La membrana cellulare è la struttura che ricopre l'esterno della cellula. È anche chiamato citolemma o plasmolemma.

Questa formazione è costituita da uno strato bilipidico (doppio strato) con proteine ​​incorporate in esso. I carboidrati che compongono il plasmalemma sono in uno stato legato.

La distribuzione dei componenti principali del plasmalemma è la seguente: più della metà della composizione chimica ricade sulle proteine, un quarto è occupato dai fosfolipidi e un decimo dal colesterolo.

Membrana cellulare e sue tipologie

La membrana cellulare è un film sottile, che si basa su strati di lipoproteine ​​e proteine.

Per localizzazione si distinguono gli organelli di membrana, che hanno alcune caratteristiche nelle cellule vegetali e animali:

• mitocondri;
• nucleo;
• reticolo endoplasmatico;
• Complesso di Golgi;
• lisosomi;
• cloroplasti (nelle cellule vegetali).

C'è anche una membrana cellulare interna ed esterna (plasmolemma).

La struttura della membrana cellulare

La membrana cellulare contiene carboidrati che la ricoprono sotto forma di glicocalice. Questa è una struttura sopra-membrana che svolge una funzione di barriera. Le proteine ​​​​situate qui sono in uno stato libero. Le proteine ​​non legate sono coinvolte nelle reazioni enzimatiche, fornendo la scomposizione extracellulare delle sostanze.

Le proteine ​​della membrana citoplasmatica sono rappresentate dalle glicoproteine. Secondo la composizione chimica, vengono isolate proteine ​​​​che sono completamente incluse nello strato lipidico (in tutto) - proteine ​​​​integrali. Anche periferico, non raggiungendo una delle superfici del plasmalemma.

I primi funzionano come recettori, legandosi a neurotrasmettitori, ormoni e altre sostanze. Le proteine ​​di inserzione sono necessarie per la costruzione di canali ionici attraverso i quali vengono trasportati ioni e substrati idrofili. Questi ultimi sono enzimi che catalizzano le reazioni intracellulari.

Proprietà fondamentali della membrana plasmatica

Il doppio strato lipidico impedisce la penetrazione dell'acqua. I lipidi sono composti idrofobici presenti nella cellula come fosfolipidi. Il gruppo fosfato è rivolto verso l'esterno ed è costituito da due strati: quello esterno, diretto all'ambiente extracellulare, e quello interno, che delimita il contenuto intracellulare.

Le aree idrosolubili sono chiamate teste idrofile. I siti degli acidi grassi sono diretti all'interno della cellula, sotto forma di code idrofobiche. La parte idrofobica interagisce con i lipidi vicini, il che garantisce il loro attaccamento reciproco. Il doppio strato ha permeabilità selettiva in diverse aree.

Quindi, nel mezzo, la membrana è impermeabile al glucosio e all'urea, qui passano liberamente sostanze idrofobiche: anidride carbonica, ossigeno, alcool. Il colesterolo è importante, il contenuto di quest'ultimo determina la viscosità della membrana plasmatica.

Funzioni della membrana esterna della cellula

Le caratteristiche delle funzioni sono brevemente elencate nella tabella:

Funzione di membrana	Descrizione
ruolo di barriera	Il plasmalemma svolge una funzione protettiva, proteggendo il contenuto della cellula dagli effetti di agenti estranei. A causa della speciale organizzazione di proteine, lipidi, carboidrati, è assicurata la semipermeabilità della membrana plasmatica.
Funzione del recettore	Attraverso la membrana cellulare, le sostanze biologicamente attive vengono attivate nel processo di legame ai recettori. Pertanto, le reazioni immunitarie sono mediate attraverso il riconoscimento di agenti estranei da parte dell'apparato recettore delle cellule localizzate sulla membrana cellulare.
funzione di trasporto	La presenza di pori nel plasmalemma consente di regolare il flusso di sostanze nella cellula. Il processo di trasferimento procede passivamente (senza consumo di energia) per i composti a basso peso molecolare. Il trasferimento attivo è associato al dispendio di energia rilasciata durante la scomposizione dell'adenosina trifosfato (ATP). Questo metodo ha un posto per il trasferimento di composti organici.
Partecipazione ai processi di digestione	Le sostanze si depositano sulla membrana cellulare (assorbimento). I recettori si legano al substrato, spostandolo all'interno della cellula. Si forma una vescicola, che giace liberamente all'interno della cellula. Unendosi, tali vescicole formano lisosomi con enzimi idrolitici.
Funzione enzimatica	Enzimi, componenti necessari della digestione intracellulare. Le reazioni che richiedono la partecipazione di catalizzatori procedono con la partecipazione di enzimi.

Qual è l'importanza della membrana cellulare

La membrana cellulare è coinvolta nel mantenimento dell'omeostasi a causa dell'elevata selettività delle sostanze che entrano ed escono dalla cellula (in biologia questo si chiama permeabilità selettiva).

Le escrescenze del plasmolemma dividono la cellula in compartimenti (compartimenti) responsabili dell'esecuzione di determinate funzioni. Membrane appositamente disposte, corrispondenti allo schema fluido-mosaico, assicurano l'integrità della cellula.

• La membrana cellulare (anche citolemma, plasmalemma o membrana plasmatica) è una struttura molecolare elastica costituita da proteine ​​e lipidi. Separa il contenuto di qualsiasi cella dall'ambiente esterno, assicurandone l'integrità; regola gli scambi tra la cellula e l'ambiente; le membrane intracellulari dividono la cellula in compartimenti chiusi specializzati - compartimenti o organelli, in cui vengono mantenute determinate condizioni ambientali.

Concetti correlati

Secondo la forma e la struttura della proteina attaccata alla molecola di qualsiasi sostanza, la cellula, per così dire, riconosce che tipo di sostanza è. Riconosce da quale dei suoi recettori viene attivato quando appare. Senza questo meccanismo di riconoscimento, la sostanza semplicemente non entrerà nella cellula. membrana cellulare abbastanza forte e resistente alle influenze esterne per tenerlo fuori dallo spazio interno della cella. La cellula è protetta da questo meccanismo da veleni, agenti patogeni e altri fattori in grado di distruggerla. Pertanto, affinché la sostanza necessaria alla cellula sia assimilata da essa, deve ancora riconoscerla. E per questo, è necessaria una proteina segnale (trasporto) sulla superficie della sostanza.

membrana cellulare consiste di due strati di lipidi collegati da proteine. Il danno al sottile strato lipidico porta inevitabilmente alla distruzione di recettori specifici e cambiamenti nella permeabilità della membrana. Questi processi sono migliorati dall'idrolisi della fosfolipasi, che si traduce nella formazione di una quantità significativa di acidi grassi superiori dalle membrane delle cellule nervose distrutte. L'accumulo di acidi grassi superiori aumenta l'effetto tossico del danno, interrompe le funzioni dei mitocondri (stazioni energetiche della cellula), che porta alla carenza di energia. Il deficit energetico dei neuroni si verifica a causa dell'insufficiente apporto di ossigeno e della disfunzione dei mitocondri, in cui viene sintetizzato il principale vettore energetico (acido adenosina trifosforico - ATP). Il cambiamento nella permeabilità della membrana è accompagnato dall'ingresso di ioni sodio e calcio nella cellula. L'eccessivo contenuto di calcio all'interno del neurone porta alla sua degenerazione, distrofia e morte.

I meccanismi di nutrizione degli animali di diverse categorie possono variare in modo significativo. Nei protozoi sono noti due metodi di alimentazione: pinocitosi e fagocitosi (Figura 33). Nel primo caso, “bere cellulare”, e nel secondo caso, “ingestione cellulare”. La pinocitosi inizia con la comparsa di una stretta invaginazione membrana cellulare- canale pinocitico - con un diametro da 0,5 a 2 micron. Quindi, alla fine di questo canale, viene separato un pinosoma, una vescicola circondata da una membrana e situata nel citoplasma. Qui viene digerito il contenuto liquido della vescica. Un processo di alimentazione simile è facilmente osservabile nelle amebe nude. La fagocitosi è molto comune in un'ampia varietà di protozoi. In questo caso vengono ingeriti pezzi solidi di cibo, come alghe unicellulari, batteri, ecc. Nel citoplasma sono anche circondati da una membrana, formando fagosomi o vacuoli digestivi.

Il legame del recettore sulla superficie cellulare e della proteina HN porta all'attivazione della proteina F, che è responsabile della fusione della membrana del virus e della cellula bersaglio (Griffin D. E., 2007). La proteina F è sintetizzata come proteina precursore F0, che consiste delle proteine ​​F1 e F2. L'N-terminale della proteina F1, essendo idrofobo, include 10-15 aminoacidi a carica neutra e determina la fusione del virus e membrane cellulari quando il virus entra nella cellula. Quando un numero di cellule sensibili viene infettato, la proteina F del Morbillivirus provoca la loro fusione, dando inizio alla formazione di cellule multinucleate giganti (Fig. 3). Questo effetto è il risultato di un tipico effetto citopatico del virus del morbillo sulle cellule. Con il morbillo nei follicoli dei linfonodi si trovano gigantesche cellule di Wartin-Finkelday multinucleate. Cellule simili contenenti inclusioni nei nuclei e nel citoplasma furono identificate per la prima volta nel XX secolo dai patologi americani e tedeschi A. S. Warthin e W. Finkeldey.

Per mantenere l'asimmetria ionica, l'equilibrio elettrochimico non è sufficiente. La cellula ha un altro meccanismo: la pompa sodio-potassio. La pompa sodio-potassio è un meccanismo per garantire il trasporto attivo di ioni. A membrana cellulare esiste un sistema di trasportatori, ciascuno dei quali lega tre ioni Na che si trovano all'interno della cellula e li porta all'esterno. Dall'esterno, il portatore si lega a due ioni K situati all'esterno della cellula e li trasferisce nel citoplasma. L'energia viene prelevata dalla scomposizione dell'ATP.

La sintesi dei recettori LDL è un processo autoregolante. Se la cellula ha bisogno di colesterolo, viene stimolata la sintesi dei recettori LDL, ma se non c'è bisogno di colesterolo in un dato periodo di tempo nella cellula, la sintesi dei recettori LDL viene inibita o si interrompe. In altre parole, il numero di recettori LDL sulla superficie cellulare non è costante e dipende dalla saturazione della cellula con il colesterolo. Procede così il processo fisiologico del metabolismo del colesterolo durante il normale funzionamento dei recettori LDL, proteine ​​di trasporto intracellulare che spostano i recettori LDL verso membrana cellulare e complessi "recettore LDL + LDL" trasportati dalla membrana nella cellula.

