A sejtmembrán az a szerkezet, amely a sejt külsejét lefedi. Citolemmának vagy plazmolemmának is nevezik.

Ez a képződmény egy bilipid rétegből (kettős rétegből) épül fel, amelybe fehérjék vannak beágyazva. A plazmalemmát alkotó szénhidrátok kötött állapotban vannak.

A plazmalemma fő összetevőinek megoszlása ​​a következő: a kémiai összetétel több mint fele fehérjékre esik, negyedét foszfolipidek, tizedét koleszterin foglalják el.

A sejtmembrán és típusai

A sejtmembrán egy vékony film, amely lipoproteinek és fehérjék rétegein alapul.

A lokalizáció szerint megkülönböztetik a membrán organellumokat, amelyek bizonyos jellemzőkkel rendelkeznek a növényi és állati sejtekben:

• mitokondriumok;
• mag;
• endoplazmatikus retikulum;
• Golgi komplexum;
• lizoszómák;
• kloroplasztiszok (növényi sejtekben).

Van egy belső és külső (plazmolemma) sejtmembrán is.

A sejtmembrán szerkezete

A sejtmembrán szénhidrátokat tartalmaz, amelyek glikokalix formájában borítják. Ez egy membrán feletti szerkezet, amely gát funkciót lát el. Az itt található fehérjék szabad állapotban vannak. A nem kötött fehérjék enzimatikus reakciókban vesznek részt, biztosítva az anyagok extracelluláris lebontását.

A citoplazma membrán fehérjéit glikoproteinek képviselik. A kémiai összetétel szerint olyan fehérjéket izolálnak, amelyek teljes mértékben benne vannak a lipidrétegben (végig) - integrált fehérjék. Szintén perifériás, nem éri el a plazmalemma egyik felületét.

Az előbbiek receptorként működnek, neurotranszmitterekhez, hormonokhoz és más anyagokhoz kötődnek. Az inszerciós fehérjék szükségesek az ioncsatornák felépítéséhez, amelyeken keresztül az ionok és a hidrofil szubsztrátok szállítódnak. Ez utóbbiak olyan enzimek, amelyek az intracelluláris reakciókat katalizálják.

A plazmamembrán alapvető tulajdonságai

A lipid kettős réteg megakadályozza a víz behatolását. A lipidek hidrofób vegyületek, amelyek foszfolipidek formájában jelen vannak a sejtben. A foszfátcsoport kifelé fordul, és két rétegből áll: a külső, amely az extracelluláris környezet felé irányul, és a belső, amely az intracelluláris tartalmat határolja.

A vízben oldódó területeket hidrofil fejeknek nevezzük. A zsírsav helyek a sejten belül vannak, hidrofób farok formájában. A hidrofób rész kölcsönhatásba lép a szomszédos lipidekkel, ami biztosítja azok egymáshoz való kapcsolódását. A kettős réteg szelektív permeabilitással rendelkezik a különböző területeken.

Tehát középen a membrán glükóz és karbamid számára áthatolhatatlan, itt szabadon áthaladnak a hidrofób anyagok: szén-dioxid, oxigén, alkohol. A koleszterin fontos, ez utóbbi tartalma határozza meg a plazmamembrán viszkozitását.

A sejt külső membránjának funkciói

A függvények jellemzőit a táblázat tartalmazza röviden:

Membrán funkció	Leírás
gát szerepe	A plazmalemma védő funkciót lát el, megvédi a sejt tartalmát az idegen szerek hatásaitól. A fehérjék, lipidek, szénhidrátok speciális szerveződésének köszönhetően a plazmamembrán félig áteresztő képessége biztosított.
Receptor funkció	A sejtmembránon keresztül a biológiailag aktív anyagok aktiválódnak a receptorokhoz való kötődés folyamatában. Így az immunreakciókat az idegen ágensek felismerése közvetíti a sejtmembránon lokalizált sejtek receptor apparátusán keresztül.
szállítási funkció	A pórusok jelenléte a plazmalemmában lehetővé teszi az anyagok sejtbe történő áramlásának szabályozását. Az átviteli folyamat passzívan (energiafelhasználás nélkül) megy végbe az alacsony molekulatömegű vegyületeknél. Az aktív transzfer az adenozin-trifoszfát (ATP) lebomlása során felszabaduló energiafelhasználással jár. Ez a módszer szerves vegyületek átvitelére szolgál.
Részvétel az emésztési folyamatokban	Az anyagok lerakódnak a sejtmembránra (szorpció). A receptorok a szubsztrátumhoz kötődnek, mozgatva azt a sejten belül. Hólyag képződik, amely szabadon fekszik a sejtben. Az ilyen vezikulák egyesülve lizoszómákat képeznek hidrolitikus enzimekkel.
Enzimatikus funkció	Enzimek, az intracelluláris emésztés szükséges összetevői. A katalizátorok részvételét igénylő reakciók enzimek részvételével mennek végbe.

Mi a jelentősége a sejtmembránnak

A sejtmembrán részt vesz a homeosztázis fenntartásában a sejtbe belépő és onnan távozó anyagok nagy szelektivitása miatt (a biológiában ezt szelektív permeabilitásnak nevezik).

A plazmolemma kinövései a sejtet kompartmentekre (kompartmentekre) osztják, amelyek bizonyos funkciók ellátásáért felelősek. A folyadék-mozaik sémának megfelelő, speciálisan elrendezett membránok biztosítják a sejt integritását.

• A sejtmembrán (más néven citolemma, plazmalemma vagy plazmamembrán) fehérjékből és lipidekből álló rugalmas molekulaszerkezet. Elválasztja bármely cella tartalmát a külső környezettől, biztosítva annak integritását; szabályozza a sejt és a környezet közötti cserét; Az intracelluláris membránok a sejtet speciális zárt rekeszekre osztják fel - kompartmentekre vagy organellumokra, amelyekben bizonyos környezeti feltételek fennmaradnak.

Kapcsolódó fogalmak

Bármely anyag molekulájához kapcsolódó fehérje alakja és szerkezete szerint a sejt mintegy felismeri, hogy milyen anyagról van szó. Felismeri, hogy melyik receptora aktiválódik, amikor megjelenik. E felismerési mechanizmus nélkül az anyag egyszerűen nem jut be a sejtbe. sejt membrán elég erős és ellenáll a külső hatásoknak ahhoz, hogy ne kerüljön a ketrec belső teréből. Ez a mechanizmus védi a sejtet a mérgektől, a kórokozóktól és más olyan tényezőktől, amelyek képesek elpusztítani. Ezért ahhoz, hogy a sejthez szükséges anyag asszimilálódjon, még fel kell ismernie azt. Ehhez pedig szignál (transzport) fehérjére van szükség az anyag felszínén.

sejt membrán két lipidrétegből áll, amelyeket fehérjék kötnek össze. A vékony lipidréteg károsodása elkerülhetetlenül specifikus receptorok pusztulásához és a membrán permeabilitásának megváltozásához vezet. Ezeket a folyamatokat fokozza a foszfolipáz hidrolízis, melynek eredményeként a tönkrement idegsejt membránokból jelentős mennyiségű magasabb zsírsav képződik. A magasabb zsírsavak felhalmozódása fokozza a károsodások toxikus hatását, megzavarja a mitokondriumok (a sejt energiaállomásai) működését, ami energiahiányhoz vezet. A neuronok energiahiánya az elégtelen oxigénellátás és a mitokondriumok diszfunkciója miatt következik be, amelyben a fő energiahordozó (adenozin-trifoszforsav - ATP) szintetizálódik. A membrán permeabilitás változása nátrium- és kalciumionok sejtbe jutásával jár együtt. A túlzott kalciumtartalom a neuronban annak degenerációjához, disztrófiájához és halálához vezet.

A különböző kategóriákba tartozó állatok táplálkozási mechanizmusai jelentősen eltérhetnek. A protozoonokban két étkezési mód ismert: a pinocitózis és a fagocitózis (33. ábra). Az első esetben a „celluláris ivás”, a második esetben a „sejtfogyasztás”. A pinocytosis egy szűk invagináció megjelenésével kezdődik sejt membrán- pinocita csatorna - 0,5-2 mikron átmérőjű. Ezután ennek a csatornának a végén egy pinoszómát választanak el - egy membránnal körülvett vezikulát, amely a citoplazmában található. Itt megemésztik a hólyag folyékony tartalmát. Hasonló táplálkozási folyamat könnyen megfigyelhető a csupasz amőbáknál. A fagocitózis nagyon gyakori a protozoonok széles körében. Ilyenkor szilárd ételdarabokat nyelnek le, például egysejtű algákat, baktériumokat stb. A citoplazmában szintén membrán veszi körül őket, fagoszómákat vagy emésztési vakuolákat képezve.

A sejtfelszínen lévő receptor és a HN fehérje kötődése az F fehérje aktiválódásához vezet, amely a vírus membránjának és a célsejt fúziójáért felelős (Griffin D. E., 2007). Az F fehérjét F0 prekurzor fehérjeként szintetizálják, amely az F1 és F2 fehérjékből áll. Az F1 fehérje N-terminálisa, mivel hidrofób, 10-15 semleges töltésű aminosavat tartalmaz, és meghatározza a vírus és a vírus fúzióját. sejtmembránok amikor a vírus bejut a sejtbe. Ha számos érzékeny sejt megfertőződik, a Morbillivirus F fehérje fúzióját idézi elő, ami óriási, többmagvú sejtek képződését indítja el (3. ábra). Ez a hatás a kanyaróvírus sejtekre gyakorolt ​​tipikus citopátiás hatásának az eredménye. A nyirokcsomók tüszőiben kanyaró esetén óriási, többmagvú Wartin-Finkelday sejteket találnak. A sejtmagokban és citoplazmában zárványokat tartalmazó hasonló sejteket először A. S. Warthin és W. Finkeldey amerikai és német patológusok azonosítottak a 20. században.

Az ionos aszimmetria fenntartásához az elektrokémiai egyensúly nem elegendő. A sejtnek van egy másik mechanizmusa - a nátrium-kálium pumpa. A nátrium-kálium pumpa az ionok aktív szállítását biztosító mechanizmus. NÁL NÉL sejt membrán létezik egy hordozórendszer, amelyek mindegyike három Na-iont köt meg, amelyek a sejten belül vannak, és kivezetik azokat. Kívülről a hordozó két, a sejten kívül elhelyezkedő K-ionhoz kötődik, és továbbítja azokat a citoplazmába. Az ATP lebontásából nyerik az energiát.

Az LDL-receptorok szintézise önszabályozó folyamat. Ha a sejtnek koleszterinre van szüksége, akkor az LDL-receptorok szintézise serkentődik, de ha a sejtben adott ideig nincs koleszterinre szükség, akkor az LDL-receptorok szintézise gátolt vagy leáll. Más szóval, az LDL-receptorok száma a sejtfelszínen nem állandó, és a sejt koleszterinnel való telítettségétől függ. Így megy végbe a koleszterin anyagcsere élettani folyamata az LDL-receptorok, az LDL-receptorokat továbbító intracelluláris transzportfehérjék normális működése során. sejt membrán, valamint a membránból a sejtbe szállított "LDL receptor + LDL" komplexek.

