Šta je ćelijska membrana. Membrana - šta je to? Biološka membrana: funkcije i struktura

Stanična membrana je struktura koja prekriva vanjski dio ćelije. Naziva se i citolema ili plazmolema.

Ova formacija je izgrađena od bilipidnog sloja (dvosloja) sa proteinima ugrađenim u njega. Ugljikohidrati koji čine plazmalemu su u vezanom stanju.

Distribucija glavnih komponenti plazmaleme je sljedeća: više od polovine hemijskog sastava otpada na proteine, četvrtinu zauzimaju fosfolipidi, a desetina holesterol.

Ćelijska membrana i njeni tipovi

Stanična membrana je tanak film, koji se temelji na slojevima lipoproteina i proteina.

Po lokalizaciji razlikuju se membranske organele koje imaju neke karakteristike u biljnim i životinjskim stanicama:

mitohondrije;
jezgro;
endoplazmatski retikulum;
Golgijev kompleks;
lizozomi;
hloroplasti (u biljnim ćelijama).

Tu su i unutrašnja i vanjska (plazmolema) ćelijska membrana.

Struktura ćelijske membrane

Stanična membrana sadrži ugljikohidrate koji je prekrivaju u obliku glikokaliksa. Ovo je supramembranska struktura koja obavlja funkciju barijere. Proteini koji se nalaze ovdje su u slobodnom stanju. Nevezani proteini su uključeni u enzimske reakcije, osiguravajući ekstracelularnu razgradnju tvari.

Proteini citoplazmatske membrane predstavljeni su glikoproteinima. Prema hemijskom sastavu izdvajaju se proteini koji su u potpunosti uključeni u lipidni sloj (u celosti) - integralni proteini. Također periferno, ne dopire do jedne od površina plazmaleme.

Prvi funkcionišu kao receptori, vezujući se za neurotransmitere, hormone i druge supstance. Insercijski proteini su neophodni za izgradnju jonskih kanala kroz koje se transportuju joni i hidrofilni supstrati. Potonji su enzimi koji kataliziraju unutarstanične reakcije.

Osnovna svojstva plazma membrane

Lipidni dvosloj sprečava prodiranje vode. Lipidi su hidrofobna jedinjenja prisutna u ćeliji kao fosfolipidi. Fosfatna grupa je okrenuta prema van i sastoji se od dva sloja: vanjskog, usmjerenog u vanćelijsku sredinu, i unutrašnjeg, koji ograničava unutarćelijski sadržaj.

Područja topiva u vodi nazivaju se hidrofilne glave. Mjesta masnih kiselina su usmjerena unutar ćelije, u obliku hidrofobnih repova. Hidrofobni dio stupa u interakciju sa susjednim lipidima, što osigurava njihovo međusobno vezivanje. Dvostruki sloj ima selektivnu propusnost u različitim područjima.

Dakle, u sredini je membrana nepropusna za glukozu i ureu, ovdje slobodno prolaze hidrofobne tvari: ugljični dioksid, kisik, alkohol. Holesterol je važan, sadržaj potonjeg određuje viskoznost plazma membrane.

Funkcije vanjske membrane ćelije

Karakteristike funkcija su ukratko navedene u tabeli:

Funkcija membrane	Opis
uloga barijere	Plazmalema obavlja zaštitnu funkciju, štiteći sadržaj ćelije od djelovanja stranih agenasa. Zbog posebne organizacije proteina, lipida, ugljikohidrata, osigurana je polupropusnost plazma membrane.
Funkcija receptora	Kroz ćelijsku membranu aktiviraju se biološki aktivne supstance u procesu vezivanja za receptore. Dakle, imunološke reakcije su posredovane kroz prepoznavanje stranih agenasa od strane receptorskog aparata ćelija lokalizovanih na ćelijskoj membrani.
transportna funkcija	Prisutnost pora u plazmalemi omogućava vam regulaciju protoka tvari u ćeliju. Proces prijenosa se odvija pasivno (bez potrošnje energije) za spojeve niske molekularne težine. Aktivni prijenos je povezan s utroškom energije koja se oslobađa tokom razgradnje adenozin trifosfata (ATP). Ova metoda ima mjesto za prijenos organskih jedinjenja.
Učešće u procesima probave	Supstance se talože na ćelijskoj membrani (sorpcija). Receptori se vezuju za supstrat, pomičući ga unutar ćelije. Formira se vezikula koja slobodno leži unutar ćelije. Spajajući se, takve vezikule formiraju lizozome sa hidrolitičkim enzimima.
Enzimska funkcija	Enzimi, neophodne komponente intracelularne probave. Reakcije koje zahtijevaju učešće katalizatora odvijaju se uz učešće enzima.

Koliki je značaj ćelijske membrane

Stanična membrana je uključena u održavanje homeostaze zbog visoke selektivnosti tvari koje ulaze i izlaze iz stanice (u biologiji se to naziva selektivna permeabilnost).

Izrasline plazmoleme dijele ćeliju na odjeljke (kompartmente) odgovorne za obavljanje određenih funkcija. Specifično raspoređene membrane, koje odgovaraju shemi fluid-mozaik, osiguravaju integritet ćelije.

Stanična membrana (također citolema, plazmalema ili plazma membrana) je elastična molekularna struktura koja se sastoji od proteina i lipida. Odvaja sadržaj bilo koje ćelije od vanjskog okruženja, osiguravajući njen integritet; reguliše razmjenu između ćelije i okoline; intracelularne membrane dijele ćeliju u specijalizirane zatvorene odjeljke - odjeljke ili organele, u kojima se održavaju određeni uvjeti okoline.

Povezani koncepti

Prema obliku i strukturi proteina vezanog za molekul bilo koje tvari, stanica, takoreći, prepoznaje o kakvoj se tvari radi. Prepoznaje po tome koji od njegovih receptora je aktiviran kada se pojavi. Bez ovog mehanizma prepoznavanja, supstanca jednostavno neće ući u ćeliju. stanične membrane dovoljno jak i otporan na vanjske utjecaje da ga zadrži izvan unutrašnjeg prostora kaveza. Ćelija je ovim mehanizmom zaštićena od otrova, patogena i drugih faktora koji su sposobni da je unište. Stoga, da bi supstancu potrebnu ćeliji ona asimilirala, ona je ipak mora prepoznati. A za to je potreban signalni (transportni) protein na površini tvari.

stanične membrane sastoji se od dva sloja lipida povezanih proteinima. Oštećenje tankog lipidnog sloja neminovno dovodi do uništenja specifičnih receptora i promjene propusnosti membrane. Ovi procesi su pojačani hidrolizom fosfolipaze, koja rezultira stvaranjem značajne količine viših masnih kiselina iz uništenih membrana nervnih ćelija. Akumulacija viših masnih kiselina pojačava toksični efekat oštećenja, narušava funkcije mitohondrija (energetske stanice ćelije), što dovodi do energetskog nedostatka. Energetski deficit neurona nastaje kao posljedica nedovoljne opskrbe kisikom i disfunkcije mitohondrija, u kojima se sintetiše glavni nosilac energije (adenozin trifosforna kiselina - ATP). Promjenu propusnosti membrane prati ulazak jona natrijuma i kalcija u ćeliju. Prekomjeran sadržaj kalcija unutar neurona dovodi do njegove degeneracije, distrofije i smrti.

Mehanizmi ishrane životinja različitih kategorija mogu se značajno razlikovati. Kod protozoa su poznata dva načina ishrane - pinocitoza i fagocitoza (Slika 33). U prvom slučaju, „ćelijsko piće“, au drugom slučaju „ćelijsko gutanje“. Pinocitoza počinje pojavom uske invaginacije stanične membrane- pinocitni kanal - prečnika od 0,5 do 2 mikrona. Zatim se na kraju ovog kanala odvaja pinosom - vezikula okružena membranom i smještena u citoplazmi. Ovdje se probavlja tekući sadržaj mjehura. Sličan proces hranjenja lako se može uočiti kod golih ameba. Fagocitoza je vrlo česta kod velikog broja protozoa. U tom slučaju se gutaju čvrsti komadi hrane, kao što su jednoćelijske alge, bakterije itd. U citoplazmi su također okruženi membranom, formirajući fagozome ili probavne vakuole.

Vezivanje receptora na površini ćelije i HN proteina dovodi do aktivacije F proteina, koji je odgovoran za fuziju membrane virusa i ciljne ćelije (Griffin D.E., 2007). F protein se sintetiše kao prekursorski protein F0, koji se sastoji od proteina F1 i F2. N-terminus proteina F1, budući da je hidrofoban, uključuje 10-15 neutralno nabijenih aminokiselina i određuje fuziju virusa i ćelijske membrane kada virus uđe u ćeliju. Kada se inficira određeni broj osjetljivih stanica, Morbillivirus F protein uzrokuje njihovu fuziju, pokrećući formiranje džinovskih multinuklearnih stanica (slika 3). Ovaj efekat je rezultat tipičnog citopatskog dejstva virusa malih boginja na ćelije. Kod ospica u folikulima limfnih čvorova nalaze se gigantske multinuklearne Wartin-Finkeldayjeve ćelije. Slične ćelije koje sadrže inkluzije u jezgri i citoplazmi prvi put su identificirali u 20. stoljeću američki i njemački patolozi A. S. Warthin i W. Finkeldey.

Za održavanje ionske asimetrije, elektrohemijska ravnoteža nije dovoljna. Ćelija ima još jedan mehanizam - natrijum-kalijum pumpu. Natrijum-kalijum pumpa je mehanizam za obezbeđivanje aktivnog transporta jona. AT stanične membrane postoji sistem nosača, od kojih svaki vezuje tri Na jona koji se nalaze unutar ćelije i iznosi ih van. Sa vanjske strane, nosač se vezuje za dva K iona koja se nalaze izvan ćelije i prenosi ih u citoplazmu. Energija se uzima iz razgradnje ATP-a.

Sinteza LDL receptora je samoregulirajući proces. Ako je ćeliji potreban holesterol, stimuliše se sinteza LDL receptora, ali ako nema potrebe za holesterolom u datom vremenskom periodu u ćeliji, sinteza LDL receptora se inhibira ili zaustavlja. Drugim rečima, broj LDL receptora na površini ćelije nije konstantan i zavisi od zasićenosti ćelije holesterolom. Ovako se odvija fiziološki proces metabolizma holesterola tokom normalnog funkcionisanja LDL receptora, unutarćelijskih transportnih proteina koji pomeraju LDL receptore do stanične membrane i kompleksi "LDL receptor + LDL" koji se transportuju iz membrane u ćeliju.