Calcio: possiede un'elevata attività biologica. Il corpo umano contiene 1-2 kg di calcio, di cui il 98-99% si trova nel tessuto osseo, dentale e cartilagineo, il resto è distribuito nei tessuti molli e nel fluido extracellulare. Il calcio è il principale elemento strutturale del tessuto osseo, influisce sulla permeabilità membrane cellulari, partecipa al lavoro di molti sistemi enzimatici, alla trasmissione di un impulso nervoso, svolge la contrazione muscolare, svolge un ruolo in tutte le fasi della coagulazione del sangue. È importante per corretto funzionamento muscoli cardiaci. Ha proprietà antinfiammatorie.

Terza cotta. In questa fase, l'asincronia della scissione si manifesta in misura maggiore, di conseguenza si forma un conceptus con un numero diverso di blastomeri, mentre può essere suddiviso condizionatamente in 8 blastomeri. Prima di questo, i blastomeri si trovano liberamente, ma presto il concetto diventa più denso, la superficie di contatto dei blastomeri aumenta e il volume dello spazio intercellulare diminuisce. Di conseguenza, si osservano convergenza e compattazione, che è una condizione estremamente importante per la formazione di contatti stretti e simili a fessure tra i blastomeri. Prima della formazione, l'uvomorulina, una proteina di adesione cellulare, inizia ad essere incorporata nella membrana plasmatica dei blastomeri. Nei blastomeri del primo concepito, l'uvomorulina è uniformemente distribuita membrana cellulare. Successivamente, si formano accumuli (cluster) di molecole di uvomorulina nell'area dei contatti intercellulari.

Affinché si verifichi una reazione tossica, la sostanza tossica deve penetrare nel suo bersaglio. A volte è un recettore, a volte è una specifica proteina o DNA nucleare, ma in generale si può dire che il bersaglio della tossina è o un punto all'interno della cellula, all'interno del suo membrana cellulare, o questa stessa membrana (doppio strato lipidico). Pertanto, molte sostanze tossiche devono attraversare le membrane per essere attive, ed è qui che entra in gioco la loro solubilità. Le sostanze idrosolubili (sia organiche che inorganiche) non possono passare facilmente attraverso gli strati lipidici a meno che non utilizzino canali proteici. Pertanto, il trasporto di sostanze idrosolubili è controllato e il contenuto di molte di esse, ad esempio ioni inorganici come ioni sodio, cloruro, potassio o calcio, viene mantenuto a un livello costante nella cellula.

Le membrane cellulari sono meccanismi sensoriali complessi che controllano automaticamente le condizioni esterne in cui vive la cellula e correggono il lavoro delle cellule in base alle mutevoli condizioni. Questi meccanismi sensoriali determinano il funzionamento dei mitocondri e del nucleo. Le violazioni in esse portano a un malfunzionamento nel funzionamento del nucleo e del suo genoma. Pertanto, vediamo il problema della formazione di tumori cancerosi come una violazione della relazione tra mitocondri e membrane cellulari piuttosto che come una semplice mutazione mitocondriale. Senza la presenza di precedenti danni a lungo termine alle membrane cellulari del citoplasma e delle membrane mitocondriali, è impossibile spiegare le fasi iniziali dell'inizio del tumore.

Le cellule animali non hanno pareti cellulari dense. Sono circondati membrana cellulare attraverso il quale avviene lo scambio di sostanze con l'ambiente.

Il trasporto di sostanze attraverso membrane cellulari associato a un cambiamento nelle loro proprietà meccaniche. Pertanto, l'accumulo di K+ da parte dei mitocondri è associato ad un'accelerazione delle reazioni di fosforilazione ossidativa e porta alla contrazione dei mitocondri, mentre il rilascio di K+ è associato al rigonfiamento dei mitocondri e al disaccoppiamento della fosforilazione e della respirazione in essi. Sulla superficie delle membrane, le molecole proteiche, utilizzando l'energia dell'ATP, catalizzano i processi di trasporto attivo transmembrana. La natura enzimatica dei processi di trasporto attivo dipende dal pH del mezzo e dalla temperatura (Johnstone, 1964). Questa circostanza viene presa in considerazione durante la conservazione dei tessuti.

Il secondo modo di attivazione della coagulazione è chiamato interno, poiché viene eseguito senza l'aggiunta di tromboplastina tissutale dall'esterno, a causa delle risorse plasmatiche interne. In condizioni artificiali, si osserva coagulazione per meccanismo interno quando il sangue estratto dal letto vascolare coagula spontaneamente in una provetta. L'avvio di questo meccanismo interno inizia con l'attivazione del fattore XII (il fattore Hageman). Questa attivazione avviene in diverse condizioni: per contatto del sangue con una parete vascolare danneggiata (collagene e altre strutture), con alterata membrane cellulari, sotto l'influenza di alcune proteasi e adrenalina, e al di fuori del corpo - a causa del contatto di sangue o plasma con una superficie estranea - vetro, aghi, cuvette, ecc. Questa attivazione del contatto non è impedita dalla rimozione di ioni calcio dal sangue , e quindi si verifica anche nel plasma citrato (o ossalato). Tuttavia, in questo caso, il processo è interrotto dall'attivazione del fattore IX, che richiede già calcio ionizzato. Dopo il fattore XII, vengono successivamente attivati ​​i fattori XI, IX e VIII. Gli ultimi due fattori formano un prodotto che attiva il fattore X, che porta alla formazione dell'attività protrombinasica. Allo stesso tempo, il fattore X attivato stesso ha una debole attività protrombinasica, ma è potenziato 1000 volte dal fattore di accelerazione - fattore V.

membrana cellulare molto duro e semplice, osmotico: non ho mai sentito parlare di proteine, lascia passare solo acqua e composti a basso peso molecolare (glucosio, per esempio). Le proteine, e in particolare il sodio e il potassio, non passano facilmente attraverso i pori della cellula. Il passaggio limitato di ioni attraverso la membrana cellulare spiega le differenze significative nella composizione ionica del fluido extra e intracellulare: nella cellula - potassio, magnesio, dietro la cellula - sodio, cloro.

I grassi sono costituiti da glicerolo e acidi grassi. Quando vengono mobilizzati dai depositi di grasso intracellulare (il processo di lipolisi), vengono scomposti nelle loro parti costitutive. Il glicerolo viene scambiato lungo il percorso di conversione dei carboidrati e gli acidi grassi risultanti vengono ossidati nei mitocondri delle cellule, dove vengono trasferiti attraverso la carnitina. Gli acidi grassi che costituiscono le molecole di grasso differiscono nella saturazione dei legami intramolecolari. I grassi animali sono ricchi di acidi grassi saturi e sono utilizzati principalmente a scopo energetico. I grassi vegetali contengono grandi quantità di acidi grassi insaturi, che vengono utilizzati per costruire membrane cellulari e svolgere funzioni catalitiche. Il cibo consumato dagli atleti dovrebbe contenere una grande quantità di acidi grassi insaturi, che sono facilmente inclusi nei processi del metabolismo "funzionante" e necessari per mantenere l'integrità strutturale delle membrane cellulari. L'utilizzo dei grassi come materiale energetico è particolarmente importante in quegli sport dove la durata massima degli esercizi svolti supera 1,5 ore (bicicletta e sci, corsa ultra lunga, lunghe camminate, alpinismo, ecc.), nonché in condizioni di bassa temperatura ambiente quando i grassi vengono utilizzati per scopi di termoregolazione. Tuttavia, va tenuto presente che per il pieno utilizzo dei grassi come materiale energetico, è necessario mantenere un'elevata tensione di ossigeno nei tessuti. Qualsiasi violazione dell'adeguato apporto di ossigeno ai tessuti porta all'accumulo di prodotti non completamente ossidati del metabolismo dei grassi - corpi chetonici, che sono associati allo sviluppo di affaticamento cronico durante il lavoro prolungato.

I centrosomi sono costituiti da una "nuvola" di proteine ​​attorno a una coppia di strutture tubolari contenenti tubulina unite insieme. Questa coppia è il centro organizzativo per il materiale del centrosoma. In preparazione alla divisione cellulare, i tubuli si staccano l'uno dall'altro e ciascuno di essi diventa immediatamente un modello per assemblare il partner mancante. Così, dopo qualche tempo, nelle vicinanze si troveranno due coppie di strutture tubolari. Ognuno di loro organizza il materiale del centrosoma attorno a sé e avvia la formazione di nuovi microtubuli che si irradiano dal centrosoma. In una cellula con due centrosomi, i microtubuli radiali di un sistema "urtano" contro i microtubuli dell'altro. Nel modello di repulsione, i microtubuli in un sistema respingeranno i microtubuli nell'altro sistema, proprio come membrana cellulare. La presenza di un secondo centrosoma e di un secondo sistema di microtubuli crea una "falsa impressione" di quanto sia vicino ciascuno dei centrosomi alla membrana cellulare. Pertanto, ciascuno dei centrosomi non si trova al centro della cellula, ma alla massima distanza dall'altro centrosoma (Fig. 5). Allo stesso modo, nel modello pull c, ciascun centrosoma e sistema di microtubuli funge da scudo per l'altro e impedisce al centrosoma di essere trascinato verso il lato opposto della cellula. Entrambi i meccanismi, che nelle cellule umane possono funzionare contemporaneamente, avranno lo stesso effetto: non un solo centrosoma si troverà al centro della cellula. Occuperanno invece una posizione approssimativamente a metà tra il vero centro e la periferia della cellula (Fig. 5). Pertanto, due centrosomi determinano i futuri centri di due nuove cellule che si formano durante la divisione della cellula madre. Ancora una volta, questo avviene "automaticamente": i partecipanti al processo non "sanno" nulla della forma della cellula.

A membrana cellulare contiene recettori altamente sensibili che consentono alla cellula di identificare i segnali provenienti dall'ambiente, nonché sostanze nutritive e vari composti antibatterici. Inoltre, sulla superficie della membrana citoplasmatica sono presenti sistemi enzimatici attivi che prendono parte alla sintesi di proteine, tossine, enzimi, acidi nucleici e altre sostanze, così come nella fosforilazione ossidativa.

Gli ioni di questi elementi sono responsabili della conducibilità elettrica nel nostro corpo. membrane cellulari. Sui lati opposti della membrana cellulare, cioè all'interno e all'esterno della cellula, viene costantemente mantenuta una differenza di potenziale elettrico. La concentrazione di sodio e cloruri è maggiore all'esterno della cellula e di potassio all'interno, ma inferiore al sodio all'esterno, il che crea una potenziale differenza tra i lati della membrana cellulare. Questa differenza di potenziale è chiamata carica a riposo, che consente alla cellula di rispondere in modo vivido agli impulsi nervosi provenienti dal cervello. Perdendo tale carica, la cellula lascia il sistema e cessa di condurre impulsi.

