Cellemembran. Cellemembran: struktur og funksjoner

Kort beskrivelse:

Sazonov V.F. 1_1 Strukturen til cellemembranen [ Elektronisk ressurs] // Kinesiolog, 2009-2018: [nettsted]. Oppdateringsdato: 02/06/2018...__.201_). _Strukturen og funksjonen til cellemembranen er beskrevet (synonymer: plasmalemma, plasmalemma, biomembran, cellemembran, ytre cellemembran, cellemembran, cytoplasmatisk membran). Denne innledende informasjonen er nødvendig både for cytologi og for å forstå prosessene nervøs aktivitet

: nervøs eksitasjon, hemming, arbeid av synapser og sensoriske reseptorer. Cellemembran (plasma) EN lemma eller plasma O

lemma)

Definisjon av konseptet Cellemembranen (synonymer: plasmalemma, plasmalemma, cytoplasmatisk membran, biomembran) er en trippel lipoprotein (dvs. "fett-protein") membran som skiller cellen fra miljø

og å utføre kontrollert utveksling og kommunikasjon mellom cellen og dens miljø. Hovedsaken i denne definisjonen er ikke at membranen skiller cellen fra omgivelsene, men nettopp at den kobler til celle med miljøet. Membranen er aktiv

strukturen til cellen, den jobber hele tiden.

En biologisk membran er en ultratynn bimolekylær film av fosfolipider dekket med proteiner og polysakkarider. Denne cellulære strukturen ligger til grunn for barriere-, mekaniske og matriseegenskapene til en levende organisme (Antonov V.F., 1996).

En figurativ representasjon av en membran Til meg cellemembran !

vises i form av et gittergjerde med mange dører i det, som omgir et visst territorium. Enhver liten levende skapning kan bevege seg fritt frem og tilbake gjennom dette gjerdet. Men større besøkende kan bare komme inn gjennom dører, og selv da ikke alle dører. Ulike besøkende har kun nøkler til sine egne dører, og de kan ikke gå gjennom andres dører. Så gjennom dette gjerdet er det stadig strømmer av besøkende frem og tilbake, fordi hovedfunksjonen til membrangjerdet er todelt: å skille territoriet fra det omkringliggende rommet og samtidig forbinde det med det omkringliggende rommet. Dette er grunnen til at det er mange hull og dører i gjerdet -

Membranegenskaper

1. Permeabilitet.

2. Semi-permeabilitet (delvis permeabilitet).

3. Selektiv (synonym: selektiv) permeabilitet.

4. Aktiv permeabilitet (synonym: aktiv transport).

Som du kan se, er hovedegenskapen til en membran dens permeabilitet for forskjellige stoffer.

6. Fagocytose og pinocytose.

7. Eksocytose.

8. Tilstedeværelsen av elektriske og kjemiske potensialer, eller snarere potensialforskjellen mellom indre og ytre side av membranen. Billedlig kan vi si det "membranen gjør cellen til et "elektrisk batteri" ved å kontrollere ioniske strømmer". Detaljer: .

9. Endringer i elektrisk og kjemisk potensial.

10. Irritabilitet. Spesielle molekylære reseptorer lokalisert på membranen kan forbindes med signalstoffer (kontroll) som et resultat av at tilstanden til membranen og hele cellen kan endres. Molekylære reseptorer utløser bio kjemiske reaksjoner som svar på forbindelsen av ligander (kontrollstoffer) med dem. Det er viktig å merke seg at signalstoffet virker på reseptoren fra utsiden, og endringene fortsetter inne i cellen. Det viser seg at membranen overførte informasjon fra omgivelsene til indre miljø celler.

11. Katalytisk enzymatisk aktivitet. Enzymer kan være innebygd i membranen eller assosiert med overflaten (både innenfor og utenfor cellen), og der utfører de sine enzymatiske aktiviteter.

12. Endre formen på overflaten og området. Dette gjør at membranen kan danne utvekster utover eller omvendt invaginasjoner inn i cellen.

13. Evnen til å danne kontakter med andre cellemembraner.

14. Vedheft - evnen til å feste seg til harde overflater.

Kort liste over membranegenskaper

  • Permeabilitet.
  • Endocytose, eksocytose, transcytose.
  • Potensialer.
  • Irritabilitet.
  • Enzymaktivitet.
  • Kontakter.
  • Adhesjon.

