līdzsvaru un.

Endocitozes gadījumā lipīdi un olbaltumvielas tiek noņemtas no šūnu membrānas, jo vielas tiek absorbētas. Eksocitozes laikā vezikulas, kas satur lipīdus un olbaltumvielas, saplūst ar šūnu membrānu, palielinot šūnu izmēru. , un sēnīšu šūnām ir plazmas membrānas. Iekšējās, piemēram, arī ir ietvertas aizsargmembrānās.

Šūnu membrānas struktūra

Plazmas membrāna galvenokārt sastāv no olbaltumvielu un lipīdu maisījuma. Atkarībā no membrānas atrašanās vietas un lomas organismā lipīdi var veidot 20 līdz 80 procentus no membrānas, bet pārējā daļa ir olbaltumvielas. Lai gan lipīdi palīdz nodrošināt membrānas elastību, olbaltumvielas kontrolē un uztur ķīmiskais sastāvsšūnas, kā arī palīdz transportēt molekulas cauri membrānai.

Membrānas lipīdi

Fosfolipīdi ir galvenā sastāvdaļa plazmas membrānas. Tie veido lipīdu divslāņu slāni, kurā hidrofilie (ūdens piesaistītie) galvas reģioni spontāni organizējas, lai tie būtu vērsti pret ūdens citozolu un ārpusšūnu šķidrumu, savukārt hidrofobie (ūdeni atgrūdoši) astes reģioni ir vērsti prom no citozola un ārpusšūnu šķidruma. Lipīdu divslānis ir daļēji caurlaidīgs, ļaujot tikai dažām molekulām izkliedēties pa membrānu.

Holesterīns ir vēl viena dzīvnieku šūnu membrānu lipīdu sastāvdaļa. Holesterīna molekulas ir selektīvi izkliedētas starp membrānas fosfolipīdiem. Tas palīdz saglabāt šūnu membrānu stingrību, neļaujot fosfolipīdiem kļūt pārāk blīviem. Augu šūnu membrānās holesterīna nav.

Glikolipīdi atrodas uz šūnu membrānu ārējās virsmas un ir ar tiem savienoti ar ogļhidrātu ķēdi. Tie palīdz šūnai atpazīt citas ķermeņa šūnas.

Membrānas proteīni

Šūnu membrāna satur divu veidu saistītos proteīnus. Perifērās membrānas proteīni ir ārēji un ir saistīti ar to, mijiedarbojoties ar citiem proteīniem. Integrālie membrānas proteīni tiek ievadīti membrānā un lielākā daļa iziet cauri. Šo transmembrānu proteīnu daļas atrodas abās tā pusēs.

Plazmas membrānas proteīniem ir vairākas dažādas funkcijas. Strukturālie proteīni nodrošina šūnu atbalstu un formu. Membrānas receptoru proteīni palīdz šūnām sazināties ar savu ārējo vidi, izmantojot hormonus, neirotransmiterus un citas signalizācijas molekulas. Transporta proteīni, piemēram, globulārie proteīni, transportē molekulas cauri šūnu membrānām, atvieglojot difūziju. Glikoproteīniem ir pievienota ogļhidrātu ķēde. Tie ir iestrādāti šūnu membrānā, palīdzot molekulu apmaiņā un transportēšanā.

Pamatojoties uz tās funkcionālajām īpašībām, šūnu membrānu var iedalīt 9 funkcijās, kuras tā veic.
Šūnu membrānas funkcijas:
1. Transports. Pārvadā vielas no šūnas uz šūnu;
2. Barjera. Piemīt selektīva caurlaidība, nodrošina nepieciešamo vielmaiņu;
3. Receptors. Daži membrānā atrodamie proteīni ir receptori;
4. Mehāniskais. Nodrošina šūnas un tās mehānisko struktūru autonomiju;
5. Matrica. Nodrošina optimālu matricas proteīnu mijiedarbību un orientāciju;
6. Enerģija. Membrānas satur enerģijas pārneses sistēmas šūnu elpošanas laikā mitohondrijās;
7. Fermentatīvs. Membrānas proteīni dažreiz ir fermenti. Piemēram, zarnu šūnu membrānas;
8. Marķēšana. Membrāna satur antigēnus (glikoproteīnus), kas ļauj identificēt šūnas;
9. Ģenerēšana. Veic biopotenciālu ģenerēšanu un vadīšanu.

