Membrana celulară este structura care acoperă exteriorul celulei. Se mai numește citolemă sau plasmolemă.

Această formațiune este construită dintr-un strat bilipid (bistrat) cu proteine ​​încorporate în el. Carbohidrații care alcătuiesc plasmalema sunt în stare legată.

Distribuția principalelor componente ale plasmalemei este următoarea: mai mult de jumătate din compoziția chimică cade pe proteine, un sfert este ocupat de fosfolipide, iar o zecime este colesterol.

Membrana celulară și tipurile sale

Membrana celulară este o peliculă subțire, care se bazează pe straturi de lipoproteine ​​și proteine.

Prin localizare, se disting organele membranare, care au unele caracteristici în celulele vegetale și animale:

• mitocondriile;
• miez;
• reticul endoplasmatic;
• complexul Golgi;
• lizozomi;
• cloroplaste (în celulele vegetale).

Există, de asemenea, o membrană celulară interioară și exterioară (plasmolema).

Structura membranei celulare

Membrana celulară conține carbohidrați care o acoperă sub formă de glicocalix. Aceasta este o structură supramembranară care îndeplinește o funcție de barieră. Proteinele aflate aici sunt în stare liberă. Proteinele nelegate sunt implicate în reacții enzimatice, asigurând descompunerea extracelulară a substanțelor.

Proteinele membranei citoplasmatice sunt reprezentate de glicoproteine. Conform compoziției chimice, se izolează proteinele care sunt complet incluse în stratul lipidic (pe tot parcursul) - proteine ​​integrale. Tot periferic, neatingând una dintre suprafețele plasmalemei.

Primele funcționează ca receptori, legându-se de neurotransmițători, hormoni și alte substanțe. Proteinele de inserție sunt necesare pentru construirea canalelor ionice prin care sunt transportați ionii și substraturile hidrofile. Acestea din urmă sunt enzime care catalizează reacțiile intracelulare.

Proprietățile de bază ale membranei plasmatice

Stratul dublu lipidic împiedică pătrunderea apei. Lipidele sunt compuși hidrofobi prezenți în celulă ca fosfolipide. Grupul fosfat este întors spre exterior și este format din două straturi: cel exterior, direcționat către mediul extracelular, și cel interior, delimitând conținutul intracelular.

Zonele solubile în apă se numesc capete hidrofile. Locurile de acizi grași sunt direcționate în interiorul celulei, sub formă de cozi hidrofobe. Partea hidrofobă interacționează cu lipidele vecine, ceea ce asigură atașarea acestora între ele. Stratul dublu are permeabilitate selectivă în diferite zone.

Deci, la mijloc, membrana este impermeabilă la glucoză și uree, aici trec liber substanțe hidrofobe: dioxid de carbon, oxigen, alcool. Colesterolul este important, conținutul acestuia din urmă determină vâscozitatea membranei plasmatice.

Funcțiile membranei exterioare a celulei

Caracteristicile funcțiilor sunt enumerate pe scurt în tabel:

Funcția membranei	Descriere
rol de barieră	Plasmalema îndeplinește o funcție de protecție, protejând conținutul celulei de efectele agenților străini. Datorită organizării speciale a proteinelor, lipidelor, glucidelor se asigură semipermeabilitatea membranei plasmatice.
Funcția receptorului	Prin membrana celulară, substanțele biologic active sunt activate în procesul de legare la receptori. Astfel, reacțiile imune sunt mediate prin recunoașterea agenților străini de către aparatul receptor al celulelor localizate pe membrana celulară.
functia de transport	Prezența porilor în plasmalemă vă permite să reglați fluxul de substanțe în celulă. Procesul de transfer se desfășoară pasiv (fără consum de energie) pentru compușii cu greutate moleculară mică. Transferul activ este asociat cu consumul de energie eliberat în timpul descompunerii adenozin trifosfatului (ATP). Această metodă are loc pentru transferul compușilor organici.
Participarea la procesele de digestie	Substanțele se depun pe membrana celulară (sorbție). Receptorii se leagă de substrat, mișcându-l în interiorul celulei. Se formează o veziculă, care se află liber în interiorul celulei. Fuzionarea, astfel de vezicule formează lizozomi cu enzime hidrolitice.
Funcția enzimatică	Enzime, componente necesare digestiei intracelulare. Reacțiile care necesită participarea catalizatorilor au loc cu participarea enzimelor.

Care este importanța membranei celulare

Membrana celulară este implicată în menținerea homeostaziei datorită selectivității ridicate a substanțelor care intră și ies din celulă (în biologie aceasta se numește permeabilitate selectivă).

Excrescențe ale plasmolemei împart celula în compartimente (compartimente) responsabile cu îndeplinirea anumitor funcții. Membrane special amenajate, corespunzatoare schemei fluid-mozaic, asigura integritatea celulei.

• Membrana celulară (de asemenea citolemă, plasmalemă sau membrană plasmatică) este o structură moleculară elastică formată din proteine ​​și lipide. Separă conținutul oricărei celule de mediul extern, asigurând integritatea acesteia; reglează schimbul dintre celulă și mediu; membranele intracelulare împart celula în compartimente închise specializate - compartimente sau organite, în care sunt menținute anumite condiții de mediu.

Concepte înrudite

În funcție de forma și structura proteinei atașate moleculei oricărei substanțe, celula, așa cum ar fi, recunoaște ce fel de substanță este. Recunoaște prin care dintre receptorii săi este activat atunci când apare. Fără acest mecanism de recunoaștere, substanța pur și simplu nu va intra în celulă. membrana celulara suficient de puternic și rezistent la influențele externe pentru a-l ține departe de spațiul interior al celulei. Celula este protejată prin acest mecanism de otrăvuri, agenți patogeni și alți factori capabili să o distrugă. Așadar, pentru ca substanța necesară celulei să fie asimilată de ea, trebuie totuși să o recunoască. Și pentru aceasta este nevoie de o proteină semnal (de transport) pe suprafața substanței.

membrana celulara constă din două straturi de lipide legate prin proteine. Deteriorarea stratului lipidic subțire duce inevitabil la distrugerea receptorilor specifici și la modificări ale permeabilității membranei. Aceste procese sunt îmbunătățite de hidroliza fosfolipazei, care are ca rezultat formarea unei cantități semnificative de acizi grași mai mari din membranele celulelor nervoase distruse. Acumularea de acizi grași mai mari sporește efectul toxic al daunelor, perturbă funcțiile mitocondriilor (stații energetice ale celulei), ceea ce duce la deficiență de energie. Deficitul energetic al neuronilor apare ca urmare a alimentării insuficiente cu oxigen și a disfuncției mitocondriilor, în care este sintetizat principalul purtător de energie (acidul adenozin trifosforic - ATP). Modificarea permeabilității membranei este însoțită de intrarea ionilor de sodiu și calciu în celulă. Conținutul excesiv de calciu în interiorul neuronului duce la degenerarea, distrofia și moartea acestuia.

Mecanismele de nutriție ale animalelor din diferite categorii pot varia semnificativ. La protozoare, se cunosc două metode de alimentație - pinocitoză și fagocitoză (Figura 33). În primul caz, „băutură celulară”, iar în al doilea caz, „ingestie celulară”. Pinocitoza începe cu apariția unei invaginații înguste membrana celulara- canal pinocitar - cu diametrul de 0,5 până la 2 microni. Apoi, la capătul acestui canal, este separat un pinozom - o veziculă înconjurată de o membrană și situată în citoplasmă. Aici conținutul lichid al vezicii urinare este digerat. Un proces similar de hrănire se observă cu ușurință la amibele goale. Fagocitoza este foarte frecventă la o mare varietate de protozoare. În acest caz, bucăți solide de alimente sunt înghițite, cum ar fi alge unicelulare, bacterii etc. În citoplasmă, acestea sunt, de asemenea, înconjurate de o membrană, formând fagozomi sau vacuole digestive.

Legarea receptorului de pe suprafața celulei și a proteinei HN duce la activarea proteinei F, care este responsabilă de fuziunea membranei virusului și a celulei țintă (Griffin D. E., 2007). Proteina F este sintetizată ca proteină precursoare F0, care constă din proteinele F1 și F2. Capătul N-terminal al proteinei F1, fiind hidrofob, include 10-15 aminoacizi încărcați neutru și determină fuziunea virusului și membranele celulare când virusul intră în celulă. Atunci când un număr de celule sensibile sunt infectate, proteina Morbillivirus F provoacă fuziunea acestora, inițiind formarea de celule multinucleate gigant (Fig. 3). Acest efect este rezultatul unui efect citopatic tipic al virusului rujeolic asupra celulelor. Cu rujeola în foliculii ganglionilor limfatici, se găsesc celule Wartin-Finkelday multinucleate gigant. Celulele similare care conțin incluziuni în nuclei și citoplasmă au fost identificate pentru prima dată în secolul al XX-lea de către patologii americani și germani A. S. Warthin și W. Finkeldey.

Pentru a menține asimetria ionică, echilibrul electrochimic nu este suficient. Celula are un alt mecanism - pompa de sodiu-potasiu. Pompa de sodiu-potasiu este un mecanism de asigurare a transportului activ al ionilor. LA membrana celulara există un sistem de purtători, fiecare dintre care leagă trei ioni de Na care se află în interiorul celulei și îi scoate în exterior. Din exterior, purtătorul se leagă de doi ioni K localizați în afara celulei și îi transferă în citoplasmă. Energia este luată din descompunerea ATP.

Sinteza receptorilor LDL este un proces de autoreglare. Dacă celula are nevoie de colesterol, sinteza receptorilor LDL este stimulată, dar dacă nu este nevoie de colesterol într-o anumită perioadă de timp în celulă, sinteza receptorilor LDL este inhibată sau se oprește. Cu alte cuvinte, numărul de receptori LDL de pe suprafața celulei nu este constant și depinde de saturația celulei cu colesterol. Așa decurge procesul fiziologic al metabolismului colesterolului în timpul funcționării normale a receptorilor LDL, proteine ​​de transport intracelular care mută receptorii LDL către membrana celularași complecșii „receptor LDL + LDL” transportați din membrană în celulă.