Membranfunksjoner

1. Ufullstendig isolasjon av internt innhold fra det ytre miljøet.

2. Hovedsaken i funksjonen til cellemembranen er utveksling diverse stoffer mellom cellen og det intercellulære miljøet. Dette er på grunn av membranegenskapen til permeabilitet. I tillegg regulerer membranen denne utvekslingen ved å regulere dens permeabilitet.

3. En til viktig funksjon membraner - skape en forskjell i kjemiske og elektriske potensialer mellom dens indre og ytre side. På grunn av dette har innsiden av cellen et negativt elektrisk potensial - .

4. Membranen utfører også informasjonsutveksling mellom cellen og dens omgivelser. Spesielle molekylære reseptorer lokalisert på membranen kan binde seg til kontrollstoffer (hormoner, mediatorer, modulatorer) og utløse biokjemiske reaksjoner i cellen, noe som fører til ulike endringer i cellens funksjon eller i dens strukturer.

Video:Cellemembranstruktur

Videoforelesning:Detaljer om membranstruktur og transport

Membranstruktur

Cellemembranen har en universal tre-lags struktur. Det midterste fettlaget er kontinuerlig, og de øvre og nedre proteinlagene dekker det i form av en mosaikk av separate proteinområder. Fettlaget er grunnlaget som sikrer isolering av cellen fra miljøet, isolerer den fra miljøet. I seg selv lar den vannløselige stoffer passere svært dårlig, men lar lett fettløselige stoffer passere gjennom. Derfor må permeabiliteten til membranen for vannløselige stoffer (for eksempel ioner) sikres av spesielle proteinstrukturer - og.

Nedenfor er mikrofotografier av ekte cellemembraner av kontaktceller oppnådd ved hjelp av et elektronmikroskop, samt en skjematisk tegning som viser trelagsstrukturen til membranen og mosaikken til proteinlagene. For å forstørre bildet, klikk på det.

Enkelt bilde det indre lipidlaget (fett) i cellemembranen, gjennomsyret av integrerte innebygde proteiner. De øverste og nederste proteinlagene er fjernet for ikke å forstyrre visningen av lipid-dobbeltlaget

Figur over: Delvis skjematisk fremstilling av en cellemembran (cellemembran), gitt på Wikipedia.

Vær oppmerksom på at de ytre og indre proteinlagene er fjernet fra membranen her slik at vi bedre kan se det sentrale fettlipiddobbeltlaget. I en ekte cellemembran flyter store protein-"øyer" over og under fettfilmen (små kuler i figuren), og membranen viser seg å være tykkere, trelags: protein-fett-protein . Så det er faktisk som en sandwich av to protein "brødstykker" med et fett lag med "smør" i midten, dvs. har en trelagsstruktur, ikke en tolagsstruktur.

På dette bildet tilsvarer de små blå og hvite kulene de hydrofile (fuktbare) "hodene" til lipidene, og "strengene" som er festet til dem, tilsvarer de hydrofobe (ikke fuktbare) "halene". Av proteinene er kun integrerte ende-til-ende membranproteiner (røde kuler og gule helixer) vist. De gule ovale prikkene inne i membranen er kolesterolmolekyler De gulgrønne kjedene av perler på utsiden av membranen er kjeder av oligosakkarider som danner glykokalyxen. En glykokalyx er en slags karbohydrat ("sukker") "lo" på en membran, dannet av lange karbohydrat-proteinmolekyler som stikker ut av den.

Living er en liten "protein-fettpose" fylt med halvflytende gelélignende innhold, som er gjennomsyret av filmer og rør.

Veggene i denne posen er dannet av en dobbel fett- (lipid) film, dekket innvendig og utvendig med proteiner - cellemembranen. Derfor sier de at membranen har tre-lags struktur : proteiner-fett-proteiner. Inne i cellen er det også mange lignende fettmembraner som deler dens indre plass i rom. De samme membranene omgir cellulære organeller: kjerne, mitokondrier, kloroplaster. Så membranen er en universell molekylær struktur som er felles for alle celler og alle levende organismer.

Til venstre er ikke lenger en ekte, men en kunstig modell av et stykke av en biologisk membran: dette er et øyeblikksbilde av et fettfosfolipid-dobbeltlag (dvs. et dobbeltlag) i ferd med simulering av molekylær dynamikk. Beregningscellen til modellen er vist - 96 PC-molekyler ( f osfatidyl X olina) og 2304 vannmolekyler, for totalt 20544 atomer.