Kalcijum: Poseduje visoku biološku aktivnost. Ljudsko tijelo sadrži 1-2 kg kalcija, od čega se 98-99% nalazi u koštanom, zubnom i hrskavičnom tkivu, ostatak se distribuira u mekim tkivima i vanćelijskoj tekućini. Kalcijum je glavni strukturni element koštanog tkiva, utiče na propusnost ćelijske membrane, učestvuje u radu mnogih enzimskih sistema, u prenošenju nervnog impulsa, vrši kontrakciju mišića, igra ulogu u svim fazama zgrušavanja krvi. Važno je za ispravan rad srčani mišići. Ima protuupalna svojstva.

Treća simpatija. U ovoj fazi se u većoj mjeri manifestira asinhronija cijepanja, kao rezultat toga, formira se koncept s različitim brojem blastomera, dok se uvjetno može podijeliti na 8 blastomera. Prije toga, blastomeri su smješteni labavo, ali ubrzo konceptus postaje gušći, kontaktna površina blastomera se povećava, a volumen međućelijskog prostora se smanjuje. Kao rezultat toga, uočava se konvergencija i kompaktizacija, što je izuzetno važan uslov za formiranje čvrstih i prorezanih kontakata između blastomera. Prije formiranja, uvomorulin, protein stanične adhezije, počinje da se ugrađuje u plazma membranu blastomera. U blastomerima ranog konceptusa, uvomorulin je ravnomjerno raspoređen stanične membrane. Kasnije se u području međućelijskih kontakata formiraju nakupine (klasteri) molekula uvomorulina.

Da bi došlo do toksične reakcije, toksična tvar mora prodrijeti do cilja. Nekada je to receptor, nekada specifičan protein ili nuklearna DNK, ali generalno se može reći da je meta toksina ili neko mesto unutar ćelije, unutar njene stanične membrane, ili sama ova membrana (dvostruki lipidni sloj). Stoga mnoge otrovne tvari moraju proći kroz membrane da bi bile aktivne i tu dolazi do izražaja njihova topljivost. Supstance rastvorljive u vodi (i organske i neorganske) ne mogu lako proći kroz lipidne slojeve osim ako ne koriste proteinske kanale. Tako se kontroliše transport supstanci rastvorljivih u vodi, a sadržaj mnogih od njih - na primer, neorganskih jona kao što su joni natrijuma, hlorida, kalijuma ili kalcijuma - održava se na konstantnom nivou u ćeliji.

Ćelijske membrane su složeni senzorni mehanizmi koji automatski kontrolišu spoljašnje uslove u kojima ćelija živi i koriguju rad ćelija u skladu sa promenljivim uslovima. Ovi senzorni mehanizmi određuju funkcionisanje mitohondrija i jezgra. Kršenja u njima dovode do kvara u funkcioniranju jezgre i njegovog genoma. Dakle, problem nastanka kancerogenih tumora vidimo kao narušavanje odnosa između mitohondrija i ćelijske membrane a ne kao jednostavna mitohondrijalna mutacija. Bez prisustva prethodnih dugotrajnih oštećenja ćelijskih membrana citoplazme i mitohondrijalnih membrana, nemoguće je objasniti početne faze inicijacije tumora.

Životinjske ćelije nemaju guste ćelijske zidove. Opkoljeni su stanične membrane preko kojih se odvija razmjena materija sa okolinom.

Transport materija kroz ćelijske membrane povezane s promjenom njihovih mehaničkih svojstava. Dakle, akumulacija K+ u mitohondrijama je povezana sa ubrzanjem reakcija oksidativne fosforilacije i dovodi do kontrakcije mitohondrija, dok je oslobađanje K+ povezano s bubrenjem mitohondrija i razdvajanjem fosforilacije i disanja u njima. Na površini membrane proteinski molekuli, koristeći energiju ATP-a, kataliziraju procese aktivnog transmembranskog transporta. Enzimska priroda procesa aktivnog transporta zavisi od pH sredine i temperature (Johnstone, 1964). Ova okolnost se uzima u obzir prilikom očuvanja tkiva.

Drugi način aktivacije zgrušavanja naziva se unutrašnji, jer se izvodi bez dodavanja tkivnog tromboplastina izvana, zbog unutrašnjih resursa plazme. U veštačkim uslovima, koagulacija se primećuje unutrašnjim mehanizmom kada se krv izvučena iz vaskularnog kreveta spontano zgrušava u epruveti. Pokretanje ovog unutrašnjeg mehanizma počinje aktivacijom faktora XII (faktor Hageman). Ova aktivacija se javlja pod različitim uslovima: usled kontakta krvi sa oštećenim vaskularnim zidom (kolagen i druge strukture), sa izmenjenim ćelijske membrane, pod uticajem nekih proteaza i adrenalina, a izvan tela - usled kontakta krvi ili plazme sa stranom površinom - staklom, iglama, kivetama i sl. Ova kontaktna aktivacija ne sprečava se uklanjanjem jona kalcijuma iz krvi , te se stoga javlja i u citratnoj (ili oksalatnoj) plazmi. Međutim, u ovom slučaju, proces se prekida aktivacijom faktora IX, koji već zahtijeva jonizirani kalcij. Nakon faktora XII, faktori XI, IX i VIII se sukcesivno aktiviraju. Posljednja dva faktora formiraju proizvod koji aktivira faktor X, što dovodi do stvaranja aktivnosti protrombinaze. Istovremeno, sam aktivirani faktor X ima slabu aktivnost protrombinaze, ali je 1000 puta pojačan faktorom ubrzanja - faktorom V.

stanične membrane vrlo grubo i jednostavno, osmotsko: nikad nisam čuo ni za kakve proteine, propušta samo vodu i jedinjenja male molekularne težine (glukoza, na primjer). Proteini, a posebno natrijum i kalijum, ne prolaze lako kroz pore ćelije. Ograničeni prolaz jona kroz ćelijsku membranu objašnjava značajne razlike u jonskom sastavu ekstra- i intracelularne tečnosti: u ćeliji - kalijum, magnezijum, iza ćelije - natrijum, hlor.

Masti se sastoje od glicerola i masnih kiselina. Kada se mobiliziraju iz unutarćelijskih depoa masti (proces lipolize), razlažu se na svoje sastavne dijelove. Glicerol se razmjenjuje na putu konverzije ugljikohidrata, a nastale masne kiseline se oksidiraju u mitohondrijima stanica, gdje se prenose putem karnitina. Masne kiseline koje čine molekule masti razlikuju se po zasićenosti intramolekularnih veza. Životinjske masti su bogate zasićenim masnim kiselinama i koriste se prvenstveno u energetske svrhe. Biljne masti sadrže velike količine nezasićenih masnih kiselina, koje se koriste za izgradnju ćelijske membrane i obavljanje katalitičkih funkcija. Hrana koju konzumiraju sportisti treba da sadrži veliku količinu nezasićenih masnih kiselina, koje se lako uključuju u procese „radnog“ metabolizma i neophodne za održavanje strukturnog integriteta ćelijskih membrana. Upotreba masti kao energetskog materijala posebno je važna u onim sportovima u kojima je maksimalno trajanje vježbi koje se izvode duže od 1,5 sata (biciklizam i skijanje, trčanje na ultra duge staze, duga planinarenja, planinarenje itd.), kao i u uslovi niske temperature okruženje kada se masti koriste u svrhu termoregulacije. Međutim, treba imati na umu da se za punu upotrebu masti kao energetskog materijala mora održavati visoka napetost kisika u tkivima. Svako kršenje adekvatne opskrbe tkiva kisikom dovodi do nakupljanja nepotpuno oksidiranih proizvoda metabolizma masti - ketonskih tijela, koja su povezana s razvojem kroničnog umora tijekom dužeg rada.

Centrosomi se sastoje od "oblaka" proteina oko para spojenih tubularnih struktura koje sadrže tubulin. Ovaj par je organizacioni centar za materijal centrosoma. U pripremi za diobu ćelije, tubuli se odvajaju jedan od drugog i svaki od njih odmah postaje šablona za sastavljanje partnera koji nedostaje. Tako će se nakon nekog vremena u susjedstvu smjestiti dva para cijevnih konstrukcija. Svaki od njih organizira centrosomski materijal oko sebe i inicira formiranje novih mikrotubula koje zrače iz centrosoma. U ćeliji sa dva centrosoma, radijalne mikrotubule jednog sistema "udaraju" u mikrotubule drugog. U modelu odbijanja, mikrotubule u jednom sistemu će odbijati mikrotubule u drugom sistemu, baš kao stanične membrane. Prisustvo drugog centrosoma i drugog sistema mikrotubula stvara "lažni utisak" o tome koliko je svaki od centrosoma blizu ćelijskoj membrani. Dakle, svaki od centrosoma nije u centru ćelije, već na maksimalnoj udaljenosti od drugog centrosoma (slika 5). Slično, u modelu povlačenja c, svaki centrosom i sistem mikrotubula služe kao štit za drugi i sprečavaju da se centrosom povuče na drugu stranu ćelije. Oba mehanizma, koja u ljudskim ćelijama mogu da rade istovremeno, imaće isti efekat: nijedan centrosom neće biti lociran u centru ćelije. Umjesto toga, oni će zauzeti poziciju otprilike u sredini između pravog centra i periferije ćelije (slika 5). Dakle, dva centrosoma određuju buduće centre dvije nove ćelije koje nastaju prilikom diobe matične stanice. Opet, ovo se dešava "automatski" - učesnici u procesu ne "znaju" ništa o obliku ćelije.

AT stanične membrane sadrži vrlo osjetljive receptore koji omogućavaju ćeliji da prepozna signale koji dolaze iz okoline, kao i hranjive tvari i razne antibakterijske spojeve. Osim toga, na površini citoplazmatske membrane postoje aktivni enzimski sistemi koji učestvuju u sintezi proteina, toksina, enzima, nukleinske kiseline i drugih tvari, kao i u oksidativnoj fosforilaciji.