Calciu: posedă activitate biologică ridicată. Corpul uman contine 1–2 kg de calciu, din care 98–99% se gaseste in tesutul osos, dentar si cartilaginos, restul este distribuit in tesuturile moi si lichidul extracelular. Calciul este principalul element structural al țesutului osos, afectează permeabilitatea membranele celulare, participă la activitatea multor sisteme enzimatice, la transmiterea unui impuls nervos, efectuează contracția musculară, joacă un rol în toate etapele de coagulare a sângelui. Este esențială pentru buna funcționare a mușchilor inimii. Are proprietăți antiinflamatorii.

A treia zdrobire. În această etapă, asincronia clivajului se manifestă într-o măsură mai mare, ca urmare, se formează un conceptus cu un număr diferit de blastomere, în timp ce poate fi împărțit condiționat în 8 blastomere. Înainte de aceasta, blastomerele sunt amplasate liber, dar în curând conceptusul devine mai dens, suprafața de contact a blastomerelor crește, iar volumul spațiului intercelular scade. Ca urmare, se observă convergența și compactarea, care este o condiție extrem de importantă pentru formarea de contacte strânse și sub formă de fante între blastomeri. Înainte de formare, uvomorulina, o proteină de adeziune celulară, începe să fie încorporată în membrana plasmatică a blastomerilor. În blastomerele conceptului timpuriu, uvomorulina este distribuită uniform în membrana celulara. Mai târziu, în zona contactelor intercelulare se formează acumulări (clusters) de molecule de uvomorulină.

Pentru ca o reacție toxică să apară, substanța toxică trebuie să pătrundă până la ținta sa. Uneori este un receptor, alteori este o proteină specifică sau ADN nuclear, dar în general se poate spune că ținta toxinei este fie un loc în interiorul celulei, fie în interiorul acesteia. membrana celulara, sau această membrană în sine (strat lipidic dublu). Prin urmare, multe substanțe toxice trebuie să traverseze membranele pentru a fi active și aici intervine solubilitatea lor. Substanțele solubile în apă (atât organice, cât și anorganice) nu pot trece cu ușurință prin straturile lipidice decât dacă folosesc canale proteice. Astfel, transportul substanțelor solubile în apă este controlat, iar conținutul multora dintre ele - de exemplu, ioni anorganici precum ioni de sodiu, clorură, potasiu sau calciu - este menținut la un nivel constant în celulă.

Membranele celulare sunt mecanisme senzoriale complexe care controlează automat condițiile externe în care trăiește celula și corectează activitatea celulelor în conformitate cu condițiile în schimbare. Aceste mecanisme senzoriale determină funcționarea mitocondriilor și a nucleului. Încălcările acestora duc la o funcționare defectuoasă a nucleului și a genomului acestuia. Astfel, vedem problema formării tumorilor canceroase ca o încălcare a relației dintre mitocondrii și membranele celulare mai degrabă decât ca o simplă mutaţie mitocondrială. Fără prezența unei leziuni anterioare pe termen lung a membranelor celulare ale citoplasmei și membranelor mitocondriale, este imposibil de explicat etapele inițiale ale inițierii tumorii.

Celulele animale nu au pereți celulari denși. Sunt inconjurati membrana celulara prin care are loc schimbul de substanţe cu mediul.

Transportul substantelor prin membranele celulare asociat cu o modificare a proprietăților lor mecanice. Astfel, acumularea de K+ de către mitocondrii este asociată cu o accelerare a reacțiilor de fosforilare oxidativă și duce la contracția mitocondriilor, în timp ce eliberarea de K+ este asociată cu umflarea mitocondriilor și decuplarea fosforilării și respirației în acestea. Pe suprafața membranelor, moleculele proteice, folosind energia ATP, catalizează procesele de transport transmembranar activ. Natura enzimatică a proceselor de transport activ depinde de pH-ul mediului și de temperatură (Johnstone, 1964). Această circumstanță este luată în considerare la conservarea țesuturilor.

A doua modalitate de activare a coagulării se numește internă, deoarece se realizează fără adăugarea de tromboplastină tisulară din exterior, datorită resurselor plasmatice interne. În condiții artificiale, coagularea printr-un mecanism intern se observă atunci când sângele extras din patul vascular se coagulează spontan într-o eprubetă. Lansarea acestui mecanism intern începe cu activarea factorului XII (factorul Hageman). Această activare are loc în diferite condiții: datorită contactului sângelui cu un perete vascular deteriorat (colagen și alte structuri), cu modificări membranele celulare, sub influența unor proteaze și adrenalină, și în afara corpului - datorită contactului sângelui sau plasmei cu o suprafață străină - sticlă, ace, cuve etc. Această activare de contact nu este împiedicată prin îndepărtarea ionilor de calciu din sânge. și, prin urmare, apare și în plasma citrat (sau oxalat). Cu toate acestea, în acest caz, procesul este întrerupt de activarea factorului IX, care necesită deja calciu ionizat. După factorul XII, factorii XI, IX și VIII sunt activați succesiv. Ultimii doi factori formează un produs care activează factorul X, ceea ce duce la formarea activității protrombinazei. În același timp, factorul X activat în sine are o activitate protrombinazică slabă, dar este îmbunătățit de 1000 de ori de factorul de accelerare - factorul V.

membrana celulara foarte dur și simplu, osmotic: nu am auzit niciodată de vreo proteină, permite trecerea doar a apei și a compușilor cu greutate moleculară mică (glucoza, de exemplu). Proteinele, și în special sodiul și potasiul, nu trec ușor prin porii celulei. Trecerea limitată a ionilor prin membrana celulară explică diferențele semnificative în compoziția ionică a lichidului extra și intracelular: în celulă - potasiu, magneziu, în spatele celulei - sodiu, clor.

Grăsimile sunt formate din glicerol și acizi grași. Când sunt mobilizate din depozitele de grăsime intracelulare (procesul de lipoliză), ele sunt descompuse în părțile lor constitutive. Glicerolul este schimbat pe calea conversiei carbohidraților, iar acizii grași rezultați sunt oxidați în mitocondriile celulelor, unde sunt transferați prin carnitină. Acizii grași care alcătuiesc moleculele de grăsime diferă prin saturația legăturilor intramoleculare. Grăsimile animale sunt bogate în acizi grași saturați și sunt folosite în principal în scopuri energetice. Grăsimile vegetale conțin cantități mari de acizi grași nesaturați, care sunt folosiți pentru a construi membranele celulareși îndeplinind funcții catalitice. Alimentele consumate de sportivi trebuie să conțină cantități mari de acizi grași nesaturați, care sunt ușor de incluși în procesele de metabolism „de lucru” și necesari pentru menținerea integrității structurale a membranelor celulare. Utilizarea grăsimilor ca material energetic este deosebit de importantă în acele sporturi în care durata maximă a exercițiilor efectuate depășește 1,5 ore (ciclism și schi, alergare pe distanțe ultralungi, drumeții lungi, alpinism etc.), precum și în condiții de temperatură ambientală scăzută, când grăsimile sunt utilizate în scopul termoreglării. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că pentru utilizarea deplină a grăsimilor ca material energetic, trebuie menținută o tensiune ridicată a oxigenului în țesuturi. Orice încălcare a aprovizionării adecvate a țesuturilor cu oxigen duce la acumularea de produse incomplet oxidate ale metabolismului grăsimilor - corpi cetonici, care sunt asociate cu dezvoltarea oboselii cronice în timpul lucrului prelungit.

Centrozomii constau dintr-un „nor” de proteine ​​în jurul unei perechi de structuri tubulare care conțin tubulină unite între ele. Această pereche este centrul organizațional pentru materialul centrozomului. În pregătirea diviziunii celulare, tubii se desprind unul de celălalt, iar fiecare dintre ei devine imediat un șablon pentru asamblarea partenerului dispărut. Astfel, după ceva timp, două perechi de structuri tubulare vor fi amplasate în vecinătate. Fiecare dintre ele organizează materialul centrozom în jurul său și inițiază formarea de noi microtubuli care radiază din centrozom. Într-o celulă cu doi centrozomi, microtubulii radiali ai unui sistem „se lovesc” de microtubulii celuilalt. În modelul de repulsie, microtubulii dintr-un sistem vor respinge microtubulii din celălalt sistem, la fel ca membrana celulara. Prezența unui al doilea centrozom și a unui al doilea sistem de microtubuli creează o „impresie falsă” a cât de aproape este fiecare dintre centrozomi de membrana celulară. Prin urmare, fiecare dintre centrozomi nu se află în centrul celulei, ci la distanța maximă de celălalt centrozom (Fig. 5). În mod similar, în modelul de tracțiune c, fiecare centrozom și sistem de microtubuli servesc drept scut pentru celălalt și împiedică tragerea centrozomului în partea îndepărtată a celulei. Ambele mecanisme, care în celulele umane pot funcționa simultan, vor avea același efect: nici măcar un centrozom nu va fi localizat în centrul celulei. În schimb, ei vor ocupa o poziție aproximativ la mijloc între adevăratul centru și periferia celulei (Fig. 5). Astfel, doi centrozomi determină viitorii centri ai două celule noi care se formează în timpul diviziunii celulei mamă. Din nou, acest lucru se întâmplă „automat” - participanții la proces nu „știu” nimic despre forma celulei.

LA membrana celulara conține receptori foarte sensibili care permit celulei să identifice semnalele provenite din mediu, precum și nutrienți și diferiți compuși antibacterieni. În plus, pe suprafața membranei citoplasmatice există sisteme enzimatice active care sunt implicate în sinteza proteinelor, toxinelor, enzimelor, acizilor nucleici și a altor substanțe, precum și în fosforilarea oxidativă.

Ionii acestor elemente sunt responsabili de conductivitatea electrică a corpului nostru. membranele celulare. Pe părțile opuse ale membranei celulare, adică în interiorul și în afara celulei, se menține în mod constant o diferență de potențiale electrice. Concentrația de sodiu și cloruri este mai mare în exteriorul celulei, iar potasiul - în interior, dar mai puțin decât sodiu în exterior, ceea ce creează o diferență de potențial între părțile laterale ale membranei celulare. Această diferență de potențial se numește sarcină de repaus, care permite celulei să răspundă viu la impulsurile nervoase care vin din creier. Pierzând o astfel de încărcare, celula părăsește sistemul și încetează să conducă impulsuri.