Til høyre er en visuell modell av et enkelt molekyl av det samme lipidet som membranlipid-dobbeltlaget er satt sammen fra. På toppen har den et hydrofilt (vannelskende) hode, og nederst er det to hydrofobe (vannredde) haler. Dette lipidet har et enkelt navn: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-fosfatidylkolin (18:0/22:6(n-3)cis PC), men du trenger ikke å huske det med mindre du du planlegger å få læreren din til å besvime med dybden av kunnskapen din.

En mer presis vitenskapelig definisjon av en celle kan gis:

er et ordnet, strukturert heterogent system av biopolymerer avgrenset av en aktiv membran, som deltar i et enkelt sett av metabolske, energiske og informasjonsprosesser, og også vedlikeholde og reprodusere hele systemet som helhet.

Inne i cellen er også gjennomsyret av membraner, og mellom membranene er det ikke vann, men en viskøs gel/sol med variabel tetthet. Derfor flyter ikke interagerende molekyler i en celle fritt, som i et reagensrør med en vandig løsning, men sitter stort sett (immobilisert) på polymerstrukturene i cytoskjelettet eller intracellulære membraner. Og kjemiske reaksjoner foregår derfor inne i cellen nesten som i et fast stoff i stedet for i en væske. Den ytre membranen som omgir cellen er også foret med enzymer og molekylære reseptorer, noe som gjør den til en veldig aktiv del av cellen.

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

Fra denne definisjonen av en membran følger det at den ikke bare begrenser cellen, men jobber aktivt, forbinder den med omgivelsene.

Fettet som utgjør membranene er spesielt, så molekylene kalles vanligvis ikke bare fett, men "lipider", "fosfolipider", "sfingolipider". Membranfilmen er dobbel, det vil si at den består av to filmer klistret sammen. Derfor skriver de i lærebøker at grunnlaget for cellemembranen består av to lipidlag (eller " dobbeltlag", dvs. et dobbeltlag). For hvert enkelt lipidlag kan den ene siden fuktes med vann, men den andre ikke. Så disse filmene fester seg til hverandre nøyaktig med sine ikke-fuktbare sider.

Bakteriemembran

Den prokaryote celleveggen til gramnegative bakterier består av flere lag, vist i figuren nedenfor.
Lag av skallet av gram-negative bakterier:
1. Intern trelags cytoplasmatisk membran, som er i kontakt med cytoplasma.
2. Cellevegg, som består av murein.
3. Den ytre trelags cytoplasmatiske membranen, som har samme system av lipider med proteinkomplekser som den indre membranen.
Gram-negativ kommunikasjon bakterieceller med omverdenen gjennom en så kompleks tre-trinns struktur gir dem ikke en fordel i overlevelse i tøffe forhold sammenlignet med gram-positive bakterier, som har et mindre kraftig skall. De tåler det ikke like godt høye temperaturer, økt surhet og trykkendringer.

Videoforelesning:Plasma membran. E.V. Cheval, Ph.D.

Videoforelesning:Membran som cellegrense. A. Iljaskin

Viktigheten av membranionekanaler

Det er lett å forstå at bare fettløselige stoffer kan trenge inn i cellen gjennom membranfettfilmen. Dette er fett, alkoholer, gasser. For eksempel i røde blodlegemer passerer oksygen og oksygen lett inn og ut direkte gjennom membranen. karbondioksid. Men vann og vannløselige stoffer (for eksempel ioner) kan rett og slett ikke passere gjennom membranen inn i noen celle. Dette betyr at de krever spesielle hull. Men hvis du bare lager et hull i fettfilmen, vil den umiddelbart lukke seg tilbake. Hva skal jeg gjøre? En løsning ble funnet i naturen: det er nødvendig å lage spesielle proteintransportstrukturer og strekke dem gjennom membranen. Dette er nøyaktig hvordan kanaler dannes for passasje av fettuløselige stoffer - ionekanaler i cellemembranen.

Så for å gi sin membran ytterligere egenskaper for permeabilitet for polare molekyler (ioner og vann), syntetiserer cellen spesielle proteiner i cytoplasmaet, som deretter integreres i membranen. De kommer i to typer: transportere proteiner (for eksempel transport ATPaser) og kanaldannende proteiner (kanalbyggere). Disse proteinene er innebygd i det fete dobbeltlaget av membranen og danner transportstrukturer i form av transportører eller i form av ionekanaler. Ulike vannløselige stoffer som ellers ikke kan passere gjennom den fettholdige membranfilmen, kan nå passere gjennom disse transportstrukturene.