Joni ovih elemenata odgovorni su za električnu provodljivost u našem tijelu. ćelijske membrane. Na suprotnim stranama ćelijske membrane, odnosno unutar i izvan ćelije, konstantno se održava razlika u električnim potencijalima. Koncentracija natrijuma i hlorida veća je izvan ćelije, a kalijuma - unutra, ali manja od natrijuma izvana, što stvara potencijalnu razliku između strana ćelijske membrane. Ova potencijalna razlika naziva se naboj u mirovanju, što omogućava ćeliji da živo reaguje na nervne impulse koji dolaze iz mozga. Gubeći takav naboj, ćelija napušta sistem i prestaje provoditi impulse.

1) odvija se pod dejstvom enzima fiksiranih na ćelijske membrane. Učvršćeni su tako da je njihov aktivni centar usmjeren na crijevnu šupljinu, čime se povećava njihova aktivnost. Ove enzime sintetiziraju ćelije tankog crijeva ili se adsorbiraju iz njegovog sadržaja;

Rice. 2.6. Faze propagacije hormonskog signala. Sinteza hormona se odvija unutar ćelije. Sekrecija nije pasivno oslobađanje supstance u okolni prostor, već aktivan proces na koji mogu uticati faktori koji ne menjaju intenzitet sinteze. U krvi se hormoni vezuju za proteine nosače. U vezanom obliku, hormoni su neaktivni. Dakle, njihov biološki efekat zavisi i od sadržaja transportnih proteina u krvi. Da bi ostvario biološki efekat, hormon se mora vezati za ćelijski receptor, složenu strukturu koja se nalazi unutra stanične membrane ili unutar ćelije, u njenom citosolu. Nakon vezivanja molekula hormona za receptor, slijedi cijela kaskada hemijske reakcije koje dovode do promjena u aktivnosti stanica. To se očituje u promjeni sinteze proteina u ćeliji, kao i u promjeni svojstava njene membrane, do kojih dolazi prilikom prijenosa nervnog impulsa, kontrakcije mišićnih ćelija i izlučivanja različitih supstanci iz njih. Oslobođen iz kompleksa sa receptorom, molekul hormona se inaktivira u krvi (peptidi) ili u jetri (steroidi). Promjene u hormonskom djelovanju uzrokovane su ne samo promjenama u sintezi molekula hormona u endokrinoj žlijezdi, već i u bilo kojoj fazi prijenosa hormonskog signala.

Sve biljke, biljne vrste i životinje, uključujući i ljude, preživljavaju od energije koju proizvodi voda. Naučnici su dokazali da voda čini da ionske proteinske "pumpe" rade ćelijske membrane, olakšavajući potiskivanje u ćeliju potrebnih supstanci, uključujući natrij, i uklanjanje kalija i metaboličkih produkata iz nje. Ako, općenito, organizam zasićen vodom sadrži do 92% vode, tada sadržaj vode u ćeliji dostiže 75%. Ova razlika stvara osmotski pritisak koji omogućava vodi da uđe u ćelije. Voda aktivira natrijum-kalijumove "pumpe", čime se stvara energija neophodna za normalno funkcionisanje ćelija, čime se pokreće mehanizam ekstra- i intracelularnog metabolizma.

Patomorfologija i patofiziologija. Ulazna kapija infekcije - gastrointestinalnog trakta, glavno mjesto reprodukcije vibrija je lumen tankog crijeva, gdje se vežu za površinu epitelnih ćelija sluznog sloja i proizvode enterotoksin koji se fiksira na receptorima stanične membrane. Aktivna podjedinica toksina ulazi u ćeliju i aktivira enzim adenilat ciklazu. To doprinosi povećanju proizvodnje cAMP-a, što dovodi do smanjenja aktivne apsorpcije natrijuma i klorida i povećanja aktivnog lučenja natrijuma u stanicama kripte. Rezultat ovih promjena je masovno oslobađanje vode i elektrolita u lumen crijeva.

ćelijske membrane posebne vezikule koje sadrže čestice lijeka koje se kreću na suprotnu stranu membrane i oslobađaju svoj sadržaj. Prolazak lijekova kroz probavni trakt usko je povezan s njihovom topljivošću u lipidima i ionizacijom. Utvrđeno je da kada se lekovite supstance uzimaju oralno, brzina njihove apsorpcije u različitim delovima gastrointestinalnog trakta nije ista. Nakon prolaska kroz mukoznu membranu želuca i crijeva, tvar ulazi u jetru, gdje pod djelovanjem svojih enzima doživljava značajne promjene. Na proces apsorpcije lijekova u želucu i crijevima utiče pH. Dakle, u želucu pH 1-3, što doprinosi lakšoj apsorpciji kiselina, te povećanju pH u tankom i debelom crijevu na 8 - baza. Istovremeno, u kiseloj sredini želuca, neki lijekovi se mogu uništiti, na primjer, benzilpenicilin. Enzimi gastrointestinalnog trakta inaktiviraju proteine i polipeptide, a žučne soli mogu ubrzati ili usporiti apsorpciju lijekova, stvarajući netopiva jedinjenja.

Lipidi (masti: slobodne masne kiseline, trigliceridi, holesterol) su gradivni blokovi ćelijske membrane. Oni igraju važnu ulogu u formiranju vodene barijere, sprečavaju transepidermalni gubitak vode (izlivanje vode kroz epidermu prema van) i osiguravaju njenu nepropusnost.

Lipidi uključuju masti i tvari slične mastima. Molekuli masti su građeni od glicerola i masnih kiselina. Supstance slične mastima uključuju holesterol, neke hormone i lecitin. Lipidi, koji su glavna komponenta ćelijske membrane(opisani su u nastavku), na taj način obavljaju konstrukcijsku funkciju. Lipidi su najvažniji izvori energije. Dakle, ako na potpuna oksidacija 1 g proteina ili ugljikohidrata oslobađa 17,6 kJ energije, zatim s potpunom oksidacijom 1 g masti - 38,9 kJ. Lipidi vrše termoregulaciju, štite organe (masne kapsule).

Disimilacija (katabolizam) je proces dezintegracije supstanci koje dolaze spolja i uključene u ćelije tela; praćeno oslobađanjem energije. Oslobođena energija se koristi za sve životne procese: kontrakciju mišića, provođenje nervnih impulsa, održavanje tjelesne temperature, razne vrste sinteze, apsorpciju i sekreciju, održavanje fiziološke koncentracije organskih i anorganskih jona s obje strane. stanične membrane(unutar i izvan ćelije) itd.

Supstance neophodne za normalno funkcionisanje žive ćelije i ulazak kroz nju stanične membrane nazivaju nutrijentima.

Model "originalnog majoneza" predlaže Harold Morowitz u Majonezu i Porijeklo života: misli umova i molekula. Ona sugerira da su primitivni kolege ćelijske membrane postojao od davnina, čak i prije pojave samokopirajuće RNK. Drugim riječima, cijeli svijet RNK postojao je unutar protoćelija - malih masnih vezikula. Teorija „primarne majoneze“ ima manje pristalica od teorije „primarne pice“, jer postoji nutritivni problem za protoćelije: nukleotidi vrlo slabo prolaze kroz membrane. U modernim stanicama postoje posebni transportni proteini za to, ali još uvijek nije pronađeno adekvatno rješenje za preuzimanje nukleotida od strane primitivnih protoćelija. Ali u modelu “primarne majoneze” postiže se vrlo efikasno razdvajanje molekula RNK u kooperativne grupe, tako da naučnici ne žure da to odbace. Štaviše, postoje načini da se kombinuju teorije "primarne pice" i "primarne majoneze": čestice gline, kako se ispostavilo, pomažu u stvaranju membranskih mehurića, dok mehur koji se pojavljuje okružuje glinenu česticu sa svih strana.

Morfološki znakovi starenja ćelije su smanjenje njenog volumena, smanjenje većine organela, povećanje sadržaja lizosoma, nakupljanje pigmentnih i masnih inkluzija i povećanje permeabilnosti. ćelijske membrane, vakuolizacija citoplazme i jezgra.

4. Pinocitoza. Proces transporta se odvija kroz formiranje struktura ćelijske membrane posebne vezikule koje sadrže čestice lijeka koje se kreću na suprotnu stranu membrane i oslobađaju svoj sadržaj. Prolazak lijekova kroz probavni trakt usko je povezan s njihovom topljivošću u lipidima i ionizacijom. Utvrđeno je da kada se lekovite supstance uzimaju oralno, brzina njihove apsorpcije u različitim delovima gastrointestinalnog trakta nije ista. Nakon prolaska kroz mukoznu membranu želuca i crijeva, tvar ulazi u jetru, gdje se podvrgava značajnim promjenama pod djelovanjem jetrenih enzima. Na proces apsorpcije lijeka u želucu i crijevima utiče pH. Dakle, u želucu pH 1-3, što doprinosi lakšoj apsorpciji kiselina, te povećanju pH u tankom i debelom crijevu na 8 - baza. Istovremeno, u kiseloj sredini želuca, neki lijekovi se mogu uništiti, na primjer, benzilpenicilin. Enzimi gastrointestinalnog trakta inaktiviraju proteine i polipeptide, a žučne soli mogu ubrzati ili usporiti apsorpciju lijekova, stvarajući netopiva jedinjenja. Na brzinu apsorpcije u želucu utiču sastav hrane, pokretljivost želuca, vremenski interval između obroka i uzimanja lijekova. Nakon unošenja u krvotok, lijek se distribuira u sva tkiva tijela, a bitni su njegova rastvorljivost u lipidima, kvalitet komunikacije sa proteinima krvne plazme, intenzitet regionalnog krvotoka i drugi faktori. Značajan dio lijeka prvi put nakon apsorpcije ulazi u organe i tkiva koja se najaktivnije snabdijevaju krvlju (srce, jetra, pluća, bubrezi), te mišiće, sluzokože, masno tkivo i kože zasićeni lekovitim supstancama polako. Lijekovi rastvorljivi u vodi koji se slabo apsorbuju u probavnom sistemu daju se samo parenteralno (na primjer, streptomicin). Lijekovi topivi u mastima (gasoviti anestetici) brzo se distribuiraju po tijelu.

Hormoni su "hemijske" supstance sa izuzetno visokom fiziološkom aktivnošću. Oni kontrolišu metabolizam, regulišu ćelijsku aktivnost(!) i propusnost ćelijske membrane i mnoge druge specifične tjelesne funkcije.