Kalcium: Magas biológiai aktivitással rendelkezik. Az emberi szervezet 1-2 kg kalciumot tartalmaz, ennek 98-99%-a a csont-, fog- és porcszövetben található, a többi a lágyszövetekben és az extracelluláris folyadékban oszlik el. A kalcium a csontszövet fő szerkezeti eleme, befolyásolja a permeabilitást sejtmembránok, számos enzimrendszer munkájában részt vesz, idegimpulzus továbbításában, izomösszehúzódást végez, a véralvadás minden szakaszában szerepet játszik. Elengedhetetlen a szívizmok megfelelő működéséhez. Gyulladáscsökkentő tulajdonságokkal rendelkezik.

Harmadik összezúzás. Ebben a szakaszban a hasítás aszinkronitása nagyobb mértékben nyilvánul meg, ennek eredményeként egy koncepció alakul ki eltérő számú blasztomerrel, miközben feltételesen 8 blastomerre osztható. Ezt megelőzően a blastomerek lazán helyezkednek el, de hamarosan a fogalom sűrűsödik, a blastomerek érintkezési felülete megnő, a sejtközi tér térfogata csökken. Ennek eredményeként konvergencia és tömörödés figyelhető meg, ami rendkívül fontos feltétele a blastomerek közötti szoros és résszerű érintkezések kialakulásának. A képződés előtt az uvomorulin, egy sejtadhéziós fehérje elkezd beépülni a blasztomerek plazmamembránjába. A korai fogantatású blastomerekben az uvomorulin egyenletesen oszlik el sejt membrán. Később az uvomorulin molekulák felhalmozódásai (klaszterei) képződnek az intercelluláris érintkezések területén.

A toxikus reakció létrejöttéhez a mérgező anyagnak a célpontig kell hatolnia. Néha egy receptor, néha egy specifikus fehérje vagy nukleáris DNS, de általánosságban elmondható, hogy a toxin célpontja vagy a sejten belül, annak belsejében van. sejt membrán, vagy magát ezt a membránt (kettős lipidréteg). Ezért sok mérgező anyagnak át kell jutnia a membránokon ahhoz, hogy aktív legyen, és itt jön szóba az oldhatóságuk. A vízben oldódó anyagok (szerves és szervetlen egyaránt) nem tudnak könnyen átjutni a lipidrétegeken, hacsak nem használnak fehérjecsatornákat. Így a vízben oldódó anyagok szállítása szabályozott, és sok közülük - például szervetlen ionok, például nátrium-, klorid-, kálium- vagy kalciumionok - tartalma állandó szinten tartható a sejtben.

A sejtmembránok összetett szenzoros mechanizmusok, amelyek automatikusan szabályozzák a külső körülményeket, amelyek között a sejt él, és a sejtek munkáját a változó körülményeknek megfelelően korrigálják. Ezek a szenzoros mechanizmusok határozzák meg a mitokondriumok és a sejtmag működését. Ezek megsértése a mag és a genom működésének meghibásodásához vezet. Így a rákos daganatok kialakulásának problémáját a mitokondriumok és a kapcsolat megsértésének látjuk sejtmembránok nem pedig egyszerű mitokondriális mutációként. A citoplazma sejtmembránjai és a mitokondriális membránok korábbi, hosszú távú károsodása nélkül lehetetlen megmagyarázni a daganat kialakulásának kezdeti szakaszait.

Az állati sejteknek nincs sűrű sejtfaluk. Körül vannak véve sejt membrán amelyen keresztül megtörténik az anyagcsere a környezettel.

Az anyagok szállítása keresztül sejtmembránok mechanikai tulajdonságaik megváltozásával függ össze. Így a K+ mitokondriumok általi felhalmozódása az oxidatív foszforilációs reakciók felgyorsulásával jár, és a mitokondriumok összehúzódásához vezet, míg a K+ felszabadulása a mitokondriumok duzzadásával, valamint a foszforiláció és a légzés szétkapcsolásával jár. A membránok felületén a fehérjemolekulák az ATP energiáját felhasználva katalizálják az aktív transzmembrán transzport folyamatait. Az aktív transzportfolyamatok enzimatikus jellege a közeg pH-jától és a hőmérséklettől függ (Johnstone, 1964). Ezt a körülményt a szövetek tartósításánál figyelembe veszik.

A véralvadás aktiválásának második módját belsőnek nevezik, mivel a belső plazmaforrások miatt szöveti tromboplasztin kívülről történő hozzáadása nélkül hajtják végre. Mesterséges körülmények között belső mechanizmus általi koaguláció figyelhető meg, amikor az érágyból kinyert vér kémcsőben spontán megalvad. Ennek a belső mechanizmusnak az elindítása a XII-es faktor (a Hageman-faktor) aktiválásával kezdődik. Ez az aktiválás különböző körülmények között következik be: a vér sérült érfallal (kollagén és egyéb struktúrák) való érintkezése miatt, megváltozott sejtmembránok, egyes proteázok és adrenalin hatására, valamint a testen kívül – vér vagy plazma idegen felülettel való érintkezése miatt – üveg, tű, küvetta stb. , és ezért a citrát (vagy oxalát) plazmában is előfordul. Ebben az esetben azonban a folyamatot megszakítja a IX-es faktor aktiválása, amihez már ionizált kalciumra van szükség. A XII faktort követően a XI, IX és VIII faktorok egymás után aktiválódnak. Az utolsó két faktor olyan terméket képez, amely aktiválja az X faktort, ami protrombináz aktivitás kialakulásához vezet. Ugyanakkor maga az aktivált X faktor gyenge protrombináz aktivitással rendelkezik, de a gyorsító faktor - V faktor - 1000-szeresére fokozza.

sejt membrán nagyon durva és egyszerű, ozmotikus: soha nem hallottam semmilyen fehérjéről, csak a vizet és a kis molekulatömegű vegyületeket (glükóz pl.) engedi át. A fehérjék, különösen a nátrium és a kálium nem jutnak át könnyen a sejt pórusain. Az ionok korlátozott áthaladása a sejtmembránon magyarázza az extra- és intracelluláris folyadék ionösszetételének jelentős különbségeit: a sejtben - kálium, magnézium, a sejt mögött - nátrium, klór.

A zsírok glicerinből és zsírsavakból állnak. Amikor mobilizálódnak az intracelluláris zsírraktárakból (a lipolízis folyamata), alkotórészeikre bomlanak le. A szénhidrát átalakulás során a glicerin kicserélődik, a keletkező zsírsavak pedig a sejtek mitokondriumaiban oxidálódnak, ahonnan a karnitin révén továbbjutnak. A zsírmolekulákat alkotó zsírsavak az intramolekuláris kötések telítettségében különböznek egymástól. Az állati eredetű zsírok magas telített zsírsavakban gazdagok, és elsősorban energetikai célokra használják őket. A növényi zsírok nagy mennyiségben tartalmaznak telítetlen zsírsavakat, amelyeket az építkezéshez használnak fel sejtmembránokés katalitikus funkciókat lát el. A sportolók által fogyasztott élelmiszereknek nagy mennyiségű telítetlen zsírsavat kell tartalmazniuk, amelyek könnyen beépülnek a "működő" anyagcsere folyamataiba, és szükségesek a sejtmembránok szerkezeti integritásának fenntartásához. A zsírok energiaanyagként való felhasználása különösen fontos azokban a sportágakban, ahol az elvégzett gyakorlatok maximális időtartama meghaladja a 1,5 órát (kerékpározás és síelés, ultrahosszú futás, hosszú túrák, hegymászás stb.), valamint alacsony környezeti hőmérséklet, amikor zsírokat használnak hőszabályozás céljából. Ugyanakkor szem előtt kell tartani, hogy a zsírok energiaanyagként való teljes felhasználásához a szövetekben magas oxigénfeszültséget kell fenntartani. A szövetek megfelelő oxigénellátásának bármilyen megsértése a zsíranyagcsere nem teljesen oxidált termékeinek - ketontesteknek - felhalmozódásához vezet, amelyek a hosszan tartó munkavégzés során krónikus fáradtság kialakulásához vezetnek.

A centroszómák fehérjék „felhőjéből” állnak, amelyek egy pár tubulint tartalmazó csőszerű struktúra körül kapcsolódnak össze. Ez a pár a centroszóma anyagának szervezeti központja. A sejtosztódásra készülve a tubulusok leválnak egymástól, és mindegyik azonnal sablon lesz a hiányzó partner összeállításához. Így egy idő után két pár csőszerű szerkezet kerül a szomszédságba. Mindegyikük centroszómaanyagot szervez maga köré, és új mikrotubulusok képződését indítja el, amelyek a centroszómából sugároznak. A két centroszómával rendelkező sejtben az egyik rendszer radiális mikrotubulusai "ütköznek" a másik mikrotubulusaiba. A taszítási modellben az egyik rendszerben lévő mikrotubulusok taszítják a másik rendszerben lévő mikrotubulusokat, akárcsak sejt membrán. Egy második centroszóma és egy második mikrotubulus-rendszer jelenléte „hamis benyomást” kelt arról, hogy az egyes centroszómák milyen közel vannak a sejtmembránhoz. Ezért a centroszómák mindegyike nem a sejt közepén van, hanem a legnagyobb távolságra a másik centroszómától (5. ábra). Hasonlóképpen, a c pull modellben mindegyik centroszóma és mikrotubulus rendszer pajzsként szolgál a másik számára, és megakadályozza, hogy a centroszóma a sejt túlsó oldalára húzódjon. Mindkét mechanizmus, amely az emberi sejtekben egyidejűleg működhet, ugyanazt a hatást fogja kifejteni: egyetlen centroszóma sem fog elhelyezkedni a sejt közepén. Ehelyett körülbelül középen fognak elfoglalni egy helyet a cella valódi közepe és perifériája között (5. ábra). Így két centroszóma határozza meg két új sejt leendő központját, amelyek az anyasejt osztódása során keletkeznek. Ez ismét "automatikusan" történik - a folyamat résztvevői nem "tudnak" semmit a sejt alakjáról.

NÁL NÉL sejt membrán rendkívül érzékeny receptorokat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a sejt számára a környezetből érkező jelek, valamint tápanyagok és különféle antibakteriális vegyületek azonosítását. Ezenkívül a citoplazma membrán felületén aktív enzimrendszerek találhatók, amelyek részt vesznek a fehérjék, toxinok, enzimek, nukleinsavak és más anyagok szintézisében, valamint az oxidatív foszforilációban.

Ezen elemek ionjai felelősek testünk elektromos vezetőképességéért. sejtmembránok. A sejtmembrán ellentétes oldalain, azaz a sejten belül és kívül az elektromos potenciálkülönbség folyamatosan fennmarad. A nátrium és a kloridok koncentrációja magasabb a sejten kívül, a kálium pedig belül, de kevesebb, mint a nátrium kívül, ami potenciálkülönbséget hoz létre a sejtmembrán oldalai között. Ezt a potenciálkülönbséget nyugalmi töltésnek nevezik, amely lehetővé teszi a sejt számára, hogy élénken reagáljon az agyból érkező idegimpulzusokra. Egy ilyen töltés elvesztésével a sejt elhagyja a rendszert, és abbahagyja az impulzusok vezetését.