1) viene effettuato sotto l'azione di enzimi fissati su membrane cellulari. Sono fissati in modo che il loro centro attivo sia diretto alla cavità intestinale, il che aumenta la loro attività. Questi enzimi sono sintetizzati dalle cellule dell'intestino tenue o adsorbiti dal suo contenuto;

Riso. 2.6. Fasi di propagazione del segnale ormonale. La sintesi degli ormoni avviene all'interno della cellula. La secrezione non è un rilascio passivo di una sostanza nello spazio circostante, ma un processo attivo che può essere influenzato da fattori che non modificano l'intensità della sintesi. Nel sangue, gli ormoni si legano alle proteine ​​trasportatrici. Nella forma legata, gli ormoni sono inattivi. Pertanto, il loro effetto biologico dipende anche dal contenuto di proteine ​​di trasporto nel sangue. Per realizzare un effetto biologico, un ormone deve legarsi a un recettore cellulare, una struttura complessa situata all'interno membrana cellulare o all'interno della cellula, nel suo citosol. Dopo il legame della molecola ormonale al recettore, segue un'intera cascata reazioni chimiche che portano a cambiamenti nell'attività cellulare. Ciò si manifesta in un cambiamento nella sintesi proteica nella cellula, nonché in un cambiamento nelle proprietà della sua membrana, che si verificano durante la trasmissione di un impulso nervoso, la contrazione delle cellule muscolari e la secrezione di varie sostanze da esse. Rilasciata dal complesso con il recettore, la molecola ormonale viene inattivata nel sangue (peptidi) o nel fegato (steroidi). I cambiamenti nell'effetto ormonale sono causati non solo dai cambiamenti nella sintesi delle molecole ormonali nella ghiandola endocrina, ma anche in qualsiasi fase della trasmissione del segnale ormonale.

Tutte le piante, le specie vegetali e gli animali, compreso l'uomo, sopravvivono grazie all'energia prodotta dall'acqua. Gli scienziati hanno dimostrato che l'acqua fa funzionare le "pompe" proteiche ioniche membrane cellulari, facilitando la spinta nella cellula delle sostanze necessarie, incluso il sodio, e rimuovendo da esso il potassio e i prodotti metabolici. Se, in generale, un organismo saturo di acqua contiene fino al 92% di acqua, il contenuto di acqua all'interno della cellula raggiunge il 75%. Questa differenza crea una pressione osmotica che permette all'acqua di entrare nelle cellule. L'acqua attiva le "pompe" sodio-potassio, generando così l'energia necessaria per il normale funzionamento delle cellule, che innesca il meccanismo del metabolismo extra e intracellulare.

Patomorfologia e fisiopatologia. Porta d'ingresso dell'infezione - tratto gastrointestinale, il principale sito di riproduzione dei vibrioni è il lume dell'intestino tenue, dove si attaccano alla superficie delle cellule epiteliali dello strato mucoso e producono l'enterotossina, che è fissata sui recettori membrana cellulare. La subunità attiva della tossina entra nella cellula e attiva l'enzima adenilato ciclasi. Ciò contribuisce ad aumentare la produzione di cAMP, che porta ad una diminuzione dell'assorbimento attivo di sodio e cloruro e ad un aumento della secrezione attiva di sodio da parte delle cellule della cripta. Il risultato di questi cambiamenti è un massiccio rilascio di acqua ed elettroliti nel lume intestinale.

membrane cellulari vescicole speciali contenenti particelle di farmaco che si spostano sul lato opposto della membrana e rilasciano il loro contenuto. Il passaggio dei farmaci attraverso il tubo digerente è strettamente correlato alla loro liposolubilità e ionizzazione. È stato stabilito che quando le sostanze medicinali vengono assunte per via orale, il tasso del loro assorbimento in diverse parti del tratto gastrointestinale non è lo stesso. Dopo aver attraversato la mucosa dello stomaco e dell'intestino, la sostanza entra nel fegato, dove, sotto l'azione dei suoi enzimi, subisce cambiamenti significativi. Il processo di assorbimento dei farmaci nello stomaco e nell'intestino è influenzato dal pH. Quindi, nello stomaco pH 1-3, che contribuisce a facilitare l'assorbimento degli acidi e un aumento del pH dell'intestino tenue e crasso a 8 basi. Allo stesso tempo, nell'ambiente acido dello stomaco, alcuni farmaci possono essere distrutti, ad esempio la benzilpenicillina. Gli enzimi del tratto gastrointestinale inattivano proteine ​​​​e polipeptidi e i sali biliari possono accelerare o rallentare l'assorbimento dei farmaci, formando composti insolubili.

I lipidi (grassi: acidi grassi liberi, trigliceridi, colesterolo) sono i mattoni di membrane cellulari. Svolgono un ruolo importante nella formazione di una barriera d'acqua, prevengono la perdita d'acqua transepidermica (deflusso di acqua attraverso l'epidermide verso l'esterno) e ne garantiscono l'impermeabilità.

I lipidi includono grassi e sostanze simili ai grassi. Le molecole di grasso sono costituite da glicerolo e acidi grassi. Le sostanze simili ai grassi includono il colesterolo, alcuni ormoni e la lecitina. Lipidi, che sono il componente principale membrane cellulari(sono descritti di seguito), svolgono quindi una funzione di costruzione. I lipidi sono le più importanti fonti di energia. Quindi, se a completa ossidazione 1 g di proteine ​​o carboidrati rilascia 17,6 kJ di energia, quindi con la completa ossidazione di 1 g di grasso - 38,9 kJ. I lipidi svolgono la termoregolazione, proteggono gli organi (capsule di grasso).

4. Pinocitosi. Il processo di trasporto viene effettuato attraverso la formazione di strutture membrane cellulari vescicole speciali contenenti particelle di farmaco che si spostano sul lato opposto della membrana e rilasciano il loro contenuto. Il passaggio dei farmaci attraverso il tubo digerente è strettamente correlato alla loro liposolubilità e ionizzazione. È stato stabilito che quando le sostanze medicinali vengono assunte per via orale, il tasso del loro assorbimento in diverse parti del tratto gastrointestinale non è lo stesso. Dopo aver attraversato la mucosa dello stomaco e dell'intestino, la sostanza entra nel fegato, dove subisce cambiamenti significativi sotto l'azione degli enzimi epatici. Il processo di assorbimento del farmaco nello stomaco e nell'intestino è influenzato dal pH. Quindi, nello stomaco pH 1-3, che contribuisce a facilitare l'assorbimento degli acidi e un aumento del pH dell'intestino tenue e crasso a 8 basi.

La dissimilazione (catabolismo) è il processo di disintegrazione delle sostanze sia provenienti dall'esterno che incluse nelle cellule del corpo; accompagnato dal rilascio di energia. L'energia rilasciata viene utilizzata per tutti i processi vitali: contrazione muscolare, conduzione degli impulsi nervosi, mantenimento della temperatura corporea, vari tipi di sintesi, assorbimento e secrezione, mantenimento delle concentrazioni fisiologiche di ioni organici e inorganici su entrambi i lati membrana cellulare(dentro e fuori la cella), ecc.

Sostanze necessarie per il normale funzionamento di una cellula vivente e che vi entrano attraverso membrana cellulare sono chiamati nutrienti.

Il modello della "maionese originale" è proposto da Harold Morowitz in Mayonnaise e The Origin of Life: Thoughts of Minds and Molecules. Lei suggerisce che le controparti primitive membrane cellulari esisteva fin dall'antichità, anche prima dell'avvento dell'RNA autocopiante. In altre parole, l'intero mondo dell'RNA esisteva all'interno delle protocellule, piccole vescicole grasse. La teoria della “maionese primaria” ha meno sostenitori della teoria della “pizza primaria”, perché c'è un problema nutrizionale per le protocellule: i nucleotidi passano molto male attraverso le membrane. Nelle cellule moderne esistono speciali proteine ​​di trasporto per questo, ma non è stata ancora trovata una soluzione adeguata per l'assorbimento dei nucleotidi da parte delle protocellule primitive. Ma nel modello della "maionese primaria", si ottiene una separazione molto efficace delle molecole di RNA in gruppi cooperanti, quindi gli scienziati non hanno fretta di rifiutarlo. Inoltre, ci sono modi per combinare le teorie della "pizza primaria" e della "maionese primaria": le particelle di argilla, come si è scoperto, aiutano la formazione di bolle di membrana, mentre la bolla emergente circonda la particella di argilla da tutti i lati.

I segni morfologici dell'invecchiamento cellulare sono una diminuzione del suo volume, una riduzione della maggior parte degli organelli, un aumento del contenuto dei lisosomi, un accumulo di pigmenti e inclusioni grasse e un aumento della permeabilità. membrane cellulari, vacuolizzazione del citoplasma e del nucleo.

4. Pinocitosi. Il processo di trasporto viene effettuato attraverso la formazione di strutture membrane cellulari vescicole speciali contenenti particelle di farmaco che si spostano sul lato opposto della membrana e rilasciano il loro contenuto. Il passaggio dei farmaci attraverso il tubo digerente è strettamente correlato alla loro liposolubilità e ionizzazione. È stato stabilito che quando le sostanze medicinali vengono assunte per via orale, il tasso del loro assorbimento in diverse parti del tratto gastrointestinale non è lo stesso. Dopo aver attraversato la mucosa dello stomaco e dell'intestino, la sostanza entra nel fegato, dove subisce cambiamenti significativi sotto l'azione degli enzimi epatici. Il processo di assorbimento del farmaco nello stomaco e nell'intestino è influenzato dal pH. Quindi, nello stomaco pH 1-3, che contribuisce a facilitare l'assorbimento degli acidi e un aumento del pH dell'intestino tenue e crasso a 8 basi. Allo stesso tempo, nell'ambiente acido dello stomaco, alcuni farmaci possono essere distrutti, ad esempio la benzilpenicillina. Gli enzimi del tratto gastrointestinale inattivano proteine ​​​​e polipeptidi e i sali biliari possono accelerare l'assorbimento dei farmaci o rallentare, formando composti insolubili. Il tasso di assorbimento nello stomaco è influenzato dalla composizione del cibo, dalla motilità gastrica, dall'intervallo di tempo tra i pasti e dall'assunzione di droghe. Dopo l'introduzione nel flusso sanguigno, il farmaco viene distribuito a tutti i tessuti del corpo, mentre la sua solubilità nei lipidi, la qualità della comunicazione con le proteine ​​​​del plasma sanguigno, l'intensità del flusso sanguigno regionale e altri fattori sono importanti. Una parte significativa del farmaco nella prima volta dopo l'assorbimento entra negli organi e nei tessuti che sono più attivamente riforniti di sangue (cuore, fegato, polmoni, reni) e muscoli, mucose, tessuto adiposo e pelle saturo di sostanze medicinali lentamente. I farmaci idrosolubili scarsamente assorbiti nel sistema digestivo vengono somministrati solo per via parenterale (ad esempio streptomicina). I farmaci liposolubili (anestetici gassosi) vengono rapidamente distribuiti in tutto il corpo.