Trombociti (ili trombociti) nisu ništa manje složene formacije, unatoč njihovoj skromnoj veličini. Formirani su od uokvirenih stanične membrane fragmenti citoplazme džinovskih ćelija koštane srži (megakariociti). Zajedno s proteinima krvne plazme (kao što je, na primjer, fibrinogen), trombociti doprinose procesu zgrušavanja krvi kada se ošteti integritet žile, što dovodi do zaustavljanja krvarenja. Ovo je glavna zaštitna funkcija trombocita - sprečavanje opasnog gubitka krvi.

Polinezasićene kiseline su nezamjenjive tvari za tijelo, ono ih ne može samostalno proizvoditi, a njihov nedostatak ili potpuni nedostatak u tijelu dovodi do ozbiljnih patologija. Oni su aktivni dio ćelijske membrane, regulišu metabolizam, posebno metabolizam holesterola, fosfolipida i niza vitamina, formiraju tkivne hormone i druge biološki aktivne supstance u organizmu, pozitivno utiču na stanje kože i zidova krvnih sudova, te na metabolizam masti u jetri.

Hipoksija remeti metabolizam vode i soli i, prije svega, proces aktivnog kretanja jona kroz ćelijske membrane. U tim uslovima ćelije ekscitabilnog tkiva gube K+ jone, a on se akumulira u vanćelijskom okruženju. Ovaj efekat hipoksije povezan je ne samo sa nedostatkom energije, već i sa smanjenjem aktivnosti K+/N+-zavisne ATPaze. Smanjuje se i aktivnost Ca 2+/Mg 2+ zavisne ATPaze, usled čega se povećava koncentracija Ca 2+ jona u citoplazmi, oni ulaze u mitohondrije i smanjuju efikasnost biološke oksidacije, pogoršavajući energetski deficit.

Holesterol je supstanca iz grupe lipida. Holesterol je prvi put izolovan iz žučnih kamenaca, otuda i njegovo ime. Holesterol je dio moždanih ćelija, hormona kore nadbubrežne žlijezde i polnih hormona, reguliše propusnost ćelijske membrane. Oko 70-80% holesterola proizvodi sam organizam (jetra, crijeva, bubrezi, nadbubrežne žlijezde, spolne žlijezde), preostalih 20-30% dolazi iz hrane životinjskog porijekla. Holesterol osigurava stabilnost ćelijskih membrana u širokom temperaturnom rasponu. Neophodan je za proizvodnju vitamina D, proizvodnju različitih biološki aktivnih supstanci od strane nadbubrežnih žlezda, uključujući ženske i muške polne hormone, a prema novijim podacima ima važnu ulogu u aktivnosti mozga i imunog sistema, uključujući zaštitu od raka.

Kalcijum se nalazi u kostima i zubima. Sadrže 99% ukupnog kalcijuma u tijelu, a samo 1% se nalazi u drugim tkivima i krvi. Reguliše propusnost ćelijske membrane i zgrušavanje krvi, ravnoteža procesa ekscitacije i inhibicije u moždanoj kori. Dnevna potreba za kalcijumom je 0,8–1 g. Potrebe organizma za kalcijumom se povećavaju tokom trudnoće i dojenja, prijeloma kostiju.

I još par riječi o alkoholima. Karboksilna kiselina i alkohol mogu međusobno reagovati, pri čemu se OH odvaja od karboksilne grupe, a H od alkoholne grupe. Ovi odcepljeni fragmenti odmah formiraju vodu (formula je H - O–H ili H2O ). A ostaci kiseline i alkohola se kombinuju u ester - molekul opšte formule R1-CO - O-R2. Treba imati na umu da su estri i eteri koji su nam već poznati u potpunosti različite klase spojeva koje nikada ne treba brkati. Na engleskom, na primjer, oni su označeni različitim korijenima, odnosno ester (ester) i eter (eter). Među biološki aktivnim supstancama ima i jednog i drugog, ali općenito ima više estera. Bez znanja o čemu se radi, nemoguće je razumjeti, na primjer, uređaj stanične membrane.

Nedostatak vitamina E može dovesti do nepovratnih promjena u mišićima, što je nedopustivo za sportiste. Može se razviti i neplodnost. Ovaj vitamin je antioksidans koji štiti oštećene ćelijske membrane i smanjenje količine slobodnih radikala u organizmu čije nakupljanje dovodi do promjena u sastavu ćelija.

Prije svega, u zdravoj ćeliji su oštećeni ćelijske membrane. Takođe, pod uticajem slobodnih radikala dolazi do oštećenja DNK ćelija, dolazi do brojnih mutacija koje se na kraju mogu izraziti čak i kod tako ozbiljne bolesti kao što je rak.

Godine 1972. iznesena je teorija da djelomično propusna membrana okružuje ćeliju i obavlja niz vitalnih zadataka, a struktura i funkcija ćelijskih membrana su značajna pitanja u pogledu pravilnog funkcioniranja svih stanica u tijelu. postao široko rasprostranjen u 17. veku, zajedno sa pronalaskom mikroskopa. Postalo je poznato da se biljna i životinjska tkiva sastoje od ćelija, ali zbog niske rezolucije uređaja nije bilo moguće uočiti bilo kakve barijere oko životinjske ćelije. U 20. stoljeću detaljnije je proučavana kemijska priroda membrane, utvrđeno je da su lipidi njena osnova.

Struktura i funkcije ćelijskih membrana

Stanična membrana okružuje citoplazmu živih ćelija, fizički odvajajući unutarćelijske komponente od vanjskog okruženja. Gljive, bakterije i biljke također imaju ćelijske zidove koji pružaju zaštitu i sprječavaju prolaz velikih molekula. Stanične membrane također igraju ulogu u razvoju citoskeleta i vezivanju drugih vitalnih čestica za ekstracelularni matriks. To je neophodno kako bi se oni držali zajedno, formirajući tkiva i organe tijela. Strukturne karakteristike ćelijske membrane uključuju propusnost. Glavna funkcija je zaštita. Membrana se sastoji od fosfolipidnog sloja sa ugrađenim proteinima. Ovaj dio je uključen u procese kao što su ćelijska adhezija, jonska provodljivost i signalni sistemi i služi kao pričvrsna površina za nekoliko ekstracelularnih struktura, uključujući zid, glikokaliks i unutrašnji citoskelet. Membrana također održava potencijal ćelije djelujući kao selektivni filter. Selektivno je propusna za jone i organskih molekula i kontroliše kretanje čestica.

Biološki mehanizmi koji uključuju ćelijsku membranu

1. Pasivna difuzija: neke tvari (male molekule, joni), kao što su ugljični dioksid (CO2) i kisik (O2), mogu difundirati kroz plazma membranu. Školjka djeluje kao barijera određenim molekulima i ionima koji se mogu koncentrirati s obje strane.

2. Transmembranski proteinski kanali i transporteri: Nutrienti kao što su glukoza ili aminokiseline moraju ući u ćeliju, a neki metabolički proizvodi moraju je napustiti.

3. Endocitoza je proces kojim se molekuli preuzimaju. Na plazma membrani se stvara blaga deformacija (invaginacija) u kojoj se guta supstanca koja se transportuje. Zahtijeva energiju i stoga je oblik aktivnog transporta.

4. Egzocitoza: javlja se u različitim ćelijama kako bi se uklonili nesvareni ostaci supstanci koje donosi endocitoza, da bi se lučile supstance kao što su hormoni i enzimi i potpuno transportovala supstancu kroz ćelijsku barijeru.

molekularna struktura

Stanična membrana je biološka membrana, koja se sastoji uglavnom od fosfolipida i odvaja sadržaj cijele stanice od vanjskog okruženja. Proces formiranja se odvija spontano u normalnim uslovima. Da bismo razumjeli ovaj proces i pravilno opisali strukturu i funkcije ćelijskih membrana, kao i svojstva, potrebno je procijeniti prirodu fosfolipidnih struktura koje karakterizira strukturna polarizacija. Kada fosfolipidi u vodenom okruženju citoplazme dostignu kritičnu koncentraciju, spajaju se u micele, koje su stabilnije u vodenoj sredini.

Svojstva membrane

Stabilnost. To znači da je malo vjerovatno da će se membrana nakon formiranja raspasti.
Snaga. Lipidna membrana je dovoljno pouzdana da spriječi prolaz polarne tvari; ni otopljene tvari (joni, glukoza, aminokiseline) i mnogo veće molekule (proteini) ne mogu proći kroz formiranu granicu.
dinamična priroda. Ovo je možda najvažnije svojstvo kada se razmatra struktura ćelije. Stanična membrana može biti podvrgnuta raznim deformacijama, može se savijati i savijati bez kolapsa. U posebnim okolnostima, kao što je spajanje vezikula ili pupanje, može se prekinuti, ali samo privremeno. Na sobnoj temperaturi, njegove lipidne komponente su u stalnom, haotičnom kretanju, formirajući stabilnu granicu fluida.

Model tekućeg mozaika

Govoreći o strukturi i funkcijama ćelijskih membrana, važno je napomenuti da su u modernom pogledu membranu kao tečni model mozaika razmatrali 1972. godine naučnici Singer i Nicholson. Njihova teorija odražava tri glavne karakteristike strukture membrane. Integrali obezbeđuju mozaični šablon za membranu, i oni su sposobni za bočno kretanje u ravni zbog promenljive prirode organizacije lipida. Transmembranski proteini su također potencijalno mobilni. Važna karakteristika strukture membrane je njena asimetrija. Kakva je struktura ćelije? Ćelijska membrana, jezgra, proteini i tako dalje. Ćelija je osnovna jedinica života, a svi organizmi se sastoje od jedne ili više ćelija, od kojih svaka ima prirodnu barijeru koja je odvaja od okoline. Ova vanjska granica ćelije naziva se i plazma membrana. Sastoji se od četiri različite vrste molekula: fosfolipida, holesterola, proteina i ugljenih hidrata. Model tekućeg mozaika opisuje strukturu ćelijske membrane na sljedeći način: fleksibilna i elastična, konzistencije slične biljnom ulju, tako da svi pojedinačni molekuli jednostavno lebde u tekućem mediju, i svi su u stanju da se kreću bočno unutar ove membrane. Mozaik je nešto što sadrži mnogo različitih detalja. U plazma membrani je predstavljen fosfolipidima, molekulama holesterola, proteinima i ugljenim hidratima.