1) rögzített enzimek hatására történik sejtmembránok. Úgy vannak rögzítve, hogy aktív központjuk a bélüreg felé irányul, ami növeli aktivitásukat. Ezeket az enzimeket a vékonybél sejtjei szintetizálják, vagy adszorbeálják annak tartalmából;

Rizs. 2.6. A hormonális jel terjedésének szakaszai. A hormonszintézis a sejten belül történik. A szekréció nem egy anyag passzív kibocsátása a környező térbe, hanem egy aktív folyamat, amelyet olyan tényezők befolyásolhatnak, amelyek nem változtatják meg a szintézis intenzitását. A vérben a hormonok hordozó fehérjékhez kötődnek. A kötött formában a hormonok inaktívak. Így biológiai hatásuk a vér transzportfehérje-tartalmától is függ. A biológiai hatás megvalósításához egy hormonnak kötődnie kell egy sejtreceptorhoz, egy komplex szerkezethez, amely a belsejében található sejt membrán vagy a sejt belsejében, annak citoszoljában. A hormonmolekula receptorhoz való kötődése után kémiai reakciók egész kaszkádja következik, amelyek a sejt aktivitásának megváltozásához vezetnek. Ez a sejt fehérjeszintézisének megváltozásában, valamint membránja tulajdonságainak megváltozásában nyilvánul meg, ami az idegimpulzus átvitele, az izomsejtek összehúzódása és a belőlük különböző anyagok szekréciója során következik be. A receptorral kialakított komplexből felszabaduló hormonmolekula a vérben (peptidek) vagy a májban (szteroidok) inaktiválódik. A hormonhatás változását nemcsak a hormonmolekulák szintézisének változása okozza az endokrin mirigyben, hanem a hormonális jelátvitel bármely szakaszában is.

Minden növény, növényfaj és állat, beleértve az embert is, túléli a víz által termelt energiát. A tudósok bebizonyították, hogy a víz működésbe hozza az ionos fehérje "szivattyúkat". sejtmembránok, elősegítve a szükséges anyagok, köztük a nátrium bejutását a sejtbe, valamint a kálium és anyagcseretermékek eltávolítását onnan. Ha általában egy vízzel telített szervezet legfeljebb 92% vizet tartalmaz, akkor a sejten belüli víztartalom eléri a 75% -ot. Ez a különbség ozmotikus nyomást hoz létre, amely lehetővé teszi a víz bejutását a sejtekbe. A víz aktiválja a nátrium-kálium "pumpákat", ezáltal a sejtek normális működéséhez szükséges energiát állítja elő, ami beindítja az extra- és intracelluláris anyagcsere mechanizmusát.

Patomorfológia és kórélettan. A fertőzés bejárati kapuja a gyomor-bél traktus, a vibriók fő szaporodási helye a vékonybél lumenje, ahol a nyálkahártya hámsejtjeinek felszínéhez tapadnak és enterotoxint termelnek, amely a receptorokon rögzül. sejt membrán. A toxin aktív alegysége bejut a sejtbe, és aktiválja az adenilát-cikláz enzimet. Ez hozzájárul a cAMP fokozott termeléséhez, ami a nátrium és a klorid aktív felszívódásának csökkenéséhez, valamint a kriptasejtek aktív nátrium-szekréciójának növekedéséhez vezet. Ezeknek a változásoknak az eredménye a víz és az elektrolitok tömeges felszabadulása a bél lumenébe.

sejtmembránok speciális vezikulák, amelyek gyógyszerrészecskéket tartalmaznak, amelyek a membrán ellentétes oldalára mozognak, és kiadják a tartalmukat. A gyógyszerek emésztőrendszeren való áthaladása szorosan összefügg lipidoldékonyságukkal és ionizációjukkal. Megállapítást nyert, hogy a gyógyászati ​​anyagok szájon át történő bevétele esetén felszívódásuk sebessége a gyomor-bél traktus különböző részein nem azonos. A gyomor és a belek nyálkahártyáján való áthaladás után az anyag a májba kerül, ahol enzimei hatására jelentős változásokon megy keresztül. A gyógyszerek gyomorban és belekben történő felszívódásának folyamatát a pH befolyásolja. Tehát a gyomor pH-ja 1-3, ami hozzájárul a savak könnyebb felszívódásához, valamint a vékony- és vastagbél pH-értékének 8 bázisra való növekedéséhez. Ugyanakkor a gyomor savas környezetében egyes gyógyszerek, például a benzilpenicillin elpusztulhatnak. A gasztrointesztinális traktus enzimei inaktiválják a fehérjéket és a polipeptideket, az epesók pedig felgyorsíthatják vagy lelassíthatják a gyógyszerek felszívódását, oldhatatlan vegyületeket képezve.

A lipidek (zsírok: szabad zsírsavak, trigliceridek, koleszterin) az építőkövei sejtmembránok. Nagy szerepük van a vízzáró réteg kialakításában, megakadályozzák a transzepidermális vízvesztést (a víz kiáramlását az epidermiszen keresztül a külső felé), és biztosítják annak átjárhatatlanságát.

A lipidek közé tartoznak a zsírok és a zsírszerű anyagok. A zsírmolekulák glicerinből és zsírsavakból épülnek fel. A zsírszerű anyagok közé tartozik a koleszterin, egyes hormonok és a lecitin. Lipidek, amelyek a fő komponens sejtmembránok(az alábbiakban ismertetjük), ezáltal építési funkciót lát el. A lipidek a legfontosabb energiaforrások. Tehát, ha 1 g fehérje vagy szénhidrát teljes oxidációjával 17,6 kJ energia szabadul fel, akkor 1 g zsír teljes oxidációjával - 38,9 kJ. A lipidek hőszabályozást végeznek, védik a szerveket (zsírkapszulák).

4. Pinocytosis. A szállítási folyamat struktúrák kialakításán keresztül történik sejtmembránok speciális vezikulák, amelyek gyógyszerrészecskéket tartalmaznak, amelyek a membrán ellentétes oldalára mozognak, és kiadják a tartalmukat. A gyógyszerek emésztőrendszeren való áthaladása szorosan összefügg lipidoldékonyságukkal és ionizációjukkal. Megállapítást nyert, hogy a gyógyászati ​​anyagok szájon át történő bevétele esetén felszívódásuk sebessége a gyomor-bél traktus különböző részein nem azonos. A gyomor és a belek nyálkahártyáján való áthaladás után az anyag a májba kerül, ahol a májenzimek hatására jelentős változásokon megy keresztül. A gyógyszer gyomorban és belekben történő felszívódásának folyamatát a pH befolyásolja. Tehát a gyomor pH-ja 1-3, ami hozzájárul a savak könnyebb felszívódásához, valamint a vékony- és vastagbél pH-értékének 8 bázisra való növekedéséhez.

A disszimiláció (katabolizmus) a kívülről érkező és a szervezet sejtjeiben lévő anyagok szétesésének folyamata; energiafelszabadulás kíséretében. A felszabaduló energiát minden életfolyamathoz felhasználják: izomösszehúzódás, idegimpulzusok vezetése, testhőmérséklet fenntartása, különféle szintézisek, felszívódás és szekréció, a szerves és szervetlen ionok fiziológiás koncentrációjának fenntartása mindkét oldalon. sejt membrán(cellán belül és kívül) stb.

Az élő sejt normál működéséhez szükséges és azon keresztül bejutó anyagok sejt membrán tápanyagoknak nevezzük.

Az "eredeti majonéz" modellt Harold Morowitz javasolta a Mayonnaise és Az élet eredete: Gondolatok a tudatokról és molekulákról című művében. Azt sugallja, hogy a primitív társaik sejtmembránokősidők óta létezett, még az önmásoló RNS megjelenése előtt is. Más szavakkal, az RNS teljes világa protosejtekben - kis zsíros vezikulákban - belül létezett. Az „elsődleges majonéz” elméletnek kevesebb támogatója van, mint az „elsődleges pizza” elméletnek, mivel a protosejtek táplálkozási problémái vannak: a nukleotidok nagyon rosszul haladnak át a membránokon. A modern sejtekben erre speciális transzportfehérjék vannak, de a primitív protosejtek nukleotidfelvételére még nem találtak megfelelő megoldást. Ám az „elsődleges majonéz” modellben az RNS-molekulák nagyon hatékony szétválasztását érik el együttműködő csoportokra, így a tudósok nem sietnek elutasítani. Sőt, vannak módok az "elsődleges pizza" és az "elsődleges majonéz" elméletének ötvözésére is: az agyagszemcsék, mint kiderült, segítik a membránbuborékok kialakulását, míg a felbukkanó buborék minden oldalról körülveszi az agyagszemcsét.

A sejtöregedés morfológiai jelei a térfogatának csökkenése, a legtöbb organellum csökkenése, a lizoszóma-tartalom növekedése, a pigment- és zsírzárványok felhalmozódása, valamint a permeabilitás növekedése. sejtmembránok, a citoplazma és a sejtmag vakuolizációja.

4. Pinocytosis. A szállítási folyamat struktúrák kialakításán keresztül történik sejtmembránok speciális vezikulák, amelyek gyógyszerrészecskéket tartalmaznak, amelyek a membrán ellentétes oldalára mozognak, és kiadják a tartalmukat. A gyógyszerek emésztőrendszeren való áthaladása szorosan összefügg lipidoldékonyságukkal és ionizációjukkal. Megállapítást nyert, hogy a gyógyászati ​​anyagok szájon át történő bevétele esetén felszívódásuk sebessége a gyomor-bél traktus különböző részein nem azonos. A gyomor és a belek nyálkahártyáján való áthaladás után az anyag a májba kerül, ahol a májenzimek hatására jelentős változásokon megy keresztül. A gyógyszer gyomorban és belekben történő felszívódásának folyamatát a pH befolyásolja. Tehát a gyomor pH-ja 1-3, ami hozzájárul a savak könnyebb felszívódásához, valamint a vékony- és vastagbél pH-értékének 8 bázisra való növekedéséhez. Ugyanakkor a gyomor savas környezetében egyes gyógyszerek, például a benzilpenicillin elpusztulhatnak. A gyomor-bél traktus enzimei inaktiválják a fehérjéket és a polipeptideket, az epesók pedig felgyorsíthatják vagy lelassíthatják a gyógyszerek felszívódását, oldhatatlan vegyületeket képezve. A gyomorban történő felszívódás sebességét befolyásolja a táplálék összetétele, a gyomor motilitása, az étkezések és a gyógyszerek szedése közötti időintervallum. A véráramba jutás után a gyógyszer a szervezet minden szövetében eloszlik, ugyanakkor fontos a lipidekben való oldhatósága, a vérplazmafehérjékkel való kommunikáció minősége, a regionális véráramlás intenzitása és egyéb tényezők. A gyógyszer jelentős része a felszívódás után az első alkalommal bejut a legaktívabban vérrel ellátott szervekbe és szövetekbe (szív, máj, tüdő, vese), és az izmok, nyálkahártyák, zsírszövetek és bőr lassan telítődik gyógyászati ​​anyagokkal. . Az emésztőrendszerben rosszul felszívódó vízben oldódó gyógyszereket csak parenterálisan adják be (például sztreptomicin). A zsírban oldódó gyógyszerek (gáznemű érzéstelenítők) gyorsan eloszlanak a szervezetben.