Gli ormoni sono sostanze "chimiche" con attività fisiologica estremamente elevata. Controllano il metabolismo, regolano l'attività cellulare(!) e la permeabilità membrane cellulari e molte altre funzioni corporee specifiche.

Le piastrine (o piastrine) non sono formazioni meno complesse, nonostante le loro modeste dimensioni. Sono formati da incorniciati membrana cellulare frammenti del citoplasma di cellule giganti del midollo osseo (megacariociti). Insieme alle proteine ​​​​del plasma sanguigno (come, ad esempio, il fibrinogeno), le piastrine contribuiscono al processo di coagulazione del sangue quando l'integrità della nave è danneggiata, il che porta all'arresto del sanguinamento. Questa è la principale funzione protettiva delle piastrine: la prevenzione di pericolose perdite di sangue.

Gli acidi polinsaturi sono sostanze indispensabili per l'organismo, non è in grado di produrli da solo e la loro carenza o completa assenza nell'organismo porta a gravi patologie. Sono parte attiva membrane cellulari, regolano il metabolismo, in particolare il metabolismo del colesterolo, dei fosfolipidi e di una serie di vitamine, formano ormoni tissutali e altre sostanze biologicamente attive nel corpo, influenzano positivamente la condizione della pelle e delle pareti dei vasi sanguigni e il metabolismo dei grassi nel fegato.

L'ipossia interrompe il metabolismo del sale marino e, soprattutto, il processo di movimento attivo degli ioni attraverso membrane cellulari. In queste condizioni, le cellule dei tessuti eccitabili perdono ioni K + e si accumulano nell'ambiente extracellulare. Questo effetto dell'ipossia è associato non solo alla carenza di energia, ma anche a una diminuzione dell'attività dell'ATPasi K+/N+-dipendente. Diminuisce anche l'attività dell'ATPasi Ca 2+/Mg 2+-dipendente, per cui aumenta la concentrazione di ioni Ca 2+ nel citoplasma, entrano nei mitocondri e riducono l'efficienza dell'ossidazione biologica, aggravando il deficit energetico.

Il colesterolo è una sostanza del gruppo dei lipidi. Il colesterolo è stato isolato per la prima volta dai calcoli biliari, da cui il nome. Il colesterolo fa parte delle cellule cerebrali, degli ormoni della corteccia surrenale e degli ormoni sessuali, regola la permeabilità membrane cellulari. Circa il 70-80% del colesterolo è prodotto dall'organismo stesso (fegato, intestino, reni, ghiandole surrenali, gonadi), il restante 20-30% proviene da alimenti di origine animale. Il colesterolo garantisce la stabilità delle membrane cellulari in un ampio intervallo di temperature. È necessario per la produzione di vitamina D, la produzione di varie sostanze biologicamente attive da parte delle ghiandole surrenali, compresi gli ormoni sessuali femminili e maschili, e secondo dati recenti svolge un ruolo importante nell'attività del cervello e del sistema immunitario, compresa la protezione contro il cancro.

Il calcio si trova nelle ossa e nei denti. Contengono il 99% di tutto il calcio nel corpo e solo l'1% si trova in altri tessuti e nel sangue. Regola la permeabilità membrane cellulari e la coagulazione del sangue, l'equilibrio dei processi di eccitazione e inibizione nella corteccia cerebrale. Il fabbisogno giornaliero di calcio è di 0,8-1 g Il fabbisogno corporeo di calcio aumenta durante la gravidanza e l'allattamento, le fratture ossee.

E ancora qualche parola sugli alcoli. Un acido carbossilico e un alcol possono reagire tra loro, in cui OH viene separato dal gruppo carbossilico e H dal gruppo alcolico.Questi frammenti separati formano immediatamente acqua (la cui formula è H - O–H o H2O ). E i residui di acido e alcol sono combinati in un estere, una molecola con la formula generale R1-CO - O-R2. Va tenuto presente che gli esteri e gli eteri già a noi familiari sono completamente classi differenti composti che non dovrebbero mai essere confusi. In inglese, ad esempio, sono denotati da radici diverse, rispettivamente ester (ester) ed ether (ether). Tra le sostanze biologicamente attive ci sono entrambe, ma in generale ci sono più esteri. Senza sapere cosa sia, è impossibile capire, ad esempio, il dispositivo membrana cellulare.

Una mancanza di vitamina E può portare a cambiamenti irreversibili nei muscoli, il che è inaccettabile per gli atleti. Può anche svilupparsi l'infertilità. Questa vitamina è un antiossidante che protegge i danni membrane cellulari e riducendo la quantità di radicali liberi nel corpo, il cui accumulo porta a cambiamenti nella composizione delle cellule.

Prima di tutto, in una cellula sana sono danneggiati membrane cellulari. Inoltre, sotto l'influenza dei radicali liberi, il DNA delle cellule viene danneggiato, si verificano numerose mutazioni, che alla fine possono essere espresse anche in una malattia così grave come il cancro.

Nel 1972, è stata avanzata la teoria secondo cui una membrana parzialmente permeabile circonda la cellula e svolge una serie di compiti vitali, e la struttura e la funzione delle membrane cellulari sono questioni significative per quanto riguarda il corretto funzionamento di tutte le cellule del corpo. si diffuse nel XVII secolo, insieme all'invenzione del microscopio. Si è saputo che i tessuti vegetali e animali sono composti da cellule, ma a causa della bassa risoluzione del dispositivo era impossibile vedere eventuali barriere attorno alla cellula animale. Nel 20 ° secolo, la natura chimica della membrana è stata studiata in modo più dettagliato, si è scoperto che i lipidi ne sono la base.

La struttura e le funzioni delle membrane cellulari

La membrana cellulare circonda il citoplasma delle cellule viventi, separando fisicamente i componenti intracellulari dall'ambiente esterno. Funghi, batteri e piante hanno anche pareti cellulari che forniscono protezione e impediscono il passaggio di grandi molecole. Le membrane cellulari svolgono anche un ruolo nello sviluppo del citoscheletro e nell'attaccamento di altre particelle vitali alla matrice extracellulare. Questo è necessario per tenerli insieme, formando i tessuti e gli organi del corpo. Le caratteristiche strutturali della membrana cellulare includono la permeabilità. La funzione principale è la protezione. La membrana è costituita da uno strato fosfolipidico con proteine ​​incorporate. Questa parte è coinvolta in processi come l'adesione cellulare, la conduzione ionica e i sistemi di segnalazione e funge da superficie di attacco per diverse strutture extracellulari, tra cui la parete, il glicocalice e il citoscheletro interno. La membrana mantiene anche il potenziale della cellula fungendo da filtro selettivo. È selettivamente permeabile agli ioni e molecole organiche e controlla il movimento delle particelle.

Meccanismi biologici che coinvolgono la membrana cellulare

1. Diffusione passiva: alcune sostanze (piccole molecole, ioni), come l'anidride carbonica (CO2) e l'ossigeno (O2), possono diffondere attraverso la membrana plasmatica. Il guscio funge da barriera per determinate molecole e ioni che possono essere concentrati su entrambi i lati.

2. Canali e trasportatori proteici transmembrana: i nutrienti come il glucosio o gli aminoacidi devono entrare nella cellula e alcuni prodotti metabolici devono lasciarla.

3. L'endocitosi è il processo mediante il quale le molecole vengono assorbite. Si crea una leggera deformazione (invaginazione) nella membrana plasmatica, in cui viene ingerita la sostanza da trasportare. Richiede energia ed è quindi una forma di trasporto attivo.

4. Esocitosi: si verifica in varie cellule per rimuovere residui non digeriti di sostanze portate dall'endocitosi, per secernere sostanze come ormoni ed enzimi e trasportare completamente la sostanza attraverso la barriera cellulare.

struttura molecolare

La membrana cellulare è una membrana biologica, costituita principalmente da fosfolipidi e che separa il contenuto dell'intera cellula dall'ambiente esterno. Il processo di formazione avviene spontaneamente in condizioni normali. Per comprendere questo processo e descrivere correttamente la struttura e le funzioni delle membrane cellulari, nonché le proprietà, è necessario valutare la natura delle strutture fosfolipidiche, che sono caratterizzate da polarizzazione strutturale. Quando i fosfolipidi nell'ambiente acquoso del citoplasma raggiungono una concentrazione critica, si combinano in micelle, che sono più stabili nell'ambiente acquoso.

Proprietà della membrana

• Stabilità. Ciò significa che dopo la formazione della membrana è improbabile che si disintegri.
• Forza. La membrana lipidica è sufficientemente affidabile per impedire il passaggio di una sostanza polare; sia le sostanze disciolte (ioni, glucosio, amminoacidi) che molecole molto più grandi (proteine) non possono passare attraverso il confine formato.
• carattere dinamico. Questa è forse la proprietà più importante quando si considera la struttura della cellula. La membrana cellulare può essere soggetta a varie deformazioni, può piegarsi e piegarsi senza collassare. In circostanze particolari, come la fusione delle vescicole o il germogliamento, può rompersi, ma solo temporaneamente. A temperatura ambiente, i suoi componenti lipidici sono in costante movimento caotico, formando un confine fluido stabile.

Modello a mosaico liquido

Parlando della struttura e delle funzioni delle membrane cellulari, è importante notare che nella visione moderna, la membrana come modello di mosaico liquido è stata considerata nel 1972 dagli scienziati Singer e Nicholson. La loro teoria riflette tre caratteristiche principali della struttura della membrana. Gli integrali forniscono un modello a mosaico per la membrana e sono in grado di muoversi lateralmente nel piano a causa della natura variabile dell'organizzazione lipidica. Anche le proteine ​​transmembrana sono potenzialmente mobili. Una caratteristica importante della struttura della membrana è la sua asimmetria. Qual è la struttura di una cellula? Membrana cellulare, nucleo, proteine ​​e così via. La cellula è l'unità di base della vita e tutti gli organismi sono costituiti da una o più cellule, ciascuna con una barriera naturale che la separa dal suo ambiente. Questo bordo esterno della cellula è anche chiamato membrana plasmatica. È composto da quattro diversi tipi di molecole: fosfolipidi, colesterolo, proteine ​​e carboidrati. Il modello a mosaico liquido descrive la struttura della membrana cellulare come segue: flessibile ed elastica, con una consistenza simile all'olio vegetale, in modo che tutte le singole molecole semplicemente galleggino nel mezzo liquido e siano tutte in grado di muoversi lateralmente all'interno di questo guscio. Un mosaico è qualcosa che contiene molti dettagli diversi. Nella membrana plasmatica è rappresentato da fosfolipidi, molecole di colesterolo, proteine ​​e carboidrati.