Fosfolipidi

Fosfolipidi čine osnovnu strukturu ćelijske membrane. Ovi molekuli imaju dva različita kraja: glavu i rep. Glavni kraj sadrži fosfatnu grupu i hidrofilan je. To znači da ga privlače molekuli vode. Rep se sastoji od atoma vodika i ugljika koji se nazivaju lanci masnih kiselina. Ovi lanci su hidrofobni, ne vole da se mešaju sa molekulima vode. Ovaj proces je sličan onome što se dešava kada biljno ulje ulijete u vodu, odnosno ne otapa se u njoj. Strukturne karakteristike ćelijske membrane povezane su sa takozvanim lipidnim dvoslojem, koji se sastoji od fosfolipida. Hidrofilne fosfatne glave se uvijek nalaze tamo gdje ima vode u obliku intracelularne i vanćelijske tekućine. Hidrofobni repovi fosfolipida u membrani su organizirani na takav način da ih drže podalje od vode.

Holesterol, proteini i ugljikohidrati

Kada ljudi čuju riječ "holesterol", ljudi obično misle da je to loše. Međutim, holesterol je zapravo veoma važna komponenta ćelijskih membrana. Njegove molekule sastoje se od četiri prstena atoma vodika i ugljika. Oni su hidrofobni i javljaju se među hidrofobnim repovima u lipidnom dvosloju. Njihova važnost je u održavanju konzistentnosti, jačaju membrane, sprečavajući ukrštanje. Molekuli holesterola takođe sprečavaju da repovi fosfolipida dođu u kontakt i otvrdnu. Ovo garantuje fluidnost i fleksibilnost. Membranski proteini djeluju kao enzimi za ubrzavanje kemijskih reakcija, djeluju kao receptori za specifične molekule ili transportuju supstance kroz ćelijsku membranu.

Ugljikohidrati, ili saharidi, nalaze se samo na izvanćelijskoj strani ćelijske membrane. Zajedno formiraju glikokaliks. Pruža amortizaciju i zaštitu plazma membrani. Na osnovu strukture i vrste ugljikohidrata u glikokaliksu, tijelo može prepoznati stanice i odrediti trebaju li biti tamo ili ne.

Membranski proteini

Struktura stanične membrane ne može se zamisliti bez tako značajne komponente kao što je protein. Unatoč tome, oni mogu biti značajno inferiorniji po veličini u odnosu na drugu važnu komponentu - lipide. Postoje tri glavne vrste membranskih proteina.

Integral. U potpunosti pokrivaju dvoslojnu, citoplazmu i ekstracelularno okruženje. Obavljaju transportnu i signalnu funkciju.
Peripheral. Proteini su vezani za membranu elektrostatičkim ili vodikovim vezama na njihovim citoplazmatskim ili ekstracelularnim površinama. Oni su uključeni uglavnom kao sredstvo vezivanja za integralne proteine.
Transmembrane. Obavljaju enzimske i signalne funkcije, a također moduliraju osnovnu strukturu lipidnog dvosloja membrane.

Funkcije bioloških membrana

Hidrofobni efekat, koji reguliše ponašanje ugljovodonika u vodi, kontroliše strukture formirane od membranskih lipida i membranskih proteina. Mnoga svojstva membranama daju nosioci lipidnih dvoslojeva, koji čine osnovnu strukturu za sve biološke membrane. Integralni membranski proteini su djelimično skriveni u lipidnom dvosloju. Transmembranski proteini imaju specijalizovanu organizaciju aminokiselina u svom primarnom nizu.

Proteini periferne membrane su vrlo slični rastvorljivim proteinima, ali su također vezani za membranu. Specijalizirane ćelijske membrane imaju specijalizirane ćelijske funkcije. Kako struktura i funkcije ćelijskih membrana utiču na organizam? Funkcionalnost cijelog organizma ovisi o tome kako su raspoređene biološke membrane. Od intracelularnih organela, ekstracelularnih i međućelijskih interakcija membrana nastaju strukture neophodne za organizaciju i obavljanje bioloških funkcija. Mnoge strukturne i funkcionalne karakteristike dijele bakterije i virusi u ovojnici. Sve biološke membrane su izgrađene na lipidnom dvosloju, koji određuje prisustvo određenog broja opšte karakteristike. Membranski proteini imaju mnoge specifične funkcije.

Kontroliranje. Plazma membrane ćelija određuju granice interakcije ćelije sa okolinom.
Transport. Unutarstanične membrane stanica podijeljene su u nekoliko funkcionalnih blokova različitog unutrašnjeg sastava, od kojih je svaki podržan potrebnom transportnom funkcijom u kombinaciji s kontrolom permeabilnosti.
transdukcija signala. Membranska fuzija pruža mehanizam za intracelularnu vezikularnu notifikaciju i sprečava da različite vrste virusa slobodno uđu u ćeliju.

Značaj i zaključci

Struktura vanjske ćelijske membrane utiče na cijelo tijelo. On igra važnu ulogu u zaštiti integriteta dozvoljavajući samo odabranim supstancama da prodru. Takođe je dobra osnova za učvršćivanje citoskeleta i ćelijskog zida, što pomaže u održavanju oblika ćelije. Lipidi čine oko 50% mase membrane većine ćelija, iako to varira u zavisnosti od tipa membrane. Struktura vanjske stanične membrane sisara je složenija, sadrži četiri glavna fosfolipida. Važno svojstvo lipidnih dvoslojeva je da se ponašaju kao dvodimenzionalna tekućina u kojoj pojedinačni molekuli mogu slobodno rotirati i kretati se bočno. Takva fluidnost je važno svojstvo membrana, koje se određuje u zavisnosti od temperature i sastava lipida. Zbog strukture ugljikovodičnih prstenova, kolesterol igra ulogu u određivanju fluidnosti membrana. biološke membrane za male molekule omogućavaju ćeliji da kontroliše i održava svoju unutrašnju strukturu.

S obzirom na strukturu ćelije (ćelijska membrana, jezgro i sl.), možemo zaključiti da je tijelo samoregulirajući sistem koji ne može naštetiti sebi bez pomoći izvana i uvijek će tražiti načine da obnovi, zaštiti i pravilno funkcionira svaki ćelija.

Svi živi organizmi na Zemlji sastoje se od ćelija, a svaka ćelija je okružena zaštitnom ljuskom – membranom. Međutim, funkcije membrane nisu ograničene na zaštitu organela i odvajanje jedne ćelije od druge. Stanična membrana je složen mehanizam koji je direktno uključen u reprodukciju, regeneraciju, ishranu, disanje i mnoge druge važne ćelijske funkcije.

Termin "ćelijska membrana" koristi se oko stotinu godina. Riječ "membrana" u prijevodu s latinskog znači "film". Ali u slučaju stanične membrane, ispravnije bi bilo govoriti o kombinaciji dva filma međusobno povezana na određeni način, štoviše, različite strane ovih filmova imaju različita svojstva.

Ćelijska membrana (citolema, plazmalema) je troslojna lipoproteinska (masno-proteinska) ljuska koja odvaja svaku ćeliju od susjednih ćelija i okoline, te vrši kontroliranu razmjenu između stanica i okoline.

Od odlučujućeg značaja u ovoj definiciji nije to što ćelijska membrana odvaja jednu ćeliju od druge, već to što obezbeđuje njenu interakciju sa drugim ćelijama i okolinom. Membrana je vrlo aktivna, stalno radna struktura ćelije, kojoj je priroda dodijelila mnoge funkcije. Iz našeg članka saznat ćete sve o sastavu, strukturi, svojstvima i funkcijama stanične membrane, kao i opasnosti po zdravlje ljudi zbog poremećaja u radu ćelijskih membrana.

Istorija istraživanja ćelijskih membrana

Godine 1925. dva njemačka naučnika, Gorter i Grendel, uspjeli su provesti složen eksperiment na ljudskim crvenim krvnim zrncima, eritrocitima. Koristeći osmotski šok, istraživači su dobili takozvane "sjene" - prazne ljuske crvenih krvnih zrnaca, zatim ih stavili u jednu hrpu i izmjerili površinu. Sljedeći korak je bio izračunavanje količine lipida u ćelijskoj membrani. Uz pomoć acetona, naučnici su izolovali lipide iz "senki" i utvrdili da su dovoljni za dupli kontinuirani sloj.

Međutim, tokom eksperimenta su napravljene dvije velike greške:

Upotreba acetona ne dozvoljava da se svi lipidi izoluju iz membrana;

Površina "sjene" izračunata je prema suhoj težini, što je također netačno.

Budući da je prva greška dala minus u proračunima, a druga plus, ukupan rezultat se pokazao iznenađujuće tačnim, a njemački naučnici su znanstvenom svijetu donijeli najvažnije otkriće - lipidni dvosloj ćelijske membrane.

Godine 1935. drugi par istraživača, Danielly i Dawson, nakon dugih eksperimenata na bilipidnim filmovima, došao je do zaključka da su proteini prisutni u ćelijskim membranama. Nije bilo drugog načina da se objasni zašto ovi filmovi imaju tako visoku površinsku napetost. Naučnici su javnosti predstavili šematski model stanične membrane, nalik sendviču, gdje ulogu kriške kruha imaju homogeni lipidno-proteinski slojevi, a između njih umjesto ulja je praznina.

Godine 1950., uz pomoć prvog elektronskog mikroskopa, Danielly-Dawsonova teorija je djelomično potvrđena - mikrofotografije ćelijske membrane jasno su pokazale dva sloja koja se sastoje od lipidnih i proteinskih glava, a između njih prozirni prostor ispunjen samo repovima lipida i proteini.

1960. godine, vođen ovim podacima, američki mikrobiolog J. Robertson razvio je teoriju o troslojnoj strukturi ćelijskih membrana, koja dugo vremena smatra se jedinim ispravnim. Međutim, kako se nauka razvijala, rađale su se sve više sumnji u homogenost ovih slojeva. Sa stanovišta termodinamike, takva struktura je izuzetno nepovoljna - ćelijama bi bilo vrlo teško da transportuju supstance unutra i van kroz čitav „sendvič“. Osim toga, dokazano je da ćelijske membrane različitih tkiva imaju različitu debljinu i način vezivanja, što je posljedica različitih funkcija organa.