1) se efectuează sub acțiunea enzimelor fixate pe membranele celulare. Sunt fixate astfel încât centrul lor activ să fie direcționat către cavitatea intestinală, ceea ce le crește activitatea. Aceste enzime sunt sintetizate de celulele intestinului subțire sau adsorbite din conținutul acestuia;

Orez. 2.6. Etape de propagare a semnalului hormonal. Sinteza hormonală are loc în interiorul celulei. Secreția nu este o eliberare pasivă a unei substanțe în spațiul înconjurător, ci un proces activ care poate fi influențat de factori care nu modifică intensitatea sintezei. În sânge, hormonii se leagă de proteinele purtătoare. În forma legată, hormonii sunt inactivi. Astfel, efectul lor biologic depinde și de conținutul de proteine ​​de transport din sânge. Pentru a realiza un efect biologic, un hormon trebuie să se lege de un receptor celular, o structură complexă situată în interior membrana celulara sau în interiorul celulei, în citosolul acesteia. După legarea moleculei de hormon de receptor, urmează o întreagă cascadă de reacții chimice, care duc la o modificare a activității celulei. Acest lucru se manifestă printr-o modificare a sintezei proteinelor în celulă, precum și printr-o modificare a proprietăților membranei sale, care apar în timpul transmiterii unui impuls nervos, contracției celulelor musculare și secreției diferitelor substanțe din acestea. Eliberată din complexul cu receptorul, molecula de hormon este inactivată în sânge (peptide) sau în ficat (steroizi). Modificările efectului hormonal sunt cauzate nu numai de modificări ale sintezei moleculelor hormonale din glanda endocrină, ci și în orice stadiu al transmiterii semnalului hormonal.

Toate plantele, speciile de plante și animalele, inclusiv oamenii, supraviețuiesc cu energia pe care o produce apa. Oamenii de știință au demonstrat că apa face ca „pompele” proteinelor ionice să funcționeze membranele celulare, facilitând împingerea în celulă a substanțelor necesare, inclusiv sodiul, și eliminând potasiul și produsele metabolice din aceasta. Dacă, în general, un organism saturat cu apă conține până la 92% apă, atunci conținutul de apă din interiorul celulei ajunge la 75%. Această diferență creează o presiune osmotică care permite pătrunderea apei în celule. Apa activează „pompele” de sodiu-potasiu, generând astfel energia necesară pentru funcționarea normală a celulelor, ceea ce declanșează mecanismul metabolismului extra și intracelular.

Patomorfologie și fiziopatologie. Poarta de intrare a infecției este tractul gastrointestinal, principalul loc de reproducere al vibrioșilor este lumenul intestinului subțire, unde se atașează la suprafața celulelor epiteliale ale stratului mucos și produc enterotoxina, care este fixată pe receptori. membrana celulara. Subunitatea activă a toxinei intră în celulă și activează enzima adenilat ciclază. Acest lucru contribuie la creșterea producției de AMPc, ceea ce duce la o scădere a absorbției active de sodiu și clorură și la o creștere a secreției active de sodiu de către celulele cripte. Rezultatul acestor modificări este o eliberare masivă de apă și electroliți în lumenul intestinal.

membranele celulare vezicule speciale care conțin particule de medicament care se deplasează pe partea opusă a membranei și își eliberează conținutul. Trecerea medicamentelor prin tractul digestiv este strâns legată de liposolubilitatea și ionizarea acestora. S-a stabilit că atunci când substanțele medicamentoase sunt luate pe cale orală, rata de absorbție a acestora în diferite părți ale tractului gastrointestinal nu este aceeași. După trecerea prin mucoasa stomacului și a intestinelor, substanța intră în ficat, unde, sub acțiunea enzimelor sale, suferă modificări semnificative. Procesul de absorbție a medicamentelor în stomac și intestine este influențat de pH. Deci, în stomac pH 1-3, ceea ce contribuie la absorbția mai ușoară a acizilor și o creștere a pH-ului intestinului subțire și gros la 8 - baze. În același timp, în mediul acid al stomacului, unele medicamente pot fi distruse, de exemplu, benzilpenicilina. Enzimele tractului gastrointestinal inactivează proteinele și polipeptidele, iar sărurile biliare pot accelera sau încetini absorbția medicamentelor, formând compuși insolubili.

Lipidele (grăsimi: acizi grași liberi, trigliceride, colesterol) sunt elementele de bază ale membranele celulare. Ele joaca un rol major in formarea unei bariere de apa, previn pierderile transepidermice de apa (ieserea apei prin epiderma spre exterior) si asigura impermeabilitatea acesteia.

Lipidele includ grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor. Moleculele de grăsime sunt construite din glicerol și acizi grași. Substanțele asemănătoare grăsimilor includ colesterolul, unii hormoni și lecitina. Lipidele, care sunt componenta principală membranele celulare(sunt descrise mai jos), îndeplinesc astfel o funcție de construcție. Lipidele sunt cele mai importante surse de energie. Deci, dacă odată cu oxidarea completă a 1 g de proteine ​​sau carbohidrați, se eliberează 17,6 kJ de energie, atunci cu oxidarea completă a 1 g de grăsime - 38,9 kJ. Lipidele efectuează termoreglarea, protejează organele (capsulele de grăsime).

4. Pinocitoza. Procesul de transport se realizează prin formarea structurilor membranele celulare vezicule speciale care conțin particule de medicament care se deplasează pe partea opusă a membranei și își eliberează conținutul. Trecerea medicamentelor prin tractul digestiv este strâns legată de liposolubilitatea și ionizarea acestora. S-a stabilit că atunci când substanțele medicamentoase sunt luate pe cale orală, rata de absorbție a acestora în diferite părți ale tractului gastrointestinal nu este aceeași. După trecerea prin membrana mucoasă a stomacului și a intestinelor, substanța intră în ficat, unde suferă modificări semnificative sub acțiunea enzimelor hepatice. Procesul de absorbție a medicamentelor în stomac și intestine este influențat de pH. Deci, în stomac pH 1-3, ceea ce contribuie la absorbția mai ușoară a acizilor și o creștere a pH-ului intestinului subțire și gros la 8 - baze.

Disimilarea (catabolismul) este procesul de dezintegrare a substanțelor atât venite din exterior, cât și incluse în celulele organismului; însoţită de eliberarea de energie. Energia eliberată este utilizată pentru toate procesele vieții: contracția musculară, conducerea impulsurilor nervoase, menținerea temperaturii corpului, diferite tipuri de sinteză, absorbție și secreție, menținerea concentrațiilor fiziologice de ioni organici și anorganici pe ambele părți. membrana celulara(în interiorul și în afara celulei), etc.

Substanțe necesare pentru funcționarea normală a unei celule vii și pătrunderea prin ea membrana celulara se numesc nutrienti.

Modelul „original maioneza” este propus de Harold Morowitz în Mayonnaise și The Origin of Life: Thoughts of Minds and Molecules. Ea sugerează că omologii primitivi membranele celulare a existat încă din cele mai vechi timpuri, chiar înainte de apariția ARN-ului care se autocopiază. Cu alte cuvinte, întreaga lume a ARN-ului a existat în interiorul protocelulelor - mici vezicule grase. Teoria „maionezei primare” are mai puțini susținători decât teoria „pizzei primare”, deoarece există o problemă nutrițională pentru protocelule: nucleotidele trec foarte slab prin membrane. În celulele moderne, există proteine ​​de transport speciale pentru aceasta, dar încă nu a fost găsită o soluție adecvată pentru absorbția nucleotidelor de către protocelulele primitive. Dar în modelul „maioneză primară”, se realizează o separare foarte eficientă a moleculelor de ARN în grupuri cooperante, astfel încât oamenii de știință nu se grăbesc să o respingă. În plus, există modalități de a combina teoriile „pizza primară” și „maioneză primară”: particulele de argilă, după cum sa dovedit, ajută la formarea bulelor de membrană, în timp ce bula rezultată înconjoară particulele de argilă din toate părțile.

Semnele morfologice ale îmbătrânirii celulare sunt o scădere a volumului său, o reducere a majorității organitelor, o creștere a conținutului de lizozomi, o acumulare de pigment și incluziuni grase și o creștere a permeabilității. membranele celulare, vacuolizarea citoplasmei și a nucleului.

4. Pinocitoza. Procesul de transport se realizează prin formarea structurilor membranele celulare vezicule speciale care conțin particule de medicament care se deplasează pe partea opusă a membranei și își eliberează conținutul. Trecerea medicamentelor prin tractul digestiv este strâns legată de liposolubilitatea și ionizarea acestora. S-a stabilit că atunci când substanțele medicamentoase sunt luate pe cale orală, rata de absorbție a acestora în diferite părți ale tractului gastrointestinal nu este aceeași. După trecerea prin membrana mucoasă a stomacului și a intestinelor, substanța intră în ficat, unde suferă modificări semnificative sub acțiunea enzimelor hepatice. Procesul de absorbție a medicamentelor în stomac și intestine este influențat de pH. Deci, în stomac pH 1-3, ceea ce contribuie la absorbția mai ușoară a acizilor și o creștere a pH-ului intestinului subțire și gros la 8 - baze. În același timp, în mediul acid al stomacului, unele medicamente pot fi distruse, de exemplu, benzilpenicilina. Enzimele tractului gastrointestinal inactivează proteinele și polipeptidele, iar sărurile biliare pot accelera absorbția medicamentelor sau pot încetini, formând compuși insolubili. Viteza de absorbție în stomac este influențată de compoziția alimentelor, motilitatea gastrică, intervalul de timp dintre mese și consumul de medicamente. După introducerea în sânge, medicamentul este distribuit în toate țesuturile corpului, în timp ce solubilitatea sa în lipide, calitatea comunicării cu proteinele plasmatice din sânge, intensitatea fluxului sanguin regional și alți factori sunt importanți. O parte semnificativă a medicamentului intră prima dată după absorbție în organele și țesuturile care sunt cel mai activ alimentate cu sânge (inima, ficat, plămâni, rinichi), iar mușchii, membranele mucoase, țesutul adipos și pielea sunt lent saturate cu substanțe medicinale. . Medicamentele solubile în apă care sunt slab absorbite în sistemul digestiv sunt administrate numai parenteral (de exemplu, streptomicina). Medicamentele liposolubile (anestezice gazoase) sunt distribuite rapid în tot organismul.