Fosfolipidi

I fosfolipidi costituiscono la struttura di base della membrana cellulare. Queste molecole hanno due estremità distinte: una testa e una coda. L'estremità della testa contiene un gruppo fosfato ed è idrofila. Ciò significa che è attratto dalle molecole d'acqua. La coda è costituita da atomi di idrogeno e carbonio chiamati catene di acidi grassi. Queste catene sono idrofobe, non amano mescolarsi con le molecole d'acqua. Questo processo è simile a quello che accade quando si versa l'olio vegetale nell'acqua, cioè non si dissolve in essa. Le caratteristiche strutturali della membrana cellulare sono associate al cosiddetto doppio strato lipidico, costituito da fosfolipidi. Le teste di fosfato idrofilo si trovano sempre dove c'è acqua sotto forma di fluido intracellulare ed extracellulare. Le code idrofobiche dei fosfolipidi nella membrana sono organizzate in modo tale da tenerle lontane dall'acqua.

Colesterolo, proteine ​​e carboidrati

Quando le persone sentono la parola "colesterolo", di solito pensano che sia cattivo. Tuttavia, il colesterolo è in realtà un componente molto importante delle membrane cellulari. Le sue molecole sono costituite da quattro anelli di idrogeno e atomi di carbonio. Sono idrofobici e si trovano tra le code idrofobiche nel doppio strato lipidico. La loro importanza sta nel mantenere la consistenza, rafforzano le membrane, prevenendo l'incrocio. Le molecole di colesterolo impediscono inoltre alle code fosfolipidiche di entrare in contatto e indurirsi. Ciò garantisce fluidità e flessibilità. Le proteine ​​di membrana agiscono come enzimi per accelerare le reazioni chimiche, agiscono come recettori per molecole specifiche o trasportano sostanze attraverso la membrana cellulare.

I carboidrati, o saccaridi, si trovano solo sul lato extracellulare della membrana cellulare. Insieme formano il glicocalice. Fornisce ammortizzazione e protezione alla membrana plasmatica. Sulla base della struttura e del tipo di carboidrati nel glicocalice, il corpo può riconoscere le cellule e determinare se dovrebbero essere presenti o meno.

Proteine ​​di membrana

La struttura della membrana cellulare non può essere immaginata senza un componente così significativo come la proteina. Nonostante ciò, possono essere di dimensioni significativamente inferiori rispetto a un altro componente importante: i lipidi. Esistono tre tipi principali di proteine ​​di membrana.

• Integrante. Coprono completamente il doppio strato, il citoplasma e l'ambiente extracellulare. Svolgono una funzione di trasporto e segnalazione.
• Periferica. Le proteine ​​sono attaccate alla membrana mediante legami elettrostatici o idrogeno sulla loro superficie citoplasmatica o extracellulare. Sono coinvolti principalmente come mezzo di attaccamento per le proteine ​​integrali.
• Transmembrana. Svolgono funzioni enzimatiche e di segnalazione e modulano anche la struttura di base del doppio strato lipidico della membrana.

Funzioni delle membrane biologiche

L'effetto idrofobico, che regola il comportamento degli idrocarburi nell'acqua, controlla le strutture formate dai lipidi di membrana e dalle proteine ​​di membrana. Molte proprietà delle membrane sono conferite dai portatori di doppi strati lipidici, che costituiscono la struttura di base di tutte le membrane biologiche. Le proteine ​​di membrana integrali sono parzialmente nascoste nel doppio strato lipidico. Le proteine ​​transmembrana hanno un'organizzazione specializzata di amminoacidi nella loro sequenza primaria.

Le proteine ​​di membrana periferiche sono molto simili alle proteine ​​solubili, ma sono anche legate alla membrana. Le membrane cellulari specializzate hanno funzioni cellulari specializzate. In che modo la struttura e le funzioni delle membrane cellulari influenzano il corpo? La funzionalità dell'intero organismo dipende da come sono disposte le membrane biologiche. Dagli organelli intracellulari, dalle interazioni extracellulari e intercellulari delle membrane, vengono create le strutture necessarie per l'organizzazione e lo svolgimento delle funzioni biologiche. Molte caratteristiche strutturali e funzionali sono condivise tra batteri e virus avvolti. Tutte le membrane biologiche sono costruite su un doppio strato lipidico, che determina la presenza di un numero di caratteristiche generali. Le proteine ​​di membrana hanno molte funzioni specifiche.

• Controllo. Le membrane plasmatiche delle cellule determinano i confini dell'interazione della cellula con l'ambiente.
• Trasporto. Le membrane intracellulari delle cellule sono suddivise in diversi blocchi funzionali con diversa composizione interna, ciascuno dei quali è supportato dalla necessaria funzione di trasporto in combinazione con la permeabilità di controllo.
• trasduzione del segnale. La fusione della membrana fornisce un meccanismo per la notifica vescicolare intracellulare e impedisce a vari tipi di virus di entrare liberamente nella cellula.

Significato e conclusioni

La struttura della membrana cellulare esterna colpisce l'intero corpo. Svolge un ruolo importante nella protezione dell'integrità consentendo la penetrazione solo di sostanze selezionate. È anche una buona base per l'ancoraggio del citoscheletro e della parete cellulare, che aiuta a mantenere la forma della cellula. I lipidi costituiscono circa il 50% della massa della membrana della maggior parte delle cellule, anche se questo varia a seconda del tipo di membrana. La struttura della membrana cellulare esterna dei mammiferi è più complessa, contiene quattro fosfolipidi principali. Una proprietà importante dei doppi strati lipidici è che si comportano come un fluido bidimensionale in cui le singole molecole possono liberamente ruotare e muoversi lateralmente. Tale fluidità è una proprietà importante delle membrane, che è determinata in base alla temperatura e alla composizione lipidica. A causa della struttura ad anello idrocarburico, il colesterolo svolge un ruolo nel determinare la fluidità delle membrane. le membrane biologiche per piccole molecole consentono alla cellula di controllare e mantenere la sua struttura interna.

Considerando la struttura della cellula (membrana cellulare, nucleo e così via), possiamo concludere che il corpo è un sistema autoregolante che non può farsi del male senza un aiuto esterno e cercherà sempre modi per ripristinare, proteggere e funzionare correttamente ogni cellula.

Tutti gli organismi viventi sulla Terra sono costituiti da cellule e ogni cellula è circondata da un guscio protettivo: una membrana. Tuttavia, le funzioni della membrana non si limitano alla protezione degli organelli e alla separazione di una cellula dall'altra. La membrana cellulare è un meccanismo complesso che è direttamente coinvolto nella riproduzione, rigenerazione, nutrizione, respirazione e molte altre importanti funzioni cellulari.

Il termine "membrana cellulare" è stato utilizzato per circa cento anni. La parola "membrana" nella traduzione dal latino significa "film". Ma nel caso di una membrana cellulare, sarebbe più corretto parlare di una combinazione di due film interconnessi in un certo modo, inoltre, lati diversi di questi film hanno proprietà diverse.

La membrana cellulare (citolemma, plasmalemma) è un involucro lipoproteico a tre strati (grasso-proteina) che separa ogni cellula dalle cellule vicine e dall'ambiente, ed effettua uno scambio controllato tra le cellule e l'ambiente.

Di importanza decisiva in questa definizione non è che la membrana cellulare separi una cellula dall'altra, ma che ne garantisca l'interazione con le altre cellule e con l'ambiente. La membrana è una struttura della cellula molto attiva e costantemente funzionante, sulla quale molte funzioni sono assegnate dalla natura. Dal nostro articolo imparerai tutto sulla composizione, struttura, proprietà e funzioni della membrana cellulare, nonché sul pericolo rappresentato per la salute umana dai disturbi nel funzionamento delle membrane cellulari.

Storia della ricerca sulle membrane cellulari

Nel 1925, due scienziati tedeschi, Gorter e Grendel, furono in grado di condurre un complesso esperimento sui globuli rossi umani, gli eritrociti. Usando lo shock osmotico, i ricercatori hanno ottenuto le cosiddette "ombre" - gusci vuoti di globuli rossi, quindi li hanno messi in una pila e hanno misurato la superficie. Il passo successivo è stato calcolare la quantità di lipidi nella membrana cellulare. Con l'aiuto dell'acetone, gli scienziati hanno isolato i lipidi dalle "ombre" e hanno determinato che erano appena sufficienti per un doppio strato continuo.

Tuttavia, durante l'esperimento, sono stati commessi due errori grossolani:

L'uso dell'acetone non consente di isolare tutti i lipidi dalle membrane;

La superficie delle "ombre" è stata calcolata a peso secco, anch'essa errata.

Poiché il primo errore ha dato un segno negativo nei calcoli e il secondo ha dato un vantaggio, il risultato complessivo si è rivelato sorprendentemente accurato e gli scienziati tedeschi hanno portato la scoperta più importante al mondo scientifico: il doppio strato lipidico della membrana cellulare.

Nel 1935, un'altra coppia di ricercatori, Danielly e Dawson, dopo lunghi esperimenti sui film bilipidici, giunsero alla conclusione che le proteine ​​sono presenti nelle membrane cellulari. Non c'era altro modo per spiegare perché questi film hanno una tensione superficiale così elevata. Gli scienziati hanno presentato al pubblico un modello schematico di una membrana cellulare, simile a un panino, dove il ruolo delle fette di pane è svolto da strati lipidici-proteici omogenei, e tra di loro invece dell'olio c'è il vuoto.

Nel 1950, con l'aiuto del primo microscopio elettronico, la teoria di Danielly-Dawson fu parzialmente confermata: le microfotografie della membrana cellulare mostravano chiaramente due strati costituiti da teste lipidiche e proteiche, e tra loro uno spazio trasparente pieno solo di code di lipidi e proteine.

Nel 1960, guidato da questi dati, il microbiologo americano J. Robertson sviluppò una teoria sulla struttura a tre strati delle membrane cellulari, che per molto tempo considerata l'unica corretta. Tuttavia, con lo sviluppo della scienza, sono sorti sempre più dubbi sull'omogeneità di questi strati. Dal punto di vista della termodinamica, una tale struttura è estremamente sfavorevole: sarebbe molto difficile per le cellule trasportare sostanze dentro e fuori attraverso l'intero "sandwich". Inoltre, è stato dimostrato che le membrane cellulari di diversi tessuti hanno spessori e metodi di attacco diversi, a causa delle diverse funzioni degli organi.