A hormonok rendkívül magas élettani aktivitású "kémiai" anyagok. Szabályozzák az anyagcserét, szabályozzák a sejtaktivitást(!) és a permeabilitást sejtmembránokés sok más speciális testfunkció.

A vérlemezkék (vagy vérlemezkék) nem kevésbé összetett képződmények, szerény méretük ellenére. Bekeretezettből vannak kialakítva sejt membránóriás csontvelősejtek (megakariociták) citoplazmájának töredékei. A vérplazmafehérjékkel (például fibrinogénnel) együtt a vérlemezkék hozzájárulnak a véralvadási folyamathoz, ha az ér épsége megsérül, ami vérzésleálláshoz vezet. Ez a vérlemezkék fő védő funkciója - a veszélyes vérveszteség megelőzése.

A többszörösen telítetlen savak nélkülözhetetlen anyagok a szervezet számára, ezeket önmagában nem képes előállítani, hiányuk vagy teljes hiányuk a szervezetben súlyos kórképekhez vezet. Ők aktív részesei sejtmembránok szabályozzák az anyagcserét, különösen a koleszterin, foszfolipidek és számos vitamin anyagcseréjét, szöveti hormonokat és más biológiailag aktív anyagokat képeznek a szervezetben, pozitívan befolyásolják a bőr és az érfalak állapotát, valamint a zsíranyagcserét a májban.

A hipoxia megzavarja a víz-só anyagcserét, és mindenekelőtt az ionok aktív mozgását sejtmembránok. Ilyen körülmények között az ingerelhető szövetek sejtjei elveszítik a K+-ionokat, és felhalmozódnak az extracelluláris környezetben. A hipoxia ezen hatása nemcsak az energiahiánnyal, hanem a K+/N+-függő ATPáz aktivitásának csökkenésével is összefügg. Csökken a Ca 2+/Mg 2+ -függő ATPáz aktivitása is, aminek következtében a citoplazmában a Ca 2+ -ionok koncentrációja megnő, a mitokondriumokba jutva csökkentik a biológiai oxidáció hatékonyságát, súlyosbítva az energiahiányt.

A koleszterin a lipidek csoportjába tartozó anyag. A koleszterint először az epekövekből izolálták, innen ered a neve is. A koleszterin az agysejtek, a mellékvesekéreg hormonjai és a nemi hormonok része, szabályozza az áteresztőképességet sejtmembránok. A koleszterin mintegy 70-80%-át a szervezet maga állítja elő (máj, belek, vesék, mellékvesék, ivarmirigyek), a maradék 20-30%-a állati eredetű élelmiszerekből származik. A koleszterin biztosítja a sejtmembránok stabilitását széles hőmérsékleti tartományban. Szükséges a D-vitamin termelődéséhez, a mellékvesék különböző biológiailag aktív anyagok, köztük a női és férfi nemi hormonok termeléséhez, valamint a legújabb adatok szerint fontos szerepet játszik az agy és az immunrendszer működésében, beleértve a rák elleni védelmet is.

A kalcium a csontokban és a fogakban található. A szervezetben található összes kalcium 99%-át tartalmazzák, és csak 1%-a található meg más szövetekben és a vérben. Szabályozza az áteresztőképességet sejtmembránokés a véralvadás, az agykéregben zajló gerjesztési és gátlási folyamatok egyensúlya. A napi kalciumszükséglet 0,8-1 g Terhesség és szoptatás, csonttörések esetén megnő a szervezet kalciumszükséglete.

És még néhány szót az alkoholokról. Egy karbonsav és egy alkohol reakcióba léphet egymással, amelyben a karboxilcsoportból az OH, az alkoholcsoportból H leszakad, ezekből a leszakadt fragmentumokból azonnal víz keletkezik (képlete H - O–H vagy H2O ). És a sav- és alkoholmaradékok észterré egyesülnek - egy R1-CO-O-R2 általános képletű molekulává. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a számunkra már ismert észterek és éterek teljesen különböző vegyületosztályok, amelyeket soha nem szabad összetéveszteni. Az angolban például különböző gyökökkel jelölik őket, rendre észter (észter) és éter (éter). A biológiailag aktív anyagok között mindkettő megtalálható, de általában több az észter. Anélkül, hogy tudnánk, mi az, lehetetlen megérteni például az eszközt sejt membrán.

Az E-vitamin hiánya visszafordíthatatlan változásokhoz vezethet az izmokban, ami a sportolók számára elfogadhatatlan. Meddőség is kialakulhat. Ez a vitamin egy antioxidáns, amely megvédi a sérülteket sejtmembránok valamint a szabad gyökök mennyiségének csökkentése a szervezetben, amelyek felhalmozódása a sejtek összetételének megváltozásához vezet.

Először is, egy egészséges sejtben károsodnak sejtmembránok. Ezenkívül a szabad gyökök hatására a sejtek DNS-e megsérül, számos mutáció lép fel, amelyek végül még olyan súlyos betegségben is kifejeződhetnek, mint a rák.

1972-ben terjesztették elő azt az elméletet, hogy egy részben áteresztő membrán veszi körül a sejtet, és számos létfontosságú feladatot lát el, és a sejtmembránok szerkezete és működése jelentős kérdés a szervezet összes sejtjének megfelelő működése szempontjából. században terjedt el, a mikroszkóp feltalálásával együtt. Ismertté vált, hogy a növényi és állati szövetek sejtekből állnak, de a készülék alacsony felbontása miatt nem lehetett látni semmilyen akadályt az állati sejt körül. A 20. században a membrán kémiai természetét részletesebben tanulmányozták, kiderült, hogy a lipidek képezik az alapját.

A sejtmembránok felépítése és funkciói

A sejtmembrán körülveszi az élő sejtek citoplazmáját, fizikailag elválasztva az intracelluláris komponenseket a külső környezettől. A gombák, baktériumok és növények sejtfalakkal is rendelkeznek, amelyek védelmet nyújtanak és megakadályozzák a nagy molekulák átjutását. A sejtmembránok szerepet játszanak a citoszkeleton kialakulásában és más létfontosságú részecskék extracelluláris mátrixhoz való kapcsolódásában is. Erre azért van szükség, hogy összetartsák őket, kialakítva a test szöveteit és szerveit. A sejtmembrán szerkezeti jellemzői közé tartozik a permeabilitás. A fő funkció a védelem. A membrán egy foszfolipid rétegből áll, beágyazott fehérjékkel. Ez a rész olyan folyamatokban vesz részt, mint a sejtadhézió, az ionvezetés és a jelátviteli rendszerek, és számos extracelluláris struktúra rögzítési felületeként szolgál, beleértve a falat, a glikokalixot és a belső citoszkeletont. A membrán szelektív szűrőként is fenntartja a sejt potenciálját. Szelektíven átereszti az ionokat és a szerves molekulákat, és szabályozza a részecskék mozgását.

A sejtmembránt érintő biológiai mechanizmusok

1. Passzív diffúzió: egyes anyagok (kis molekulák, ionok), mint például a szén-dioxid (CO2) és az oxigén (O2) átdiffundálhatnak a plazmamembránon. A héj gátként működik bizonyos molekulák és ionok előtt, amelyek mindkét oldalon koncentrálódhatnak.

2. Transzmembrán fehérjecsatornák és transzporterek: Az olyan tápanyagoknak, mint a glükóz vagy az aminosavak be kell jutniuk a sejtbe, és bizonyos anyagcseretermékeknek el kell hagyniuk azt.

3. Az endocitózis a molekulák felvételének folyamata. A plazmamembránban enyhe deformáció (invagináció) jön létre, melyben a szállítandó anyag lenyelődik. Energiát igényel, így az aktív közlekedés egyik formája.

4. Exocitózis: különböző sejtekben fordul elő, hogy eltávolítsa az endocitózis által hozott emésztetlen anyagmaradványokat, olyan anyagokat választ ki, mint a hormonok és enzimek, és az anyagot teljesen átszállítja a sejtgáton.

molekuláris szerkezet

A sejtmembrán egy biológiai membrán, amely főként foszfolipidekből áll, és elválasztja a teljes sejt tartalmát a külső környezettől. A képződési folyamat normál körülmények között spontán módon megy végbe. Ennek a folyamatnak a megértéséhez és a sejtmembránok szerkezetének és funkcióinak, valamint tulajdonságainak helyes leírásához fel kell mérni a foszfolipid struktúrák természetét, amelyekre a szerkezeti polarizáció jellemző. Amikor a foszfolipidek a citoplazma vizes környezetében elérik a kritikus koncentrációt, micellákká egyesülnek, amelyek stabilabbak a vizes környezetben.

A membrán tulajdonságai

• Stabilitás. Ez azt jelenti, hogy a membrán kialakulása után nem valószínű, hogy szétesik.
• Erő. A lipidmembrán kellően megbízható ahhoz, hogy megakadályozza egy poláris anyag átjutását, a kialakult határon sem oldott anyagok (ionok, glükóz, aminosavak), sem sokkal nagyobb molekulák (fehérjék) nem tudnak átjutni.
• dinamikus természet. Talán ez a legfontosabb tulajdonság, ha figyelembe vesszük a sejt szerkezetét. A sejtmembrán különféle deformációknak lehet kitéve, összeroppanás nélkül meghajol, hajlik. Speciális körülmények között, például hólyagok összeolvadásakor vagy bimbózáskor, eltörhet, de csak átmenetileg. Szobahőmérsékleten lipid komponensei állandó, kaotikus mozgásban vannak, stabil folyadékhatárt képezve.

Folyékony mozaik modell

A sejtmembránok szerkezetéről és funkcióiról szólva fontos megjegyezni, hogy a modern felfogás szerint a membránt mint folyékony mozaik modellt 1972-ben tekintették Singer és Nicholson tudósok. Elméletük a membránszerkezet három fő jellemzőjét tükrözi. Az integrálok mozaik sablont adnak a membránnak, és a lipid szerveződés változó jellege miatt képesek oldalirányú, síkban történő mozgásra. A transzmembrán fehérjék szintén potenciálisan mobilak. A membránszerkezet fontos jellemzője az aszimmetriája. Mi a sejt szerkezete? Sejtmembrán, sejtmag, fehérjék és így tovább. A sejt az élet alapegysége, és minden élőlény egy vagy több sejtből áll, amelyek mindegyikét természetes gát választja el a környezetétől. A sejtnek ezt a külső határát plazmamembránnak is nevezik. Négy különböző típusú molekulából áll: foszfolipidekből, koleszterinből, fehérjékből és szénhidrátokból. A folyékony mozaik modell a sejtmembrán szerkezetét a következőképpen írja le: rugalmas és rugalmas, a növényi olajhoz hasonló konzisztenciájú, így minden egyes molekula egyszerűen lebeg a folyékony közegben, és ezen a héjon belül mindegyik képes oldalirányban mozogni. A mozaik olyan dolog, amely sok különböző részletet tartalmaz. A plazmamembránban foszfolipidek, koleszterinmolekulák, fehérjék és szénhidrátok képviselik.