Hormonii sunt substanțe „chimice” cu activitate fiziologică extrem de ridicată. Ele controlează metabolismul, reglează activitatea celulară(!) și permeabilitatea membranele celulareși multe alte funcții specifice ale corpului.

Trombocitele (sau trombocitele) nu sunt formațiuni mai puțin complexe, în ciuda dimensiunilor lor modeste. Sunt formate din încadrat membrana celulara fragmente din citoplasma celulelor gigantice ale măduvei osoase (megacariocite). Împreună cu proteinele plasmatice din sânge (cum ar fi, de exemplu, fibrinogenul), trombocitele contribuie la procesul de coagulare a sângelui atunci când integritatea vasului este deteriorată, ceea ce duce la oprirea sângerării. Aceasta este principala funcție de protecție a trombocitelor - prevenirea pierderii periculoase de sânge.

Acizii polinesaturați sunt substanțe indispensabile organismului, nu este capabil să-i producă singur, iar deficiența sau absența lor completă în organism duce la patologii grave. Sunt o parte activă membranele celulare, reglează metabolismul, în special metabolismul colesterolului, fosfolipidelor și o serie de vitamine, formează hormoni tisulari și alte substanțe biologic active în organism, afectează pozitiv starea pielii și a pereților vaselor de sânge și metabolismul grăsimilor în ficat.

Hipoxia perturbă metabolismul apă-sare și, mai ales, procesul de mișcare activă a ionilor prin membranele celulare. În aceste condiții, celulele țesuturilor excitabile pierd ioni K + și se acumulează în mediul extracelular. Acest efect al hipoxiei este asociat nu numai cu deficiența energetică, ci și cu o scădere a activității ATPazei dependente de K+/N+. Descrește și activitatea ATPazei dependente de Ca 2+/Mg 2+, drept urmare concentrația ionilor de Ca 2+ în citoplasmă crește, aceștia pătrund în mitocondrii și reduc eficiența oxidării biologice, agravând deficitul energetic. .

Colesterolul este o substanță din grupul lipidelor. Colesterolul a fost izolat mai întâi din calculii biliari, de unde și numele. Colesterolul face parte din celulele creierului, hormonii cortexului suprarenal și hormonii sexuali, reglează permeabilitatea membranele celulare. Aproximativ 70-80% din colesterol este produs chiar de organism (ficat, intestine, rinichi, glande suprarenale, gonade), restul de 20-30% provin din alimente de origine animala. Colesterolul asigură stabilitatea membranelor celulare pe o gamă largă de temperaturi. Este necesar pentru producerea vitaminei D, producerea de diferite substanțe biologic active de către glandele suprarenale, inclusiv hormonii sexuali feminini și masculini, iar conform datelor recente, joacă un rol important în activitatea creierului și a sistemului imunitar, inclusiv protectia impotriva cancerului.

Calciul se găsește în oase și dinți. Acestea conțin 99% din tot calciul din organism și doar 1% se găsește în alte țesuturi și în sânge. Reglează permeabilitatea membranele celulareși coagularea sângelui, echilibrul proceselor de excitare și inhibiție în cortexul cerebral. Necesarul zilnic de calciu este de 0,8–1 g. Nevoia de calciu a organismului crește în timpul sarcinii și alăptării, fracturi osoase.

Și încă câteva cuvinte despre alcool. Un acid carboxilic și un alcool pot reacționa unul cu celălalt, în care OH este separat din grupul carboxil și H din grupul alcool. Aceste fragmente separate formează imediat apă (a cărei formulă este H - O-H sau H2O ). Și reziduurile de acid și alcool sunt combinate într-un ester - o moleculă cu formula generală R1-CO - O-R2. Trebuie avut în vedere faptul că esterii și eterii deja familiari nouă sunt clase complet diferite de compuși care nu trebuie niciodată confundați. În engleză, de exemplu, ele sunt notate prin rădăcini diferite, respectiv ester (ester) și eter (eter). Printre substanțele biologic active sunt ambele, dar sunt mai mulți esteri în general. Fără să știi ce este, este imposibil să înțelegi, de exemplu, dispozitivul membrana celulara.

Lipsa vitaminei E poate duce la modificări ireversibile ale mușchilor, ceea ce este inacceptabil pentru sportivi. Se poate dezvolta și infertilitate. Această vitamină este un antioxidant care protejează deteriorarea membranele celulareși reducerea cantității de radicali liberi din organism, a căror acumulare duce la modificări ale compoziției celulelor.

În primul rând, într-o celulă sănătoasă sunt deteriorate membranele celulare. De asemenea, sub influența radicalilor liberi, ADN-ul celulelor este deteriorat, apar numeroase mutații, care în cele din urmă pot fi exprimate chiar și într-o boală atât de gravă precum cancerul.

În 1972, a fost înaintată teoria că o membrană parțial permeabilă înconjoară celula și îndeplinește o serie de sarcini vitale, iar structura și funcția membranelor celulare sunt probleme semnificative în ceea ce privește buna funcționare a tuturor celulelor din organism. s-a răspândit în secolul al XVII-lea, odată cu inventarea microscopului. A devenit cunoscut faptul că țesuturile vegetale și animale sunt compuse din celule, dar din cauza rezoluției scăzute a dispozitivului, era imposibil să se vadă bariere în jurul celulei animale. În secolul al XX-lea, natura chimică a membranei a fost studiată mai detaliat, s-a constatat că lipidele stau la baza acesteia.

Structura și funcțiile membranelor celulare

Membrana celulară înconjoară citoplasma celulelor vii, separând fizic componentele intracelulare de mediul extern. Ciupercile, bacteriile și plantele au, de asemenea, pereți celulari care oferă protecție și împiedică trecerea moleculelor mari. Membranele celulare joacă, de asemenea, un rol în formarea citoscheletului și în atașarea altor particule vitale la matricea extracelulară. Acest lucru este necesar pentru a le ține împreună, formând țesuturile și organele corpului. Caracteristicile structurale ale membranei celulare includ permeabilitatea. Funcția principală este protecția. Membrana constă dintr-un strat fosfolipidic cu proteine ​​încorporate. Această parte este implicată în procese precum aderența celulară, conducerea ionică și sistemele de semnalizare și servește ca suprafață de atașare pentru mai multe structuri extracelulare, inclusiv peretele, glicocalixul și citoscheletul intern. Membrana menține, de asemenea, potențialul celulei, acționând ca un filtru selectiv. Este selectiv permeabil la ioni și molecule organice și controlează mișcarea particulelor.

Mecanisme biologice care implică membrana celulară

1. Difuzia pasivă: unele substanțe (molecule mici, ioni), precum dioxidul de carbon (CO2) și oxigenul (O2), pot pătrunde în membrana plasmatică prin difuzie. Învelișul acționează ca o barieră pentru anumite molecule și ioni care pot fi concentrați pe ambele părți.

2. Canale și transportori proteici transmembranari: nutrienții precum glucoza sau aminoacizii trebuie să intre în celulă, iar unii produși metabolici trebuie să părăsească aceasta.

3. Endocitoza este procesul prin care moleculele sunt preluate. În membrana plasmatică se creează o ușoară deformare (invaginare), în care substanța de transportat este înghițită. Necesită energie și este astfel o formă de transport activ.

4. Exocitoza: apare in diferite celule pentru a indeparta resturile nedigerate de substante aduse de endocitoza, pentru a secreta substante precum hormoni si enzime, si pentru a transporta substanta in totalitate prin bariera celulara.

structura moleculara

Membrana celulară este o membrană biologică, constând în principal din fosfolipide și care separă conținutul întregii celule de mediul extern. Procesul de formare are loc spontan în condiții normale. Pentru a înțelege acest proces și a descrie corect structura și funcțiile membranelor celulare, precum și proprietățile, este necesar să se evalueze natura structurilor fosfolipide, care se caracterizează prin polarizare structurală. Când fosfolipidele din mediul acvatic al citoplasmei ating o concentrație critică, se combină în micelii, care sunt mai stabile în mediul acvatic.

Proprietățile membranei

• Stabilitate. Aceasta înseamnă că, după formarea membranei, este puțin probabil să se dezintegreze.
• Putere. Membrana lipidică este suficient de fiabilă pentru a preveni trecerea unei substanțe polare; atât substanțele dizolvate (ioni, glucoză, aminoacizi) cât și moleculele mult mai mari (proteine) nu pot trece prin limita formată.
• natura dinamica. Aceasta este poate cea mai importantă proprietate atunci când luăm în considerare structura celulei. Membrana celulară poate fi supusă diverselor deformări, se poate plia și îndoi fără să se prăbușească. În circumstanțe speciale, cum ar fi fuziunea veziculelor sau înmugurire, acesta poate fi rupt, dar numai temporar. La temperatura camerei, componentele sale lipidice sunt în mișcare constantă, haotică, formând o limită stabilă a fluidului.

Model mozaic lichid

Vorbind despre structura și funcțiile membranelor celulare, este important de menționat că, în viziunea modernă, membrana ca model de mozaic lichid a fost considerată în 1972 de oamenii de știință Singer și Nicholson. Teoria lor reflectă trei caracteristici principale ale structurii membranei. Integrale oferă un șablon de mozaic pentru membrană și sunt capabile de mișcare laterală în plan datorită naturii variabile a organizării lipidelor. Proteinele transmembranare sunt, de asemenea, potențial mobile. O caracteristică importantă a structurii membranei este asimetria acesteia. Care este structura unei celule? Membrană celulară, nucleu, proteine ​​și așa mai departe. Celula este unitatea de bază a vieții, iar toate organismele sunt formate din una sau mai multe celule, fiecare având o barieră naturală care o separă de mediul său. Această margine exterioară a celulei se mai numește și membrană plasmatică. Este alcătuit din patru tipuri diferite de molecule: fosfolipide, colesterol, proteine ​​și carbohidrați. Modelul mozaic lichid descrie structura membranei celulare astfel: flexibilă și elastică, cu o consistență similară uleiului vegetal, astfel încât toate moleculele individuale plutesc pur și simplu în mediul lichid și toate sunt capabile să se miște lateral în interiorul acestei membrane. Un mozaic este ceva care conține multe detalii diferite. În membrana plasmatică este reprezentată de fosfolipide, molecule de colesterol, proteine ​​și carbohidrați.