Generelt kalles proteiner innebygd i membranen også integrert, nettopp fordi de ser ut til å være inkludert i membranen og trenger gjennom den. Andre proteiner, ikke integrerte, danner øyer, som det var, "flytende" på overflaten av membranen: enten på dens ytre overflate eller på dens indre overflate. Tross alt vet alle at fett er et godt smøremiddel, og det er lett å gli over det!

Konklusjoner

1. Generelt viser membranen seg å være trelags:

1) ytre lag av protein "øyer",

2) fet tolags "sjø" (lipiddobbeltlag), dvs. dobbel lipidfilm,

3) et indre lag av protein "øyer".

Men det er også et løst ytre lag - glykokalyxen, som er dannet av glykoproteiner som stikker ut fra membranen. De er molekylære reseptorer som signalkontrollstoffer binder seg til.

2. Spesielle proteinstrukturer er bygget inn i membranen, som sikrer dens permeabilitet for ioner eller andre stoffer. Vi må ikke glemme at noen steder er fetthavet gjennomsyret av integrerte proteiner. Og det er de integrerte proteinene som danner spesielle transportstrukturer cellemembran (se avsnitt 1_2 Membrantransportmekanismer). Gjennom dem kommer stoffer inn i cellen og fjernes også fra cellen til utsiden.

3. På hvilken som helst side av membranen (ytre og indre), samt inne i membranen, kan enzymproteiner lokaliseres, som påvirker både tilstanden til selve membranen og levetiden til hele cellen.

Så cellemembranen er en aktiv, variabel struktur som aktivt fungerer i hele cellens interesser og forbinder den med omverdenen, og er ikke bare et "beskyttende skall". Dette er det viktigste du trenger å vite om cellemembranen.

I medisin brukes membranproteiner ofte som "mål" for medisiner. Slike mål inkluderer reseptorer, ionekanaler, enzymer og transportsystemer. I i det siste I tillegg til membranen, blir gener gjemt i cellekjernen også mål for legemidler.

Video:Introduksjon til biofysikken til cellemembranen: Membranstruktur 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Historie, struktur og funksjoner til cellemembranen: Membranstruktur 2 (Vladimirov Yu.A.)

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

Basert på dens funksjonelle egenskaper kan cellemembranen deles inn i 9 funksjoner den utfører.
Funksjoner av cellemembranen:
1. Transport. Transporterer stoffer fra celle til celle;
2. Barriere. Har selektiv permeabilitet, sikrer nødvendig metabolisme;
3. Reseptor. Noen proteiner som finnes i membranen er reseptorer;
4. Mekanisk. Sikrer autonomien til cellen og dens mekaniske strukturer;
5. Matrise. Sikrer optimal interaksjon og orientering av matriseproteiner;
6. Energi. Membraner inneholder energioverføringssystemer under cellulær respirasjon i mitokondrier;
7. Enzymatisk. Membranproteiner er noen ganger enzymer. For eksempel tarmcellemembraner;
8. Merking. Membranen inneholder antigener (glykoproteiner) som tillater celleidentifikasjon;
9. Generering. Utfører generering og ledning av biopotensialer.

Du kan se hvordan en cellemembran ser ut ved å bruke eksemplet med strukturen til en dyrecelle eller plantecelle.

 

Figuren viser strukturen til cellemembranen.
Komponentene i cellemembranen inkluderer ulike cellemembranproteiner (globulære, perifere, overflate), samt cellemembranlipider (glykolipid, fosfolipid). Også i strukturen til cellemembranen er det karbohydrater, kolesterol, glykoprotein og protein alfa-helix.

Cellemembransammensetning

Hovedsammensetningen av cellemembranen inkluderer:
1. Proteiner - ansvarlig for ulike egenskaper av membranen;
2. Lipider tre typer(fosfolipider, glykolipider og kolesterol) ansvarlig for membranstivhet.
Cellemembranproteiner:
1. Kuleformet protein;
2. Overflateprotein;
3. Perifert protein.

Hovedformålet med cellemembranen

Hovedformålet med cellemembranen:
1. Reguler utvekslingen mellom cellen og miljøet;
2. Separer innholdet i en hvilken som helst celle fra det ytre miljøet, for derved å sikre dens integritet;
3. Intracellulære membraner deler cellen i spesialiserte lukkede rom - organeller eller rom der visse miljøforhold opprettholdes.