Nel 1972, i microbiologi S.D. Cantante e G.L. Nicholson è stato in grado di spiegare tutte le incoerenze della teoria di Robertson con l'aiuto di un nuovo modello a mosaico fluido della membrana cellulare. Gli scienziati hanno scoperto che la membrana è eterogenea, asimmetrica, piena di fluido e le sue cellule sono in costante movimento. E le proteine ​​\u200b\u200bche lo compongono hanno una struttura e uno scopo diversi, inoltre, si trovano in modo diverso rispetto allo strato bilipidico della membrana.

Le membrane cellulari contengono tre tipi di proteine:

Periferico: attaccato alla superficie del film;

semi integrale- penetrare parzialmente nello strato bilipidico;

Integrale: penetra completamente nella membrana.

Le proteine ​​​​periferiche sono associate alle teste dei lipidi di membrana attraverso l'interazione elettrostatica e non formano mai uno strato continuo, come si credeva in precedenza.E le proteine ​​​​semiintegrali e integrali servono a trasportare ossigeno e sostanze nutritive nella cellula, nonché a rimuovere il decadimento prodotti da esso e altro ancora per diverse importanti funzionalità, che imparerai a conoscere in seguito.

La membrana cellulare svolge le seguenti funzioni:

Barriera: la permeabilità della membrana per diversi tipi di molecole non è la stessa Per bypassare la membrana cellulare, la molecola deve avere una certa dimensione, Proprietà chimiche e carica elettrica. Le molecole dannose o inappropriate, a causa della funzione di barriera della membrana cellulare, semplicemente non possono entrare nella cellula. Ad esempio, con l'aiuto della reazione del perossido, la membrana protegge il citoplasma dai perossidi pericolosi per esso;

Trasporto: attraverso la membrana passa uno scambio passivo, attivo, regolato e selettivo. Il metabolismo passivo è adatto a sostanze e gas liposolubili costituiti da molecole molto piccole. Tali sostanze penetrano dentro e fuori la cellula senza dispendio energetico, liberamente, per diffusione. La funzione di trasporto attivo della membrana cellulare viene attivata quando necessario, ma le sostanze difficili da trasportare devono essere trasportate all'interno o all'esterno della cellula. Ad esempio, quelli con una grande dimensione molecolare o incapaci di attraversare lo strato bilipidico a causa dell'idrofobicità. Quindi le pompe proteiche iniziano a funzionare, inclusa l'ATPasi, che è responsabile dell'assorbimento degli ioni di potassio nella cellula e dell'espulsione degli ioni di sodio da essa. Il trasporto regolato è essenziale per le funzioni di secrezione e fermentazione, come quando le cellule producono e secernono ormoni o succo gastrico. Tutte queste sostanze lasciano le cellule attraverso canali speciali e in un determinato volume. E la funzione di trasporto selettivo è associata alle stesse proteine ​​​​integrali che penetrano nella membrana e fungono da canale per l'ingresso e l'uscita di tipi di molecole strettamente definiti;

matrice: la membrana cellulare determina e fissa la posizione degli organelli l'uno rispetto all'altro (nucleo, mitocondri, cloroplasti) e regola l'interazione tra loro;

Meccanico: garantisce la restrizione di una cellula da un'altra e, allo stesso tempo, la corretta connessione delle cellule in un tessuto omogeneo e la resistenza degli organi alla deformazione;

Protettivo: sia nelle piante che negli animali, la membrana cellulare funge da base per la costruzione di un telaio protettivo. Un esempio è il legno duro, la buccia densa, le spine spinose. Nel mondo animale ci sono anche molti esempi della funzione protettiva delle membrane cellulari: guscio di tartaruga, guscio chitinoso, zoccoli e corna;

Energia: i processi di fotosintesi e respirazione cellulare sarebbero impossibili senza la partecipazione delle proteine ​​​​della membrana cellulare, perché è con l'aiuto dei canali proteici che le cellule scambiano energia;

Recettore - le proteine ​​incorporate nella membrana cellulare possono avere un'altra importante funzione. Servono come recettori attraverso i quali la cellula riceve un segnale da ormoni e neurotrasmettitori. E questo, a sua volta, è necessario per la conduzione degli impulsi nervosi e il normale corso dei processi ormonali;

Enzimatico - un'altra importante funzione insita in alcune proteine ​​​​delle membrane cellulari. Ad esempio, nell'epitelio intestinale, gli enzimi digestivi vengono sintetizzati con l'aiuto di tali proteine;

Biopotenziale- la concentrazione di ioni potassio all'interno della cellula è molto più alta che all'esterno, e la concentrazione di ioni sodio, al contrario, è maggiore all'esterno che all'interno. Questo spiega la potenziale differenza: all'interno della cellula la carica è negativa, all'esterno è positiva, il che contribuisce al movimento di sostanze all'interno e all'esterno della cellula in uno qualsiasi dei tre tipi di metabolismo: fagocitosi, pinocitosi ed esocitosi;

Marcatura - sulla superficie delle membrane cellulari ci sono le cosiddette "etichette" - antigeni costituiti da glicoproteine ​​(proteine ​​con catene laterali ramificate di oligosaccaridi attaccate ad esse). Poiché le catene laterali possono avere un'enorme varietà di configurazioni, ogni tipo di cellula riceve la propria etichetta univoca che consente alle altre cellule del corpo di riconoscerle "a vista" e di rispondere correttamente. Ecco perché, ad esempio, le cellule immunitarie umane, i macrofagi, riconoscono facilmente uno straniero che è entrato nel corpo (infezione, virus) e cercano di distruggerlo. La stessa cosa accade con le cellule malate, mutate e vecchie: l'etichetta sulla loro membrana cellulare cambia e il corpo se ne sbarazza.

Lo scambio cellulare avviene attraverso le membrane e può essere effettuato attraverso tre tipi principali di reazioni:

La fagocitosi è un processo cellulare in cui le cellule fagocitiche incorporate nella membrana catturano e digeriscono particelle solide di nutrienti. Nel corpo umano, la fagocitosi viene eseguita dalle membrane di due tipi di cellule: granulociti (leucociti granulari) e macrofagi (cellule immuni killer);

La pinocitosi è il processo di cattura delle molecole liquide che entrano in contatto con esso dalla superficie della membrana cellulare. Per nutrirsi per tipo di pinocitosi, la cellula sviluppa sottili escrescenze soffici sotto forma di antenne sulla sua membrana, che, per così dire, circondano una goccia di liquido e si ottiene una bolla. Innanzitutto, questa vescicola sporge sopra la superficie della membrana, quindi viene "inghiottita" - si nasconde all'interno della cellula e le sue pareti si fondono con la superficie interna della membrana cellulare. La pinocitosi si verifica in quasi tutte le cellule viventi;

L'esocitosi è un processo inverso in cui si formano vescicole con un fluido funzionale secretorio (enzima, ormone) all'interno della cellula e deve in qualche modo essere rimosso dalla cellula nell'ambiente. Per fare ciò, la bolla prima si fonde con la superficie interna della membrana cellulare, poi si gonfia verso l'esterno, scoppia, espelle il contenuto e si fonde nuovamente con la superficie della membrana, questa volta dall'esterno. L'esocitosi ha luogo, ad esempio, nelle cellule dell'epitelio intestinale e della corteccia surrenale.

Le membrane cellulari contengono tre classi di lipidi:

Fosfolipidi;

glicolipidi;

Colesterolo.

I fosfolipidi (una combinazione di grassi e fosforo) ei glicolipidi (una combinazione di grassi e carboidrati), a loro volta, sono costituiti da una testa idrofila, dalla quale si estendono due lunghe code idrofobe. Ma il colesterolo a volte occupa lo spazio tra queste due code e non consente loro di piegarsi, il che rende rigide le membrane di alcune cellule. Inoltre, le molecole di colesterolo semplificano la struttura delle membrane cellulari e impediscono la transizione delle molecole polari da una cellula all'altra.

Ma la componente più importante, come si può vedere dalla sezione precedente sulle funzioni delle membrane cellulari, sono le proteine. La loro composizione, scopo e posizione sono molto diversi, ma c'è qualcosa in comune che li accomuna tutti: i lipidi anulari si trovano sempre attorno alle proteine ​​delle membrane cellulari. Si tratta di grassi speciali che sono chiaramente strutturati, stabili, hanno più acidi grassi saturi nella loro composizione e vengono rilasciati dalle membrane insieme alle proteine ​​\u200b\u200b"sponsorizzate". Questa è una sorta di guscio protettivo personale per le proteine, senza il quale semplicemente non funzionerebbero.

La struttura della membrana cellulare è a tre strati. Al centro si trova uno strato bilipidico liquido relativamente omogeneo e le proteine ​​​​lo ricoprono su entrambi i lati con una sorta di mosaico, penetrando parzialmente nello spessore. Cioè, sarebbe sbagliato pensare che gli strati proteici esterni delle membrane cellulari siano continui. Le proteine, oltre alle loro complesse funzioni, sono necessarie nella membrana per passare all'interno delle cellule e trasportare all'esterno di esse quelle sostanze che non sono in grado di penetrare nello strato adiposo. Ad esempio, ioni potassio e sodio. Per loro vengono fornite speciali strutture proteiche: i canali ionici, di cui parleremo più dettagliatamente di seguito.

Se guardi la membrana cellulare al microscopio, puoi vedere uno strato di lipidi formato dalle più piccole molecole sferiche, lungo le quali, come il mare, galleggiano grandi cellule proteiche. forme diverse. Esattamente le stesse membrane dividono lo spazio interno di ogni cellula in compartimenti in cui si trovano comodamente il nucleo, i cloroplasti e i mitocondri. Se non ci fossero "stanze" separate all'interno della cellula, gli organelli rimarrebbero uniti e non sarebbero in grado di svolgere correttamente le loro funzioni.

Una cellula è un insieme di organelli strutturati e delimitati da membrane, che è coinvolta in un complesso di processi energetici, metabolici, informativi e riproduttivi che assicurano l'attività vitale dell'organismo.

Come si può vedere da questa definizione, la membrana è il componente funzionale più importante di qualsiasi cellula. Il suo significato è grande quanto quello del nucleo, dei mitocondri e di altri organelli cellulari. E le proprietà uniche della membrana sono dovute alla sua struttura: è costituita da due film incollati insieme in un modo speciale. Le molecole di fosfolipidi nella membrana si trovano con teste idrofile verso l'esterno e code idrofobe verso l'interno. Pertanto, un lato del film è bagnato dall'acqua, mentre l'altro no. Quindi, questi film sono collegati tra loro con lati non bagnabili verso l'interno, formando uno strato bilipidico circondato da molecole proteiche. Questa è la vera struttura "a sandwich" della membrana cellulare.