Foszfolipidek

A foszfolipidek alkotják a sejtmembrán alapvető szerkezetét. Ezeknek a molekuláknak két különálló vége van: egy fej és egy farok. A fej vége foszfátcsoportot tartalmaz és hidrofil. Ez azt jelenti, hogy vonzódik a vízmolekulákhoz. A farok hidrogén- és szénatomokból áll, amelyeket zsírsavláncoknak nevezünk. Ezek a láncok hidrofóbok, nem szeretnek vízmolekulákkal keveredni. Ez a folyamat hasonló ahhoz, ami akkor történik, amikor növényi olajat öntünk a vízbe, vagyis nem oldódik fel benne. A sejtmembrán szerkezeti jellemzői az úgynevezett lipid kettős réteghez kapcsolódnak, amely foszfolipidekből áll. A hidrofil foszfátfejek mindig ott helyezkednek el, ahol víz van intracelluláris és extracelluláris folyadék formájában. A foszfolipidek hidrofób farka a membránban úgy szerveződik, hogy távol tartja őket a víztől.

Koleszterin, fehérjék és szénhidrátok

Amikor az emberek meghallják a "koleszterin" szót, általában azt gondolják, hogy rossz. A koleszterin azonban valójában nagyon fontos összetevője a sejtmembránoknak. Molekulái négy hidrogén- és szénatomgyűrűből állnak. Hidrofóbok, és a lipid kettősréteg hidrofób farkai között fordulnak elő. Fontosságuk a konzisztencia megőrzésében rejlik, erősítik a membránokat, megakadályozva a keresztezést. A koleszterinmolekulák megakadályozzák a foszfolipid-farok érintkezését és megkeményedését is. Ez garantálja a folyékonyságot és a rugalmasságot. A membránfehérjék enzimként működnek, felgyorsítják a kémiai reakciókat, receptorként működnek specifikus molekulák számára, vagy anyagokat szállítanak át a sejtmembránon.

A szénhidrátok vagy szacharidok csak a sejtmembrán extracelluláris oldalán találhatók. Együtt alkotják a glikokalixot. Párnázást és védelmet nyújt a plazmamembránnak. A glikokalixben lévő szénhidrátok szerkezete és típusa alapján a szervezet képes felismerni a sejteket, és meghatározni, hogy ott kell-e lenniük vagy sem.

Membránfehérjék

A sejtmembrán szerkezete nem képzelhető el olyan jelentős komponens nélkül, mint a fehérje. Ennek ellenére méretükben jelentősen kisebbek lehetnek egy másik fontos összetevőnél - a lipideknél. A membránfehérjéknek három fő típusa van.

• Integrál. Teljesen lefedik a kétrétegű, a citoplazmát és az extracelluláris környezetet. Közlekedési és jelző funkciót látnak el.
• Kerületi. A fehérjék a citoplazmatikus vagy extracelluláris felületükön elektrosztatikus vagy hidrogénkötésekkel kapcsolódnak a membránhoz. Főleg integrált fehérjék kapcsolódási eszközeként vesznek részt.
• Transzmembrán. Enzimatikus és jelátviteli funkciókat látnak el, valamint módosítják a membrán lipid kettős rétegének alapszerkezetét.

A biológiai membránok funkciói

A hidrofób hatás, amely szabályozza a szénhidrogének viselkedését a vízben, szabályozza a membránlipidek és membránfehérjék által alkotott struktúrákat. A membránok számos tulajdonságát a lipid kettősrétegek hordozói biztosítják, amelyek minden biológiai membrán alapszerkezetét képezik. Az integrál membránfehérjék részben el vannak rejtve a lipid kettős rétegben. A transzmembrán fehérjék elsődleges szekvenciájában az aminosavak speciális szervezete van.

A perifériás membránfehérjék nagyon hasonlóak az oldható fehérjékhez, de ezek is membránhoz kötöttek. A speciális sejtmembránok speciális sejtfunkciókkal rendelkeznek. Hogyan hat a sejtmembránok szerkezete és funkciói a szervezetre? Az egész szervezet működőképessége a biológiai membránok elrendezésétől függ. Az intracelluláris organellumokból, a membránok extracelluláris és intercelluláris kölcsönhatásaiból jönnek létre a biológiai funkciók szervezéséhez és ellátásához szükséges struktúrák. Számos szerkezeti és funkcionális jellemző megoszlik a baktériumok és a burokkal rendelkező vírusok között. Minden biológiai membrán egy lipid kettős rétegre épül, amely számos közös jellemző jelenlétét határozza meg. A membránfehérjéknek számos specifikus funkciója van.

• Irányítás. A sejtek plazmamembránjai határozzák meg a sejt és a környezet kölcsönhatásának határait.
• Szállítás. A sejtek intracelluláris membránja több, különböző belső összetételű funkcionális blokkra oszlik, amelyek mindegyikét a szükséges transzport funkció támogatja a kontrollpermeabilitással kombinálva.
• jelátvitel. A membránfúzió mechanizmust biztosít az intracelluláris vezikuláris értesítéshez, és megakadályozza, hogy különféle vírusok szabadon bejussanak a sejtbe.

Jelentősége és következtetései

A külső sejtmembrán szerkezete az egész szervezetre kihat. Fontos szerepet játszik az integritás védelmében, mivel csak a kiválasztott anyagokat engedi behatolni. Jó alap a citoszkeleton és a sejtfal rögzítéséhez is, ami segít a sejt alakjának megőrzésében. A lipidek a legtöbb sejt membrántömegének körülbelül 50%-át teszik ki, bár ez a membrán típusától függően változik. Az emlősök külső sejtmembránjának szerkezete összetettebb, négy fő foszfolipidet tartalmaz. A lipid kettősrétegek fontos tulajdonsága, hogy kétdimenziós folyadékként viselkednek, amelyben az egyes molekulák szabadon foroghatnak és oldalirányban mozoghatnak. Az ilyen folyékonyság a membránok fontos tulajdonsága, amelyet a hőmérséklet és a lipidösszetétel függvényében határoznak meg. A szénhidrogén gyűrűs szerkezete miatt a koleszterin szerepet játszik a membránok folyékonyságának meghatározásában. A kis molekulák biológiai membránjai lehetővé teszik a sejt számára, hogy szabályozza és fenntartsa belső szerkezetét.

Figyelembe véve a sejt szerkezetét (sejtmembrán, sejtmag stb.), megállapíthatjuk, hogy a szervezet önszabályozó rendszer, amely külső segítség nélkül nem tud önmagának kárt okozni, és mindig keresni fogja a módokat az egyes állapotok helyreállítására, védelmére és megfelelő működésére. sejt.

A Földön minden élő szervezet sejtekből áll, és minden sejtet védőburok – membrán – vesz körül. A membrán funkciói azonban nem korlátozódnak az organellumok védelmére és az egyik sejt elválasztására a másiktól. A sejtmembrán egy összetett mechanizmus, amely közvetlenül részt vesz a szaporodásban, a regenerációban, a táplálkozásban, a légzésben és sok más fontos sejtfunkcióban.

A "sejtmembrán" kifejezést körülbelül száz éve használják. A "membrán" szó latin fordításban "filmet" jelent. De egy sejtmembrán esetében helyesebb lenne két bizonyos módon összekapcsolt film kombinációjáról beszélni, ráadásul ezeknek a filmeknek a különböző oldalai eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

A sejtmembrán (cytolemma, plasmalemma) egy háromrétegű lipoprotein (zsír-protein) héj, amely elválasztja az egyes sejteket a szomszédos sejtektől és a környezettől, és szabályozott cserét végez a sejtek és a környezet között.

Ebben a meghatározásban nem az a döntő jelentőségű, hogy a sejtmembrán elválasztja az egyik sejtet a másiktól, hanem az, hogy biztosítsa annak kölcsönhatását más sejtekkel és a környezettel. A membrán a sejt nagyon aktív, folyamatosan működő szerkezete, amelyre a természet számos funkciót rendelt. Cikkünkből mindent megtudhat a sejtmembrán összetételéről, szerkezetéről, tulajdonságairól és funkcióiról, valamint arról, hogy a sejtmembránok működésének zavarai milyen veszélyt jelentenek az emberi egészségre.

A sejtmembránkutatás története

1925-ben két német tudós, Gorter és Grendel összetett kísérletet tudott végezni emberi vörösvértesteken, eritrocitákon. Az ozmotikus sokk segítségével a kutatók megkapták az úgynevezett "árnyékokat" - a vörösvértestek üres héját, majd egy kupacba helyezték őket, és megmérték a felületet. A következő lépés a sejtmembránban lévő lipidek mennyiségének kiszámítása volt. A tudósok aceton segítségével lipideket izoláltak az „árnyékból”, és megállapították, hogy azok éppen elegendőek egy dupla összefüggő réteghez.

A kísérlet során azonban két durva hibát követtek el:

Az aceton használata nem teszi lehetővé az összes lipid izolálását a membránokból;

Az „árnyékok” felületét száraz tömeg alapján számították ki, ami szintén helytelen.

Mivel az első hiba mínuszt adott a számításokban, a második pedig pluszt, az összesített eredmény meglepően pontosnak bizonyult, és a német tudósok elhozták a tudományos világba a legfontosabb felfedezést - a sejtmembrán lipid kettős rétegét.

1935-ben egy másik kutatópáros, Danielly és Dawson a bilipid filmeken végzett hosszas kísérletek után arra a következtetésre jutott, hogy a fehérjék jelen vannak a sejtmembránokban. Nem lehetett másképp megmagyarázni, hogy ezeknek a filmeknek miért van ilyen nagy felületi feszültsége. A tudósok a nyilvánosság elé tárták a sejtmembrán egy szendvicshez hasonló sematikus modelljét, ahol a kenyérszeletek szerepét homogén lipid-fehérje rétegek töltik be, közöttük pedig olaj helyett az üresség.

1950-ben, az első elektronmikroszkóp segítségével a Danielly-Dawson elmélet részben megerősítést nyert - a sejtmembrán mikroképein jól látható volt két lipid- és fehérjefejekből álló réteg, amelyek között átlátszó tér volt, amelyet csak lipidek farka töltöttek meg. és fehérjék.

1960-ban ezektől az adatoktól vezérelve J. Robertson amerikai mikrobiológus kidolgozott egy elméletet a sejtmembránok háromrétegű szerkezetéről, amelyet sokáig az egyetlen igaznak tartottak. A tudomány fejlődésével azonban egyre több kétség született e rétegek homogenitását illetően. A termodinamika szempontjából egy ilyen szerkezet rendkívül kedvezőtlen - nagyon nehéz lenne a sejtek számára anyagokat szállítani be és ki a teljes „szendvicsen” keresztül. Ezen túlmenően bebizonyosodott, hogy a különböző szövetek sejtmembránjai eltérő vastagságúak és eltérő módon kapcsolódnak, ami a szervek eltérő funkcióinak köszönhető.