Cellemembranstruktur

Strukturen til cellemembranen er en todimensjonal løsning av globulære integrerte proteiner oppløst i en flytende fosfolipidmatrise. Denne modellen av membranstruktur ble foreslått av to forskere Nicholson og Singer i 1972. Dermed er grunnlaget for membranene et bimolekylært lipidlag, med et ordnet arrangement av molekyler, som du kunne se i.

Utsiden av buret er dekket plasmamembran(eller ytre cellemembran) ca. 6-10 nm tykk.

Cellemembranen er en tett film av proteiner og lipider (hovedsakelig fosfolipider). Lipidmolekyler er ordnet på en ryddig måte - vinkelrett på overflaten, i to lag, slik at deres deler som interagerer intensivt med vann (hydrofile) er rettet utover, og deres deler inerte mot vann (hydrofob) er rettet innover.

Proteinmolekyler er lokalisert i et ikke-kontinuerlig lag på overflaten av lipidrammeverket på begge sider. Noen av dem er nedsenket i lipidlaget, og noen passerer gjennom det og danner områder som er gjennomtrengelige for vann. Disse proteinene utfører ulike funksjoner - noen av dem er enzymer, andre er transportproteiner som er involvert i overføringen av visse stoffer fra miljøet til cytoplasmaet og i motsatt retning.

Grunnleggende funksjoner til cellemembranen

En av hovedegenskapene til biologiske membraner er selektiv permeabilitet (semi-permeabilitet)- noen stoffer passerer gjennom dem med vanskeligheter, andre lett og til og med mot høyere konsentrasjoner. Dermed er konsentrasjonen av Na-ioner inne i de fleste celler betydelig lavere enn i miljøet. Det motsatte forholdet er typisk for K-ioner: deres konsentrasjon inne i cellen er høyere enn utenfor. Derfor har Na-ioner alltid en tendens til å trenge inn i cellen, og K-ioner har alltid en tendens til å gå ut. Utjevningen av konsentrasjonene av disse ionene forhindres av tilstedeværelsen i membranen av et spesielt system som spiller rollen som en pumpe, som pumper Na-ioner ut av cellen og samtidig pumper K-ioner inn.

Tendensen til Na-ioner til å bevege seg fra utsiden til innsiden brukes til å transportere sukker og aminosyrer inn i cellen. Med aktiv fjerning av Na-ioner fra cellen skapes betingelser for inntreden av glukose og aminosyrer i den.


I mange celler absorberes stoffer også ved fagocytose og pinocytose. På fagocytose den fleksible ytre membranen danner en liten fordypning som den fangede partikkelen faller ned i. Denne fordypningen øker, og, omgitt av en del av den ytre membranen, er partikkelen nedsenket i cellens cytoplasma. Fenomenet fagocytose er karakteristisk for amøber og noen andre protozoer, samt leukocytter (fagocytter). Celler absorberer væsker som inneholder stoffer som er nødvendige for cellen på lignende måte. Dette fenomenet ble kalt pinocytose.

De ytre membranene til forskjellige celler er betydelig forskjellige i begge kjemisk sammensetning deres proteiner og lipider, og ved deres relative innhold. Det er disse funksjonene som bestemmer mangfoldet i den fysiologiske aktiviteten til membranene til forskjellige celler og deres rolle i livet til celler og vev.

Tilknyttet den ytre membranen endoplasmatisk retikulum celler. Ved hjelp av ytre membraner utføres de ulike typer intercellulære kontakter, dvs. kommunikasjon mellom individuelle celler.

Mange typer celler er preget av tilstedeværelsen på overflaten stor mengde fremspring, folder, mikrovilli. De bidrar til både en betydelig økning i celleoverflate og forbedret metabolisme, samt sterkere forbindelser mellom individuelle celler og hverandre.

Planteceller har tykke membraner på utsiden av cellemembranen, godt synlig under et optisk mikroskop, bestående av fiber (cellulose). De gir en sterk støtte plantevev(tre).

Noen dyreceller har også en rekke ytre strukturer, plassert på toppen av cellemembranen og har en beskyttende natur. Et eksempel er kitinet fra insektintegumentære celler.

Funksjoner av cellemembranen (kort)

FunksjonBeskrivelse
Beskyttende barriereSeparerer indre celleorganeller fra det ytre miljøet
RegulatoriskRegulerer metabolismen mellom det indre innholdet i cellen og det ytre miljøet
Avgrensing (oppdeling)Inndeling av cellens indre rom i uavhengige blokker (rom)
Energi- Energiakkumulering og transformasjon;
- lette reaksjoner av fotosyntese i kloroplaster;
- Absorpsjon og sekresjon.
Reseptor (informasjon)Deltar i dannelsen av opphisselse og dens ledning.
MotorUtfører bevegelsen av cellen eller dens individuelle deler.