Fosfolipide

Fosfolipidele formează structura de bază a membranei celulare. Aceste molecule au două capete distincte: un cap și o coadă. Capătul conține o grupare fosfat și este hidrofil. Aceasta înseamnă că este atras de moleculele de apă. Coada este formată din hidrogen și atomi de carbon numiți lanțuri de acizi grași. Aceste lanțuri sunt hidrofobe, nu le place să se amestece cu moleculele de apă. Acest proces este similar cu ceea ce se întâmplă atunci când turnați ulei vegetal în apă, adică nu se dizolvă în el. Caracteristicile structurale ale membranei celulare sunt asociate cu așa-numitul strat dublu lipidic, care constă din fosfolipide. Capetele de fosfat hidrofil sunt întotdeauna situate acolo unde există apă sub formă de lichid intracelular și extracelular. Cozile hidrofobe ale fosfolipidelor din membrană sunt organizate în așa fel încât să le țină departe de apă.

Colesterol, proteine ​​și carbohidrați

Când oamenii aud cuvântul „colesterol”, oamenii cred de obicei că este rău. Cu toate acestea, colesterolul este de fapt o componentă foarte importantă a membranelor celulare. Moleculele sale constau din patru inele de hidrogen și atomi de carbon. Sunt hidrofobe și apar printre cozile hidrofobe din stratul dublu lipidic. Importanta lor consta in mentinerea consistentei, intaresc membranele, prevenind incrucisarea. Moleculele de colesterol împiedică, de asemenea, cozile fosfolipidelor să intre în contact și să se întărească. Acest lucru garantează fluiditate și flexibilitate. Proteinele membranei acționează ca enzime pentru a accelera reacțiile chimice, acționează ca receptori pentru molecule specifice sau transportă substanțe prin membrana celulară.

Carbohidrații sau zaharidele se găsesc numai pe partea extracelulară a membranei celulare. Împreună formează glicocalixul. Oferă amortizare și protecție membranei plasmatice. Pe baza structurii și tipului de carbohidrați din glicocalix, organismul poate recunoaște celulele și poate determina dacă acestea ar trebui să fie acolo sau nu.

Proteinele membranare

Structura membranei celulare nu poate fi imaginată fără o componentă atât de importantă precum proteina. În ciuda acestui fapt, ele pot fi semnificativ inferioare ca dimensiune față de o altă componentă importantă - lipidele. Există trei tipuri principale de proteine ​​​​membranare.

• Integral. Acopera complet bi-stratul, citoplasma și mediul extracelular. Ele îndeplinesc o funcție de transport și semnalizare.
• Periferic. Proteinele sunt atașate de membrană prin legături electrostatice sau de hidrogen la suprafețele lor citoplasmatice sau extracelulare. Ele sunt implicate în principal ca mijloc de atașare pentru proteinele integrale.
• Transmembrană. Ei îndeplinesc funcții enzimatice și de semnalizare și, de asemenea, modulează structura de bază a stratului dublu lipidic al membranei.

Funcțiile membranelor biologice

Efectul hidrofob, care reglează comportamentul hidrocarburilor în apă, controlează structurile formate din lipidele membranei și proteinele membranei. Multe proprietăți ale membranelor sunt conferite de purtătorii straturilor duble lipidice, care formează structura de bază pentru toate membranele biologice. Proteinele membranare integrale sunt parțial ascunse în stratul dublu lipidic. Proteinele transmembranare au o organizare specializată a aminoacizilor în secvența lor primară.

Proteinele membranei periferice sunt foarte asemănătoare cu proteinele solubile, dar sunt, de asemenea, legate de membrană. Membranele celulare specializate au funcții celulare specializate. Cum afectează structura și funcțiile membranelor celulare organismul? Funcționalitatea întregului organism depinde de modul în care sunt aranjate membranele biologice. Din organele intracelulare, interacțiunile extracelulare și intercelulare ale membranelor se creează structurile necesare organizării și îndeplinirii funcțiilor biologice. Multe caracteristici structurale și funcționale sunt împărtășite între bacterii și virușii înveliți. Toate membranele biologice sunt construite pe un strat dublu lipidic, care determină prezența unui număr de caracteristici comune. Proteinele membranare au multe funcții specifice.

• Controlul. Membranele plasmatice ale celulelor determină limitele interacțiunii celulei cu mediul.
• Transport. Membranele intracelulare ale celulelor sunt împărțite în mai multe blocuri funcționale cu compoziție internă diferită, fiecare dintre acestea fiind susținută de funcția de transport necesară în combinație cu permeabilitatea de control.
• transducția semnalului. Fuziunea membranei oferă un mecanism de notificare veziculară intracelulară și împiedică pătrunderea liberă a diferitelor tipuri de viruși în celulă.

Semnificație și concluzii

Structura membranei celulare exterioare afectează întregul corp. Joacă un rol important în protejarea integrității, permițând doar substanțelor selectate să pătrundă. De asemenea, este o bază bună pentru ancorarea citoscheletului și a peretelui celular, ceea ce ajută la menținerea formei celulei. Lipidele reprezintă aproximativ 50% din masa membranei majorității celulelor, deși acest lucru variază în funcție de tipul de membrană. Structura membranei celulare exterioare a mamiferelor este mai complexă, conține patru fosfolipide principale. O proprietate importantă a straturilor duble lipidice este că se comportă ca un fluid bidimensional în care moleculele individuale se pot roti liber și se pot mișca lateral. O astfel de fluiditate este o proprietate importantă a membranelor, care este determinată în funcție de temperatură și compoziția lipidică. Datorită structurii inelare de hidrocarburi, colesterolul joacă un rol în determinarea fluidității membranelor. membranele biologice pentru molecule mici permit celulei să-și controleze și să-și mențină structura internă.

Având în vedere structura celulei (membrană celulară, nucleu și așa mai departe), putem concluziona că organismul este un sistem de autoreglare care nu se poate dăuna singur fără ajutor din exterior și va căuta întotdeauna modalități de a restaura, proteja și funcționa corect fiecare. celulă.

Toate organismele vii de pe Pământ sunt formate din celule, iar fiecare celulă este înconjurată de o înveliș protector - o membrană. Cu toate acestea, funcțiile membranei nu se limitează la protejarea organelelor și separarea unei celule de alta. Membrana celulară este un mecanism complex care este direct implicat în reproducere, regenerare, nutriție, respirație și multe alte funcții celulare importante.

Termenul „membrană celulară” este folosit de aproximativ o sută de ani. Cuvântul „membrană” în traducere din latină înseamnă „film”. Dar în cazul unei membrane celulare, mai corect ar fi să vorbim despre o combinație de două filme interconectate într-un anumit fel, în plus, părțile diferite ale acestor filme au proprietăți diferite.

Membrana celulară (citolemă, plasmalemă) este o înveliș de lipoproteină (grăsime-proteină) cu trei straturi care separă fiecare celulă de celulele vecine și de mediu și realizează un schimb controlat între celule și mediu.

De o importanță decisivă în această definiție nu este faptul că membrana celulară separă o celulă de alta, ci că asigură interacțiunea acesteia cu alte celule și cu mediul. Membrana este o structură a celulei foarte activă, care funcționează constant, căreia îi sunt atribuite multe funcții de către natură. Din articolul nostru, veți afla totul despre compoziția, structura, proprietățile și funcțiile membranei celulare, precum și pericolul reprezentat pentru sănătatea umană de tulburările de funcționare a membranelor celulare.

Istoria cercetării membranei celulare

În 1925, doi oameni de știință germani, Gorter și Grendel, au reușit să efectueze un experiment complex pe globule roșii umane, eritrocite. Folosind șocul osmotic, cercetătorii au obținut așa-numitele „umbre” - cochilii goale de globule roșii, apoi le-au pus într-o grămadă și au măsurat suprafața. Următorul pas a fost să se calculeze cantitatea de lipide din membrana celulară. Cu ajutorul acetonei, oamenii de știință au izolat lipidele din „umbre” și au stabilit că acestea sunt doar suficiente pentru un strat dublu continuu.

Cu toate acestea, în timpul experimentului, s-au făcut două erori grave:

Utilizarea acetonei nu permite izolarea tuturor lipidelor din membrane;

Suprafața „umbrelor” a fost calculată în funcție de greutatea uscată, care este, de asemenea, incorectă.

Deoarece prima eroare a dat un minus în calcule, iar a doua a dat un plus, rezultatul general s-a dovedit a fi surprinzător de precis, iar oamenii de știință germani au adus cea mai importantă descoperire lumii științifice - stratul dublu lipidic al membranei celulare.

În 1935, o altă pereche de cercetători, Danielly și Dawson, după lungi experimente pe filme bilipidice, au ajuns la concluzia că proteinele sunt prezente în membranele celulare. Nu exista altă modalitate de a explica de ce aceste filme au o tensiune superficială atât de mare. Oamenii de știință au prezentat publicului un model schematic al unei membrane celulare, asemănător unui sandviș, în care rolul feliilor de pâine este jucat de straturi omogene lipido-proteice, iar între ele în loc de ulei se află golul.

În 1950, folosind primul microscop electronic, teoria Danielly-Dawson a fost parțial confirmată - două straturi formate din capete de lipide și proteine ​​erau clar vizibile pe micrografiile membranei celulare, iar între ele exista un spațiu transparent plin doar cu cozi de lipide. si proteine.

În 1960, ghidat de aceste date, microbiologul american J. Robertson a dezvoltat o teorie despre structura în trei straturi a membranelor celulare, care multă vreme a fost considerată singura adevărată. Cu toate acestea, pe măsură ce știința s-a dezvoltat, s-au născut din ce în ce mai multe îndoieli cu privire la omogenitatea acestor straturi. Din punctul de vedere al termodinamicii, o astfel de structură este extrem de nefavorabilă - ar fi foarte dificil pentru celule să transporte substanțe în și afară prin întregul „sandviș”. În plus, s-a dovedit că membranele celulare ale diferitelor țesuturi au grosimi și metode de atașare diferite, ceea ce se datorează diferitelor funcții ale organelor.