Jūs varat redzēt, kā izskatās šūnu membrāna, izmantojot dzīvnieku šūnas vai augu šūnas struktūras piemēru.

 

Attēlā parādīta šūnas membrānas struktūra.
Šūnu membrānas komponentos ietilpst dažādi šūnu membrānas proteīni (globulārie, perifērie, virsmas), kā arī šūnu membrānas lipīdi (glikolipīds, fosfolipīds). Arī šūnu membrānas struktūrā ir ogļhidrāti, holesterīns, glikoproteīns un proteīna alfa spirāle.

Šūnu membrānas sastāvs

Šūnu membrānas galvenais sastāvs ietver:
1. Olbaltumvielas - atbild par dažādām membrānas īpašībām;
2. Lipīdi trīs veidi(fosfolipīdi, glikolipīdi un holesterīns), kas ir atbildīgi par membrānas stingrību.
Šūnu membrānas proteīni:
1. Globulārais proteīns;
2. Virsmas proteīns;
3. Perifērais proteīns.

Šūnu membrānas galvenais mērķis

Šūnu membrānas galvenais mērķis:
1. Regulēt apmaiņu starp šūnu un vidi;
2. Atdaliet jebkuras šūnas saturu no ārējās vides, tādējādi nodrošinot tās integritāti;
3. Intracelulārās membrānas sadala šūnu specializētos slēgtos nodalījumos – organellās jeb nodalījumos, kuros tiek uzturēti noteikti vides apstākļi.

Šūnu membrānas struktūra

Šūnu membrānas struktūra ir divdimensiju lodveida integrālo proteīnu šķīdums, kas izšķīdināts šķidrā fosfolipīdu matricā. Šo membrānas struktūras modeli 1972. gadā ierosināja divi zinātnieki Nikolsons un Singers. Tādējādi membrānu pamatā ir bimolekulārs lipīdu slānis ar sakārtotu molekulu izvietojumu, kā jūs redzējāt.

Šūnu membrānu

Šūnas membrānas attēls. Mazās zilās un baltās bumbiņas atbilst fosfolipīdu hidrofobajām "galvām", un tām pievienotās līnijas atbilst hidrofilajām "astes". Attēlā parādīti tikai integrālie membrānas proteīni (sarkanās lodītes un dzeltenās spirāles). Dzelteni ovāli punkti membrānas iekšpusē - holesterīna molekulas Dzeltenzaļas lodīšu ķēdes membrānas ārpusē - oligosaharīdu ķēdes, kas veido glikokaliksu

Bioloģiskā membrāna ietver arī dažādus proteīnus: integrālo (iekļūst membrānā cauri), pusintegrālo (vienā galā iegremdēts ārējā vai iekšējā lipīdu slānī), virsmas (atrodas ārējā vai blakus membrānas iekšējām malām). Daži proteīni ir saskares punkti starp šūnas membrānu un citoskeletu šūnas iekšpusē un šūnas sienu (ja tāda ir) ārpusē. Daži no integrētajiem proteīniem darbojas kā jonu kanāli, dažādi transportētāji un receptori.