Godine 1972. mikrobiolozi S.D. Singer i G.L. Nikolson je uspeo da objasni sve nedoslednosti Robertsonove teorije uz pomoć novog, fluidno-mozaičnog modela ćelijske membrane. Naučnici su otkrili da je membrana heterogena, asimetrična, ispunjena tečnošću, a njene ćelije su u stalnom pokretu. A proteini koji ga čine imaju drugačiju strukturu i svrhu, osim toga, različito se nalaze u odnosu na bilipidni sloj membrane.

Ćelijske membrane sadrže tri vrste proteina:

Periferni - pričvršćeni za površinu filma;

poluintegralni- djelomično prodiru u bilipidni sloj;

Integralni - potpuno prodiru kroz membranu.

Periferni proteini su elektrostatičkom interakcijom povezani sa glavama membranskih lipida i nikada ne formiraju kontinuirani sloj, kako se ranije vjerovalo.A poluintegralni i integralni proteini služe za transport kisika i hranjivih tvari u ćeliju, kao i za uklanjanje propadanja. proizvode iz njega i više za nekoliko važnih karakteristika, o kojima ćete saznati kasnije.

Stanična membrana obavlja sljedeće funkcije:

Barijera - propusnost membrane za različite vrste molekula nije ista.Da bi zaobišla ćelijsku membranu, molekul mora imati određenu veličinu, Hemijska svojstva i električni naboj. Štetne ili neodgovarajuće molekule, zbog barijerne funkcije stanične membrane, jednostavno ne mogu ući u ćeliju. Na primjer, uz pomoć peroksidne reakcije, membrana štiti citoplazmu od peroksida koji su za nju opasni;

Transport - kroz membranu prolazi pasivna, aktivna, regulirana i selektivna razmjena. Pasivni metabolizam je pogodan za supstance rastvorljive u mastima i gasove koji se sastoje od veoma malih molekula. Takve supstance prodiru u ćeliju i van nje bez trošenja energije, slobodno, difuzijom. Aktivna transportna funkcija stanične membrane aktivira se kada je to potrebno, ali teško prenosive tvari moraju se unijeti u ćeliju ili van nje. Na primjer, oni s velikom molekulskom veličinom ili nesposobni proći kroz bilipidni sloj zbog hidrofobnosti. Tada počinju da rade proteinske pumpe, uključujući ATPazu, koja je odgovorna za apsorpciju jona kalijuma u ćeliju i izbacivanje jona natrijuma iz nje. Regulisani transport je neophodan za funkcije sekrecije i fermentacije, kao što je kada ćelije proizvode i luče hormone ili želudačni sok. Sve ove supstance napuštaju ćelije posebnim kanalima iu određenoj zapremini. A selektivna transportna funkcija je povezana sa samim integralnim proteinima koji prodiru kroz membranu i služe kao kanal za ulazak i izlazak strogo definisanih tipova molekula;

Matriks - stanična membrana određuje i fiksira lokaciju organela jedna u odnosu na drugu (nukleus, mitohondrije, kloroplasti) i regulira interakciju između njih;

Mehanički - osigurava ograničenje jedne ćelije od druge, a istovremeno i ispravan spoj ćelija u homogeno tkivo i otpornost organa na deformacije;

Zaštitna - i kod biljaka i kod životinja, ćelijska membrana služi kao osnova za izgradnju zaštitnog okvira. Primjer je tvrdo drvo, gusta kora, bodljikavo trnje. U životinjskom svijetu također postoje mnogi primjeri zaštitne funkcije staničnih membrana - oklop kornjače, hitinski oklop, kopita i rogovi;

Energija – procesi fotosinteze i ćelijskog disanja bili bi nemogući bez sudjelovanja proteina stanične membrane, jer uz pomoć proteinskih kanala stanice razmjenjuju energiju;

Receptor – proteini ugrađeni u ćelijsku membranu mogu imati još jednu važnu funkciju. Oni služe kao receptori preko kojih ćelija prima signal od hormona i neurotransmitera. A to je zauzvrat neophodno za provođenje nervnih impulsa i normalan tok hormonalnih procesa;

Enzimska - još jedna važna funkcija svojstvena nekim proteinima staničnih membrana. Na primjer, u crijevnom epitelu, probavni enzimi se sintetiziraju uz pomoć takvih proteina;

Biopotencijal- koncentracija kalijevih jona unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a koncentracija natrijevih jona je, naprotiv, veća izvana nego unutra. Ovo objašnjava potencijalnu razliku: unutar ćelije naelektrisanje je negativno, izvana pozitivno, što doprinosi kretanju supstanci u ćeliju i van u bilo kojoj od tri vrste metabolizma - fagocitoza, pinocitoza i egzocitoza;

Označavanje - na površini ćelijskih membrana nalaze se takozvane "oznake" - antigeni koji se sastoje od glikoproteina (proteini s razgranatim oligosaharidnim bočnim lancima vezanim za njih). Budući da bočni lanci mogu imati ogromnu raznolikost konfiguracija, svaka vrsta ćelija dobija svoju jedinstvenu oznaku koja omogućava drugim ćelijama u telu da ih prepoznaju „vidom“ i da na njih pravilno reaguju. Zato, na primjer, ljudske imunološke stanice, makrofagi, lako prepoznaju stranca koji je ušao u tijelo (infekcija, virus) i pokušavaju ga uništiti. Ista stvar se dešava i sa bolesnim, mutiranim i starim ćelijama - menja se etiketa na njihovoj ćelijskoj membrani i telo ih se oslobađa.

Ćelijska razmjena odvija se kroz membrane i može se provesti kroz tri glavne vrste reakcija:

Fagocitoza je stanični proces u kojem fagocitne stanice ugrađene u membranu hvataju i probavljaju čvrste čestice hranjivih tvari. U ljudskom tijelu, fagocitozu provode membrane dvije vrste ćelija: granulocita (granularni leukociti) i makrofaga (ćelije ubice imunog sistema);

Pinocitoza je proces hvatanja molekula tekućine koji dolaze u kontakt s njom površinom ćelijske membrane. Za prehranu po tipu pinocitoze, stanica na svojoj membrani izrasta tanke pahuljaste izrasline u obliku antena koje, takoreći, okružuju kap tekućine i dobiva se mjehur. Prvo, ova vezikula strši iznad površine membrane, a zatim se "proguta" - skriva se unutar ćelije, a njeni zidovi se spajaju sa unutrašnjom površinom ćelijske membrane. Pinocitoza se javlja u skoro svim živim ćelijama;

Egzocitoza je obrnuti proces u kome se unutar ćelije formiraju vezikule sa sekretornom funkcionalnom tečnošću (enzim, hormon) i ona se mora nekako ukloniti iz ćelije u okolinu. Da bi se to postiglo, mjehur se prvo spaja sa unutrašnjom površinom ćelijske membrane, zatim izboči prema van, puca, izbacuje sadržaj i ponovo se spaja s površinom membrane, ovaj put izvana. Egzocitoza se odvija, na primjer, u stanicama crijevnog epitela i korteksa nadbubrežne žlijezde.

Ćelijske membrane sadrže tri klase lipida:

Fosfolipidi;

Glikolipidi;

Holesterol.

Fosfolipidi (kombinacija masti i fosfora) i glikolipidi (kombinacija masti i ugljikohidrata), zauzvrat, sastoje se od hidrofilne glave, iz koje se protežu dva duga hidrofobna repa. Ali holesterol ponekad zauzima prostor između ova dva repa i ne dozvoljava im da se savijaju, što čini membrane nekih ćelija krutima. Osim toga, molekuli kolesterola pojednostavljuju strukturu ćelijskih membrana i sprječavaju prijelaz polarnih molekula iz jedne ćelije u drugu.

Ali najvažnija komponenta, kao što se može vidjeti iz prethodnog odjeljka o funkcijama ćelijskih membrana, su proteini. Njihov sastav, namjena i lokacija su vrlo raznoliki, ali postoji nešto zajedničko što ih sve ujedinjuje: prstenasti lipidi uvijek se nalaze oko proteina staničnih membrana. To su posebne masti koje su jasno strukturirane, stabilne, imaju više zasićenih masnih kiselina u svom sastavu i oslobađaju se iz membrana zajedno sa "sponzoriranim" proteinima. Ovo je neka vrsta lične zaštitne ljuske za proteine, bez koje oni jednostavno ne bi funkcionirali.

Struktura ćelijske membrane je troslojna. U sredini leži relativno homogen tečni bilipidni sloj, a proteini ga s obje strane prekrivaju svojevrsnim mozaikom, djelomično prodirući u debljinu. Odnosno, bilo bi pogrešno misliti da su vanjski proteinski slojevi ćelijskih membrana kontinuirani. Proteini su, pored svoje složene funkcije, potrebni u membrani kako bi prošli unutar ćelija i transportovali iz njih one supstance koje nisu u stanju da prodru u masni sloj. Na primjer, joni kalija i natrija. Za njih su predviđene posebne proteinske strukture - jonski kanali, o kojima ćemo detaljnije govoriti u nastavku.

Ako staničnu membranu pogledate kroz mikroskop, možete vidjeti sloj lipida formiran od najsitnijih sfernih molekula, duž kojih, poput mora, plutaju velike proteinske stanice. različitih oblika. Potpuno iste membrane dijele unutrašnji prostor svake ćelije u odjeljke u kojima su jezgra, hloroplasti i mitohondriji udobno smješteni. Ako unutar ćelije nema odvojenih „prostorija“, organele bi se zalijepile i ne bi mogle pravilno obavljati svoje funkcije.

Ćelija je skup organela strukturiranih i omeđenih membranama, koji su uključeni u kompleks energetskih, metaboličkih, informacijskih i reproduktivnih procesa koji osiguravaju vitalnu aktivnost organizma.

Kao što se vidi iz ove definicije, membrana je najvažnija funkcionalna komponenta svake ćelije. Njegov značaj je jednako velik kao i jezgra, mitohondrije i druge ćelijske organele. A jedinstvena svojstva membrane su zbog njene strukture: sastoji se od dva filma spojena na poseban način. Molekuli fosfolipida u membrani nalaze se sa hidrofilnim glavama prema van, a hidrofobnim repovima prema unutra. Dakle, jedna strana filma je navlažena vodom, dok druga nije. Dakle, ovi filmovi su međusobno povezani nemočivim stranama prema unutra, formirajući bilipidni sloj okružen proteinskim molekulima. Ovo je sama „sendvič“ struktura ćelijske membrane.