În 1972, microbiologii S.D. Cantareata si G.L. Nicholson a putut explica toate inconsecvențele teoriei lui Robertson cu ajutorul unui nou model fluid-mozaic al membranei celulare. Oamenii de știință au descoperit că membrana este eterogenă, asimetrică, plină de lichid, iar celulele sale sunt în mișcare constantă. Și proteinele care o compun au o structură și un scop diferit, în plus, ele sunt situate diferit față de stratul bilipid al membranei.

Membranele celulare conțin trei tipuri de proteine:

Periferic - atașat la suprafața filmului;

semi-integral- pătrunde parțial în stratul bilipid;

Integral - pătrunde complet în membrană.

Proteinele periferice sunt asociate cu capetele lipidelor membranare prin interacțiune electrostatică și nu formează niciodată un strat continuu, așa cum se credea anterior. Și proteinele semi-integrale și integrale servesc la transportul oxigenului și a nutrienților în celulă, precum și la eliminarea degradarii. produse din acesta și multe altele pentru câteva caracteristici importante, despre care veți afla mai târziu.

Membrana celulară îndeplinește următoarele funcții:

Bariera - permeabilitatea membranei pentru diferite tipuri de molecule nu este aceeași.Pentru a ocoli membrana celulară, molecula trebuie să aibă o anumită dimensiune, proprietăți chimice și sarcină electrică. Moleculele dăunătoare sau inadecvate, datorită funcției de barieră a membranei celulare, pur și simplu nu pot pătrunde în celulă. De exemplu, cu ajutorul reacției peroxidului, membrana protejează citoplasma de peroxizii care sunt periculoși pentru aceasta;

Transport - un schimb pasiv, activ, reglat și selectiv trece prin membrană. Metabolismul pasiv este potrivit pentru substanțele și gazele solubile în grăsimi constând din molecule foarte mici. Astfel de substanțe pătrund în și din celulă fără consum de energie, liber, prin difuzie. Funcția de transport activ a membranei celulare este activată atunci când este necesar, dar substanțele dificil de transportat trebuie transportate în interiorul sau în afara celulei. De exemplu, cei cu o dimensiune moleculară mare sau care nu pot traversa stratul bilipid din cauza hidrofobicității. Apoi încep să funcționeze pompele de proteine, inclusiv ATPaza, care este responsabilă pentru absorbția ionilor de potasiu în celulă și ejecția ionilor de sodiu din aceasta. Transportul reglat este esențial pentru funcțiile de secreție și fermentație, cum ar fi atunci când celulele produc și secretă hormoni sau suc gastric. Toate aceste substanțe părăsesc celulele prin canale speciale și într-un volum dat. Iar funcția de transport selectiv este asociată cu proteinele foarte integrale care pătrund în membrană și servesc drept canal pentru intrarea și ieșirea unor tipuri de molecule strict definite;

Matrice - membrana celulară determină și fixează localizarea organelelor unele față de altele (nucleu, mitocondrii, cloroplaste) și reglează interacțiunea dintre ele;

Mecanic - asigură restrângerea unei celule de alta, și, în același timp, conectarea corectă a celulelor într-un țesut omogen și rezistența organelor la deformare;

Protectoare - atât la plante, cât și la animale, membrana celulară servește drept bază pentru construirea unui cadru de protecție. Un exemplu este lemnul tare, coaja densă, spinii înțepător. În lumea animală, există și multe exemple ale funcției protectoare a membranelor celulare - carapace țestoasă, carapace chitinoasă, copite și coarne;

Energie - procesele de fotosinteză și respirație celulară ar fi imposibile fără participarea proteinelor membranei celulare, deoarece celulele schimbă energie cu ajutorul canalelor de proteine;

Receptor – proteinele încorporate în membrana celulară pot avea o altă funcție importantă. Acestea servesc ca receptori prin care celula primește un semnal de la hormoni și neurotransmițători. Și acest lucru, la rândul său, este necesar pentru conducerea impulsurilor nervoase și pentru cursul normal al proceselor hormonale;

Enzimatică - o altă funcție importantă inerentă unor proteine ​​ale membranelor celulare. De exemplu, în epiteliul intestinal, enzimele digestive sunt sintetizate cu ajutorul unor astfel de proteine;

Biopotenţial- concentrația ionilor de potasiu în interiorul celulei este mult mai mare decât în ​​exterior, iar concentrația ionilor de sodiu, dimpotrivă, este mai mare în exterior decât în ​​interior. Așa se explică diferența de potențial: în interiorul celulei sarcina este negativă, în exterior este pozitivă, ceea ce contribuie la mișcarea substanțelor în celulă și în afară în oricare dintre cele trei tipuri de metabolism - fagocitoză, pinocitoză și exocitoză;

Marcare - pe suprafața membranelor celulare există așa-numitele „etichete” - antigene formate din glicoproteine ​​(proteine ​​cu lanțuri laterale de oligozaharide ramificate atașate acestora). Deoarece lanțurile laterale pot avea o mare varietate de configurații, fiecare tip de celulă primește propria etichetă unică, care permite altor celule din organism să le recunoască „din vedere” și să răspundă corect la ele. De aceea, de exemplu, celulele imune umane, macrofagele, recunosc cu ușurință un străin care a intrat în organism (infecție, virus) și încearcă să-l distrugă. Același lucru se întâmplă cu celulele bolnave, mutante și vechi - eticheta de pe membrana lor celulară se schimbă și organismul scăpa de ele.

Schimbul celular are loc prin membrane și poate fi realizat prin trei tipuri principale de reacții:

Fagocitoza este un proces celular în care celulele fagocitare înglobate în membrană captează și digeră particule solide de nutrienți. În corpul uman, fagocitoza este efectuată de membranele a două tipuri de celule: granulocite (leucocite granulare) și macrofage (celule ucigașe ale sistemului imunitar);

Pinocitoza este procesul de captare a moleculelor lichide care vin în contact cu acesta de către suprafața membranei celulare. Pentru alimentația prin tipul de pinocitoză, celula crește excrescențe subțiri pufoase sub formă de antene pe membrana sa, care, parcă, înconjoară o picătură de lichid și se obține un balon. În primul rând, această veziculă iese deasupra suprafeței membranei, apoi este „înghițită” - se ascunde în interiorul celulei, iar pereții ei se îmbină cu suprafața interioară a membranei celulare. Pinocitoza apare în aproape toate celulele vii;

Exocitoza este un proces invers în care în interiorul celulei se formează vezicule cu un fluid funcțional secretor (enzimă, hormon) și trebuie să fie eliminate cumva din celulă în mediu. Pentru a face acest lucru, bula se contopește mai întâi cu suprafața interioară a membranei celulare, apoi se umflă spre exterior, izbucnește, expulzează conținutul și se contopește din nou cu suprafața membranei, de data aceasta din exterior. Exocitoza are loc, de exemplu, în celulele epiteliului intestinal și a cortexului suprarenal.

Membranele celulare conțin trei clase de lipide:

fosfolipide;

Glicolipide;

Colesterolul.

Fosfolipidele (o combinație de grăsimi și fosfor) și glicolipidele (o combinație de grăsimi și carbohidrați), la rândul lor, constau dintr-un cap hidrofil, din care se extind două cozi hidrofobe lungi. Dar colesterolul ocupă uneori spațiul dintre aceste două cozi și nu le permite să se îndoaie, ceea ce face ca membranele unor celule să fie rigide. În plus, moleculele de colesterol eficientizează structura membranelor celulare și împiedică tranziția moleculelor polare de la o celulă la alta.

Dar cea mai importantă componentă, așa cum se poate observa din secțiunea anterioară despre funcțiile membranelor celulare, sunt proteinele. Compoziția, scopul și localizarea lor sunt foarte diverse, dar există ceva în comun care le unește pe toate: lipidele inelare sunt întotdeauna situate în jurul proteinelor membranelor celulare. Acestea sunt grăsimi speciale care sunt clar structurate, stabile, au mai mulți acizi grași saturati în compoziția lor și sunt eliberate din membrane împreună cu proteinele „sponsorizate”. Acesta este un fel de înveliș personal de protecție pentru proteine, fără de care pur și simplu nu ar funcționa.

Structura membranei celulare este în trei straturi. Un strat bilipid lichid relativ omogen se află în mijloc, iar proteinele îl acoperă pe ambele părți cu un fel de mozaic, pătrunzând parțial în grosime. Adică, ar fi greșit să credem că straturile proteice exterioare ale membranelor celulare sunt continue. Proteinele, pe lângă funcțiile lor complexe, sunt necesare în membrană pentru a trece în interiorul celulelor și a transporta din ele acele substanțe care nu sunt capabile să pătrundă în stratul de grăsime. De exemplu, ionii de potasiu și sodiu. Pentru ei, sunt furnizate structuri speciale de proteine ​​- canale ionice, despre care vom discuta mai detaliat mai jos.

Dacă te uiți la membrana celulară printr-un microscop, poți vedea un strat de lipide format din cele mai mici molecule sferice, de-a lungul căruia plutesc, la fel ca marea, celule proteice mari de diferite forme. Exact aceleași membrane împart spațiul intern al fiecărei celule în compartimente în care sunt amplasate confortabil nucleul, cloroplastele și mitocondriile. Dacă nu ar exista „încăperi” separate în interiorul celulei, organelele s-ar lipi împreună și nu și-ar putea îndeplini corect funcțiile.

O celulă este un ansamblu de organite structurate și delimitate de membrane, care este implicată într-un complex de procese energetice, metabolice, informaționale și reproductive care asigură activitatea vitală a organismului.

După cum se poate observa din această definiție, membrana este cea mai importantă componentă funcțională a oricărei celule. Semnificația sa este la fel de mare ca cea a nucleului, mitocondriilor și a altor organite celulare. Iar proprietățile unice ale membranei se datorează structurii sale: constă din două filme lipite împreună într-un mod special. Moleculele de fosfolipide din membrană sunt situate cu capetele hidrofile spre exterior și cozile hidrofobe spre interior. Prin urmare, o parte a filmului este umezită de apă, în timp ce cealaltă nu este. Așadar, aceste filme sunt conectate între ele cu părțile care nu sunt umectabile spre interior, formând un strat bilipid înconjurat de molecule de proteine. Aceasta este structura „sandwich” a membranei celulare.