Cellemembranen er strukturen som dekker utsiden av cellen. Det kalles også cytolemma eller plasmalemma.

Denne formasjonen er bygget av et bilipidlag (bilag) med proteiner innebygd i det. Karbohydratene som utgjør plasmalemmaet er i bundet tilstand.

Fordelingen av hovedkomponentene i plasmalemmaet er som følger: mer enn halvparten av den kjemiske sammensetningen er proteiner, en fjerdedel er okkupert av fosfolipider, og en tiendedel er kolesterol.

Cellemembran og dens typer

Cellemembranen er en tynn film, hvis basis består av lag med lipoproteiner og proteiner.

I henhold til lokalisering skilles membranorganeller ut, som har noen funksjoner i plante- og dyreceller:

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

Det er også en intern og ekstern (plasmolemma) cellemembran.

Strukturen til cellemembranen

Cellemembranen inneholder karbohydrater som dekker den i form av en glykokalyx. Dette er en supramembranstruktur som utfører en barrierefunksjon. Proteinene som ligger her er i fri stat. Ubundne proteiner deltar i enzymatiske reaksjoner, og gir ekstracellulær nedbrytning av stoffer.

Proteiner i den cytoplasmatiske membranen er representert av glykoproteiner. Basert på deres kjemiske sammensetning blir proteiner som er fullstendig inkludert i lipidlaget (langs hele lengden) klassifisert som integrerte proteiner. Også perifert, når ikke en av overflatene til plasmalemmaet.

Førstnevnte fungerer som reseptorer, binder til nevrotransmittere, hormoner og andre stoffer. Innsettingsproteiner er nødvendige for konstruksjonen av ionekanaler som transporten av ioner og hydrofile substrater skjer gjennom. Sistnevnte er enzymer som katalyserer intracellulære reaksjoner.

Grunnleggende egenskaper til plasmamembranen

Lipid-dobbeltlaget forhindrer inntrengning av vann. Lipider er hydrofobe forbindelser representert i cellen av fosfolipider. Fosfatgruppen vender utover og består av to lag: det ytre, rettet mot det ekstracellulære miljøet, og det indre, som avgrenser det intracellulære innholdet.

Vannløselige områder kalles hydrofile hoder. Fettsyrestedene ledes inn i cellen, i form av hydrofobe haler. Den hydrofobe delen samhandler med nærliggende lipider, noe som sikrer at de fester seg til hverandre. Dobbeltlaget har selektiv permeabilitet i forskjellige områder.

Så i midten er membranen ugjennomtrengelig for glukose og urea, som passerer fritt gjennom her: karbondioksid, oksygen, alkohol. Kolesterol er viktig; innholdet av sistnevnte bestemmer viskositeten til plasmalemmaet.

Funksjoner av den ytre cellemembranen

Egenskapene til funksjonene er kort oppført i tabellen:

Membranfunksjon Beskrivelse
Barriere rolle Plasmalemmaet utfører en beskyttende funksjon, og beskytter innholdet i cellen mot effekten av fremmede stoffer. Takket være den spesielle organiseringen av proteiner, lipider, karbohydrater, er semipermeabiliteten til plasmalemmaet sikret.
Reseptorfunksjon Biologisk aktive stoffer aktiveres gjennom cellemembranen i prosessen med å binde seg til reseptorer. Således medieres immunreaksjoner gjennom gjenkjennelse av fremmede stoffer av cellereseptorapparatet lokalisert på cellemembranen.
Transportfunksjon Tilstedeværelsen av porer i plasmalemmaet lar deg regulere strømmen av stoffer inn i cellen. Overføringsprosessen skjer passivt (uten energiforbruk) for forbindelser med lav molekylvekt. Aktiv transport er assosiert med energiforbruket som frigjøres under nedbrytningen av adenosintrifosfat (ATP). Denne metoden skjer for overføring av organiske forbindelser.
Deltakelse i fordøyelsesprosesser Stoffer avsettes på cellemembranen (sorpsjon). Reseptorer binder seg til underlaget og flytter det inn i cellen. Det dannes en boble som ligger fritt inne i cellen. Ved sammenslåing danner slike vesikler lysosomer med hydrolytiske enzymer.
Enzymatisk funksjon Enzymer er essensielle komponenter i intracellulær fordøyelse. Reaksjoner som krever deltakelse av katalysatorer skjer med deltakelse av enzymer.