Jonski kanali ćelijskih membrana

Razmotrimo detaljnije princip rada jonskih kanala. Za šta su oni potrebni? Činjenica je da samo tvari topljive u mastima mogu slobodno prodrijeti kroz lipidnu membranu - to su sami plinovi, alkoholi i masti. Tako, na primjer, u crvenim krvnim zrncima postoji stalna izmjena kisika i ugljičnog dioksida, a za to naše tijelo ne mora pribjegavati dodatnim trikovima. Ali šta kada bude potrebno da se transportuje kroz ćelijsku membranu vodeni rastvori kao što su soli natrijuma i kalija?

Nemoguće bi bilo prokrčiti put takvim supstancama u bilipidnom sloju, jer bi se rupe odmah stezale i sljepile, takva je struktura svakog masnog tkiva. Ali priroda je, kao i uvijek, pronašla izlaz iz situacije i stvorila posebne strukture za transport proteina.

Postoje dvije vrste provodnih proteina:

Transporteri su poluintegralne proteinske pumpe;

Kanaloformeri su integralni proteini.

Proteini prvog tipa su djelimično uronjeni u bilipidni sloj ćelijske membrane, gledaju glavom i u prisustvu željene supstance počinju da se ponašaju kao pumpa: privlače molekul i usisavaju ga u ćelija. A proteini drugog tipa, integralni, imaju izduženi oblik i nalaze se okomito na bilipidni sloj ćelijske membrane, prodirući kroz njega. Kroz njih, kao kroz tunele, tvari koje ne mogu proći kroz masnoću ulaze i izlaze iz ćelije. Kroz ionske kanale ioni kalija prodiru u ćeliju i akumuliraju se u njoj, dok se joni natrija, naprotiv, iznose van. Postoji razlika u električnim potencijalima, toliko neophodnim za pravilno funkcionisanje svih ćelija našeg tela.

Najvažniji zaključci o strukturi i funkcijama staničnih membrana

Teorija uvijek izgleda zanimljivo i obećavajuće ako se može korisno primijeniti u praksi. Otkriće strukture i funkcija ćelijskih membrana ljudskog tijela omogućilo je naučnicima da naprave pravi iskorak u nauci općenito, a posebno u medicini. Nije slučajno što smo se tako detaljno zadržali na jonskim kanalima, jer upravo tu leži odgovor na jedno od najvažnijih pitanja našeg vremena: zašto ljudi sve češće obolijevaju od onkologije?

Rak odnese oko 17 miliona života širom svijeta svake godine i četvrti je vodeći uzrok svih smrti. Prema WHO-u, incidencija raka je u stalnom porastu, a do kraja 2020. mogla bi dostići 25 miliona godišnje.

Šta objašnjava pravu epidemiju raka i kakve veze s tim ima funkcija ćelijskih membrana? Reći ćete: razlog je u lošim ekološkim uslovima, neuhranjenosti, loše navike i teško nasledstvo. I, naravno, bit ćete u pravu, ali ako o problemu govorimo detaljnije, onda je razlog zakiseljavanje ljudskog tijela. Gore navedeni negativni faktori dovode do narušavanja ćelijskih membrana, inhibiraju disanje i ishranu.

Tamo gdje bi trebao biti plus, formira se minus i ćelija ne može normalno funkcionirati. Ali stanicama raka nije potreban ni kisik ni alkalna sredina - one mogu koristiti anaerobni tip ishrane. Stoga, u uslovima gladovanja kiseonikom i nivoa pH van skale, zdrave ćelije mutiraju, želeći da se prilagode okruženju, i postaju ćelije raka. Ovako osoba dobije rak. Da biste to izbjegli, potrebno je samo piti dovoljno čiste vode dnevno i odreći se kancerogenih tvari u hrani. Ali, u pravilu, ljudi su svjesni štetnih proizvoda i potrebe za visokokvalitetnom vodom, a ne rade ništa - nadaju se da će ih nevolje zaobići.

Poznavajući karakteristike strukture i funkcije ćelijskih membrana različitih ćelija, liječnici mogu koristiti ove informacije za pružanje ciljanih, ciljanih terapijskih učinaka na tijelo. Mnogi moderni lijekovi, ulazeći u naš organizam, traže pravu "metu", a to mogu biti jonski kanali, enzimi, receptori i biomarkeri ćelijskih membrana. Ova metoda liječenja omogućava postizanje boljih rezultata uz minimalne nuspojave.

Antibiotici najnovije generacije, kada se puste u krv, ne ubijaju sve ćelije zaredom, već traže tačno ćelije patogena, fokusirajući se na markere u njegovim ćelijskim membranama. Najnoviji lekovi protiv migrene, triptani, samo sužavaju upaljene sudove u mozgu, a gotovo da nemaju efekta na srce i periferni cirkulatorni sistem. A potrebne žile prepoznaju upravo po proteinima ćelijskih membrana. Takvih primjera ima mnogo, pa možemo sa sigurnošću reći da je znanje o strukturi i funkcijama ćelijskih membrana u osnovi razvoja moderne medicinske nauke, te svake godine spašava milione života.

obrazovanje: Moskovski medicinski institut. I. M. Sechenov, specijalnost - "Medicina" 1991, 1993 "Profesionalne bolesti", 1996 "Terapija".

Ćelija je dugo bila definirana kao strukturna jedinica svih živih bića. I zaista jeste. Na kraju krajeva, milijarde ovih struktura, poput cigli, formiraju biljke i životinje, bakterije i mikroorganizme, ljude. Svaki organ, tkivo, sistem tela – sve je izgrađeno od ćelija.

Stoga je veoma važno poznavati sve suptilnosti njegove unutrašnje strukture, hemijskog sastava i tekućih biohemijskih reakcija. U ovom članku ćemo razmotriti što je plazma membrana, funkcije koje obavlja i strukturu.

ćelijske organele

Organele su najmanji strukturni dijelovi koji se nalaze unutar ćelije i osiguravaju njenu strukturu i vitalnu aktivnost. To uključuje mnogo različitih predstavnika:

Plazma membrana.
Jezgra i nukleoli sa hromozomskim materijalom.
Citoplazma sa inkluzijama.
Lizozomi.
Mitohondrije.
Ribosomi.
Vakuole i hloroplasti, ako je ćelija biljna.

Svaka od ovih struktura ima svoju složenu strukturu, formirana je od spirale (visoke molekularne supstance), obavlja strogo određene funkcije i učestvuje u kompleksu biohemijskih reakcija koje osiguravaju vitalnu aktivnost cijelog organizma.

Opća struktura membrane

Struktura plazma membrane proučava se od 18. veka. Tada je prvi put otkrivena njegova sposobnost da selektivno propušta ili zadržava supstance. Sa razvojem mikroskopije, istraživanja fine strukture a struktura membrane postala je moguća, pa se danas o njoj zna gotovo sve.

Njegovo glavno ime je sinonim za plazmalemu. Sastav plazma membrane predstavljen je sa tri glavna tipa spirale:

proteini;
lipidi;
ugljikohidrati.

Omjer ovih spojeva i lokacija mogu varirati u stanicama različitih organizama (biljnih, životinjskih ili bakterijskih).

Model gradnje fluidnog mozaika

Mnogi naučnici su pokušali da spekulišu o tome kako se lipidi i proteini nalaze u membrani. Međutim, tek 1972. godine naučnici Singer i Nicholson predložili su model koji je i danas relevantan, odražavajući strukturu plazma membrane. Zove se tečni mozaik, a njegova suština je sljedeća: različite vrste lipidi su raspoređeni u dva sloja, orijentirajući hidrofobne krajeve molekula prema unutra, a hidrofilne prema van. Istovremeno, cijela struktura, poput mozaika, prožeta je nejednakim vrstama proteinskih molekula, kao i malom količinom heksoza (ugljikohidrata).

Cijeli predloženi sistem je u stalnoj dinamici. Proteini su u stanju ne samo da prodru kroz bilipidni sloj kroz i kroz njega, već i da se orijentišu na jednoj od njegovih strana, ugrađujući se unutra. Ili čak slobodno "hodajte" po membrani, mijenjajući lokaciju.

Dokaz u odbranu i opravdanje ove teorije su podaci mikroskopske analize. Na crno-bijelim fotografijama jasno su vidljivi slojevi membrane, gornji i donji su podjednako tamni, a srednji svjetliji. Proveden je i niz eksperimenata koji su dokazali da se slojevi zasnivaju upravo na lipidima i proteinima.

Proteini plazma membrane

Ako uzmemo u obzir procentualni odnos lipida i proteina u membrani biljne ćelije, onda će on biti približno isti - 40/40%. U životinjskoj plazmalemi do 60% su proteini, u bakterijskoj - do 50%.

Plazma membrana se sastoji od različite vrste proteina, a funkcije svakog od njih su također specifične.

1. Periferni molekuli. To su proteini koji su orijentirani na površini unutrašnjih ili vanjskih dijelova lipidnog dvosloja. Glavne vrste interakcija između strukture molekule i sloja su sljedeće:

vodonične veze;
jonske interakcije ili solni mostovi;
elektrostatička privlačnost.

Sami periferni proteini su jedinjenja rastvorljiva u vodi, tako da ih nije teško odvojiti od plazmaleme bez oštećenja. Koje supstance pripadaju ovim strukturama? Najčešći i najbrojniji je fibrilarni proteinski spektrin. Može biti i do 75% u masi svih membranskih proteina u pojedinačnim ćelijskim plazma membranama.

Zašto su oni potrebni i kako plazma membrana zavisi od njih? Funkcije su sljedeće:

formiranje citoskeleta ćelije;
održavanje trajnog oblika;
ograničenje prekomjerne pokretljivosti integralnih proteina;
koordinacija i implementacija transporta jona kroz plazmalemu;
mogu da se vežu za oligosaharidne lance i učestvuju u signalizaciji receptora sa i na membranu.