Canali ionici delle membrane cellulari

Consideriamo più in dettaglio il principio di funzionamento dei canali ionici. A cosa servono? Il fatto è che solo le sostanze liposolubili possono penetrare liberamente attraverso la membrana lipidica: si tratta di gas, alcoli e grassi stessi. Quindi, ad esempio, nei globuli rossi c'è un costante scambio di ossigeno e anidride carbonica, e per questo il nostro corpo non deve ricorrere a trucchi aggiuntivi. Ma che dire di quando diventa necessario trasportare attraverso la membrana cellulare soluzione acquosa come i sali di sodio e di potassio?

Sarebbe impossibile spianare la strada a tali sostanze nello strato bilipidico, poiché i fori si stringerebbero immediatamente e si unirebbero nuovamente, tale è la struttura di qualsiasi tessuto adiposo. Ma la natura, come sempre, ha trovato una via d'uscita dalla situazione e ha creato speciali strutture di trasporto delle proteine.

Esistono due tipi di proteine ​​conduttive:

I trasportatori sono pompe proteiche semi-integrali;

I channeloformers sono proteine ​​integrali.

Le proteine ​​del primo tipo sono parzialmente immerse nello strato bilipidico della membrana cellulare, e si affacciano con la testa, e in presenza della sostanza desiderata iniziano a comportarsi come una pompa: attirano la molecola e la risucchiano nel cellula. E le proteine ​​\u200b\u200bdel secondo tipo, integrali, hanno una forma allungata e si trovano perpendicolarmente allo strato bilipidico della membrana cellulare, penetrandolo fino in fondo. Attraverso di loro, come attraverso i tunnel, le sostanze che non sono in grado di passare attraverso il grasso entrano ed escono dalla cellula. È attraverso i canali ionici che gli ioni di potassio penetrano nella cellula e si accumulano in essa, mentre gli ioni di sodio, al contrario, vengono portati fuori. C'è una differenza nei potenziali elettrici, così necessari per il corretto funzionamento di tutte le cellule del nostro corpo.

Le conclusioni più importanti sulla struttura e le funzioni delle membrane cellulari

La teoria sembra sempre interessante e promettente se può essere utilmente applicata nella pratica. La scoperta della struttura e delle funzioni delle membrane cellulari del corpo umano ha permesso agli scienziati di fare un vero passo avanti nella scienza in generale e nella medicina in particolare. Non è un caso che ci siamo soffermati così dettagliatamente sui canali ionici, perché è qui che sta la risposta a una delle domande più importanti del nostro tempo: perché le persone si ammalano sempre più di oncologia?

Il cancro provoca circa 17 milioni di vittime in tutto il mondo ogni anno ed è la quarta causa principale di tutti i decessi. Secondo l'OMS, l'incidenza del cancro è in costante aumento e entro la fine del 2020 potrebbe raggiungere i 25 milioni all'anno.

Cosa spiega la vera epidemia di cancro e cosa c'entra la funzione delle membrane cellulari? Direte: il motivo è in cattive condizioni ambientali, malnutrizione, cattive abitudini e pesante ereditarietà. E, naturalmente, avrai ragione, ma se parliamo del problema in modo più dettagliato, il motivo è l'acidificazione del corpo umano. I fattori negativi sopra elencati portano alla rottura delle membrane cellulari, inibiscono la respirazione e la nutrizione.

Dove dovrebbe esserci un segno più, si forma un segno meno e la cella non può funzionare normalmente. Ma le cellule tumorali non hanno bisogno né di ossigeno né di un ambiente alcalino: sono in grado di utilizzare un tipo di alimentazione anaerobica. Pertanto, in condizioni di carenza di ossigeno e livelli di pH fuori scala, le cellule sane mutano, volendo adattarsi all'ambiente e diventano cellule cancerose. È così che una persona si ammala di cancro. Per evitare ciò, devi solo bere abbastanza acqua pulita ogni giorno e rinunciare agli agenti cancerogeni nel cibo. Ma, di norma, le persone sono ben consapevoli dei prodotti nocivi e della necessità di acqua di alta qualità e non fanno nulla: sperano che i problemi li aggirino.

Conoscendo le caratteristiche della struttura e delle funzioni delle membrane cellulari di diverse cellule, i medici possono utilizzare queste informazioni per fornire effetti terapeutici mirati e mirati sul corpo. Molti farmaci moderni, entrando nel nostro corpo, cercano il giusto "bersaglio", che può essere canali ionici, enzimi, recettori e biomarcatori delle membrane cellulari. Questo metodo di trattamento consente di ottenere risultati migliori con effetti collaterali minimi.

Gli antibiotici di ultima generazione, quando rilasciati nel sangue, non uccidono tutte le cellule di seguito, ma cercano esattamente le cellule dell'agente patogeno, concentrandosi sui marcatori nelle sue membrane cellulari. I più recenti farmaci anti-emicrania, i triptani, restringono solo i vasi infiammati nel cervello, senza quasi alcun effetto sul cuore e sul sistema circolatorio periferico. E riconoscono i vasi necessari proprio dalle proteine ​​delle loro membrane cellulari. Esistono molti di questi esempi, quindi possiamo affermare con sicurezza che la conoscenza della struttura e delle funzioni delle membrane cellulari è alla base dello sviluppo della moderna scienza medica e salva milioni di vite ogni anno.

Formazione scolastica: Istituto medico di Mosca. I. M. Sechenov, specialità - "Medicina" nel 1991, nel 1993 "Malattie professionali", nel 1996 "Terapia".

La cellula è stata a lungo definita come l'unità strutturale di tutti gli esseri viventi. E infatti lo è. Dopotutto, miliardi di queste strutture, come i mattoni, formano piante e animali, batteri e microrganismi, esseri umani. Ogni organo, tessuto, sistema corporeo - tutto è costruito dalle cellule.

Pertanto, è molto importante conoscere tutte le sottigliezze della sua struttura interna, composizione chimica e reazioni biochimiche in corso. In questo articolo considereremo cos'è la membrana plasmatica, le funzioni che svolge e la struttura.

organelli cellulari

Gli organelli sono le parti strutturali più piccole che si trovano all'interno della cellula e ne assicurano la struttura e l'attività vitale. Questi includono molti rappresentanti diversi:

1. Membrana plasmatica.
2. Nucleo e nucleoli con materiale cromosomico.
3. Citoplasma con inclusioni.
4. Lisosomi.
5. Mitocondri.
6. Ribosomi.
7. Vacuoli e cloroplasti, se la cellula è vegetale.

Ognuna di queste strutture ha una propria struttura complessa, è formata da IUD (sostanze ad alto peso molecolare), svolge funzioni rigorosamente definite e partecipa a un complesso di reazioni biochimiche che assicurano l'attività vitale dell'intero organismo.

Struttura generale della membrana

La struttura della membrana plasmatica è stata studiata fin dal XVIII secolo. Fu allora che fu scoperta per la prima volta la sua capacità di passare o trattenere selettivamente le sostanze. Con lo sviluppo della microscopia, la ricerca struttura fine e la struttura della membrana è diventata più possibile, e quindi oggi si sa quasi tutto al riguardo.

Il suo nome principale è sinonimo di plasmalemma. La composizione della membrana plasmatica è rappresentata da tre tipi principali di IUD:

• proteine;
• lipidi;
• carboidrati.

Il rapporto tra questi composti e la localizzazione può variare nelle cellule di diversi organismi (vegetali, animali o batterici).

Modello di edificio a mosaico fluido

Molti scienziati hanno cercato di speculare su come i lipidi e le proteine ​​si trovino nella membrana. Tuttavia, solo nel 1972, gli scienziati Singer e Nicholson hanno proposto un modello ancora attuale, che riflette la struttura della membrana plasmatica. Si chiama mosaico liquido e la sua essenza è la seguente: tipi diversi i lipidi sono disposti in due strati, orientando le estremità idrofobe delle molecole verso l'interno e quelle idrofile verso l'esterno. Allo stesso tempo, l'intera struttura, come un mosaico, è permeata da tipi disuguali di molecole proteiche, nonché da una piccola quantità di esosi (carboidrati).

L'intero sistema proposto è in costante dinamica. Le proteine ​​​​sono in grado non solo di penetrare fino in fondo nello strato bilipidico, ma anche di orientarsi su uno dei suoi lati, incorporandosi all'interno. O anche "camminare" liberamente sulla membrana, cambiando posizione.

La prova in difesa e giustificazione di questa teoria sono i dati dell'analisi microscopica. Nelle fotografie in bianco e nero, gli strati della membrana sono chiaramente visibili, quelli superiore e inferiore sono ugualmente scuri e quello centrale è più chiaro. Sono stati inoltre condotti numerosi esperimenti, dimostrando che gli strati si basano proprio su lipidi e proteine.

Proteine ​​della membrana plasmatica

Se consideriamo il rapporto percentuale di lipidi e proteine ​​​​nella membrana cellulare vegetale, allora sarà approssimativamente lo stesso - 40/40%. Nel plasmalemma animale, fino al 60% sono proteine, nei batteri - fino al 50%.

La membrana plasmatica è costituita da tipi diversi proteine ​​e anche le funzioni di ciascuna di esse sono specifiche.

1. Molecole periferiche. Queste sono proteine ​​che sono orientate sulla superficie delle parti interne o esterne del doppio strato lipidico. I principali tipi di interazioni tra la struttura della molecola e lo strato sono i seguenti:

• legami di idrogeno;
• interazioni ioniche o ponti salini;
• attrazione elettrostatica.

Le stesse proteine ​​periferiche sono composti idrosolubili, quindi non è difficile separarle dal plasmalemma senza danni. Quali sostanze appartengono a queste strutture? La più comune e numerosa è la spettrina proteica fibrillare. Può essere fino al 75% nella massa di tutte le proteine ​​di membrana nelle singole membrane plasmatiche cellulari.

Perché sono necessari e in che modo la membrana plasmatica dipende da loro? Le funzioni sono le seguenti:

• formazione del citoscheletro della cellula;
• mantenere una forma permanente;
• limitazione dell'eccessiva mobilità delle proteine ​​integrali;
• coordinamento e implementazione del trasporto ionico attraverso il plasmalemma;
• può legarsi alle catene di oligosaccaridi e partecipare alla segnalazione del recettore da e verso la membrana.