Hva er betydningen av cellemembranen

Cellemembranen er involvert i å opprettholde homeostase på grunn av den høye selektiviteten til stoffer som kommer inn og ut av cellen (i biologi kalles dette selektiv permeabilitet).

Utvekster av plasmalemma deler cellen inn i avdelinger (rom) som er ansvarlige for å utføre visse funksjoner. Spesielt utformede membraner som tilsvarer væske-mosaikkmønsteret sikrer cellens integritet.

Cellemembran også kalt plasma (eller cytoplasmatisk) membran og plasmalemma. Denne strukturen skiller ikke bare det indre innholdet i cellen fra det ytre miljøet, men er også en del av de fleste cellulære organeller og kjernen, som igjen skiller dem fra hyaloplasma (cytosol) - den viskøse-flytende delen av cytoplasma. La oss bli enige om å ringe cytoplasmatisk membran den som skiller innholdet i cellen fra det ytre miljøet. De resterende leddene angir alle membraner.

Strukturen til den cellulære (biologiske) membranen er basert på et dobbelt lag av lipider (fett). Dannelsen av et slikt lag er assosiert med egenskapene til molekylene deres. Lipider løses ikke opp i vann, men kondenserer i det på sin egen måte. Den ene delen av et enkelt lipidmolekyl er et polart hode (det er tiltrukket av vann, dvs. hydrofilt), og den andre er et par lange ikke-polare haler (denne delen av molekylet frastøtes av vann, dvs. hydrofob). Denne strukturen av molekyler får dem til å "gjemme" halene for vannet og vende polarhodene mot vannet.

Resultatet er et lipid-dobbeltlag der de ikke-polare halene er innover (mot hverandre) og de polare hodene er utover (mot ytre miljø og cytoplasma). Overflaten til en slik membran er hydrofil, men innvendig er den hydrofob.

I cellemembraner dominerer fosfolipider blant lipidene (de tilhører komplekse lipider). Hodene deres inneholder en fosforsyrerest. I tillegg til fosfolipider er det glykolipider (lipider + karbohydrater) og kolesterol (relatert til steroler). Sistnevnte gir stivhet til membranen, og ligger i sin tykkelse mellom halene til de gjenværende lipidene (kolesterol er fullstendig hydrofobt).

På grunn av elektrostatisk interaksjon festes noen proteinmolekyler til de ladede lipidhodene, som blir overflatemembranproteiner. Andre proteiner samhandler med ikke-polare haler, er delvis begravd i dobbeltlaget eller trenger gjennom det.

Således består cellemembranen av et dobbeltlag av lipider, overflate (perifere), innebygde (semi-integrale) og gjennomtrengende (integrerte) proteiner. I tillegg er noen proteiner og lipider på utsiden av membranen assosiert med karbohydratkjeder.


Dette flytende mosaikkmodell av membranstruktur ble fremsatt på 70-tallet av XX-tallet. Tidligere ble det antatt en sandwichmodell av struktur, ifølge hvilken lipid-dobbeltlaget er plassert inne, og på innsiden og utsiden er membranen dekket med kontinuerlige lag av overflateproteiner. Akkumuleringen av eksperimentelle data tilbakeviste imidlertid denne hypotesen.

Membrantykkelse forskjellige celler er omtrent 8 nm. Membraner (til og med forskjellige sider en) skiller seg fra hverandre i prosent ulike typer lipider, proteiner, enzymatisk aktivitet osv. Noen membraner er mer flytende og mer permeable, andre er tettere.

Cellemembranbrudd smelter lett sammen på grunn av de fysisk-kjemiske egenskapene til lipid-dobbeltlaget. I membranens plan beveger lipider og proteiner (med mindre de er forankret av cytoskjelettet).

Funksjoner av cellemembranen

De fleste proteiner nedsenket i cellemembranen utfører en enzymatisk funksjon (de er enzymer).

Ofte (spesielt i membranene til celleorganeller) er enzymer lokalisert i en bestemt rekkefølge slik at reaksjonsproduktene katalysert av ett enzym beveger seg til det andre, deretter det tredje osv. Det dannes en transportør som stabiliserer overflateproteiner, fordi de ikke la enzymene flyte langs lipiddobbeltlaget.