Canalele ionice ale membranelor celulare

Să luăm în considerare mai detaliat principiul de funcționare al canalelor ionice. Pentru ce sunt necesare? Faptul este că numai substanțele solubile în grăsimi pot pătrunde liber prin membrana lipidică - acestea sunt în sine gaze, alcooli și grăsimi. Deci, de exemplu, în celulele roșii din sânge există un schimb constant de oxigen și dioxid de carbon, iar pentru aceasta corpul nostru nu trebuie să recurgă la niciun truc suplimentar. Dar ce se întâmplă atunci când devine necesară transportarea soluțiilor apoase, cum ar fi sărurile de sodiu și potasiu, prin membrana celulară?

Ar fi imposibil să deschidem calea pentru astfel de substanțe în stratul bilipid, deoarece găurile s-ar strânge imediat și s-ar lipi înapoi, așa este structura oricărui țesut adipos. Dar natura, ca întotdeauna, a găsit o cale de ieșire din situație și a creat structuri speciale de transport de proteine.

Există două tipuri de proteine ​​conductoare:

Transportoarele sunt pompe semi-integrale de proteine;

Canaloformatorii sunt proteine ​​integrale.

Proteinele de primul tip sunt parțial scufundate în stratul bilipid al membranei celulare și privesc cu capul, iar în prezența substanței dorite, încep să se comporte ca o pompă: atrag o moleculă și o sug în celulă. Și proteinele de al doilea tip, integrale, au o formă alungită și sunt situate perpendicular pe stratul bilipid al membranei celulare, pătrunzând în el prin și prin. Prin ele, ca prin tuneluri, substanțele care nu pot trece prin grăsime se deplasează în și din celulă. Prin canalele ionice, ionii de potasiu pătrund în celulă și se acumulează în ea, în timp ce ionii de sodiu, dimpotrivă, sunt scoși la exterior. Există o diferență de potențiale electrice, atât de necesară pentru buna funcționare a tuturor celulelor corpului nostru.

Cele mai importante concluzii despre structura și funcțiile membranelor celulare

Teoria pare întotdeauna interesantă și promițătoare dacă poate fi aplicată util în practică. Descoperirea structurii și funcțiilor membranelor celulare ale corpului uman a permis oamenilor de știință să facă o adevărată descoperire în știință în general, și în medicină în special. Nu întâmplător ne-am ocupat atât de detaliat asupra canalelor ionice, pentru că aici se află răspunsul la una dintre cele mai importante întrebări ale timpului nostru: de ce oamenii se îmbolnăvesc din ce în ce mai mult de oncologie?

Cancerul provoacă aproximativ 17 milioane de vieți în întreaga lume în fiecare an și este a patra cauză principală a tuturor deceselor. Potrivit OMS, incidența cancerului crește constant, iar până la sfârșitul anului 2020 ar putea ajunge la 25 de milioane pe an.

Ce explică adevărata epidemie de cancer și ce legătură are funcția membranelor celulare cu aceasta? Veți spune: motivul este în condițiile proaste de mediu, malnutriția, obiceiurile proaste și ereditatea severă. Și, desigur, vei avea dreptate, dar dacă vorbim despre problemă mai detaliat, atunci motivul este acidificarea corpului uman. Factorii negativi enumerați mai sus duc la perturbarea membranelor celulare, inhibă respirația și nutriția.

Acolo unde ar trebui să existe un plus, se formează un minus, iar celula nu poate funcționa normal. Dar celulele canceroase nu au nevoie nici de oxigen, nici de un mediu alcalin - sunt capabile să utilizeze un tip de nutriție anaerobă. Prin urmare, în condiții de înfometare de oxigen și niveluri ale pH-ului în afara scară, celulele sănătoase suferă mutații, dorind să se adapteze la mediu și devin celule canceroase. Acesta este modul în care o persoană face cancer. Pentru a evita acest lucru, trebuie doar să bei suficientă apă curată zilnic și să renunți la agenții cancerigeni din alimente. Dar, de regulă, oamenii sunt conștienți de produsele dăunătoare și de nevoia de apă de înaltă calitate și nu fac nimic - speră că problemele le vor ocoli.

Cunoscând caracteristicile structurii și funcțiilor membranelor celulare ale diferitelor celule, medicii pot folosi aceste informații pentru a oferi efecte terapeutice țintite asupra organismului. Multe medicamente moderne, care intră în corpul nostru, caută „ținta” potrivită, care poate fi canale ionice, enzime, receptori și biomarkeri ai membranelor celulare. Această metodă de tratament vă permite să obțineți rezultate mai bune cu efecte secundare minime.

Antibioticele de ultimă generație, atunci când sunt eliberate în sânge, nu ucid toate celulele la rând, ci caută exact celulele agentului patogen, concentrându-se pe markerii din membranele sale celulare. Cele mai noi medicamente anti-migrenă, triptanii, nu fac decât să strângă vasele inflamate din creier, aproape fără efect asupra inimii și a sistemului circulator periferic. Și recunosc vasele necesare tocmai după proteinele membranelor lor celulare. Există multe astfel de exemple, așa că putem spune cu încredere că cunoștințele despre structura și funcțiile membranelor celulare stau la baza dezvoltării științei medicale moderne și salvează milioane de vieți în fiecare an.

Educaţie: Institutul Medical din Moscova. I. M. Sechenov, specialitatea - „Medicina” în 1991, în 1993 „Boli profesionale”, în 1996 „Terapie”.

Celula a fost mult timp definită ca unitatea structurală a tuturor viețuitoarelor. Și într-adevăr este. La urma urmei, miliarde din aceste structuri, precum cărămizile, formează plante și animale, bacterii și microorganisme, oameni. Fiecare organ, țesut, sistem corporal - totul este construit din celule.

Prin urmare, este foarte important să cunoașteți toate subtilitățile structurii sale interne, compoziția chimică și reacțiile biochimice în curs. În acest articol, vom lua în considerare ce este membrana plasmatică, funcțiile pe care le îndeplinește și structura.

organele celulare

Organelele sunt cele mai mici părți structurale care se află în interiorul celulei și îi asigură structura și activitatea vitală. Acestea includ mulți reprezentanți diferiți:

1. Membrană plasmatică.
2. Nucleu și nucleoli cu material cromozomial.
3. Citoplasmă cu incluziuni.
4. Lizozomi.
5. Mitocondriile.
6. Ribozomi.
7. Vacuole și cloroplaste, dacă celula este vegetală.

Fiecare dintre structurile enumerate are propria sa structură complexă, este formată din DIU (substanțe cu greutate moleculară mare), îndeplinește funcții strict definite și participă la un complex de reacții biochimice care asigură activitatea vitală a întregului organism.

Structura generală a membranei

Structura membranei plasmatice a fost studiată încă din secolul al XVIII-lea. Atunci a fost descoperită pentru prima dată capacitatea sa de a trece sau reține în mod selectiv substanțele. Odată cu dezvoltarea microscopiei, studiul structurii fine și a structurii membranei a devenit mai posibil și, prin urmare, astăzi se știe aproape totul despre ea.

Numele său principal este sinonim cu plasmalema. Compoziția membranei plasmatice este reprezentată de trei tipuri principale de DIU:

• proteine;
• lipide;
• carbohidrați.

Raportul dintre acești compuși și locația poate varia în celulele diferitelor organisme (plante, animale sau bacteriene).

Model de clădire mozaic fluid

Mulți oameni de știință au încercat să speculeze cum se află lipidele și proteinele în membrană. Cu toate acestea, abia în 1972, oamenii de știință Singer și Nicholson au propus un model care este și astăzi relevant, reflectând structura membranei plasmatice. Se numește lichid-mozaic, iar esența sa este următoarea: diferite tipuri de lipide sunt dispuse în două straturi, orientând capetele hidrofobe ale moleculelor spre interior, iar pe cele hidrofile spre exterior. În același timp, întreaga structură, ca un mozaic, este pătrunsă cu tipuri inegale de molecule de proteine, precum și cu o cantitate mică de hexoze (carbohidrați).

Întregul sistem propus este într-o dinamică constantă. Proteinele sunt capabile nu numai să pătrundă în stratul bilipid prin și prin, ci și să se orienteze pe una dintre laturile acestuia, înglobând în interior. Sau chiar „mergi” liber pe membrană, schimbând locația.

Dovada în apărarea și justificarea acestei teorii sunt datele analizei microscopice. În fotografiile alb-negru, straturile membranei sunt clar vizibile, cele superioare și inferioare sunt la fel de întunecate, iar cel din mijloc este mai deschis. Au fost efectuate și o serie de experimente, dovedind că straturile se bazează tocmai pe lipide și proteine.

Proteinele membranei plasmatice

Dacă luăm în considerare raportul procentual al lipidelor și proteinelor din membrana celulelor vegetale, atunci acesta va fi aproximativ același - 40/40%. În plasmalema animală, până la 60% sunt proteine, în cea bacteriană - până la 50%.

Membrana plasmatică este formată din diferite tipuri de proteine, iar funcțiile fiecăruia dintre ele sunt, de asemenea, specifice.

1. Molecule periferice. Acestea sunt proteine ​​care sunt orientate pe suprafața părților interioare sau exterioare ale stratului dublu lipidic. Principalele tipuri de interacțiuni între structura moleculei și strat sunt următoarele:

• legături de hidrogen;
• interacțiuni ionice sau punți de sare;
• atracție electrostatică.

Proteinele periferice în sine sunt compuși solubili în apă, așa că nu este dificil să le separi de plasmalemă fără deteriorare. Ce substanțe aparțin acestor structuri? Cea mai comună și numeroasă este spectrina proteică fibrilară. Poate fi de până la 75% din masa tuturor proteinelor membranare din membranele plasmatice celulare individuale.

De ce sunt necesare și de ce depinde membrana plasmatică de ele? Funcțiile sunt după cum urmează:

• formarea citoscheletului celulei;
• menținerea unei forme permanente;
• limitarea mobilității excesive a proteinelor integrale;
• coordonarea și implementarea transportului ionic prin plasmalemă;
• se poate lega de lanțurile de oligozaharide și poate participa la semnalizarea receptorului de la și către membrană.