2. Proteine ​​semiintegrali. Tali molecole sono quelle completamente o per metà immerse nel doppio strato lipidico, a diverse profondità. Esempi sono batteriorodopsina, citocromo ossidasi e altri. Sono anche chiamate proteine ​​\u200b\u200b"ancorate", cioè come se attaccate all'interno dello strato. Cosa possono contattare e come mettono radici e si aggrappano? Molto spesso a causa di molecole speciali, che possono essere acidi miristico o palmitico, isoprene o steroli. Quindi, ad esempio, nella membrana plasmatica degli animali ci sono proteine ​​​​semiintegrali associate al colesterolo. Piante e batteri non l'hanno ancora trovato.

3. Proteine ​​integrali. Uno dei più importanti nel plasmalemma. Sono strutture che formano qualcosa di simile a canali che penetrano in entrambi gli strati lipidici fino in fondo. È lungo questi percorsi che molte molecole entrano nella cellula, in modo tale che i lipidi non la lascino passare. Pertanto, il ruolo principale delle strutture integrali è la formazione di canali ionici per il trasporto.

Esistono due tipi di permeazione lipidica:

• monotopico: una volta;
• politopico: in più punti.

Varietà di proteine ​​​​integrali includono glicoforina, proteolipidi, proteoglicani e altri. Sono tutti insolubili in acqua e sono strettamente incorporati nello strato lipidico, quindi è impossibile estrarli senza danneggiare la struttura del plasmalemma. Per la loro struttura, queste proteine ​​​​sono globulari, la loro estremità idrofobica si trova all'interno dello strato lipidico e l'estremità idrofila è sopra di esso e può salire sopra l'intera struttura. A causa di quali interazioni vengono mantenute all'interno le proteine ​​integrali? In questo sono assistiti dall'attrazione idrofobica verso i radicali degli acidi grassi.

Quindi, c'è intera linea diverse molecole proteiche che la membrana plasmatica include. La struttura e le funzioni di queste molecole possono essere combinate in diversi punti generali.

1. Proteine ​​periferiche strutturali.
2. Proteine-enzimi catalitici (semiintegrali e integrali).
3. Recettore (periferico, integrale).
4. Trasporto (integrale).

Lipidi della membrana plasmatica

Il doppio strato liquido di lipidi che costituisce la membrana plasmatica può essere altamente mobile. Il fatto è che diverse molecole possono passare dallo strato superiore a quello inferiore e viceversa, cioè la struttura è dinamica. Tali transizioni hanno il loro nome nella scienza: "flip-flop". Si è formata dal nome di un enzima che catalizza i processi di riarrangiamento delle molecole all'interno di un monostrato o dall'alto verso il basso e viceversa, flipasi.

La quantità di lipidi che contiene la membrana plasmatica cellulare è approssimativamente uguale al numero di proteine. La diversità delle specie è ampia. Si possono distinguere i seguenti gruppi principali:

• fosfolipidi;
• sfingofosfolipidi;
• glicolipidi;
• colesterolo.

Il primo gruppo di fosfolipidi comprende molecole come i glicerofosfolipidi e le sfingomieline. Queste molecole formano la spina dorsale del doppio strato di membrana. Le estremità idrofobe dei composti sono dirette all'interno dello strato, le estremità idrofile sono dirette verso l'esterno. Esempi di connessione:

• fosfatidilcolina;
• fosfatidilserina;
• cardiolipina;
• fosfatidilinositolo;
• sfingomielina;
• fosfatidilglicerolo;
• fosfatidiletanolammina.

Per studiare queste molecole si usa un metodo per distruggere lo strato di membrana in alcune parti con la fosfolipasi, uno speciale enzima che catalizza il processo di scomposizione dei fosfolipidi.

Le funzioni dei composti elencati sono le seguenti:

1. Fornire struttura generale e la struttura del doppio strato plasmalemma.
2. Entrano in contatto con le proteine ​​sulla superficie e all'interno dello strato.
3. Viene determinato lo stato di aggregazione che avrà la membrana plasmatica della cellula in varie condizioni di temperatura.
4. Partecipa alla permeabilità limitata del plasmalemma per diverse molecole.
5. Formano diversi tipi di interazioni delle membrane cellulari tra loro (desmosoma, spazio simile a una fessura, stretto contatto).

Sfingofosfolipidi e glicolipidi di membrana

Le sfingomieline o sfingofosfolipidi sono, per loro natura chimica, derivati ​​dell'aminoalcol sfingosina. Insieme ai fosfolipidi, partecipano alla formazione dello strato bilipidico della membrana.

I glicolipidi includono il glicocalice, una sostanza che determina in gran parte le proprietà della membrana plasmatica. È un composto gelatinoso composto principalmente da oligosaccaridi. Il glicocalice occupa il 10% della massa totale del plasmalemma. La membrana plasmatica, la struttura e le funzioni che svolge, è direttamente correlata a questa sostanza. Ad esempio, il glicocalice svolge:

• funzione marcatore di membrana;
• recettore;
• processi di digestione parietale delle particelle all'interno della cellula.

Va notato che la presenza di glicocalice lipidico è tipica solo per le cellule animali, ma non per piante, batteri e funghi.

Colesterolo (sterolo di membrana)

È un componente importante del doppio strato cellulare nei mammiferi. Non si verifica nelle piante, nei batteri e nei funghi. Dal punto di vista chimico è un alcol, ciclico, monovalente.

Come altri lipidi, ha le proprietà di anfifilicità (presenza di un'estremità idrofila e idrofobica della molecola). Nella membrana svolge un ruolo importante come limitatore e regolatore di flusso del doppio strato. Coinvolto anche nella produzione di vitamina D, è complice nella formazione degli ormoni sessuali.

Nelle cellule vegetali sono presenti fitosteroli che non partecipano alla formazione delle membrane animali. Secondo alcuni dati, è noto che queste sostanze forniscono resistenza delle piante a determinati tipi di malattie.

La membrana plasmatica è formata da colesterolo e altri lipidi in un'interazione comune, complessa.

Carboidrati di membrana

Questo gruppo di sostanze costituisce circa il 10% della composizione totale dei composti del plasmalemma. In una forma semplice non si trovano mono-, di-, polisaccaridi, ma solo sotto forma di glicoproteine ​​​​e glicolipidi.

Le loro funzioni sono di controllare le interazioni intra e intercellulari, mantenere una certa struttura e posizione delle molecole proteiche nella membrana, nonché l'implementazione della ricezione.

Le principali funzioni del plasmalemma

La membrana plasmatica svolge un ruolo molto importante nella cellula. Le sue funzioni sono molteplici e importanti. Consideriamoli in modo più dettagliato.

1. Separa il contenuto della cella dall'ambiente e lo protegge dalle influenze esterne. A causa della presenza della membrana, la composizione chimica del citoplasma e il suo contenuto sono mantenuti a un livello costante.
2. Il plasmalemma contiene una serie di proteine, carboidrati e lipidi che danno e mantengono la forma specifica della cellula.
3. Ogni organello cellulare, che è chiamato vescicola di membrana (vescicola), ha una membrana.
4. La composizione dei componenti del plasmalemma gli consente di svolgere il ruolo di "guardiano" della cellula, effettuando un trasporto selettivo al suo interno.
5. Recettori, enzimi, sostanze biologicamente attive funzionano nella cellula e penetrano in essa, cooperano con il suo guscio superficiale solo grazie alle proteine ​​​​e ai lipidi della membrana.
6. Attraverso il plasmalemma vengono trasportati non solo composti di varia natura, ma anche ioni importanti per la vita (sodio, potassio, calcio e altri).
7. La membrana mantiene l'equilibrio osmotico all'esterno e all'interno della cellula.
8. Con l'aiuto del plasmalemma, ioni e composti di varia natura, elettroni, ormoni vengono trasferiti dal citoplasma agli organelli.
9. Attraverso di essa avviene l'assorbimento della luce solare sotto forma di quanti e il risveglio dei segnali all'interno della cellula.
10. È questa struttura che genera impulsi di azione e riposo.
11. Protezione meccanica della cellula e delle sue strutture da piccole deformazioni e influenze fisiche.
12. Anche l'adesione cellulare, cioè l'adesione, e il tenerle vicine l'una all'altra viene effettuata grazie alla membrana.

Il plasmalemma cellulare e il citoplasma sono strettamente interconnessi. La membrana plasmatica è in stretto contatto con tutte le sostanze e le molecole, gli ioni che penetrano nella cellula e si trovano liberamente in un ambiente interno viscoso. Questi composti cercano di penetrare in tutte le strutture cellulari, ma è la membrana che funge da barriera, che è in grado di effettuare vari tipi di trasporto attraverso se stessa. Oppure non saltare affatto alcuni tipi di connessioni.

Tipi di trasporto attraverso la barriera cellulare

Il trasporto attraverso la membrana plasmatica viene effettuato in diversi modi, accomunati da una caratteristica fisica comune: la legge di diffusione delle sostanze.

1. Trasporto passivo o diffusione e osmosi. Implica il libero movimento di ioni e solvente attraverso la membrana lungo un gradiente da un'area ad alta concentrazione a un'area a bassa concentrazione. Non richiede consumo di energia, poiché scorre da solo. È così che funziona la pompa sodio-potassio, il cambio di ossigeno e anidride carbonica durante la respirazione, il rilascio di glucosio nel sangue e così via. La diffusione facilitata è un fenomeno molto comune. Questo processo implica la presenza di una sorta di sostanza ausiliaria che si aggrappa al composto desiderato e lo trascina lungo il canale proteico o attraverso lo strato lipidico nella cellula.
2. Il trasporto attivo comporta il dispendio di energia per i processi di assorbimento ed escrezione attraverso la membrana. Esistono due modi principali: esocitosi: la rimozione di molecole e ioni verso l'esterno. L'endocitosi è la cattura e la conduzione di particelle solide e liquide nella cellula. A sua volta, il secondo metodo di trasporto attivo include due tipi di processo. Fagocitosi, che consiste nell'ingestione di molecole solide, sostanze, composti e ioni da parte della membrana della vescicola e nel loro trasporto all'interno della cellula. Durante questo processo si formano grandi vescicole. La pinocitosi, invece, consiste nell'assorbimento di goccioline di liquidi, solventi e altre sostanze e nel loro trasporto all'interno della cellula. Implica la formazione di piccole bolle.

Entrambi i processi - pinocitosi e fagocitosi - svolgono un ruolo importante non solo nel trasporto di composti e liquidi, ma anche nella protezione della cellula da detriti di cellule morte, microrganismi e composti nocivi. Si può dire che questi metodi di trasporto attivo sono anche opzioni per la protezione immunologica della cellula e delle sue strutture da vari pericoli.