Cellemembranen utfører en avgrensende (barriere)funksjon fra omgivelsene og samtidig transportfunksjoner. Vi kan si at dette er dens viktigste formål. Den cytoplasmatiske membranen, som har styrke og selektiv permeabilitet, opprettholder konstanten til den indre sammensetningen av cellen (dens homeostase og integritet). I dette tilfellet skjer transport av stoffer

på ulike måter

. Transport langs en konsentrasjonsgradient innebærer bevegelse av stoffer fra et område med høyere konsentrasjon til et område med lavere (diffusjon). For eksempel diffunderer gasser (CO 2 , O 2 ).

Det er også transport mot konsentrasjonsgradient, men med energiforbruk.

Transport kan være passiv og tilrettelagt (når den blir hjulpet av en slags transportør). Passiv diffusjon over cellemembranen er mulig for fettløselige stoffer.

Det er spesielle proteiner som gjør membraner permeable for sukker og andre vannløselige stoffer. Slike bærere binder seg til transporterte molekyler og trekker dem gjennom membranen. Dette er hvordan glukose transporteres inne i røde blodlegemer. Takket være disse mekanismene kommer store molekyler av biopolymerer, til og med hele celler, inn i cellen (og ut av den). Endo- og eksocytose er ikke karakteristisk for alle eukaryote celler (prokaryoter har det ikke i det hele tatt). Dermed observeres endocytose hos protozoer og lavere virvelløse dyr; hos pattedyr absorberer leukocytter og makrofager skadelige stoffer og bakterier, dvs. endocytose utfører en beskyttende funksjon for kroppen.

Endocytose er delt inn i fagocytose(cytoplasma omslutter store partikler) og pinocytose(fanger opp dråper av væske med stoffer oppløst i den). Mekanismen for disse prosessene er omtrent den samme. Absorberte stoffer på overflaten av celler er omgitt av en membran. En vesikkel (fagocytisk eller pinocytisk) dannes, som deretter beveger seg inn i cellen.

Eksocytose er fjerning av stoffer fra cellen ved den cytoplasmatiske membranen (hormoner, polysakkarider, proteiner, fett, etc.). Disse stoffene er inneholdt i membranvesikler som nærmer seg cellemembranen. Begge membranene smelter sammen og innholdet vises utenfor cellen.

Den cytoplasmatiske membranen utfører en reseptorfunksjon. For å gjøre dette er strukturer plassert på dens ytre side som kan gjenkjenne en kjemisk eller fysisk stimulus. Noen av proteinene som trenger gjennom plasmalemmaet er koblet fra utsiden til polysakkaridkjeder (danner glykoproteiner). Dette er særegne molekylære reseptorer som fanger opp hormoner. Når et bestemt hormon binder seg til reseptoren, endrer det strukturen. Dette utløser igjen den cellulære responsmekanismen. I dette tilfellet kan kanaler åpne seg, og visse stoffer kan begynne å komme inn eller ut av cellen.

Reseptorfunksjonen til cellemembraner er godt studert basert på virkningen av hormonet insulin. Når insulin binder seg til sin glykoproteinreseptor, aktiveres den katalytiske intracellulære delen av dette proteinet (adenylatcyklaseenzymet). Enzymet syntetiserer syklisk AMP fra ATP. Allerede aktiverer eller undertrykker det ulike enzymer i cellulær metabolisme.

Reseptorfunksjonen til den cytoplasmatiske membranen inkluderer også gjenkjennelse av naboceller av samme type. Slike celler er festet til hverandre ved hjelp av ulike intercellulære kontakter.

I vev, ved hjelp av intercellulære kontakter, kan celler utveksle informasjon med hverandre ved hjelp av spesialsyntetiserte lavmolekylære stoffer. Et eksempel på en slik interaksjon er kontakthemming, når celler slutter å vokse etter å ha mottatt informasjon om at ledig plass er okkupert.

Intercellulære kontakter kan være enkle (membranene til forskjellige celler er ved siden av hverandre), låsing (invaginasjoner av membranen til en celle inn i en annen), desmosomer (når membranene er forbundet med bunter av tverrgående fibre som trenger inn i cytoplasmaet). I tillegg er det en variant av intercellulære kontakter på grunn av mediatorer (mellomledd) - synapser. I dem overføres signalet ikke bare kjemisk, men også elektrisk. Synapser overfører signaler mellom nerveceller, samt fra nervøs til muskuløs.



Relaterte artikler