2. Proteine ​​semi-integrale. Astfel de molecule sunt cele care sunt complet sau pe jumătate scufundate în stratul dublu lipidic, la diferite adâncimi. Exemple sunt bacteriorodopsina, citocrom oxidaza și altele. Ele mai sunt numite și proteine ​​„ancorate”, adică parcă atașate în interiorul stratului. Ce pot contacta ei și cum prind rădăcini și țin? Cel mai adesea din cauza moleculelor speciale, care pot fi acizi miristic sau palmitic, izopreni sau steroli. Deci, de exemplu, în membrana plasmatică a animalelor există proteine ​​semi-integrale asociate cu colesterolul. Plantele și bacteriile nu au găsit încă așa ceva.

3. Proteine ​​integrale. Una dintre cele mai importante din plasmalema. Sunt structuri care formează ceva ca niște canale care pătrund prin și prin ambele straturi lipidice. De-a lungul acestor căi multe molecule intră în celulă, astfel încât lipidele să nu treacă. Prin urmare, rolul principal al structurilor integrale este formarea de canale ionice pentru transport.

Există două tipuri de permeație lipidică:

• monotopic - o dată;
• politopică – în mai multe locuri.

Varietăți de proteine ​​integrale includ, cum ar fi glicoforina, proteolipidele, proteoglicanii și altele. Toate sunt insolubile în apă și sunt strâns înglobate în stratul lipidic, deci este imposibil să le extragi fără a deteriora structura plasmalemei. Prin structura lor, aceste proteine ​​sunt globulare, capătul lor hidrofob este situat în interiorul stratului lipidic, iar capătul hidrofil este deasupra acestuia și se poate ridica deasupra întregii structuri. Din cauza ce interacțiuni sunt păstrate proteinele integrale în interior? În acest sens, ei sunt asistați de atracția hidrofobă față de radicalii acizilor grași.

Astfel, există o serie de molecule de proteine ​​diferite pe care le include membrana plasmatică. Structura și funcțiile acestor molecule pot fi combinate în mai multe puncte generale.

1. Proteine ​​structurale periferice.
2. Proteine-enzime catalitice (semi-integrale și integrale).
3. Receptor (periferic, integral).
4. Transport (integral).

Lipidele membranei plasmatice

Stratul dublu lichid de lipide care alcătuiește membrana plasmatică poate fi foarte mobil. Faptul este că diferite molecule pot trece din stratul superior în cel inferior și invers, adică structura este dinamică. Astfel de tranziții au propriul nume în știință - „flip-flop”. S-a format din denumirea unei enzime care catalizează procesele de rearanjare a moleculelor într-un singur strat sau de la superior la inferior și invers, flipaza.

Cantitatea de lipide pe care o conține membrana plasmatică celulară este aproximativ aceeași cu numărul de proteine. Diversitatea speciilor este mare. Se pot distinge următoarele grupe principale:

• fosfolipide;
• sfingofosfolipide;
• glicolipide;
• colesterolul.

Primul grup de fosfolipide include molecule precum glicerofosfolipidele și sfingomielinele. Aceste molecule formează coloana vertebrală a stratului dublu al membranei. Capetele hidrofobe ale compușilor sunt direcționate în interiorul stratului, capetele hidrofile sunt îndreptate spre exterior. Exemple de conexiuni:

• fosfatidilcolină;
• fosfatidilserina;
• cardiolipină;
• fosfatidilinozitol;
• sfingomielină;
• fosfatidilglicerol;
• fosfatidiletanolamină.

Pentru a studia aceste molecule, se folosește o metodă de distrugere a stratului de membrană în unele părți cu fosfolipază, o enzimă specială care catalizează procesul de descompunere a fosfolipidelor.

Funcțiile compușilor enumerați sunt următoarele:

1. Ele oferă structura și structura generală a stratului dublu plasmalemă.
2. Ele vin în contact cu proteinele de la suprafață și din interiorul stratului.
3. Se determină starea de agregare pe care o va avea membrana plasmatică a celulei în diferite condiții de temperatură.
4. Participați la permeabilitatea limitată a plasmalemei pentru diferite molecule.
5. Ele formează diferite tipuri de interacțiuni ale membranelor celulare între ele (desmozom, spațiu sub formă de fante, contact strâns).

Sfingofosfolipide și glicolipide membranare

Sfingomielinele sau sfingofosfolipidele sunt, prin natura lor chimică, derivați ai aminoalcoolului sfingozină. Împreună cu fosfolipidele, ele participă la formarea stratului bilipid al membranei.

Glicolipidele includ glicocalix - o substanță care determină în mare măsură proprietățile membranei plasmatice. Este un compus asemănător jeleului compus în principal din oligozaharide. Glicocalixul ocupă 10% din masa totală a plasmalemei. Membrana plasmatică, structura și funcțiile pe care le îndeplinește, este direct legată de această substanță. De exemplu, glicocalixul efectuează:

• funcția marker membranar;
• receptor;
• procesele de digestie parietala a particulelor din interiorul celulei.

Trebuie remarcat faptul că prezența glicocalixului lipidic este tipică numai pentru celulele animale, dar nu și pentru plante, bacterii și ciuperci.

Colesterol (sterol membranar)

Este o componentă importantă a stratului dublu celular la mamifere. Nu apare în plante, nici în bacterii și ciuperci. Din punct de vedere chimic, este un alcool, ciclic, monohidric.

La fel ca și alte lipide, are proprietăți de amfifilitate (prezența unui capăt hidrofil și hidrofob al moleculei). În membrană, joacă un rol important ca limitator și controlor de flux al stratului dublu. De asemenea, implicat în producerea vitaminei D, este complice în formarea hormonilor sexuali.

În celulele vegetale, există fitosteroli care nu participă la formarea membranelor animale. Conform unor date, se știe că aceste substanțe oferă plantelor rezistență la anumite tipuri de boli.

Membrana plasmatică este formată din colesterol și alte lipide într-o interacțiune comună, complexă.

Carbohidrați din membrană

Acest grup de substanțe reprezintă aproximativ 10% din compoziția totală a compușilor plasmalemei. Într-o formă simplă, mono-, di-, polizaharide nu se găsesc, ci doar sub formă de glicoproteine ​​și glicolipide.

Funcțiile lor sunt de a controla interacțiunile intra- și intercelulare, de a menține o anumită structură și poziție a moleculelor de proteine ​​în membrană, precum și punerea în aplicare a recepției.

Principalele funcții ale plasmalemei

Membrana plasmatică joacă un rol foarte important în celulă. Funcțiile sale sunt multiple și importante. Să le luăm în considerare mai detaliat.

1. Separă conținutul celulei de mediu și o protejează de influențele externe. Datorită prezenței membranei, compoziția chimică a citoplasmei și conținutul acesteia se mențin la un nivel constant.
2. Plasmalema conține o serie de proteine, carbohidrați și lipide care dau și mențin forma specifică celulei.
3. Fiecare organilă celulară, care se numește veziculă membranară (veziculă), are o membrană.
4. Compoziția componentelor plasmalemei îi permite să joace rolul unui „gardian” al celulei, efectuând transport selectiv în interiorul acesteia.
5. Receptorii, enzimele, substanțele biologic active funcționează în celulă și pătrund în ea, cooperează cu învelișul de suprafață numai datorită proteinelor și lipidelor membranei.
6. Prin plasmalemă sunt transportați nu numai compuși de natură variată, ci și ioni importanți pentru viață (sodiu, potasiu, calciu și alții).
7. Membrana menține echilibrul osmotic în exterior și în interiorul celulei.
8. Cu ajutorul plasmalemei, ionii și compușii de natură variată, electronii, hormonii sunt transferați din citoplasmă în organele.
9. Prin intermediul acesteia are loc absorbția luminii solare sub formă de cuante și trezirea semnalelor în interiorul celulei.
10. Această structură este cea care generează impulsuri de acțiune și odihnă.
11. Protecția mecanică a celulei și a structurilor sale de mici deformații și influențe fizice.
12. Adeziunea celulară, adică aderența și menținerea lor aproape una de alta se realizează și datorită membranei.

Plasmalema celulară și citoplasma sunt foarte strâns legate între ele. Membrana plasmatică se află în contact strâns cu toate substanțele și moleculele, ioni care pătrund în celulă și se află liber într-un mediu intern vâscos. Acești compuși încearcă să pătrundă în toate structurile celulare, dar membrana este cea care servește ca o barieră, care este capabilă să efectueze diferite tipuri de transport prin ea însăși. Sau nu săriți deloc unele tipuri de conexiuni.

Tipuri de transport prin bariera celulară

Transportul prin membrana plasmatică se realizează în mai multe moduri, care sunt unite de o trăsătură fizică comună - legea difuziei substanțelor.

1. Transport pasiv sau difuzie și osmoză. Implică mișcarea liberă a ionilor și a solventului prin membrană de-a lungul unui gradient de la o zonă de concentrație mare la o zonă de concentrație scăzută. Nu necesită consum de energie, deoarece curge de la sine. Așa funcționează pompa de sodiu-potasiu, schimbarea oxigenului și a dioxidului de carbon în timpul respirației, eliberarea de glucoză în sânge și așa mai departe. Difuzia facilitată este un fenomen foarte frecvent. Acest proces implică prezența unui fel de substanță auxiliară care se agață de compusul dorit și îl trage de-a lungul canalului proteic sau prin stratul lipidic în celulă.
2. Transportul activ presupune cheltuirea de energie pentru procesele de absorbție și excreție prin membrană. Există două moduri principale: exocitoza - îndepărtarea moleculelor și ionilor în exterior. Endocitoza este captarea și conducerea particulelor solide și lichide în celulă. La rândul său, a doua metodă de transport activ include două tipuri de proces. Fagocitoza, care constă în ingestia de molecule solide, substanțe, compuși și ioni de către membrana veziculelor și transportul lor în celulă. În timpul acestui proces, se formează vezicule mari. Pinocitoza, dimpotrivă, constă în absorbția picăturilor de lichide, solvenți și alte substanțe și transportarea lor în celulă. Implica formarea de bule mici.

Ambele procese - pinocitoza și fagocitoza - joacă un rol important nu numai în transportul compușilor și lichidelor, ci și în protejarea celulei de resturile de celule moarte, microorganisme și compuși nocivi. Se poate spune că aceste metode de transport activ sunt și opțiuni pentru protecția imunologică a celulei și a structurilor sale de diverse pericole.