1972-ben a mikrobiológusok S.D. Singer és G.L. Nicholson képes volt megmagyarázni Robertson elméletének minden következetlenségét a sejtmembrán új, folyadékmozaik modelljének segítségével. A tudósok azt találták, hogy a membrán heterogén, aszimmetrikus, tele van folyadékkal, sejtjei pedig állandó mozgásban vannak. Az azt alkotó fehérjék pedig más szerkezettel és rendeltetésűek, ráadásul a membrán bilipid rétegéhez képest eltérően helyezkednek el.

A sejtmembránok háromféle fehérjét tartalmaznak:

Periféria - a film felületéhez rögzítve;

félig integrált- részben behatolnak a bilipid rétegbe;

Integrált - teljesen áthatol a membránon.

A perifériás fehérjék elektrosztatikus kölcsönhatás révén kapcsolódnak a membránlipidek fejéhez, és soha nem alkotnak folytonos réteget, ahogy korábban gondolták, a félig integrált és integrált fehérjék pedig az oxigén és a tápanyagok sejtbe szállítására, valamint a bomlás eltávolítására szolgálnak. az ebből származó termékekről és még sok másról több fontos funkcióért, amelyekről később megtudhat.

A sejtmembrán a következő funkciókat látja el:

Barrier - a membrán permeabilitása a különböző típusú molekulák számára nem azonos.A sejtmembrán megkerüléséhez a molekulának bizonyos mérettel, kémiai tulajdonságokkal és elektromos töltéssel kell rendelkeznie. A káros vagy nem megfelelő molekulák a sejtmembrán barrier funkciója miatt egyszerűen nem tudnak bejutni a sejtbe. Például a peroxidreakció segítségével a membrán megvédi a citoplazmát a számára veszélyes peroxidoktól;

Szállítás - passzív, aktív, szabályozott és szelektív csere halad át a membránon. A passzív anyagcsere a zsírban oldódó anyagok és nagyon kis molekulákból álló gázok számára alkalmas. Az ilyen anyagok energiafelhasználás nélkül, szabadon, diffúzió útján behatolnak a sejtbe és onnan ki. A sejtmembrán aktív transzport funkciója szükség esetén aktiválódik, de nehezen szállítható anyagokat kell bevinni a sejtbe vagy onnan ki. Például azok, amelyek nagy molekulaméretűek, vagy nem képesek átjutni a bilipid rétegen a hidrofóbitás miatt. Ekkor kezdenek működni a fehérjepumpák, köztük az ATPáz, amely a káliumionok sejtbe történő felszívódásáért és a nátriumionok onnan történő kilökődéséért felelős. A szabályozott transzport elengedhetetlen a szekréciós és fermentációs funkciókhoz, például amikor a sejtek hormonokat vagy gyomornedvet termelnek és választanak ki. Mindezek az anyagok speciális csatornákon és adott térfogatban hagyják el a sejteket. A szelektív transzport funkció pedig azokhoz a nagyon integrált fehérjékhez kapcsolódik, amelyek áthatolnak a membránon, és csatornaként szolgálnak a szigorúan meghatározott típusú molekulák be- és kilépéséhez;

Mátrix - a sejtmembrán meghatározza és rögzíti az organellumok egymáshoz viszonyított elhelyezkedését (mag, mitokondriumok, kloroplasztiszok), és szabályozza a köztük lévő kölcsönhatást;

Mechanikus - biztosítja az egyik sejt korlátozását a másiktól, és ezzel egyidejűleg a sejtek homogén szövetté való helyes összekapcsolását és a szervek deformációval szembeni ellenállását;

Védő - mind növényekben, mind állatokban a sejtmembrán szolgál alapul a védőkeret felépítéséhez. Ilyen például a kemény fa, a sűrű héj, a szúrós tövisek. Az állatvilágban is számos példa van a sejtmembránok védő funkciójára - teknőspáncél, kitinhéj, paták és szarvak;

Energia - a fotoszintézis és a sejtlégzés folyamatai lehetetlenek lennének a sejtmembránfehérjék részvétele nélkül, mivel a sejtek a fehérjecsatornák segítségével cserélnek energiát;

Receptor – a sejtmembránba ágyazott fehérjéknek egy másik fontos funkciója is lehet. Receptorként szolgálnak, amelyen keresztül a sejt jelet kap a hormonoktól és a neurotranszmitterektől. És ez viszont szükséges az idegimpulzusok vezetéséhez és a hormonális folyamatok normális lefolyásához;

Enzimatikus - egy másik fontos funkció, amely a sejtmembránok egyes fehérjéiben rejlik. Például a bélhámban emésztőenzimek szintetizálódnak ilyen fehérjék segítségével;

Biopotenciál- a káliumionok koncentrációja a sejten belül sokkal magasabb, mint kívül, és a nátriumionok koncentrációja éppen ellenkezőleg, nagyobb kívül, mint belül. Ez magyarázza a potenciálkülönbséget: a sejten belül a töltés negatív, kívül pozitív, ami hozzájárul az anyagoknak a sejtbe történő bejutásához és kifelé irányuló mozgásához a háromféle anyagcsere - fagocitózis, pinocitózis és exocitózis - bármelyikében;

Jelölés - a sejtmembránok felületén úgynevezett "címkék" vannak - glikoproteinekből (a hozzájuk kapcsolódó elágazó oligoszacharid oldalláncokkal rendelkező fehérjék) álló antigének. Mivel az oldalláncok nagyon sokféle konfigurációval rendelkezhetnek, minden sejttípus saját egyedi címkét kap, amely lehetővé teszi, hogy a test többi sejtje „látásból” felismerje őket, és helyesen reagáljon rájuk. Éppen ezért például az emberi immunsejtek, a makrofágok könnyen felismerik a szervezetbe került idegent (fertőzés, vírus), és megpróbálják elpusztítani. Ugyanez történik a beteg, mutált és öreg sejtekkel – a sejtmembránjukon megváltozik a címke, és a szervezet megszabadul tőlük.

A sejtcsere a membránokon keresztül megy végbe, és három fő reakciótípuson keresztül hajtható végre:

A fagocitózis egy sejtfolyamat, amelyben a membránba ágyazott fagocita sejtek felfogják és megemésztik a tápanyagok szilárd részecskéit. Az emberi szervezetben a fagocitózist kétféle sejt membránja hajtja végre: granulociták (szemcsés leukociták) és makrofágok (immungyilkos sejtek);

A pinocitózis az a folyamat, amely során a sejtmembrán felülete felfogja azokat a folyékony molekulákat, amelyek érintkezésbe kerülnek vele. A pinocitózis típusa szerinti táplálkozáshoz a sejt vékony bolyhos kinövéseket növeszt antennák formájában a membránján, amelyek mintegy körülvesznek egy csepp folyadékot, és buborékot kapnak. Először ez a vezikula kinyúlik a membrán felszíne fölé, majd „lenyeli” - elrejti a sejt belsejében, és falai egyesülnek a sejtmembrán belső felületével. Pinocytosis szinte minden élő sejtben előfordul;

Az exocitózis egy fordított folyamat, melynek során a sejt belsejében szekréciós funkcionális folyadékkal (enzimmel, hormonnal) rendelkező hólyagok képződnek, amelyeket valamilyen módon el kell távolítani a sejtből a környezetbe. Ennek érdekében a buborék először összeolvad a sejtmembrán belső felületével, majd kidudorodik, felrobban, kilöki a tartalmát, és ismét összeolvad a membrán felületével, ezúttal kívülről. Az exocitózis például a bélhám és a mellékvesekéreg sejtjeiben megy végbe.

A sejtmembránok három lipidosztályt tartalmaznak:

foszfolipidek;

glikolipidek;

Koleszterin.

A foszfolipidek (zsírok és foszfor kombinációja) és a glikolipidek (zsírok és szénhidrátok kombinációja) pedig egy hidrofil fejből állnak, amelyből két hosszú hidrofób farok nyúlik ki. De a koleszterin néha elfoglalja a két farok közötti teret, és nem engedi meghajolni, ami egyes sejtek membránjait merevvé teszi. Ezenkívül a koleszterin molekulák racionalizálják a sejtmembránok szerkezetét, és megakadályozzák a poláris molekulák egyik sejtből a másikba való átmenetét.

De a legfontosabb összetevő, amint az előző, a sejtmembránok funkcióiról szóló részből kiderül, a fehérjék. Összetételük, rendeltetésük és elhelyezkedésük igen változatos, de van valami közös, ami mindegyiket egyesíti: a gyűrűs lipidek mindig a sejtmembránok fehérjéi körül helyezkednek el. Ezek speciális zsírok, amelyek világos szerkezetűek, stabilak, több telített zsírsavat tartalmaznak összetételükben, és a "szponzorált" fehérjékkel együtt szabadulnak fel a membránokból. Ez egyfajta személyi védőburok a fehérjék számára, amelyek nélkül egyszerűen nem működnének.

A sejtmembrán szerkezete háromrétegű. Középen egy viszonylag homogén folyékony bilipid réteg található, amelyet mindkét oldalról fehérjék fednek be egyfajta mozaikkal, részben behatolva a vastagságba. Azaz téves lenne azt gondolni, hogy a sejtmembránok külső fehérjerétegei folytonosak. A fehérjékre amellett, hogy összetett funkcióik vannak, szükség van a membránban, hogy bejussanak a sejtek belsejébe, és kiszállítsák azokat az anyagokat, amelyek nem képesek áthatolni a zsírrétegen. Például kálium- és nátriumionok. Számukra speciális fehérjestruktúrákat biztosítanak - ioncsatornákat, amelyeket az alábbiakban részletesebben tárgyalunk.

Ha mikroszkóppal nézzük a sejtmembránt, láthatjuk a legkisebb gömb alakú molekulák által alkotott lipidréteget, amely mentén a tengerhez hasonlóan különböző formájú nagy fehérjesejtek úsznak. Pontosan ugyanazok a membránok osztják fel az egyes sejtek belső terét olyan rekeszekre, amelyekben a sejtmag, a kloroplasztiszok és a mitokondriumok kényelmesen elhelyezkednek. Ha nem lennének külön „szobák” a sejtben, az organellumok összetapadnának, és nem tudnák megfelelően ellátni funkcióikat.

A sejt membránokkal felépített és körülhatárolt organellumok összessége, amely a szervezet létfontosságú tevékenységét biztosító energia-, anyagcsere-, információs és szaporodási folyamatok komplexumában vesz részt.

Amint ebből a meghatározásból látható, a membrán minden sejt legfontosabb funkcionális összetevője. Jelentősége akkora, mint a sejtmagé, a mitokondriumoké és más sejtszervecseké. A membrán egyedi tulajdonságait pedig a szerkezete adja: két, különleges módon összetapadt fóliából áll. A membránban lévő foszfolipidek molekulái hidrofil fejekkel kifelé, hidrofób farokkal befelé helyezkednek el. Ezért a fólia egyik oldalát a víz nedvesíti, míg a másikat nem. Tehát ezek a filmek nem nedvesíthető oldalukkal befelé kapcsolódnak egymáshoz, és fehérjemolekulákkal körülvett bilipid réteget alkotnak. Ez a sejtmembrán „szendvics” szerkezete.