Funkcijas

• barjera – nodrošina regulētu, selektīvu, pasīvu un aktīvu vielmaiņu ar vidi. Piemēram, peroksisomu membrāna aizsargā citoplazmu no peroksīdiem, kas ir bīstami šūnai. Selektīva caurlaidība nozīmē, ka membrānas caurlaidība pret dažādiem atomiem vai molekulām ir atkarīga no to izmēra, elektriskā lādiņa un ķīmiskās īpašības. Selektīva caurlaidība nodrošina šūnas un šūnu nodalījumu atdalīšanu no vidi un apgādājot tos ar nepieciešamajām vielām.
• transportēšana – vielu transportēšana šūnā un ārā no tās notiek caur membrānu. Transports caur membrānām nodrošina: barības vielu piegādi, vielmaiņas gala produktu izvadīšanu, dažādu vielu sekrēciju, jonu gradientu veidošanos, optimālu jonu koncentrāciju uzturēšanu šūnā, kas nepieciešama šūnu enzīmu funkcionēšanai.
  Daļiņas, kuras jebkāda iemesla dēļ nespēj šķērsot fosfolipīdu divslāni (piemēram, hidrofilo īpašību dēļ, jo iekšpusē esošā membrāna ir hidrofoba un neļauj hidrofilām vielām iziet cauri, vai to lielā izmēra dēļ), bet ir nepieciešamas šūnai , var iekļūt membrānā caur īpašiem nesējproteīniem (transporteriem) un kanālu proteīniem vai ar endocitozi.
  Pasīvā transportā vielas šķērso lipīdu divslāni, neiztērējot enerģiju pa koncentrācijas gradientu difūzijas ceļā. Šī mehānisma variants ir atvieglota difūzija, kurā noteikta molekula palīdz vielai iziet cauri membrānai. Šai molekulai var būt kanāls, kas ļauj iziet cauri tikai viena veida vielām.
  Aktīvajam transportam ir nepieciešama enerģija, jo tas notiek pret koncentrācijas gradientu. Uz membrānas atrodas speciāli sūkņa proteīni, tostarp ATPāze, kas aktīvi sūknē kālija jonus (K+) šūnā un izsūknē no tās nātrija jonus (Na+).
• matrica - nodrošina membrānas proteīnu noteiktu relatīvo stāvokli un orientāciju, to optimālo mijiedarbību.
• mehānisks - nodrošina šūnas autonomiju, tās intracelulārās struktūras, kā arī saikni ar citām šūnām (audos). Šūnu sieniņām ir liela nozīme mehāniskās funkcijas nodrošināšanā, bet dzīvniekiem – starpšūnu vielai.
• enerģija - fotosintēzes laikā hloroplastos un šūnu elpošanā mitohondrijās to membrānās darbojas enerģijas pārneses sistēmas, kurās piedalās arī olbaltumvielas;
• receptors - daži proteīni, kas atrodas membrānā, ir receptori (molekulas, ar kuru palīdzību šūna uztver noteiktus signālus).
  Piemēram, hormoni, kas cirkulē asinīs, iedarbojas tikai uz mērķa šūnām, kurām ir šiem hormoniem atbilstoši receptori. Neirotransmiteri (ķimikālijas, kas nodrošina nervu impulsu vadīšanu) saistās arī ar īpašiem receptoru proteīniem mērķa šūnās.
• fermentatīvie - membrānas proteīni bieži ir fermenti. Piemēram, zarnu epitēlija šūnu plazmas membrānas satur gremošanas enzīmus.
• biopotenciālu ģenerēšanas un vadīšanas īstenošana.
  Ar membrānas palīdzību šūnā tiek uzturēta nemainīga jonu koncentrācija: K+ jona koncentrācija šūnā ir daudz augstāka nekā ārpusē, un Na+ koncentrācija ir daudz zemāka, kas ir ļoti svarīgi, jo tas nodrošina potenciālu starpības uzturēšana uz membrānas un nervu impulsa radīšana.
• šūnu marķēšana - uz membrānas ir antigēni, kas darbojas kā marķieri - "etiķetes", kas ļauj identificēt šūnu. Tie ir glikoproteīni (tas ir, olbaltumvielas ar tiem pievienotām sazarotām oligosaharīdu sānu ķēdēm), kas spēlē "antenu" lomu. Sānu ķēžu neskaitāmo konfigurāciju dēļ ir iespējams izveidot īpašu marķieri katram šūnu tipam. Ar marķieru palīdzību šūnas var atpazīt citas šūnas un darboties ar tām saskaņoti, piemēram, veidojot orgānus un audus. Tas arī ļauj imūnsistēmai atpazīt svešus antigēnus.