2. Poluintegralni proteini. Takvi molekuli su oni koji su potpuno ili do pola uronjeni u lipidni dvosloj, na različite dubine. Primjeri su bakteriorodopsin, citokrom oksidaza i drugi. Nazivaju se i "usidrenima" proteinima, odnosno kao da su pričvršćeni unutar sloja. Šta mogu kontaktirati i kako se ukorijeniti i održati? Najčešće zbog posebnih molekula, a to mogu biti miristinska ili palmitinska kiselina, izopren ili steroli. Tako, na primjer, u plazma membrani životinja postoje poluintegralni proteini povezani s kolesterolom. Biljke i bakterije takve još nisu pronašle.

3. Integralni proteini. Jedan od najvažnijih u plazmalemi. To su strukture koje formiraju nešto poput kanala koji prodiru kroz i kroz lipidne slojeve. Na tim putevima mnogi molekuli ulaze u ćeliju, tako da lipidi ne propuštaju. Stoga je glavna uloga integralnih struktura formiranje jonskih kanala za transport.

Postoje dvije vrste prodiranja lipida:

monotopno - jednom;
polytopic - na nekoliko mjesta.

Varijante integralnih proteina uključuju glikoforin, proteolipide, proteoglikane i druge. Svi su nerastvorljivi u vodi i usko su ugrađeni u lipidni sloj, pa ih je nemoguće izdvojiti bez oštećenja strukture plazmaleme. Po svojoj strukturi ovi proteini su globularni, njihov hidrofobni kraj se nalazi unutar lipidnog sloja, a hidrofilni kraj je iznad njega i može se izdizati iznad cijele strukture. Zbog kojih interakcija se integralni proteini zadržavaju unutra? U tome im pomaže hidrofobna privlačnost prema radikalima masnih kiselina.

Dakle, postoji cela linija različite proteinske molekule koje plazma membrana uključuje. Struktura i funkcije ovih molekula mogu se kombinirati u nekoliko općih točaka.

Strukturni periferni proteini.
Katalitički proteini-enzimi (poluintegralni i integralni).
Receptor (periferni, integralni).
Transport (integralni).

Lipidi plazma membrane

Tečni dvosloj lipida koji čine plazma membranu može biti vrlo pokretljiv. Činjenica je da različite molekule mogu prelaziti iz gornjeg sloja u donji i obrnuto, odnosno struktura je dinamična. Takve tranzicije u nauci imaju svoje ime - "japan". Nastao je od naziva enzima koji katalizira procese preraspodjele molekula unutar jednog monosloja ili od gornjeg prema donjem i obrnuto, flipase.

Količina lipida koju ćelijska plazma membrana sadrži približno je ista kao i broj proteina. Raznolikost vrsta je široka. Mogu se razlikovati sljedeće glavne grupe:

fosfolipidi;
sfingofosfolipidi;
glikolipidi;
holesterol.

Prva grupa fosfolipida uključuje molekule kao što su glicerofosfolipidi i sfingomijelini. Ovi molekuli čine okosnicu dvosloja membrane. Hidrofobni krajevi spojeva usmjereni su unutar sloja, hidrofilni krajevi usmjereni su prema van. Primjeri povezivanja:

fosfatidilholin;
fosfatidilserin;
kardiolipin;
fosfatidilinozitol;
sfingomijelin;
fosfatidilglicerol;
fosfatidiletanolamin.

Za proučavanje ovih molekula koristi se metoda za uništavanje sloja membrane u nekim dijelovima fosfolipazom, posebnim enzimom koji katalizira proces razgradnje fosfolipida.

Funkcije navedenih spojeva su sljedeće:

Obezbedite ukupna struktura i struktura dvosloja plazmaleme.
Dolaze u kontakt sa proteinima na površini i unutar sloja.
Određuje se agregacijsko stanje koje će plazma membrana ćelije imati u različitim temperaturnim uslovima.
Učestvuju u ograničenoj permeabilnosti plazmaleme za različite molekule.
Oni formiraju različite vrste interakcija ćelijskih membrana jedna s drugom (desmozom, prostor u obliku proreza, uski kontakt).

Sfingofosfolipidi i membranski glikolipidi

Sfingomijelini ili sfingofosfolipidi su, po svojoj hemijskoj prirodi, derivati amino alkohola sfingozina. Uz fosfolipide, učestvuju u formiranju bilipidnog sloja membrane.

Glikolipidi uključuju glikokaliks - supstancu koja u velikoj mjeri određuje svojstva plazma membrane. To je jedinjenje nalik na žele koji se sastoji prvenstveno od oligosaharida. Glikokaliks zauzima 10% ukupne mase plazmaleme. Plazma membrana, struktura i funkcije koje obavlja, direktno je povezana s ovom tvari. Na primjer, glikokaliks obavlja:

funkcija membranskog markera;
receptor;
procesi parijetalne probave čestica unutar ćelije.

Treba napomenuti da je prisustvo lipidnog glikokaliksa tipično samo za životinjske ćelije, ali ne i za biljne, bakterijske i gljive.

Holesterol (membranski sterol)

Važna je komponenta dvosloja ćelija kod sisara. Ne javlja se u biljkama, u bakterijama i gljivama. Sa hemijske tačke gledišta, to je alkohol, cikličan, monohidričan.

Kao i drugi lipidi, ima svojstva amfifilnosti (prisustvo hidrofilnog i hidrofobnog kraja molekule). U membrani igra važnu ulogu kao limiter i kontrolor protoka dvosloja. Takođe učestvuje u proizvodnji vitamina D, saučesnik je u stvaranju polnih hormona.

U biljnim ćelijama postoje fitosteroli koji ne učestvuju u formiranju životinjskih membrana. Prema nekim podacima, poznato je da ove tvari osiguravaju otpornost biljaka na određene vrste bolesti.

Plazma membranu formiraju holesterol i drugi lipidi u zajedničkoj interakciji, kompleksu.

Membranski ugljikohidrati

Ova grupa supstanci čini oko 10% ukupnog sastava jedinjenja plazmaleme. U jednostavnom obliku, mono-, di-, polisaharidi se ne nalaze, već samo u obliku glikoproteina i glikolipida.

Njihove funkcije su kontrola intra- i međustaničnih interakcija, održavanje određene strukture i položaja proteinskih molekula u membrani, kao i realizacija recepcije.

Glavne funkcije plazmaleme

Plazma membrana igra veoma važnu ulogu u ćeliji. Njegove funkcije su višestruke i važne. Razmotrimo ih detaljnije.

Odvaja sadržaj ćelije od okoline i štiti je od spoljašnjih uticaja. Zbog prisustva membrane, hemijski sastav citoplazme i njen sadržaj održavaju se na konstantnom nivou.
Plazmalema sadrži niz proteina, ugljikohidrata i lipida koji daju i održavaju specifičan oblik ćelije.
Svaka ćelijska organela, koja se naziva membranska vezikula (vezikula), ima membranu.
Komponentni sastav plazmaleme omogućava joj da igra ulogu "čuvara" ćelije, vršeći selektivni transport unutar nje.
Receptori, enzimi, biološki aktivne supstance funkcionišu u ćeliji i prodiru u nju, sarađuju sa njenom površinskom ljuskom samo zahvaljujući proteinima i lipidima membrane.
Kroz plazmalemu se ne prenose samo jedinjenja različite prirode, već i joni važni za život (natrijum, kalijum, kalcijum i drugi).
Membrana održava osmotsku ravnotežu izvan i unutar ćelije.
Uz pomoć plazmaleme, joni i jedinjenja različite prirode, elektroni, hormoni se prenose iz citoplazme u organele.
Preko njega dolazi do apsorpcije sunčeve svjetlosti u obliku kvanta i buđenja signala unutar ćelije.
To je ta struktura koja generiše impulse akcije i odmora.
Mehanička zaštita ćelije i njenih struktura od malih deformacija i fizičkih uticaja.
Adhezija ćelija, odnosno adhezija i njihovo držanje blizu jedne druge se takođe odvija zahvaljujući membrani.

Ćelijska plazmalema i citoplazma su međusobno usko povezane. Plazma membrana je u bliskom kontaktu sa svim supstancama i molekulima, ionima koji prodiru u ćeliju i slobodno se nalaze u viskoznom unutrašnjem okruženju. Ova jedinjenja pokušavaju da prodru u sve ćelijske strukture, ali membrana je ta koja služi kao barijera, koja je sposobna da kroz sebe provodi različite vrste transporta. Ili nemojte uopće preskakati neke vrste veza.

Vrste transporta preko ćelijske barijere

Transport kroz plazma membranu odvija se na nekoliko načina, koje objedinjuje jedna zajednička fizička osobina - zakon difuzije tvari.

Pasivni transport ili difuzija i osmoza. To podrazumijeva slobodno kretanje iona i otapala kroz membranu duž gradijenta od područja visoke koncentracije do područja niske koncentracije. Ne zahtijeva potrošnju energije, jer teče sam. Ovako radi natrijum-kalijum pumpa, promena kiseonika i ugljen-dioksida tokom disanja, oslobađanje glukoze u krv itd. Olakšana difuzija je vrlo česta pojava. Ovaj proces podrazumijeva prisustvo neke vrste pomoćne supstance koja se drži željenog spoja i vuče ga duž proteinskog kanala ili kroz lipidni sloj u ćeliju.
Aktivni transport uključuje utrošak energije za procese apsorpcije i izlučivanja kroz membranu. Postoje dva glavna načina: egzocitoza - uklanjanje molekula i iona prema van. Endocitoza je hvatanje i provođenje čvrstih i tečnih čestica u ćeliju. Zauzvrat, drugi način aktivnog transporta uključuje dvije vrste procesa. Fagocitoza, koja se sastoji u gutanju čvrstih molekula, supstanci, spojeva i iona membranom vezikula i njihovom prenošenju u ćeliju. Tokom ovog procesa formiraju se velike vezikule. Pinocitoza se, naprotiv, sastoji u apsorpciji kapljica tečnosti, rastvarača i drugih supstanci i njihovom prenošenju u ćeliju. Uključuje stvaranje malih mjehurića.

Oba procesa – pinocitoza i fagocitoza – igraju važnu ulogu ne samo u transportu jedinjenja i tečnosti, već iu zaštiti ćelije od ostataka mrtvih ćelija, mikroorganizama i štetnih jedinjenja. Može se reći da su ove metode aktivnog transporta i opcije za imunološku zaštitu ćelije i njenih struktura od raznih opasnosti.