A sejtmembránok ioncsatornái

Tekintsük részletesebben az ioncsatornák működési elvét. mire kellenek? A tény az, hogy csak a zsírban oldódó anyagok tudnak szabadon áthatolni a lipidmembránon - ezek maguk a gázok, alkoholok és zsírok. Így például a vörösvértestekben folyamatos az oxigén és a szén-dioxid csere, és ehhez szervezetünknek nem kell további trükkökhöz folyamodnia. De mi van akkor, ha szükségessé válik vizes oldatok, például nátrium- és káliumsók szállítása a sejtmembránon keresztül?

A bilipid rétegben lehetetlen lenne utat nyitni az ilyen anyagoknak, hiszen a lyukak azonnal összehúzódnának és összetapadnának, ilyen minden zsírszövet szerkezete. De a természet, mint mindig, megtalálta a kiutat a helyzetből, és különleges fehérjeszállító struktúrákat hozott létre.

A vezetőképes fehérjéknek két típusa van:

A transzporterek félig integrált fehérjepumpák;

A Channeloformerek integrált fehérjék.

Az első típusú fehérjék részben elmerülnek a sejtmembrán bilipid rétegében, és a fejükkel kinéznek, és a kívánt anyag jelenlétében pumpaszerűen kezdenek viselkedni: magukhoz vonzzák a molekulát és beszívják a sejt. A második típusú, integrált fehérjék pedig hosszúkás alakúak, és a sejtmembrán bilipid rétegére merőlegesen helyezkednek el, át- és áthatolva. Rajtuk keresztül, akárcsak alagutakon keresztül, a zsíron át nem tudó anyagok bejutnak a sejtbe és onnan ki. Az ioncsatornákon keresztül a káliumionok behatolnak a sejtbe, és felhalmozódnak benne, míg a nátriumionok éppen ellenkezőleg, kikerülnek. Különbség van az elektromos potenciálok között, ami annyira szükséges a testünk összes sejtjének megfelelő működéséhez.

A legfontosabb következtetések a sejtmembránok szerkezetéről és működéséről

Az elmélet mindig érdekesnek és ígéretesnek tűnik, ha a gyakorlatban hasznosan alkalmazható. Az emberi test sejtmembránjainak szerkezetének és funkcióinak felfedezése lehetővé tette a tudósok számára, hogy valódi áttörést érjenek el a tudományban általában, és különösen az orvostudományban. Nem véletlenül foglalkoztunk ilyen részletesen az ioncsatornákkal, hiszen itt rejlik a válasz korunk egyik legfontosabb kérdésére: miért betegednek meg egyre gyakrabban az emberek onkológiában?

A rák évente körülbelül 17 millió emberéletet követel világszerte, és ez a negyedik vezető halálok. A WHO szerint a rák előfordulása folyamatosan növekszik, és 2020 végére elérheti az évi 25 milliót.

Mi magyarázza a rák valódi járványát, és mi köze ehhez a sejtmembránok működésének? Azt fogja mondani: az ok a rossz környezeti feltételek, az alultápláltság, a rossz szokások és a súlyos öröklődés. És persze igazad lesz, de ha részletesebben beszélünk a problémáról, akkor az emberi szervezet elsavasodása az oka. A fent felsorolt ​​negatív tényezők a sejtmembránok megzavarásához vezetnek, gátolják a légzést és a táplálkozást.

Ahol plusznak kell lennie, ott mínusz keletkezik, és a sejt nem tud normálisan működni. De a rákos sejteknek nincs szükségük sem oxigénre, sem lúgos környezetre - képesek anaerob típusú táplálkozásra. Ezért az oxigénhiány és a skálán kívüli pH-értékek között az egészséges sejtek mutálódnak, alkalmazkodni akarnak a környezethez, és rákos sejtekké válnak. Így lesz rákos az ember. Ennek elkerülése érdekében elegendő mennyiségű tiszta vizet kell inni naponta, és lemondani az élelmiszerekben található rákkeltő anyagokról. De általában az emberek tisztában vannak a káros termékekkel és a jó minőségű víz szükségességével, és nem tesznek semmit - remélik, hogy a baj megkerüli őket.

A különböző sejtek sejtmembránjainak felépítésének és funkcióinak ismeretében az orvosok ezeket az információkat felhasználhatják arra, hogy célzott, célzott terápiás hatást fejtsenek ki a szervezetben. Számos modern gyógyszer a szervezetünkbe kerülve keresi a megfelelő „célpontot”, amely ioncsatornák, enzimek, receptorok, sejtmembránok biomarkerei lehetnek. Ezzel a kezelési módszerrel jobb eredményeket érhet el minimális mellékhatásokkal.

A legújabb generációs antibiotikumok a vérbe kerülve nem sorban pusztítják el az összes sejtet, hanem pontosan a kórokozó sejtjeit keresik, a sejtmembránjában lévő markerekre fókuszálva. A legújabb migrénellenes szerek, a triptánok csak az agy gyulladt ereit szűkítik össze, a szívre és a perifériás keringési rendszerre szinte nincs hatással. A szükséges ereket pedig pontosan sejtmembránjaik fehérjéi alapján ismerik fel. Sok ilyen példa van, így bátran kijelenthetjük, hogy a sejtmembránok szerkezetének és működésének ismerete a modern orvostudomány fejlődésének hátterében, és évente milliók életét menti meg.

Oktatás: Moszkvai Orvosi Intézet. I. M. Sechenov, specialitás - "Gyógyászat" 1991-ben, 1993-ban "Foglalkozási betegségek", 1996-ban "Terápia".

A sejtet régóta minden élőlény szerkezeti egységeként határozták meg. És valóban az. Végül is ezeknek a szerkezeteknek a milliárdjai, mint a tégla, növényeket és állatokat, baktériumokat és mikroorganizmusokat, embereket alkotnak. Minden szerv, szövet, testrendszer – minden sejtekből épül fel.

Ezért nagyon fontos ismerni a belső szerkezetének, kémiai összetételének és a folyamatban lévő biokémiai reakcióinak minden finomságát. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi a plazmamembrán, milyen funkciókat lát el és milyen szerkezetű.

sejtszervecskék

Az organellumok a legkisebb szerkezeti részek, amelyek a sejt belsejében vannak, és biztosítják annak szerkezetét és létfontosságú tevékenységét. Ezek sok különböző képviselőt tartalmaznak:

1. Plazma membrán.
2. A mag és a magvak kromoszómaanyaggal.
3. Citoplazma zárványokkal.
4. Lizoszómák.
5. Mitokondriumok.
6. Riboszómák.
7. Vacuolák és kloroplasztok, ha a sejt növényi.

A felsorolt ​​struktúrák mindegyikének megvan a maga összetett szerkezete, IUD-k (nagy molekulatömegű anyagok) alkotják, szigorúan meghatározott funkciókat látnak el, és olyan biokémiai reakciók komplexumában vesznek részt, amelyek biztosítják az egész szervezet létfontosságú tevékenységét.

A membrán általános szerkezete

A plazmamembrán szerkezetét a 18. század óta vizsgálják. Ekkor fedezték fel először, hogy képes szelektíven átadni vagy megtartani az anyagokat. A mikroszkópia fejlődésével lehetővé vált a membrán finomszerkezetének és szerkezetének vizsgálata, ezért ma már szinte mindent tudunk róla.

Fő neve a plasmalemma szinonimája. A plazmamembrán összetételét az IUD három fő típusa képviseli:

• fehérjék;
• lipidek;
• szénhidrátokat.

Ezen vegyületek aránya és elhelyezkedése különböző (növényi, állati vagy bakteriális) organizmusok sejtjeiben változhat.

Fluid mozaik épületmodell

Sok tudós próbált spekulálni arról, hogyan helyezkednek el a lipidek és a fehérjék a membránban. Singer és Nicholson tudósok azonban csak 1972-ben javasoltak egy ma is releváns modellt, amely a plazmamembrán szerkezetét tükrözi. Folyékony-mozaiknak nevezik, lényege pedig a következő: a különböző típusú lipidek két rétegben helyezkednek el, a molekulák hidrofób végeit befelé, a hidrofileket pedig kifelé irányítva. Ugyanakkor az egész szerkezetet, mint egy mozaik, egyenlőtlen típusú fehérjemolekulák, valamint kis mennyiségű hexóz (szénhidrát) hatja át.

Az egész javasolt rendszer állandó dinamikában van. A fehérjék nemcsak keresztül-kasul képesek behatolni a bilipid rétegbe, hanem annak egyik oldalán is eligazodnak, beágyazódnak. Vagy akár szabadon "sétáljon" a membránon, változtassa helyét.

Ennek az elméletnek a védelmére és igazolására a mikroszkópos elemzés adatai szolgálnak. A fekete-fehér fényképeken jól láthatóak a membrán rétegei, a felső és az alsó egyformán sötét, a középső világosabb. Számos kísérletet is végeztek, amelyek bebizonyították, hogy a rétegek pontosan lipideken és fehérjéken alapulnak.

Plazma membránfehérjék

Ha figyelembe vesszük a lipidek és fehérjék százalékos arányát a növényi sejtmembránban, akkor ez körülbelül azonos lesz - 40/40%. Állati plazmalemmában akár 60% fehérje, bakteriálisban akár 50%.

A plazmamembrán különböző típusú fehérjékből áll, és mindegyik funkciója is specifikus.

1. Perifériás molekulák. Ezek olyan fehérjék, amelyek a lipid kettősréteg belső vagy külső részének felszínén orientálódnak. A molekula szerkezete és a réteg közötti kölcsönhatások fő típusai a következők:

• hidrogénkötések;
• ionos kölcsönhatások vagy sóhidak;
• elektrosztatikus vonzás.

A perifériás fehérjék maguk is vízben oldódó vegyületek, így nem nehéz károsodás nélkül elkülöníteni őket a plazmalemmától. Milyen anyagok tartoznak ezekhez a szerkezetekhez? A leggyakoribb és legszámosabb a fibrilláris fehérje spektrin. Az egyes sejtplazmamembránokban lévő összes membránfehérje tömegének akár 75%-a is lehet.

Miért van szükség rájuk, és hogyan függ tőlük a plazmamembrán? A funkciók a következők:

• a sejt citoszkeletonjának kialakulása;
• állandó forma megőrzése;
• az integrált fehérjék túlzott mobilitásának korlátozása;
• iontranszport koordinálása és megvalósítása a plazmalemmán keresztül;
• kapcsolódhat oligoszacharid láncokhoz, és részt vehet a receptor jelátvitelében a membránból és a membránba.

2. Félig integrált fehérjék. Ilyen molekulák azok, amelyek teljesen vagy félig bemerülnek a lipid kettős rétegbe, különböző mélységekbe. Ilyen például a bakteriorodopszin, a citokróm-oxidáz és mások. Ezeket "lehorgonyzott" fehérjéknek is nevezik, vagyis mintha a réteg belsejébe lennének rögzítve. Mivel léphetnek kapcsolatba, és hogyan vernek gyökeret és ragaszkodnak? Leggyakrabban speciális molekulák miatt, amelyek lehetnek mirisztinsavak vagy palmitinsavak, izoprének vagy szterinek. Így például az állatok plazmamembránjában félig integrált fehérjék találhatók, amelyek koleszterinhez kapcsolódnak. Növények és baktériumok még nem találtak ilyet.