Biomembrānu uzbūve un sastāvs

Membrānas sastāv no trīs lipīdu klasēm: fosfolipīdiem, glikolipīdiem un holesterīna. Fosfolipīdi un glikolipīdi (lipīdi ar pievienotiem ogļhidrātiem) sastāv no divām garām hidrofobām ogļūdeņražu astēm, kas ir savienotas ar uzlādētu hidrofilu galvu. Holesterīns piešķir membrānai stingrību, aizņemot brīvo vietu starp lipīdu hidrofobajām astēm un neļaujot tām saliekties. Tāpēc membrānas ar zemu holesterīna saturu ir elastīgākas, bet tās ar augstu holesterīna saturu ir stingrākas un trauslākas. Holesterīns kalpo arī kā “aizbāznis”, kas neļauj polārajām molekulām pārvietoties no šūnas uz šūnu. Svarīga membrānas daļa sastāv no olbaltumvielām, kas tajā iekļūst un ir atbildīgas par dažādām membrānu īpašībām. To sastāvs un orientācija dažādās membrānās atšķiras.

Šūnu membrānas bieži ir asimetriskas, tas ir, slāņi atšķiras pēc lipīdu sastāva, atsevišķas molekulas pārejas no viena slāņa uz otru (t.s. flip flop) ir grūti.

Membrānas organoīdi

Tās ir slēgtas atsevišķas vai savstarpēji saistītas citoplazmas sadaļas, kuras no hialoplazmas atdala membrānas. Vienas membrānas organellās ietilpst endoplazmatiskais tīkls, Golgi aparāts, lizosomas, vakuoli, peroksisomas; uz dubultām membrānām - kodolu, mitohondrijiem, plastidiem. Dažādu organellu membrānu struktūra atšķiras pēc lipīdu un membrānas proteīnu sastāva.

Selektīva caurlaidība

Šūnu membrānām ir selektīva caurlaidība: caur tām lēnām izkliedējas glikoze, aminoskābes, taukskābes, glicerīns un joni, un pašas membrānas zināmā mērā aktīvi regulē šo procesu - dažas vielas iziet cauri, bet citas ne. Ir četri galvenie mehānismi vielu iekļūšanai šūnā vai to izvadīšanai no šūnas uz āru: difūzija, osmoze, aktīvā transportēšana un ekso- vai endocitoze. Pirmie divi procesi pēc būtības ir pasīvi, tas ir, tiem nav nepieciešama enerģija; pēdējie divi ir aktīvi procesi, kas saistīti ar enerģijas patēriņu.

Membrānas selektīvā caurlaidība pasīvās transportēšanas laikā ir saistīta ar īpašiem kanāliem - integrētiem proteīniem. Tie iekļūst membrānā tieši cauri, veidojot sava veida eju. Elementiem K, Na un Cl ir savi kanāli. Salīdzinot ar koncentrācijas gradientu, šo elementu molekulas pārvietojas šūnā un no tās. Kaiirinājuma gadījumā atveras nātrija jonu kanāli un pēkšņs nātrija jonu pieplūdums šūnā. Šajā gadījumā rodas membrānas potenciāla nelīdzsvarotība. Pēc tam tiek atjaunots membrānas potenciāls. Kālija kanāli vienmēr ir atvērti, ļaujot kālija joniem lēnām iekļūt šūnā.

Skatīt arī

Literatūra

• Antonovs V.F., Smirnova E.N., Ševčenko E.V. Lipīdu membrānas fāzu pāreju laikā. - M.: Zinātne, 1994.
• Dženss R. Biomembrānas. Molekulārā struktūra un funkcijas: tulkojums no angļu valodas. = Biomembrānas. Molekulārā struktūra un funkcija (autors Roberts B. Gennis). - 1. izdevums. - M.: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanovs V. G., Berestovskis T. N. Bioloģisko membrānu lipīdu divslāņu slānis. - M.: Nauka, 1982. gads.
• Rubīns A. B. Biofizika, mācību grāmata 2 sēj. - 3. izdevums, labots un paplašināts. - M.: Maskavas Universitātes izdevniecība, 2004. -