3. Integrált fehérjék. Az egyik legfontosabb a plazmalemmában. Olyan struktúrákról van szó, amelyek csatornákhoz hasonlókat alkotnak, amelyek át- és áthatolnak mindkét lipidrétegen. Ezeken az útvonalakon sok molekula jut be a sejtbe, így a lipidek nem jutnak át. Ezért az integrált struktúrák fő szerepe a transzporthoz szükséges ioncsatornák kialakítása.

A lipidpermeációnak két típusa van:

• monotopikus - egyszer;
• polytopikus - több helyen.

Az integrált fehérjék változatai közé tartoznak például a glikoforin, a proteolipidek, a proteoglikánok és mások. Mindegyik vízben nem oldódik, és szorosan beágyazódik a lipidrétegbe, így a plazmalemma szerkezetének károsodása nélkül nem lehet kivonni őket. Ezek a fehérjék szerkezetüknél fogva gömb alakúak, hidrofób végük a lipidrétegen belül helyezkedik el, a hidrofil vége pedig felette helyezkedik el, és a teljes szerkezet fölé emelkedhet. Milyen kölcsönhatások miatt tartják bent az integrált fehérjéket? Ebben segíti őket a zsírsav gyökökhöz való hidrofób vonzás.

Így a plazmamembrán számos különböző fehérjemolekulát tartalmaz. Ezeknek a molekuláknak a szerkezete és funkciói több általános pontban összevonhatók.

1. Strukturális perifériás fehérjék.
2. Katalitikus fehérjék-enzimek (félintegrál és integrál).
3. Receptor (periférikus, integrál).
4. Szállítás (integrált).

Plazma membrán lipidek

A plazmamembránt alkotó lipidek folyékony kettős rétege rendkívül mozgékony lehet. A helyzet az, hogy a felső rétegből az alsóba és fordítva különböző molekulák juthatnak át, vagyis a szerkezet dinamikus. Az ilyen átmeneteknek saját neve van a tudományban - "flip-flop". Egy enzim nevéből jött létre, amely katalizálja a molekulák átrendeződésének folyamatait egy monorétegen belül, vagy a felsőből az alsóba és fordítva, a flipázt.

A sejtplazmamembránban található lipidek mennyisége megközelítőleg megegyezik a fehérjék számával. A fajok sokfélesége széles. A következő fő csoportokat lehet megkülönböztetni:

• foszfolipidek;
• szfingofoszfolipidek;
• glikolipidek;
• koleszterin.

A foszfolipidek első csoportjába olyan molekulák tartoznak, mint a glicerofoszfolipidek és a szfingomielinek. Ezek a molekulák alkotják a membrán kettős rétegének gerincét. A vegyületek hidrofób végei a réteg belsejébe, a hidrofil végei kifelé irányulnak. Csatlakozási példák:

• foszfatidil-kolin;
• foszfatidil-szerin;
• kardiolipin;
• foszfatidil-inozit;
• szfingomielin;
• foszfatidil-glicerin;
• foszfatidil-etanol-amin.

E molekulák tanulmányozására egy olyan módszert alkalmaznak, amely a membránréteg egyes részein foszfolipázzal, egy speciális enzimmel roncsolja el a foszfolipidek lebontási folyamatát.

A felsorolt ​​vegyületek funkciói a következők:

1. Ezek adják a plasmalemma kettősréteg általános szerkezetét és szerkezetét.
2. A felszínen és a réteg belsejében lévő fehérjékkel érintkeznek.
3. Meghatározzuk az aggregációs állapotot, amellyel a sejt plazmamembránja különböző hőmérsékleti viszonyok között lesz.
4. Vegyen részt a plazmalemma korlátozott áteresztőképességében a különböző molekulák számára.
5. A sejtmembránok különböző típusú kölcsönhatásait alakítják ki egymással (desmoszóma, résszerű tér, szoros érintkezés).

Szfingofoszfolipidek és membránglikolipidek

A szfingomielinek vagy szfingofoszfolipidek kémiai természetüknél fogva a szfingozin aminoalkohol származékai. A foszfolipidek mellett részt vesznek a membrán bilipid rétegének kialakításában.

A glikolipidek közé tartozik a glikokalix - egy olyan anyag, amely nagymértékben meghatározza a plazmamembrán tulajdonságait. Ez egy zselészerű vegyület, amely elsősorban oligoszacharidokból áll. A glikokalix a plazmalemma teljes tömegének 10%-át foglalja el. A plazmamembrán, szerkezete és funkciói, amelyeket ellát, közvetlenül kapcsolódik ehhez az anyaghoz. Például a glikokalix a következőket hajtja végre:

• membrán marker funkció;
• receptor;
• a sejten belüli részecskék parietális emésztésének folyamatai.

Meg kell jegyezni, hogy a lipid glikokalix jelenléte csak az állati sejtekre jellemző, a növényi, bakteriális és gombákra azonban nem.

Koleszterin (membrán szterin)

Emlősökben a sejt kettős rétegének fontos összetevője. Nem fordul elő növényekben, baktériumokban és gombákban sem. Kémiai szempontból ez egy alkohol, ciklikus, egyértékű.

Más lipidekhez hasonlóan amfifil tulajdonságokkal is rendelkezik (a molekula hidrofil és hidrofób végének jelenléte). A membránban fontos szerepet játszik a kettős réteg limitálójaként és áramlásszabályozójaként. Részt vesz a D-vitamin termelésében is, cinkos a nemi hormonok képződésében.

A növényi sejtekben vannak olyan fitoszterolok, amelyek nem vesznek részt az állati membránok képződésében. Egyes adatok szerint ismert, hogy ezek az anyagok bizonyos típusú betegségekkel szemben biztosítják a növények rezisztenciáját.

A plazmamembránt a koleszterin és más lipidek alkotják közös kölcsönhatásban, komplexben.

Membrán szénhidrátok

Ez az anyagcsoport a plazmalemma-vegyületek teljes összetételének körülbelül 10%-át teszi ki. Egyszerű formában mono-, di-, poliszacharidok nem találhatók, csak glikoproteinek és glikolipidek formájában.

Feladatuk az intra- és intercelluláris kölcsönhatások szabályozása, a fehérjemolekulák meghatározott szerkezetének és helyzetének fenntartása a membránban, valamint a befogadás megvalósítása.

A plazmalemma fő funkciói

A plazmamembrán nagyon fontos szerepet játszik a sejtben. Funkciói sokrétűek és fontosak. Tekintsük őket részletesebben.

1. Elválasztja a sejt tartalmát a környezettől és megvédi a külső hatásoktól. A membrán jelenléte miatt a citoplazma kémiai összetétele és tartalma állandó szinten marad.
2. A plazmalemma számos fehérjét, szénhidrátot és lipidet tartalmaz, amelyek megadják és fenntartják a sejt sajátos formáját.
3. Minden sejtorganellumnak, amelyet membránvezikulának (vezikulumnak) neveznek, van membránja.
4. A plazmalemma összetevőinek összetétele lehetővé teszi, hogy a sejt "őrzője" szerepét töltse be, és szelektív szállítást hajtson végre benne.
5. Receptorok, enzimek, biológiailag aktív anyagok a sejtben működnek és behatolnak, csak a membrán fehérjéinek és lipidjei révén működnek együtt a felszíni héjával.
6. A plazmalemmán keresztül nemcsak a különféle természetű vegyületek, hanem az élet szempontjából fontos ionok (nátrium, kálium, kalcium és mások) is szállítódnak.
7. A membrán fenntartja az ozmotikus egyensúlyt a sejten kívül és belül.
8. A plazmalemma segítségével különféle természetű ionok és vegyületek, elektronok, hormonok kerülnek át a citoplazmából az organellumokba.
9. Rajta keresztül történik a napfény kvantumok formájában történő elnyelése és a sejten belüli jelek felébresztése.
10. Ez a szerkezet az, amely cselekvési és pihenési impulzusokat generál.
11. A cella és szerkezeteinek mechanikai védelme kis alakváltozásoktól és fizikai behatásoktól.
12. A sejtadhézió, vagyis az adhézió és egymáshoz közel tartás is a membránnak köszönhetően valósul meg.

A sejtplazmalemma és a citoplazma nagyon szorosan összefügg egymással. A plazmamembrán szorosan érintkezik minden olyan anyaggal és molekulával, ionnal, amely behatol a sejtbe, és szabadon helyezkedik el egy viszkózus belső környezetben. Ezek a vegyületek minden sejtszerkezetbe igyekeznek behatolni, de a membrán az, amely gátként szolgál, amely képes különféle transzportokat végrehajtani önmagán keresztül. Vagy egyáltalán ne hagyjon ki bizonyos típusú kapcsolatokat.

A sejtgáton áthaladó transzport típusai

A plazmamembránon keresztül történő szállítás többféle módon történik, amelyeket egyetlen közös fizikai jellemző – az anyagok diffúziós törvénye – egyesít.

1. Passzív transzport vagy diffúzió és ozmózis. Ez magában foglalja az ionok és az oldószer szabad mozgását a membránon keresztül egy gradiens mentén a magas koncentrációjú területről az alacsony koncentrációjú területre. Nem igényel energiafogyasztást, mivel magától folyik. Így működik a nátrium-kálium pumpa, az oxigén és a szén-dioxid változása a légzés során, a glükóz felszabadulása a vérbe stb. A facilitált diffúzió nagyon gyakori jelenség. Ez a folyamat valamilyen segítő anyag jelenlétét jelenti, amely a kívánt vegyülethez tapad, és a fehérjecsatornán vagy a lipidrétegen keresztül a sejtbe húzza azt.
2. Az aktív transzport magában foglalja az energiafelhasználást a membránon keresztüli felszívódási és kiválasztási folyamatokhoz. Két fő módja van: exocitózis - a molekulák és ionok eltávolítása a külvilágba. Az endocitózis a szilárd és folyékony részecskék befogása és vezetése a sejtbe. Az aktív szállítás második módja viszont kétféle folyamatot foglal magában. Fagocitózis, amely abból áll, hogy szilárd molekulákat, anyagokat, vegyületeket és ionokat vesznek fel a hólyagmembránon, és juttatják el a sejtbe. A folyamat során nagy hólyagok képződnek. A pinocitózis éppen ellenkezőleg, a folyadékok, oldószerek és egyéb anyagok cseppjei felszívódását és a sejtbe történő bejuttatását jelenti. Ez kis buborékok képződésével jár.

Mindkét folyamat - a pinocitózis és a fagocitózis - nemcsak a vegyületek és folyadékok szállításában játszik fontos szerepet, hanem a sejt megvédésében is az elhalt sejtek törmelékétől, mikroorganizmusoktól és káros vegyületektől. Elmondható, hogy az aktív transzport ezen módszerei a sejt és struktúráinak különféle veszélyekkel szembeni immunológiai védelmének is lehetőségei.